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縮短啤酒制備流程的發(fā)酵和后儲(chǔ)時(shí)間，可以帶來(lái)兩個(gè)重要優(yōu)勢(shì)：降低生產(chǎn)成本，同時(shí)提高發(fā)酵和后儲(chǔ)的產(chǎn)能。如果還能改善罐中的冷傳導(dǎo)和熱傳導(dǎo)效率，并通過(guò)更穩(wěn)定的發(fā)酵條件提高產(chǎn)品質(zhì)量，這種工藝就會(huì)令人信服。
克朗斯的一個(gè)研發(fā)項(xiàng)目就是開發(fā)一種動(dòng)態(tài)發(fā)酵工藝；通過(guò)開發(fā)一種裝備以及工藝，確保循環(huán)流程中顆粒物質(zhì)得到更有效的沉淀和去除；而且這種混合系統(tǒng)可以非常容易地補(bǔ)充安裝到常規(guī)的錐形罐上，只需更換原有的法蘭連接，同時(shí)它還適用于連續(xù)發(fā)酵工藝。
循環(huán)發(fā)酵工藝的缺點(diǎn)
傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝可能導(dǎo)致酵母過(guò)早沉淀——尤其是生產(chǎn)高濃釀造啤酒時(shí)。新的循環(huán)發(fā)酵工藝雖然嘗試避免發(fā)酵效率損失，但其本身也存在問(wèn)題：
1.只有當(dāng)罐內(nèi)液位達(dá)到一定高度后，才能使用這種工藝。
2.如果對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充安裝，在某些情況下將產(chǎn)生非常高的費(fèi)用。
3.罐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)部件導(dǎo)致刷洗困難。
4.為了避免系統(tǒng)的噴嘴被堵塞，液體中不能含有酒花或者醪液組分等顆粒物質(zhì)。
5.混合和沉淀不能同時(shí)進(jìn)行。
6.常規(guī)的安裝方式只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)罐一個(gè)批次內(nèi)的循環(huán)。這種工藝不能應(yīng)用于連續(xù)發(fā)酵。
此外，現(xiàn)有的系統(tǒng)均未考慮排放酵母以及其它的沉淀顆粒：如果這些物質(zhì)排放過(guò)快，將在沉淀物中撕開一條通道。這樣，就降低了流程效率，殘留部分導(dǎo)致不均勻性。因此，酵母和其它顆粒必須按照常規(guī)方式非常緩慢地排掉，通常還需要采用專用的排放泵。這樣，又降低了可支配發(fā)酵能力，相應(yīng)地也降低了設(shè)備效率。
動(dòng)態(tài)發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)
克朗斯新推出的解決方案將避免所有這些缺陷。在方案規(guī)劃中，還重點(diǎn)考慮了衛(wèi)生型設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)化補(bǔ)充安裝。此外，這個(gè)研究項(xiàng)目還期望通過(guò)連接多個(gè)發(fā)酵罐有選擇地實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵工藝。
設(shè)計(jì)思想：為了避免出現(xiàn)沉淀物排放不徹底的現(xiàn)象，在大罐錐體的底部安裝一個(gè)排擠件。借此，提高排放的流速。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)這個(gè)排擠件時(shí)，必須從功能上保證其刷洗的方便性，并且容易補(bǔ)充安裝。為了獲得理想的形狀和大小以及與罐壁的距離，克朗斯完成了大量的計(jì)算工作。此外，還對(duì)各種運(yùn)行方式進(jìn)行了模擬，例如，旋轉(zhuǎn)元件，不同的噴管和噴嘴，循環(huán)方法。
開發(fā)進(jìn)程：為了在實(shí)踐中驗(yàn)證這些理論知識(shí)，克朗斯建造了一套試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)基礎(chǔ)物質(zhì)、沉淀物和固形物進(jìn)行試驗(yàn)。
試驗(yàn)表明，如果沒(méi)有排擠件，沉淀物中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)通道，顆粒物質(zhì)殘留在罐中。安裝排擠件之后，明顯改善了排放效果。最終，確認(rèn)雙錐為最佳形狀，其外部形狀如同一塊鉆石。此后，嘗試?yán)眠@種排擠件與循環(huán)發(fā)酵進(jìn)行組合，開發(fā)更多的利用價(jià)值。為了實(shí)現(xiàn)更高的靈活性，還考慮了全部流動(dòng)方向。
結(jié)論：排擠件與循環(huán)發(fā)酵工藝的組合可以加快發(fā)酵速度，同時(shí)還能產(chǎn)生更流暢、更高效的顆粒去除。如果使用變頻泵，甚至還能啟動(dòng)均質(zhì)化流程，即使大罐尚未完全充滿時(shí)也是如此。不過(guò)，該實(shí)驗(yàn)設(shè)置沒(méi)有規(guī)定獨(dú)立的沉淀區(qū)域。
套管單元形成第二、三個(gè)進(jìn)出口
慕尼黑工業(yè)大學(xué)魏恩施蒂芬學(xué)院經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究后發(fā)現(xiàn)，如果在錐體的中部增加一個(gè)出口，沉淀效果更好。因此，在大罐內(nèi)部增加了一個(gè)開口作為進(jìn)出口。在這段管的內(nèi)部，還附加了一段薄壁管，形成第三個(gè)進(jìn)出口。所有進(jìn)出口都處于不同的高度。套管單元與排擠件的組合最終形成了最高的靈活性，在滿罐、發(fā)酵、酵母沉淀、排渣、發(fā)酵物流出以及CIP刷洗過(guò)程中形成大量不同的流動(dòng)狀況。
不同于現(xiàn)有技術(shù)，這個(gè)擠壓件安裝在中心部位，由此在反應(yīng)罐中形成非常均勻的流動(dòng)，各個(gè)流動(dòng)區(qū)域可以隨意調(diào)節(jié)。另外，可以選擇更快速的沉積物下沉，由此更好地排掉沉積物。所有三根管路既可以作為進(jìn)出管路，也能用于循環(huán)倒罐，這種靈活性還進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了理想的物質(zhì)溶解和反應(yīng)催化。套管系統(tǒng)在這里形成對(duì)流運(yùn)行，內(nèi)含物質(zhì)更加均勻，借此，還改善了熱傳導(dǎo)。另外，由于不存在沖洗死角，這種裝置的刷洗更加簡(jiǎn)單。即使該單元處于連續(xù)運(yùn)行或者斷續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，也完全可以和控制流動(dòng)方向一樣簡(jiǎn)單地進(jìn)行調(diào)節(jié)，按照期望的流程進(jìn)行匹配。
即插即用
為了在原有的傳統(tǒng)發(fā)酵罐內(nèi)補(bǔ)充安裝這種裝置，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)流體優(yōu)化的工藝，這種裝置能夠以理想的方式安裝在錐形罐可拆卸的小錐中（翻轉(zhuǎn)式小錐或者法蘭連接的小錐）?？死仕箤⑦@種套管方案安裝在一個(gè)滑道上，這樣，可以簡(jiǎn)單快速地就位和與系統(tǒng)連接。
克朗斯將這種套管方案安裝在一個(gè)滑道上，按照“即插即用”的原則連接到大罐的小錐上。
連續(xù)發(fā)酵
這種工藝以及套管裝置既可以用于傳統(tǒng)的批次運(yùn)行也可以用于半連續(xù)或者全連續(xù)運(yùn)行——倒罐或者不倒灌均可。對(duì)于連續(xù)發(fā)酵工藝，需要將多個(gè)采用這種配置的大罐相互連接在一起。對(duì)于這種情況，可以對(duì)每個(gè)大罐進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整的循環(huán)。盡管如此，還可以按照相應(yīng)的運(yùn)行方式進(jìn)行所需的沉淀。同樣，還可以抽取這些沉淀物或者將其加入其它的流程。借此，形成由多個(gè)大罐形成的攪拌罐階梯。顆粒物質(zhì)、氣泡和液體的分餾由此實(shí)現(xiàn)。對(duì)外輸送可以選擇輸送泵，也可以借助壓力梯度，或者兩者結(jié)合使用。
動(dòng)態(tài)發(fā)酵方式的優(yōu)勢(shì)
動(dòng)態(tài)發(fā)酵方式可以帶來(lái)以下優(yōu)勢(shì)：發(fā)酵和降溫流程更快速，再現(xiàn)性更好；改善顆粒物質(zhì)的排放；基本物質(zhì)中不存在運(yùn)動(dòng)裝置；取消沉淀區(qū)；液位高度可調(diào)；也適用于醪液發(fā)酵，例如，生產(chǎn)威士忌酒；方便補(bǔ)充安裝；實(shí)施連續(xù)發(fā)酵工藝；在發(fā)酵過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)流加（例如，添加酒花或者酶制劑）和分離。