新型精釀啤酒制麥系統(tǒng)

伴隨著精釀啤酒的釀造、制麥工業(yè)興盛，即插即用的滾筒式麥芽生產(chǎn)自動化解決方案maltron 5.0 出現(xiàn)。系統(tǒng)具有一體化優(yōu)勢，能靈活地處理各類谷物，并可將生產(chǎn)后的成品置于任何地方，而無需建造任何土建工程。為難以加工的谷物，提供了一套溫和翻轉(zhuǎn)的替代方案。另外，也能用于干燥酒花。

大約30 年前，精釀啤酒革命在北美發(fā)起。精釀啤酒商們一直癡迷于啤酒花的應(yīng)用。對于消費者來說，酒花是啤酒的重要成分。但是北美精釀啤酒商種植啤酒花，為的是擺脫酒花供貨商，自己掌控原料，同時也能對外宣講動人的釀酒故事。隨著時間的推移，許多精釀啤酒商又發(fā)現(xiàn)：他們所釀制的啤酒還受已發(fā)芽大麥和其它谷物的影響，因為需從制麥商手中購買釀酒所用的麥芽。在政府激勵措施的幫助下，精釀啤酒商們希望與農(nóng)場主建立緊密的合作，啤酒釀造新趨勢開始了。

在過去100 多年里，北美大麥種植和麥芽加工總體來說向西轉(zhuǎn)移，只有少數(shù)例外。小規(guī)模的制麥主要應(yīng)用地板式發(fā)芽和薩拉丁箱式制麥方法，這些方法在當(dāng)今的商業(yè)化制麥中已不常見。新型制麥商與當(dāng)今制麥工業(yè)一樣面臨著諸多挑戰(zhàn)，既要獲得優(yōu)質(zhì)的大麥，搶占市場，又要降低生產(chǎn)成本。

在過去的幾年里，精釀啤酒商們一直按照傳統(tǒng)方法制麥。最近，根據(jù)北美釀酒商的需求和建議，加拿大設(shè)備制造商NSI Newlands 設(shè)計了一款小型、靈活、牢固耐用的制麥系統(tǒng)，能靈活地發(fā)芽各種類型的谷物。考慮到制麥的批量大小、密閉式加工、自動化程度及易于安裝等因素，采用滾筒式制麥原理。采用滾筒原理的另一個原因是設(shè)計師肯·布萊恩的口頭語，“我們建造的東西，一般都是圓的”。

2020 年3 月，NSI 公司有機會在maltron 5.0 上進行了首次試驗。本文描述了其操作及獲得的試驗結(jié)果。

圖1：水化器hydrator

圖2：浸麥

圖3：通風(fēng)供氧及溢流

圖4：排水

首先通過水化器hydrator 對大麥洗滌除塵、除雜質(zhì)，見圖1 和圖2。浸麥過程中所需用的水一方面通過水化器進入滾筒，一方面通過通風(fēng)供氧噴嘴進入，進入滾筒的水量被測量。當(dāng)需要溢流時，水通過通風(fēng)供氧噴嘴流入滾筒，撇出的麥粒中的浮渣通過活板門流出并被收集，見圖3。排水時，僅需緩慢旋轉(zhuǎn)滾筒至發(fā)芽位置，見圖4。在浸麥空氣休止（浸麥斷水）過程中，考慮到CO2氣體的恰當(dāng)排出，需要風(fēng)扇連續(xù)運轉(zhuǎn)或間斷性運轉(zhuǎn)，直至下一次浸麥，滾筒再次旋轉(zhuǎn)回浸麥位置浸水為止。在浸麥浸水和空氣休止（斷水）過程中，需對水溫、空氣溫度和三角區(qū)域的空氣壓力進行監(jiān)控和趨勢分析。

試驗過程中的水溫是10℃。所采用的浸水?dāng)嗨畷r序是15h 浸水-10h 斷水-14h 浸水，試驗時可依據(jù)水溫和非自動方式操作等實際情況確定。首次浸麥水分含量為34%，第二次為41%，并最終達45%。在浸麥空氣休止期間最大的谷物溫度為13.6℃。試驗表明，浸麥過程的耗水量為投料大麥的0.8 ～1.03 倍。由于加工廠試驗時的浸麥水溫為10℃及當(dāng)時的環(huán)境空氣溫度也大約為10℃，浸麥過程中幾乎沒有CO2氣體排出。進水和排水的時間很好地控制在45 min 左右。為了彌補最后4%的浸麥水分含量，應(yīng)用了噴霧浸麥法。依據(jù)試驗情況，認為該滾筒在浸麥過程中有空間可再增加1.5 噸的大麥，這樣使每批次名義上的浸麥量增加到7 噸。

考慮到制麥過程中不同谷物粒形的大小，在滾筒中安裝了2 mm 網(wǎng)眼篩網(wǎng)。通過人孔可將底板部分移走，就可輕松替換成想要規(guī)格的篩網(wǎng)。

為了提高產(chǎn)量，還可增加一個獨立的浸麥容器，基于最大兩天的浸麥周期，可使制麥產(chǎn)量增加40%。按照每批次投料5 噸脫粒大麥計算，可使年制麥產(chǎn)量從208 噸增加到292 噸。

在發(fā)芽過程中需要將滾筒旋轉(zhuǎn)一角度，確保綠麥芽水平面平行于地面，見圖5。然后再返回到最初的發(fā)芽位置。這樣一天往復(fù)循環(huán)多次，或者使?jié)L筒連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這一操作相當(dāng)于麥層的翻麥過程。在發(fā)芽期間，所施加的空氣溫度必須滿足大麥發(fā)芽生長需要。為了實現(xiàn)這一目標，需用一自動閥將環(huán)境空氣與發(fā)芽過程中回流的氣體混合。若處于濕熱氣候環(huán)境，還需要增加冷卻裝置以調(diào)節(jié)溫度。穿過綠麥芽三角區(qū)域溫度由風(fēng)扇轉(zhuǎn)速設(shè)定。為確保施加的空氣濕度保持在接近100%的水平，最多可以啟用三對噴霧器，在干燥的夏季期間也可以使用蒸發(fā)冷卻。這可以通過位于進氣口的濕度探針來監(jiān)控。最后24 小時需關(guān)閉增濕模式，以降低綠麥芽的水分含量。使用滾筒式發(fā)芽，需考慮綠麥芽溫和的處理過程，這對制麥敏感性谷物，如黑麥和低麩質(zhì)大麥等非常重要。可以使用內(nèi)部噴霧器和滾筒旋轉(zhuǎn)相結(jié)合的方式進行噴水，以提高綠麥芽的總含水量，見圖6。發(fā)芽期間，需監(jiān)控分析三角區(qū)域的空氣壓力、溫度和濕度。

圖5：綠麥芽發(fā)芽

圖6：噴霧

浸麥結(jié)束時，需將浸泡過的大麥靜置20 小時，在此期間大約每隔4 小時應(yīng)用約75升的水噴霧，直到達到45%的水分含量峰值。通風(fēng)需控制在372 ～701 m3/ 噸/ 時 范圍內(nèi)。每日溫度控制為20、20、18、18、17 度，使第2天水分含量峰值達到45%。每日的水分含量為41%、45%、44%、43%、43%。

在烘干麥芽時，滾筒旋轉(zhuǎn)至中立位置，主工藝風(fēng)機打開，隨后打開間接加熱器。在綠麥芽烘干過程中，滾筒會旋轉(zhuǎn)，這樣烘干側(cè)的麥層會隨著滾筒翻轉(zhuǎn)，從而與氣流未至的麥層混合，使穿過麥層的氣流不均勻。最好采用的方法是此時不旋轉(zhuǎn)滾筒，直至氣流穿過麥層。具體此時段滾筒旋轉(zhuǎn)與否，最終選用哪種方法由制麥人員決定。氣流穿過麥層后，溫度逐漸升高至固化溫度，此時氣流降低并保持直至烘干的麥芽達到想要的色度和水分含量。烘干過程的最后一道工序是對麥芽冷卻。

在麥芽烘干過程中應(yīng)用定時器、溫度控制器和壓力傳感器來控制氣流，以此控制和跟蹤麥芽烘干循環(huán)。

烘干試驗在第4 天結(jié)束時進行，在風(fēng)機滿負荷運轉(zhuǎn)下，穿過加熱器1.5 cm 水柱的最小壓降要求時不需要開啟加熱器。當(dāng)時測得的風(fēng)量為3698 m3/噸麥芽/小時。在那時，計劃B 被激活，允許綠麥芽在此氣流速度下應(yīng)用環(huán)境空氣干燥，以阻止大麥進一步發(fā)芽。6 天后，在低壓下對間接加熱器測定。烘干試驗在干燥溫度為50℃時實施，直至氣流穿過麥層，然后將烘干溫度升高到60℃，運行1 小時，再升高到70℃，運行2 小時，然后溫度升至80℃，運行3 小時，隨后將麥芽冷卻到35℃。

制麥完成后，應(yīng)用一個內(nèi)部安裝的螺旋輸送器將麥芽輸送至中心，進入一個V 型接收料斗，這樣將滾筒中的麥芽轉(zhuǎn)移出滾筒。該批次投入大麥總重量5.544 噸，產(chǎn)率為82%。在試驗中，使用了一個便攜式螺旋輸送器，并將成品麥芽輸送至手袋中,分析結(jié)果見圖7。

圖7：麥芽分析結(jié)果

整個制麥過程監(jiān)控和趨勢分析通過西門子自動平臺完成，該平臺執(zhí)行并監(jiān)控從浸麥至麥芽排出的每一道工序。

依據(jù)試驗結(jié)果，需改進從滾筒至固定端的排水系統(tǒng)；通過增加氣壓提高通風(fēng)效果；增加主滾筒的齒輪減速效果，放緩看運行速度；增大發(fā)芽/烘干風(fēng)機的負荷，增加整個系統(tǒng)的氣流和壓降。

包括浸麥在內(nèi)的滾筒式制麥法是一個靈活的制麥系統(tǒng)，它為精釀啤酒商縮小了制麥差距，以成就更高的制麥標準。NSI 公司對該制麥系統(tǒng)的進一步優(yōu)化及改進值得期待。