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发酵温度控制中的应用

PLC在啤酒发酵温度控制中的应用在啤酒发酵温度控制中的应用在啤酒发酵温度控制中的应用在啤酒发酵温度控制中的应用啤酒的发酵过程是在啤酒酵母的参与下，对麦汁的某些组成进行一系列代谢，从而将麦汁风味转变为啤酒风味的过程。啤酒发酵是啤酒生产工艺流程中关键环节之一，也是一个极其复杂的在发酵罐内发生并释放大量热量的生化放热反应过程。由于这一过程中不仅麦汁中的可酵糖和氨基酸等营养物质被酵母细胞酶分解为乙醇（C2H5OH）和二氧化碳（CO2），同时还产生一系列的发酵副产物。

如：双乙酰，高i级醇、醛、酸、酯等。这些代谢产物的含量虽然极少，但它们对啤酒质量和口味的影响很大，而这些中间代谢产物的生成取决于发酵温度。因此发酵过程是否正常和顺利，将直接影响到Zui终啤酒成品的质量。比如，发酵过程的温度若发生剧烈变化，不仅会使酵母早期沉淀、衰老、死亡、自溶，造成发酵异常，还直接影响到酵母代谢副产物组成，从而对啤酒酒体与风味，及啤酒胶体稳定性造成危害。所以发酵过程工艺条件的控制历来都受到酿酒工作者的高度重视。

过去啤酒发酵过程中各种工艺参数的控制，多用常规表显示，人工现场操作调节，手工记录来实现。然而随着啤酒产量的不断增大，发酵罐数量逐步增多（有的厂已达30～40个），倘若仍然沿用常规办法，不仅会因仪表众多，给工人的生产操作造成极大的不便，而且还会因疏忽、错漏等人为原因，造成生产质量的不稳定，甚至发生生产事故。因此，设计用可编程控制器（PLC）自动控制啤酒发酵罐的发酵温度。

发酵罐使用注意事项

     1、必须确保发酵罐的所有单件设备能正常运行时使用本系统。

     2、在消毒过滤器时，流经空气过滤器的蒸汽压力不得超过0.17MPa，否则过滤器滤芯会被损坏，失去过滤能力。

     3、在发酵过程中，应确保罐压不超过0.17MPa。

     4、在实消过程中，夹套通蒸汽预热时，必须控制进汽压力在设备的工作压力范围内（不应超过0.2MPa），否则会引起发酵罐的损坏。

     5、在空消及实消时，一定要排尽发酵罐夹套内的余水。否则可能会导致发酵罐内筒体压扁，造成设备损坏；在实消时，还会造成冷凝水过多导致培养液被稀释，从而无法达到工艺要求。

     6、在空消、实消结束后冷却过程中，严禁发酵罐内产生负压，以免造成污染，甚至损坏设备。

     7、在发酵过程中，发酵罐的罐压应维持在0.03～0.05MPa之间，以免引起污染。

     8、在各操作过程中，必须保持空气管道中的压力大于发酵罐的罐压，否则会引起发酵罐中的液体倒流进入过滤器中，堵塞过滤器滤芯或使过滤器失效。

     9、如果遇到自己解决不了的问题请直接与发酵罐的售后服务部门联系。请勿强行拆卸或维修发酵罐。

阀门宜采用软密封

阀门是在发酵设备中使用Zui多的附属设备，其中使用Zui多的是截止阀。阀门对介质的密封性可分为4级，即公称级、低漏级、蒸汽级和原子级。公称级与低漏级密封适用于关闭要求不严密的阀门，例如用于控制流量的阀门。蒸汽级密封适用于蒸汽和大部分其他工业用阀门的阀座、阀杆和阀体连接部的密封。原子级密封适用于介质密封性要求极高的场合，如宇宙飞船和原子能动力设备等。由于发酵工业中使用高温蒸汽对发酵设备进行灭菌，因此阀门对介质的密封性要求是蒸汽级密封。

由于在发酵过程中阀门开启频繁，经常受介质腐蚀、冲刷和气蚀的损害，因此对于阀门副结构，即阀座与关闭件互相接触进行关闭的部分的选择较为关键。阀门副结构的密封分为软密封和硬密封两种。硬密封的密封副结构是靠阀座与关闭件互相挤压发生微小弹塑性变形而形成一条闭合的圆形密封接触线。虽然这类阀门在应用初期密封效果良好，但是发酵阀门开启比较频繁，容易磨损先前形成的接触线，或者由于管道不清洁而使密封面产生压痕而损坏。而硬密封的密封副结构弹性变形量很小，形成新的密封接触线很困难，因此长期使用可能导致阀门泄漏，使发酵失败。软密封的阀门关闭件一般采用软质垫片，利用垫片较大的弹塑性形变形成较宽的环形密封接触带，以添塞密封面上的不平、消除间隙形成密封。其加工精度一般要求不高，如有特殊要求，阀体材料可采用不锈钢，软密封关闭件用可更换的聚四氟乙烯垫片，这样可通过经常更换聚四氟乙烯垫片来保证阀门的密封性。

发酵罐的操作使用优势简单叙述

发酵罐也是应用Zui广泛的生物反应设备。这类反应器具有结构简单、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等优点。气升式反应器有多种类型，常见的有气升环流式、鼓泡式、空气喷射式等，生物工业已经大量应用的气升式发酵罐有气升内环流发酵罐、气液双喷射气升环流发酵罐、设有多层分布板的塔式气升发酵罐。

而发酵罐则是Zui原始的通气发酵罐，当然鼓泡式反应器内没有设置导流筒，故未控制液体的主体定向流动。现以气升环流式反应器为例说明其工作原理。前面已经简单提到气升环式反应器的特点，由于气升环流反应器内没有搅拌器，并且有定向循环流动，故具有多个优点，下面具体说明。

1、反应溶液分布均匀：气液固三相的均匀混合与溶液成分的混合分散良好是生物反应器的普遍要求，因其流动、混合与停留时间分布均受到影响。对许多间歇或连续加料的通气发酵，基质和溶氧尽可能均匀分散，以保证其基质在发酵罐内各处的浓度都落在0.1％～1％范围内，溶解氧为10％一30％。这对需氧生物细胞的生长和产物生成有利。此外，还需避免发酵罐液面生成稳定的泡沫层，以免生物细胞积聚于上而受损害甚至死亡。还有培养基成分尤其是有淀粉类易沉降的颗粒物料，更应能悬浮分散。气升环流反应器能很好地满足这些要求。

2、较高的溶氧速率和溶氧效率：气升式反应器有较高的气含率和比气液接触介面，因而有高传质速率和溶氧效率，体积溶氧效率通常比机械搅拌罐高，kLd可达2000h，且溶氧功耗相对低。

3、剪切力小，对生物细胞损伤小：由于气升式反应器没有机械搅拌叶轮，故对细胞的剪切损伤可减至Zuii低，尤其适合植物细胞及组织的培养。

4、传热良好：好气发酵均产生大量的发酵热，如酵母培养旺盛期发酵热高达3.0～4.0×105kJ／(m.h)，而传热温差则只有几度(℃)，尤其夏季，若使用非冷冻水，则只有3-10℃左右，故需很大的换热面积与传热系数。发酵罐因液体综合循环速率高，同时便于在外循环管路上加装换热器，以保证除去发酵热以控制适宜的发酵温度。