発酵槽（fermentation vessels）は、発酵槽（fermenters）やFVとも呼ばれ（fermentorsと表記されることもある）、麦汁がビールへと発酵する過程で貯留されるタンク、樽、その他の容器のことです。.
発酵容器は、どんなに質素な家庭醸造所であっても、常に欠かせない存在でした。その形態は時代とともにほぼ無限のバリエーションを見せてきました。液体を入れられるものであれば、ほぼ何でも発酵容器になり得るのです。とはいえ、発酵容器に用いられる技術は、過去50年間で著しく進歩しました。.
発酵槽の歴史的変遷
歴史的に見て、発酵容器の発展は、醸造方法や技術の発展と非常に密接に関連してきました。最初のビールは、おそらく動物の皮で作られた袋や、木を彫って作った鉢の中で発酵させられていたと思われます。 醸造に関する最古の文書記録が残されているシュメール文明やエジプト文明の初期（紀元前4000年頃）以降、使用されていた容器は陶器製のアンフォラのような壺で、その容量はおそらく数百リットル程度であったと考えられる。 これらの陶器の壺は、数千年にわたり、ほとんどのビール（およびワイン）の発酵・貯蔵容器として用いられ続けた。.
北ヨーロッパにおける醸造法の最初の歴史的証拠が見られるのは、西暦500年から1000年の間の時期である。この頃、主に使用されていた発酵容器は木製、通常はオーク材で作られており、オーク材は1800年代に入ってもなお好まれる素材であり続けた。 「オーク」の項を参照。当初は内張りをしていない生の木材が使用されていたが、1800年代までには、ほとんどの木製発酵容器に何らかのタール、ピッチ、または樹脂による内張りが行われるようになった。この内張りは不活性な表面として機能し、ビールが木材の比較的柔らかく、粗く、浸透しやすい表面と直接接触するのを防いだ。 内張りされた木製発酵槽はより効果的に洗浄できたため、微生物による汚染や木材自体に起因する異臭に対するビールの安定性が大幅に向上した。木製発酵槽は、大小、開放型・密閉型、縦型・横型など、さまざまな形状で製造されていた。 ごく最近まで、ピルスナー・ウルケルの発酵槽は、それぞれが独自の台座の上に置かれた、開放型の木製大桶が林立する様子を呈していた。ピルスナー・ウルケルを参照。産業革命の頃には、多くの木製発酵槽が巨大なサイズになっていた。 その中でも最も有名（あるいは悪名高い）だったのが、ロンドンのミュークス「ホースシュー」醸造所の発酵槽である。ミュークス・リード・アンド・カンパニーを参照。この木製発酵槽は高さ22フィートあり、50万リットル以上の発酵中のビールを収容していた。 1814年10月17日午後6時、発酵槽を固定していた29本の巨大な鉄製フープのうち1本が破断した。発酵槽が破裂し、周囲の発酵槽に連鎖反応を引き起こして建物の壁を吹き飛ばし、通りを水浸しにした。 2軒の家屋が流され、9人が死亡したこの事件は「ロンドン・ビール洪水」として知られる。“
ミュンヘンのパウラナー醸造所にある円筒円錐形タンク。円筒円錐形タンクは底面が傾斜した円錐形をしており、この構造にはさまざまな利点があるが、その一つとして、醸造者が酵母を簡単に取り出して廃棄したり、再投入したりできる点が挙げられる。ロジャー・パットマン
この事件をはじめとする一連の出来事がきっかけとなり、醸造所では大型の発酵槽に木材以外の素材を模索し始めた。19世紀後半になると、新設や拡張を行う大規模な醸造所のほとんどが、樹脂、アスファルト、スレート、あるいはエナメルで内張りされた四角いコンクリート製の発酵槽を導入するようになった。 以下は、1911年に記述された19世紀様式のロンドンの醸造所の様子である。
次の工程は発酵で、これは階下の立派な部屋で行われ、その床は全面がスレートで造られています。 ここは「ハヴロック・ルーム」として知られており、インド大反乱の頃に建設されたもので、L字型の形状をしており、その寸法は210フィート×132フィートである。 ここには、スレートと木材で作られた発酵槽が置かれており、各槽には酵母を掬い取るための銅製のパラシュートが取り付けられ、下にある酵母タンクとつながっています。各発酵槽の容量は 120 から 190 バレルで、麦汁の温度を自由に上げ下げするための温度調節装置が備わっています。 この装置は、樽の内部に固定された一連のパイプで構成されており、その入口と出口は外部に設けられています。これにより、いつでもパイプ内に温水または冷水を流すことが可能となっています。.
活発な発酵ではかなりの熱が発生するため、発酵温度は急速に上昇し、風味や酵母の状態に悪影響を及ぼすレベルに達することがあります。そのため、特に暑い夏の間は、発酵中のビールを冷却する能力が重要でした。 軟鋼製タンクの導入は、工業的な「人工」冷蔵技術の普及と時期を同じくしました。1871年にドイツのシュパテン醸造所で初めて導入された人工冷蔵技術により、深い発酵用地下室を掘ることで得られる「自然」冷却以外の手段で、発酵槽を冷却することが可能になりました。 従来の発酵室は、冬に川や湖から切り出された大量の氷を、発酵室の天井や床下に配置することで冷却されていた。 冷蔵技術の黎明期、発酵槽の冷却は、発酵貯蔵庫内で冷却空気を循環させるか、タンク内部の金属製コイルに冷却水や塩水を循環させるかのいずれかの方法で行われていた。通常、コイルは銅または真鍮で作られていた。これらの材料は熱伝導率が高く、麦汁やビールによる腐食もそれほど進行しないためである。 冷却コイルは、発酵槽の側面や底面に設置されていた。冷却コイルのバルブを手動で開閉することで、活発な発酵中であってもビールを急速に冷却することが可能であった。しかし、この方法は依然として原始的なものであり、タンクは開放式で断熱もされていなかったため、槽ごとに温度に大きなばらつきが生じることがあった。.
20世紀初頭頃、急速な工業化に伴い、あらゆる種類の建設において軟鋼が広く使用されるようになった。軟鋼は発酵槽の製造に好まれる材料となった。しかし、軟鋼はビールなどの酸性液体による腐食を非常に受けやすいため、ビールと直接接触すると発酵槽が錆び、ビールに顕著な金属的な風味や香りが移ってしまう。 そのため、軟鋼製のタンクには内張りが必要となり、その材料としてエナメル、ガラス、そして後にエポキシ系ポリマー材料が好んで用いられた。エナメルやガラスの内張りが無傷である限り、これは衛生面でも申し分なく、洗浄も容易なタンク内面であった。 しかし、エナメルもガラスも非常に脆い素材であり、エポキシと同様に、やがて欠けやひび割れが生じ始めます。タンクの洗浄を含め、多くの醸造所の作業は依然として手作業で行われており、作業員は使用のたびにタンク内に入り、手作業でこすり洗いしなければなりませんでした。内張り材は損傷しやすい一方で、修復は非常に困難でした。.
一つだけ改善が見られた。1970年代になっても、一部のアメリカの大手ビールメーカーでは依然として開放式発酵が行われていたものの、米国では徐々に完全密閉式発酵が標準となっていった。これにより、発酵工程の衛生状態が向上し、酵母によって生成される二酸化炭素の回収と再利用も容易になった。.
1920年頃、アルミニウムが手頃な価格となり、多くの醸造所がこのはるかに軽量な金属製の発酵タンクの導入を始めました。アルミニウムには、麦汁やビールによる腐食に強いうという大きな利点があり、そのため、脆い内張り材を施す必要なく使用することができました。 しかし、アルミニウムの大きな欠点の一つは、苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）によって腐食してしまうことであり、苛性ソーダは数十年にわたり、醸造設備の洗浄に好んで使用されてきた洗浄剤である。.
アルミニウムの導入直後、ステンレス鋼が工業規模で建設資材として導入されました。この素材は、醸造所全般において多くの利点をもたらし、今日に至るまで、発酵槽の建設に際して誰もが認める第一の選択肢となっています。 また、配管、ポンプ、バルブ、そしてビールと直接接触するほぼすべての醸造設備も、ステンレス鋼で作られています。.
1960年代までは、軟鋼、アルミニウム、ステンレス鋼のいずれで製造されたものであっても、ほとんどの発酵槽は円筒形で、水平に設置されていました。通常、発酵室では数段に積み重ねて設置されており、断熱工事には比較的費用がかかったため、各タンクを個別に断熱することはあまり行われていませんでした。 このため、すべての発酵槽は一次発酵のみに使用され、活発な発酵が終了すると、ビールはポンプとホースを用いて別の貯蔵室にある別のタンクに移され、そこで最終熟成が行われていた。 下面発酵（ラガー）ビールは、ラガー貯蔵室で低温下において長期間保管されるのに対し、エールは通常、瓶詰めや缶詰めを行う前に、貯蔵タンクやラッキングタンクが設置された第3の貯蔵室に移送された。.
ユニタンク（ユニバーサル・タンク）
1800年代後半には、直立した円筒形のタンクが開発され続け、その中には底が傾斜しているものや円錐形のものもありました。1960年代、技術の飛躍的な進歩により、一次発酵と熟成を同じタンク内で行うことができるという新しい原理が確立されました。 この画期的な技術こそが、底面が傾斜した円錐形の形状を持つ直立円筒形タンク、すなわち現代の「円筒円錐形（cylindroconical）」タンクである。これらは「ユニバーサルタンク」、略して「ユニタンク」と呼ばれた。 ユニタンクは1970年代に広く普及し、過去40年間にわたり、シリンダーコニカルタンクは――ベルギーやブリテン諸島における極めて伝統的なビールスタイルの醸造に関連するいくつかの重要な例外を除き――他のあらゆる種類の発酵容器に取って代わりました。 醸造業界では、円筒円錐形タンクが従来のあらゆるタンク設計に比べて数多くの利点を持つことが、広く認められている：
- これにより、製造工程中にビールを移動させる必要がなくなるため、ビールの品質、製造時間、スペースの有効活用、そして生産の経済性の面で大きなメリットとなります。.
- シリンダー・コニカルタンクでは、従来のタンク設計に比べ、洗浄、殺菌、および微生物管理の面ではるかに優れています。.
- それぞれ個別に、手頃な価格で断熱処理を施すことができます。.
- 大規模で近代的な醸造所において求められる自動化の程度は、旧式のタンク設計に比べてはるかに容易で、コストも低く抑えられます。.
- 一次発酵中のCO2を回収して再生（および再利用・販売）することは、従来の開放型発酵槽に比べ、円筒円錐形タンクでは容易である。.
- 円筒円錐形タンクでは、従来のタンクタイプに比べて、酵母の収穫が効率的で、選択性が高く、衛生的です。.
興味深いことに、円筒円錐形タンクの起源は1908年および1927年の特許にまでさかのぼりますが、こうしたタンクの製造と使用を実用的なものにするためには、ステンレス鋼の加工技術における革新が必要でした。 円筒円錐形タンクの普及は1960年代初頭のアイルランドで始まり、そこでは最大11,500 hl（9798 US bbl）の垂直型（すなわち、直立した円筒形のタンク）ステンレス鋼製タンクが使用されていました。 1965年、日本のアサヒビールは、底面が傾斜した大型の垂直タンクの特許を取得し、これにより、低い側から酵母を回収できるようになった。 「アサヒビール」を参照のこと。円筒円錐形タンクを多数導入した最初の大規模醸造所は、1970年頃、ワシントン州シアトルのレイニア醸造所であった。「レイニア・タンク」と呼ばれたこれらのタンクは円錐底を備えていたが、円錐角はわずか25°と非常に浅かった。 その後まもなく、円錐底の角度を急にすること（現代の標準は70°）により、発酵後に円錐底に沈殿した酵母をより容易に回収できることが判明した。円筒円錐形タンクの技術におけるさらなる進化と開発は、冷却ジャケットの数と配置に焦点が当てられた。 冷却ジャケットとは、タンクの外表面（ただし断熱層と外装材の内側）に溶接された中空の「ベルト」であり、その内部に冷却剤（氷点下のグリコール、または直接膨張式アンモニア）を循環させることで、タンク内の内容物を冷却することができる。 冷却ジャケットの配置とサイズは、発酵中のビールの最適な流動と混合を確保し、特に大型タンクにおいて極めて重要な均一性を保証するために極めて重要です。発酵中、CO₂の発生により発酵中のビール内に強力な流れが生じることがあります。タンク上部付近のジャケットが冷却されると、冷却された液体はタンクの底に向かって落下します。 同時に、タンク底部付近のビールは、発酵によって温められ、タンク上部に向かって上昇し、そこで再び冷却されます。この作用により液体の循環と混合が促進され、より迅速で健全かつ完全な発酵がもたらされます。.
1970年代から1980年代にかけて、タンクの全体的な形状についても研究が進められ、その結果、床面積を節約できる、より背が高くスリムな円筒円錐形タンクが開発されました。 しかし、間もなく、これらのいわゆる「ロケットタンク」（その外観に由来する名称）が、高さ対直径比5:1を超えると、十分な撹拌ができなくなり、酵母が過度の静水圧にさらされることが判明しました。 そのため、現在では円筒円錐形タンクは、一般的に高さ対直径比が 1:1 から 5:1 の範囲で製造されています。.
現代の円筒円錐形タンクには、複数の冷却ジャケットが備わっています。これには2つの目的があります。第一に、前述の発酵中のビールの最適な熱的移動を実現すること、第二に、醸造家がタンクを満杯未満の容量で稼働できるようにすることです。 また、円筒円錐形タンクの上部には「洗浄装置」が恒久的に設置されており、タンク内部の洗浄を容易かつ自動で行うことができます。 「定置洗浄（CIP）」を参照のこと。さらに、タンク底部には複数の排出口が設けられている場合があり、これにより醸造家は、円錐部の底に沈殿した酵母を混入させることなく、タンクからビールを抜き取ることができます。.
円筒円錐形タンクは、導入当初から屋外設置に適しており、大規模な醸造所においてスペースと建設コストの削減に貢献してきました。 屋外タンクは、いわゆる「タンクファーム」に設置され、各タンクは互いに非常に密接に配置されています。これが可能なのは、タンクファーム内ではタンクに対する手作業やメンテナンスが行われないためです。むしろ、タンクへの、およびタンクからのすべての配管は、タンクファームから伸び、隣接する壁を通って醸造所内のビール製造エリアへとつながっています。 タンクの使用時に操作が必要な自動ポンプ、バルブ、スイングアームなどはすべてここに設置されており、長いホースを必要とするケースはほぼありません。.
発酵槽の最新技術
最先端の醸造所でも、依然として円筒円錐形タンクが使用されています。プロセス開発における次のステップとしては、固定化酵母を用いた連続発酵の導入が考えられます。 これらのタンク技術における最新の進展は、発酵中のビールの機械的撹拌（底部から上部へのポンプによる再循環）といった、いわばタンクの「付属装置」に加え、発酵の進行状況を自動的に測定・制御する高度な制御システムに関わっている。 「連続発酵」および「固定化酵母反応器」を参照のこと。.
受け継がれてきた伝統
円筒円錐形タンクの導入によって、従来のタンクタイプがすべて姿を消したわけではありません。 伝統的なイングリッシュ・エールの醸造プロセスにおける要件により、多くの大手醸造所は、正方形のタンクという伝統的な形状と「貫通式天井」を採用し続けています。この天井部分には、一次発酵の終了時に伝統的な上面発酵酵母が蓄積し、バルブとジェットを組み合わせて酵母を自動的に回収することができます。 このタイプのタンクは、その形状と、20 世紀に発明され普及した地域にちなんで、「ヨークシャー・スクエア」と呼ばれています。 現代のヨークシャー・スクエアは、円筒円錐形タンクと同等の容量を持つものもあり、密閉式でCIP設備も備えているため、円筒円錐形タンクと同様に自動化が容易です。しかし、構造がより複雑であるため、投資コストが高く、設置スペースもより多く必要とし、通常は屋外に設置することができません。.
多くの英国の醸造所は、開放発酵の伝統を守り続けています。彼らは、この方法が酵母の健康やビールの風味に良い影響を与えると強く信じています。バイエルン州では、ヴァイスビアの製造に開放発酵が用いられることがあり、ラガービールにも時折採用されます。同地の多くの醸造家は、ヴァイスビアにおいて、開放発酵は密閉発酵よりもより濃厚な香りを生み出す傾向があると信じています。.
