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酿造啤酒时啤酒发酵罐内产生双乙酰的五个原因

编辑:发酵罐 时间:2017-11-24 14:46
啤酒中的双乙酰是如何产生的呢?又有哪些因素会造成这种现象的产生呢?1、酵母的影响。2、温度的影响。3、细菌的影响。4、麦汁与蛋白质。5、氧化作用。 信息摘要:
发酵罐 酿造啤酒时产生双乙酰的五个原因 在有机化学中,双乙酰通常称为丁二酮。它会使啤酒带有奶油味和馊饭味,那么啤酒中的双乙酰是如何产生的呢?又有哪些因素会造成这种现象的产生呢? 1、酵母的影响。 不同的酵母菌株

酿造啤酒时啤酒发酵罐内产生双乙酰的五个原因

发酵罐行业也得到了飞速的发展。固态发酵罐是发酵罐的种常见类型,它在发酵罐市场上占有很重要的地位,广泛用于食品、制药、生物工程、农业及环保等灵域。

固态发酵罐采用内循环方式,用搅拌桨分散和打碎气泡,它溶氧速率高,混合效果好。仪表控制液体发酵罐罐体采用SUS304或316L进口不锈钢,罐内配有自动喷淋清洗机头,确保生产过程符合GMP要求。

固态发酵罐的罐体主体设有夹层、保温层、可加热、冷却、保温功能。罐体与上下椭圆头均采用旋压R角加工,罐内壁经镜面抛光处理,卫生无死角,而全封闭设计确保物料始终处于无污染的状态下混合、发酵。设备配备空气呼吸孔,CIP清洗喷头,人孔、进出料口等装置。

今天,大家起来了解下哪些因素会影响固态发酵罐的发酵过程,以及固态发酵罐在工业中的具体应用。

固态发酵(Solidstatefermentation)指体系在没有或几乎没有自由水存在下,微生物在固态物质上生长的过程,过程中维持微生物活性需要的水主要为结合水或与固体基质结合的状态。大部分研究者认为固态发酵和固体基质发酵(Solidsubstratesfermentation)是同概念,可是Pandey等却认为固体基质发酵是在无自由水条件下固体基质作为碳源或氮源的发酵过程,而固态发酵是在无自由水条件下利用天然或惰性底物(如合成泡沫)作为支撑物的发酵过程。本文中将其统称为固态发酵。

近几年来,随着性的能源危机和环境保护意识的增强,固态发酵重新受到重视,主要归因于农业、工业废弃物在固态发酵方面得到较大应用,比如土壤修复、生物转化及生物燃料等,是工业应用的理想技术。

、影响固态发酵罐的因素

影响固态发酵罐过程的因素很多,主要取决于基质类型、微生物选取和生产规模,可大致分为生物化学、物理化学和环境因素。所有的因素都是密切相关的,不能立地看待。在特定的固态发酵过程中,单个因素作为生化还是物化因素需要区别开来。某个因素在生化反应中可看做立的,但在物化反应中是相互影响的,反之亦然。所以,需要分析各个因素在固态发酵进程中的影响。

(1)固态发酵微生物

真菌和细菌是固态发酵使用较多的微生物,真菌是比较理想的(如图所示,真菌菌丝穿过基质的皮壳到达淀粉颗粒)。接种真菌孢子较营养细胞有定优势:接种方便、灵活且易于保存较长时间和较高活性,但也有定的缺点,如较长的滞后期、孢子接种量较大;在孢子萌发之前需诱导孢子进入代谢活动和酶系合成以防孢子休眠。某些发酵过程需要菌丝接种,如将毛壳菌菌丝接入小麦秸秆中进行固态发酵。接种密度(个/克物料)也是固态发酵的个重要影响因子。

(2)基质和粒度

固态发酵基质常为农业副产物、天然纤维素、固体废料等。具有大分子结构的原料其惰性组织将氮源和碳源物质紧紧包裹,不利于发酵,因此原料的预处理是很重要的,主要通过物理、化学或者酶水解等方法降低被包裹或颗粒粒度,提高基质可利用率。采用天然基质进行固态发酵,随着微生物的生长,作为基质结构的部分碳源物质被消耗,影响了传质和传热,通常在发酵过程中加入适量的具有稳定结构的支撑物来改善。

基质粒度关系到微生物生长及传质传热效果,将直接影响到单位体积颗粒所能提供的反应表面积的大小,也会影响到菌体是否容易进入基质颗粒内部及氧的供给速率和代谢产物的移出速率等[9]。小的颗粒可以提供较大微生物攻击表面积,提高固态发酵反应速率,是理想的选择,但是在许多情况下太小的颗粒容易造成底物积团,颗粒间空隙率也减小,导致阻力增大,对传热、传质产生不利的影响,导致微生物不良生长;大颗粒由于存在较大间隙有利于提高传质和传热效率,还可提供更好的呼吸及通气条件,但微生物攻击表面积较小。

不锈钢储罐,将延长微生物的滞后期,导致生物量减少。可以通过加无菌水、加湿空气和安装喷湿器等方法来提高Aw,以保证菌体正常生长。

(5)通风和搅拌

好氧发酵过程中对氧的需求及系统中传质、传热的需要,通风和搅拌操作有重要的影响。空气速率增加可提供微生物生长所需氧气,又可以移除CO2、挥发性代谢物和反应热,但很多因素影响O2的传输,如空气压力、通气率、基质空隙、料层厚度、培养基水分、反应器几何特征及机械搅拌装置的转速等。

综上所述,固态发酵罐的应用非常广泛,固态发酵技术也越来越受到重视。相信在不久的将来,发酵罐将在更多灵域有所应用,为大家的美好生活做出更多贡献。

 

酿造啤酒时啤酒发酵罐内产生双乙酰的五个原因

发酵罐酿造啤酒时产生双乙酰的五个原因

在有机化学中,双乙酰通常称为丁二酮。它会使啤酒带有奶油味和馊饭味,那么啤酒中的双乙酰是如何产生的呢?又有哪些因素会造成这种现象的产生呢?

1、酵母的影响。

不同的酵母菌株产生双乙酰的量不同,对双乙酰的还原能力也不同。酵母代谢旺盛、双乙酰的还原能力强,若使用储存过长,代数过多,营养不良,代谢能力弱的酵母,双乙酰的还原能力也就差。

2、温度的影响。

双乙酰生成与降解的速度随着温度的生高而上升。Ale酵母在20℃发酵0,双乙酰的峰值般高于10℃发酵的Lager 酵母,Ale酵母还原双乙酰的速度比Lager酵母快很多。在低温贮酒期,双乙酰的还原过程继续进行,但还原速度非常慢。所以有些采用低温发酵工艺的啤酒厂在主酵结束时将发酵温度上升到20℃,持续段时间,进行双乙酰的还原。另外种行之有效的方法称为Naraiss发酵,在整个发酵过程的三分之二阶段以8-10℃发酵,在后面三分之阶段升温到20℃发酵,然后低温贮酒。还有种方法是向双乙酰含量较高的酒中加高泡酒。

3、细菌的影响。

革兰氏阳性菌(球菌与杆菌)会直接生成双乙酰和乳酸,后者具有难闻的酸味。如今使用高效清洗剂与杀菌剂,杂菌污染的几率很小。杂菌污染通常是由于添加的酵母含有杂菌而造成的。实践证明,如果杂菌的含量低于1-10个/1千万个酵母细胞,就不会造成危害。贮藏回收酵母时,应分外小心,处于休眠期的酵母会分泌氨基酸,细菌以此为氮源而大量繁殖,安全的办法是将酵母贮存在杀菌麦汁中,以0℃贮藏,贮藏时间应尽可能短。

4、麦汁与蛋白质。

麦汁中缬氨酸含量不足会导致双乙酰含量偏高。如果麦汁含有足量的缬氨酸,双乙酰在峰值过后会有固定的下降幅度。如果缬氨酸过早耗尽,双乙酰的含量就会反弹,造成所谓的“双乙酰第二次高峰”,从而使啤酒具有较高的双乙酰含量。由于酵母不能利用其他的氮源合成亮氨酸和缬氨酸,因而这两种氨基酸非常重要。啤酒厂通常用个数值来表示游离态а-氨基氮(FAN)的含量,这个数值高就意味着麦汁中含有足够量的缬氨酸和亮氨酸。

5、氧化作用。

乙酰乳酸经氧化后生成双乙酰,如果麦汁中存在适量的氧化剂,乙酰乳酸经过非酶氧化脱羧也会生成双乙酰,有时候风味正常的啤酒中会自然出现双乙酰味,这现象人们早已观察到。大量的证据显示,如果主发酵时使用了有功能障碍的酵母,麦汁中的乙酰乳酸就不能完全被还原,残留的乙酰乳酸混在啤酒中后来被氧化成双乙酰。瓶颈空气和巴氏杀菌过程都会强化这种氧化还原反应。

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