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1、第10章发酵与贮藏设备,从数千年前人们开始酿造葡萄酒时使用的瓷 罐陶瓮到目前普遍使用的不锈钢罐，无论是发酵 罐所使用的材料还是发酵罐的结构形式都发生了 根本的变革。葡萄酒发酵与贮藏容器的材料经历 了从橡木、水泥、碳钢到不锈钢的发展过程。,1 酿酒工艺对发酵罐的基本要求,1. 对发酵罐材料的要求 1）耐酸腐蚀性 2）符合卫生要求 3）传热性能 2.工艺要求 1）发酵温度的检测和控制 2）利于色素单宁扩散和传质 3）能够出自流酒 3.机械自动除渣 4发酵罐设计制造方面要求,1.对发酵罐材料的要求（1）耐酸腐蚀性,葡萄浆果中含有苹果酸、柠檬酸等有机酸，在发酵过程中为了避免氧化并杀死其他细菌，根据葡萄
2、原料的卫生情况，需要加入适量SO2，对发酵罐有腐蚀作用。从材料方面要求制造发酵罐的材料应该耐酸性介质腐蚀，188型Cr-Ni不锈钢具有良好的耐腐蚀性、抗氧化、表面易于清洗的特点，Cr能与O2形成极薄（约100埃）的致密而稳定的化合物Cr2O3，与机体结合紧密,能够自动起到表面防护作用。,（2）符合卫生要求,葡萄酒发酵是生物化学反应，对卫生的要求是非常严格的。从加工制造方面要求发酵罐壁面应平整光滑，避免由于壁面凸凹不平成为细菌滋生的场所；冷轧不锈钢薄钢板表面粗糙度高于热轧不锈钢薄钢板，一般选择冷轧不锈钢薄钢板。,（3）传热性能,发酵过程是放热反应，发酵工艺对发酵温度有严格限制，发酵热必须及时散发
3、出去，从散热方面考虑发酵罐材料应该具有良好的导热性能，选择大的材料。合金材料的导热系数比纯金属的导热系数小，不锈钢的导热系数约为碳钢的1/3。但从材料耐腐蚀性等方面综合考虑，宜选择不锈钢。,2.工艺要求（1）发酵温度的检测和控制,发酵过程是放热反应，发酵产生的大量热量若不及时散发出去，发酵温度过高，酵母活力下降，或酵母菌不能正常生长和繁殖，可能导致发酵中止，引起细菌性病害和挥发酸含量升高。 发酵温度是影响葡萄酒质量尤其是口感、色泽等感官指标的主要因素。 若发酵温度高，干红葡萄酒色素物质、酚类物质含量高、芳香物质挥发过多；发酵温度过高，白葡萄酒芳香浓度降低、葡萄酒上色；,发酵温度也不宜过低，发酵
4、工艺对发酵温度有严格限制，发酵罐应该具有温度检测和控制及换热装置，通过强制对流，用冷却介质将发酵热带出。冷却介质的供给可以根据发酵液温度进行调节，达到控制发酵温度的目的，保证在工艺规定的温度范围内发酵。要求发酵设备要用导热性能好的材料制造，以利于散热；要有冷却控温装置，将发酵温度控制在工艺要求规定的范围内(干白及桃红葡萄酒为18-20，干红葡萄酒为26-30)。,(2)利于色素、单宁等物质扩散和传质,为了提高干白葡萄酒质量，有采用发酵前低温浸渍，使果皮中的芳香物质溶解于葡萄汁中。干红葡萄酒进行酒精发酵的同时，还对红葡萄的果皮及种子进行着固液萃取，使其所含的色素物质在浸渍作用下溶解于葡萄汁或发酵
5、液中，把存在于葡萄皮及果籽、果肉中优质单宁、天然色素等酚类物质充分浸渍出来，使干红葡萄酒色泽鲜艳、酒体丰满，具有结构感。浸取的程度直接影响葡萄酒的质量。,在发酵过程中，果皮会浮在液面，形成葡萄泡盖，约占发酵体积的13。传统的果皮接触法是在整个发酵过程中，每天两次抽出一定量葡萄汁，泵送并喷淋到发酵罐上层打散果皮盖，使葡萄皮层充分浸渍，并降低果皮层的温度。,3.机械自动除渣,葡萄果皮的质量占葡萄果穗质量8%左右。浸渍结束排出的皮渣约占发酵容积的11.5-15.5%，通常人工除渣，劳动强度大、耗时长，不卫生、不安全，不适应规模化生产需要。发酵罐应该设有机械出渣装置，以降低劳动强度，提高劳动生产率。,
6、4 发酵罐设计制造方面,1)发酵罐的结构 2)强度 3)稳定性 4)制造工艺 在设计和制造中应该避免死角的存在。为提高罐体强度，减小应力集中，设计时应避免产生结构死角。罐顶及罐底的环型接口部位，采用旋压或利用模具压制成型的圆弧过渡结构。罐体上的接管开孔及上、下人孔的开孔形成圆弧过渡结构。在发酵罐制造过程中要避免焊接死角，罐体内焊缝形成焊接死角，要求罐体内焊缝需磨平、抛光。,发酵罐主要是围绕着： 温度控制 色素、单宁等物质的传递及扩散 降低劳动强度 安全、卫生 在材料、结构、制造工艺等方面进行 着不断的改进和完善。,橡木桶是传统的酿酒容器。橡木桶的使用在某些方面能够改善酒的质量，尤其是用于红葡萄
7、酒的陈酿时表现得极为明显，是酿造高档葡萄酒的最理想设备。 橡木桶容量小、价格高。,1头箍 2颈箍 3腰箍4桶帮 5桶口 6桶底,2 发酵及贮酒容器,一、橡木桶,二、不锈钢罐,不锈钢罐通常用铬镍不锈钢钢板制造，具有机械性能好，强度高；耐蚀能力强，不需设置涂层；表面光滑，卫生条件好；操作维护方便，设备使用寿命长的特点。 常用的国产牌号有1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni9、1Cr18Ni12Mo2Ti。进口牌号有304、316等。304不锈钢含有1625的Cr、712的Ni，容易被稀释的SO2溶液和浓硫酸、盐酸腐蚀。316不锈钢含有1618的Cr、1014的Ni、23的Mo钼，抗氧化性、抗硫酸、磷
8、酸和盐酸的腐蚀的能力高于304。,1.干白发酵罐,1料口 2罐体 3冷却带 4温度计 5取样口 6人孔 7清汁出口 8浊汁出口 9液位计,立式发酵罐,2.斜底干红发酵罐,3.多功能 发酵罐,罐体1用不锈钢钢板焊接而成，为了增强其承载能力，防止变形，在外壁上布有许多条加强筋；,1）结构,罐内两侧设有链条2，张紧在两侧链轮9、前导13、后导轨16及活动导轨18上；横置于罐内且互相平行的10根刮杠3的两端分别与两侧链条2连接，可在链条的带动下在罐内作迂回旋转，进行搅拌或刮渣。 罐内两侧各设有两个板式换热器17，用以控温；罐体下部斜面和底面分别设有斜筛11和底筛15，用以实现果汁分离；在罐体下部还设有
9、清、浊出酒阀13及14，用以排放不同质量的酒汁。,2）操作,发酵红葡萄酒时，除梗破碎后的葡萄浆果由料口投入，装入量为距链条以下100mm左右为宜。进料的同时，要根据工艺要求加入SO2。 发酵顺利进行后，再盖上料口盖，继续发酵。在此期间，要每天开机运转23次，使刮杠正反相间转动35分钟，进行搅拌将浮渣压下。并要随时观察温度变化，及时供冷控温。,发酵结束后，先打开清汁出口阀，待清汁流尽之后，再打开浊汁出口阀，同时开机使刮杠顺时针旋转，一边搅拌，一边出浊汁。 待浊汁流尽后，再打开出渣口，皮渣在刮杠的带动下，刮出罐外。 发酵结束后应清洗消毒。,3）特点,优点 既可作红葡萄酒的浸渍发酵罐，又可实现果汁分
10、离，功能多样，设备利用率高； 可自动搅拌和出渣，搅拌时刮杠慢速平移，对物料的机械作用小； 便于根据生产规模、工艺流程及厂房建筑进行合理布置。布置的形式有单行式及双行式。 缺点 结构复杂，设备造价高； 传动路线长，对各传动件的制造精度和设备的装配及安装精度要求较高。,4.卧式旋转发酵罐,1出渣口 2进料口 3罐体 4螺旋板 5冷却管 6温度计 7链轮 8滚轮 9滤筛,1）结构,罐内沿全长焊有单头螺旋，接近罐前部为双头螺旋，以便于排渣。当罐体正反旋转时，螺旋对皮渣起输送和翻拌作用。罐体下半部装有过滤筛网，使自流酒与皮渣分离经出酒口流出，皮渣在螺旋作用下经出料口排出。无级变速传动，通过链轮带动罐体转
11、动，罐体在23转分内可调。,1.出渣口；2.进料口；3.罐体；4.螺旋板；5.冷却管；6.温度计；7.链轮；8.滚轮；9.滤筛。,2）操作,发酵顺利启动后，盖上进料口盖，继续发酵。每天使罐体正反相间旋转23次，每次约2分钟，使浮于表面的皮渣浸泡在果汁中以加强浸渍作用。应及时供冷，控制发酵温度。发酵结束后，可先打开进料口盖及出汁阀门，待酒汁排尽后再打开排渣口盖，旋转罐体，皮渣在螺旋板的推动下排往罐外。发酵结束后，应将罐内外清洗干净并且消毒，准备下一次使用。,经除梗破碎的葡萄浆果由进料口入罐，同时按工艺要求加入S02。当装至罐容积80左右时停止进料，进行发酵。,3）特点,优点 设备密封性好，发酵顺
12、利进行后，可在与外界空气隔绝的状况下继续发酵。发酵迅速，糖份分解充分，避免细菌侵入； 可实现自动搅拌及出渣。 缺点： 罐体与物料同时旋转，动力消耗大、传动平稳性差，搅拌对物料的机械作用较强； 冷却管设于罐内，清洗困难，存在因冷却液的渗漏而影响酒的质量的可能性。,卧式干红发酵罐,5.COSVAL型发酵罐,罐体静止，罐体有支座固定在设备基础上；结构简单，动 力消耗少，操作简单。 采用夹套式冷却带冷却；采用桨型螺旋进行搅拌和排渣。,1.料口；2.罐体；3.冷却带；4.桨型螺旋；5.筛；6.出酒口；7.出渣口；8.出渣口盖。,发酵罐罐体静止，没有罐体旋转的传动机构，发酵罐结构相对简单，动力消耗少，操作
13、简单。,6.带压渣篦自动循环发酵罐,由罐体、筛形压板、排气管、循环装置、换热器等组成体。 在罐体偏上部位设置带孔压板。发酵过程中产生的CO2气体引起发酵液体积膨胀，压板能将浮起的葡萄皮压在下面，发酵液从压板筛孔中上溢，液面高度超过压板位置，皮渣在发酵过程中浸没于发酵液中，不仅能充分浸渍果皮中色素、优质单宁，还可避免由于葡萄皮与空气接触、顶部果皮处于非浸没状态而导致被细菌感染的情况发生。,7.Ganimede 发酵罐,Ganimede发酵罐中间有一个锥形隔膜，连通隔膜上下腔有旁通阀,进料时关闭旁通阀，当入罐醪液达到最高液位时，隔膜与罐壁间是空的，关闭的旁通阀阻止了隔膜下腔的空气排到上腔。,发酵过
14、程产生大量CO2积聚在隔膜下腔与罐壁间的空间，聚满后CO2只能通过隔膜中心的脖颈升到醪液表面逸出，CO2气体形成大气泡，对浮在上部的果皮进行搅拌，防止形成皮盖影响发酵和色泽浸提。这种持续的气泡搅拌作用使葡萄皮中的色素和芳香物质柔和、均衡的提取到酒液内，并使葡萄籽与皮分离，沉到罐底。,打开旁通阀，积聚在锥体下腔与罐壁间的CO2逸到醪液表面 大量的醪液立即占据原来被CO2所充满的空间，液位迅速降低约一米左右。,关闭旁通阀。 葡萄皮在重力作用下落入液体,随着二氧化碳的积聚，液位升高，葡萄皮再次浸入到醪液内。 发酵过程不断地重复上述过程，对提高了浸渍效果。,葡萄浸渍状况,浸渍效果及发酵过程中排出葡萄籽
15、,Ganimede 发酵罐操作,进罐时旁通阀关闭：1、旁通阀关闭，气体占据隔膜下腔与罐壁间的空间； 2、发酵产生大量的二氧化碳搅拌顶部皮盖，并使葡萄籽与皮分离沉到罐底；3、打开旁通阀，大量二氧化碳气体通过旁通阀进入隔膜上腔，强力搅拌顶部皮盖并使更多葡萄籽与皮分离沉到罐底；,Ganimcde 发酵罐操作,4、所有的原来的气体空间都被醪液浸没，皮渣重新混合，皮渣可通过侧阀排出罐外，沉到罐底的葡萄籽可通过底部阀门排出； 5、关闭旁通阀，发酵产生的二氧化碳在隔膜下腔与罐壁间的空间集聚，推动醪液液位升高。皮渣浮在表面，继续浸提过程；6、聚满后二氧化碳只能通过隔膜中心升到醪液表面逸出，二氧化碳气柱形成大气
16、泡，不断搅拌顶部皮渣。 打开旁通阀上述过程重复进行。,大型立式干红发酵罐,露天发酵罐群,三、发酵设备的冷却系统,冷却装置主要包括供冷系统及换热器。 冷媒由制冷站供给，经管道与换热器相连。,发酵罐供冷系统示意图,四、发酵设备的温度控制方法,发酵过程的温度控制有人工控制和自动控制。 人工控制是操作人员根据随时观察温度计温度的变化及时供冷降温。 自动控制是在罐体适当高度处设温度传感器；载冷剂循环管道上设有电磁阀；微机系统中输入根据工艺要求设定的最佳温度参数。发酵温度可通过温度传感器以电信号的形式随时输往微机系统，再经微机系统的识别和处理，将显示的发酵温度参数与输入的温度参数进行自动比较。当发酵温度高于设定温度时，微机系统便发出控制信号，使载冷剂循环管道上的电磁阀打开，进行供冷降温；当温度降至设定值后，电磁阀自动关闭，停止供冷。,发酵设备的冷却形式及装置,冷却形式有内冷式、外冷式两种： 内冷式 换热器
