Du brassage domestique au brassage commercial, les cuves de fermentation ont toujours été un élément essentiel. Ils ont changé presque au fil du temps. L’équipement de fermentation de la bière est divisé en réservoirs de fermentation et en réservoirs d’expansion de levure, qui ont les fonctions de préparation des matières premières, de cuisson, de stérilisation, de refroidissement, etc. La production de produits de traitement en fermenteur doit pouvoir fournir les conditions nécessaires aux activités de la vie microbienne et au métabolisme et être facile à opérer et à contrôler.
Fermenteur
Les fermenteurs sont le système de fermentation le plus couramment utilisé dans la production de bière aujourd’hui. Comme son nom l’indique, un récipient fermé est un cylindre vertical avec un fond conique et généralement un sommet en forme de soucoupe. Pour d’autres processus simples, un fermenteur est un récipient ouvert, parfois aussi simple que d’avoir une seule ouverture. Il peut également être appelé fermenteur ouvert.
Un fermenteur qualifié doit avoir les caractéristiques suivantes :
- Devrait avoir une structure serrée
- Bonnes caractéristiques de mélange de liquide
- Excellent taux de transfert de chaleur en phase de transfert de masse
- Équipé d’une détection fiable et de soutien, de composants de sécurité et d’instruments de contrôle
Volume cuve de fermentation
On considère généralement qu’une cuve de fermenteur inférieure à 500L est un fermenteur de laboratoire ; un fermenteur d’une capacité de 500-5000L est un fermenteur d’essai pilote ; un fermenteur supérieur à 5000L est un fermenteur à l’échelle de la production.
Fermenteur conique cylindrique
Le fermenteur vertical circulaire à fond conique simplifié (appelé cuve conique) a été utilisé dans la production de bière à fermentation haute ou basse. La cuve conique peut être utilisée seule pour la pré-fermentation ou la post-fermentation, ou combinée pré-fermentation et post-fermentation dans la cuve (méthode du pot unique).
L’avantage de l’équipement est qu’il peut raccourcir le temps de fermentation et a une flexibilité de production, il peut donc convenir à la production de différents types de bière.
Caractéristiques
De tels dispositifs sont généralement placés à l’extérieur. Le moût frais stérilisé et la levure entrent dans le réservoir par le bas ; lorsque la fermentation atteint son apogée, toutes les chemises de refroidissement sont utilisées pour maintenir la bonne température de fermentation.
Le réfrigérant utilise de l’éthylène glycol ou une solution d’alcool, et l’ammoniac (évaporé) peut également être utilisé comme réfrigérant ; Le gaz CO2 est évacué par le haut du réservoir. Il y a des trous d’homme sur le corps du réservoir et le couvercle du réservoir, et le dessus du réservoir est équipé d’un manomètre, d’une soupape de sécurité et d’un voyant en verre.
Un tube de gaz CO2 purifié est installé au fond du réservoir. Le réservoir est équipé d’un tube de prélèvement et d’un raccord thermomètre. L’extérieur de l’équipement est enveloppé d’une bonne couche d’isolation pour réduire la perte de capacité de refroidissement.
Avantage:
Une faible consommation d’énergie et un petit diamètre de tuyau peuvent réduire les coûts de production.
Pour la levure déposée au fond du cône, la valve au fond du cône peut être ouverte pour décharger la levure hors de la cuve et garder un peu de levure pour la prochaine utilisation.
Affecter le coût de l’équipement de fermentation
La taille, la forme, la pression de fonctionnement et la charge de travail de refroidissement requise de l’équipement de fermentation. La forme du conteneur fait référence à la surface nécessaire par unité de volume, exprimée en ㎡/100L, qui est le principal facteur influant sur le coût.
Exigences de pression du réservoir
Envisagez la récupération du dioxyde de carbone. Il est nécessaire de maintenir le CO2 dans le réservoir à une certaine pression, de sorte que le grand réservoir devient un réservoir sous pression et qu’une soupape de sécurité doit être installée.
La pression de travail de la cuve varie en fonction du processus de fermentation. S’il est utilisé à la fois pour la pré-fermentation et le stockage du vin, il doit être déterminé en fonction de la teneur en CO2 pendant le stockage et la résistance à la pression requise est supérieure à celle d’une cuve utilisée uniquement pour la pré-fermentation. Lorsque la pression atteint la pression de conception du réservoir de stockage, la soupape de sécurité doit commencer à s’ouvrir. La pression de service maximale de la soupape de sécurité est la pression de conception plus 10 %.
Réservoir sous vide
Le vide dans la cuve est provoqué par le transfert ou le nettoyage interne de la série de cuves de fermentation dans des conditions fermées. La vitesse d’alimentation du grand fermenteur est très rapide et une certaine pression négative est générée. Il reste une partie du gaz CO2 dans le réservoir, qui peut être éliminée lors du nettoyage, de sorte qu’un vide peut également être créé. Les grands fermenteurs sous vide doivent être équipés de dispositifs pour empêcher le vide. La fonction de la soupape de sécurité à vide est de permettre à l’air d’entrer dans le réservoir et d’établir un équilibre de pression à l’intérieur et à l’extérieur du réservoir.
En fonction de la teneur en alcali entrant dans la solution de nettoyage, la quantité d’élimination de CO2 dans le réservoir peut être calculée et la quantité d’air qui doit entrer dans le réservoir peut être davantage calculée.
Convection et échange de chaleur dans le réservoir
La convection du bouillon de fermentation dans le fermenteur dépend de l’effet du CO2. L’ensemble du liquide de fermentation dans la cuve conique forme un gradient de teneur en dioxyde de carbone. Le liquide fermenté avec une densité plus petite a un ascenseur pour flotter vers le haut.
De plus, l’augmentation des bulles de dioxyde de carbone pendant la fermentation a une influence sur le liquide environnant. Du fait de l’agitation du gaz généré par la force de traînée et la force de portance, le contenu de la cuve est mis en circulation et l’échange thermique en phase mixte du liquide de fermentation est favorisé. Les changements de température de la bière pendant les opérations de refroidissement peuvent également provoquer une circulation convective du contenu du réservoir.