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关键词：
综合利用,啤酒废酵母,生物活性肽,菠萝蛋白酶,酶水解
发表时间：
2012-10-26 11:59:44
摘要: 应用传递过程原理和计算流体动力学( CFD) 知识, 建立了啤酒发酵后期冷却阶段发酵液热量与动量传递的CFD 模型, 并进行了数值模拟, 得到了啤酒发酵罐内发酵液的热量和动量分布。模拟结果表明, 啤酒发酵后期冷却过程中发酵液温度上高下低, 轴向分层明显, 而径向温度梯度很小, 发酵液的运动复杂, 局部小环流众多, 严重影响其温度分布, 这对于改进传统的啤酒发酵后期冷却温控策略有较重要的理论与实践意义。
啤酒发酵是一个复杂的过程, 通常在3 个水平上进行, 即: 菌体遗传特性的分子水平、细胞代谢特性的细胞水平和质量、热量、动量传递特性的工程水平。这3 个水平互为因果, 一旦某一水平问题成为限制因素, 就会影响整个发酵过程[1]。目前, 已有许多学者对其进行了模拟与仿真研究, 如: Corrieu[2]等提出了采用神经网络系统和发酵动力学两种预测模型对啤酒发酵过程进行模拟;Felipe[3]等研究了生长于含有K2 抑制蛋白培养底物中的酿酒酵母的分批发酵动力学模型等。对发酵过程的控制一般通过控制发酵温度来实现, 所采用的控制方法主要有: 现场总线控制[4]、以专家系统为代表的智能控制[5]、模型预估控制[6]、集散系统结合PID 的复合控制[7～8]等,这些温控方法的一个共同点是都基于现场温度计测量的发酵液温度作为主要调节参数, 没有深究引起温度变化的本质原因, 区分不出发酵过程中“3 个不同水平”的问题, 这使得啤酒发酵过程控制还只停留在经验研究的层次上, 大大影响了控制精度与稳定性的进一步提高,特别是啤酒发酵后期的温度控制, 它是影响啤酒质量的关键环节之一, 而这一阶段温控的难点是准确预测发酵罐内的温度变化, 防止产生过大超调。实际上啤酒发酵后期, 由于发酵液本身产生的热量很少, 这一阶段在很大程度上, 质量、热量、动量传递特性已成为影响发酵过程的主导因素, 属于“工程水平”的问题。因此, 本文拟采用计算流体动力学(CFD) 方法对啤酒发酵后期冷却阶段的动量和热量分布进行模拟, 研究发酵罐内液体的温度与速度分布状况, 以期为冷却过程建立精确的温控依据。
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