新型精酿啤酒制麦系统

伴随着精酿啤酒的酿造、制麦工业兴盛，即插即用的滚筒式麦芽生产自动化解决方案maltron 5.0 出现。系统具有一体化优势，能灵活地处理各类谷物，并可将生产后的成品置于任何地方，而无需建造任何土建工程。为难以加工的谷物，提供了一套温和翻转的替代方案。另外，也能用于干燥酒花。

大约30 年前，精酿啤酒革命在北美发起。精酿啤酒商们一直痴迷于啤酒花的应用。对于消费者来说，酒花是啤酒的重要成分。但是北美精酿啤酒商种植啤酒花，为的是摆脱酒花供货商，自己掌控原料，同时也能对外宣讲动人的酿酒故事。随着时间的推移，许多精酿啤酒商又发现：他们所酿制的啤酒还受已发芽大麦和其它谷物的影响，因为需从制麦商手中购买酿酒所用的麦芽。在政府激励措施的帮助下，精酿啤酒商们希望与农场主建立紧密的合作，啤酒酿造新趋势开始了。

在过去100 多年里，北美大麦种植和麦芽加工总体来说向西转移，只有少数例外。小规模的制麦主要应用地板式发芽和萨拉丁箱式制麦方法，这些方法在当今的商业化制麦中已不常见。新型制麦商与当今制麦工业一样面临着诸多挑战，既要获得优质的大麦，抢占市场，又要降低生产成本。

在过去的几年里，精酿啤酒商们一直按照传统方法制麦。最近，根据北美酿酒商的需求和建议，加拿大设备制造商NSI Newlands 设计了一款小型、灵活、牢固耐用的制麦系统，能灵活地发芽各种类型的谷物。考虑到制麦的批量大小、密闭式加工、自动化程度及易于安装等因素，采用滚筒式制麦原理。采用滚筒原理的另一个原因是设计师肯·布莱恩的口头语，“我们建造的东西，一般都是圆的”。

2020 年3 月，NSI 公司有机会在maltron 5.0 上进行了首次试验。本文描述了其操作及获得的试验结果。

图1：水化器hydrator

图2：浸麦

图3：通风供氧及溢流

图4：排水

首先通过水化器hydrator 对大麦洗涤除尘、除杂质，见图1 和图2。浸麦过程中所需用的水一方面通过水化器进入滚筒，一方面通过通风供氧喷嘴进入，进入滚筒的水量被测量。当需要溢流时，水通过通风供氧喷嘴流入滚筒，撇出的麦粒中的浮渣通过活板门流出并被收集，见图3。排水时，仅需缓慢旋转滚筒至发芽位置，见图4。在浸麦空气休止（浸麦断水）过程中，考虑到CO2气体的恰当排出，需要风扇连续运转或间断性运转，直至下一次浸麦，滚筒再次旋转回浸麦位置浸水为止。在浸麦浸水和空气休止（断水）过程中，需对水温、空气温度和三角区域的空气压力进行监控和趋势分析。

试验过程中的水温是10℃。所采用的浸水断水时序是15h 浸水-10h 断水-14h 浸水，试验时可依据水温和非自动方式操作等实际情况确定。首次浸麦水分含量为34%，第二次为41%，并最终达45%。在浸麦空气休止期间最大的谷物温度为13.6℃。试验表明，浸麦过程的耗水量为投料大麦的0.8 ～1.03 倍。由于加工厂试验时的浸麦水温为10℃及当时的环境空气温度也大约为10℃，浸麦过程中几乎没有CO2气体排出。进水和排水的时间很好地控制在45 min 左右。为了弥补最后4%的浸麦水分含量，应用了喷雾浸麦法。依据试验情况，认为该滚筒在浸麦过程中有空间可再增加1.5 吨的大麦，这样使每批次名义上的浸麦量增加到7 吨。

考虑到制麦过程中不同谷物粒形的大小，在滚筒中安装了2 mm 网眼筛网。通过人孔可将底板部分移走，就可轻松替换成想要规格的筛网。

为了提高产量，还可增加一个独立的浸麦容器，基于最大两天的浸麦周期，可使制麦产量增加40%。按照每批次投料5 吨脱粒大麦计算，可使年制麦产量从208 吨增加到292 吨。

在发芽过程中需要将滚筒旋转一角度，确保绿麦芽水平面平行于地面，见图5。然后再返回到最初的发芽位置。这样一天往复循环多次，或者使滚筒连续旋转。这一操作相当于麦层的翻麦过程。在发芽期间，所施加的空气温度必须满足大麦发芽生长需要。为了实现这一目标，需用一自动阀将环境空气与发芽过程中回流的气体混合。若处于湿热气候环境，还需要增加冷却装置以调节温度。穿过绿麦芽三角区域温度由风扇转速设定。为确保施加的空气湿度保持在接近100%的水平，最多可以启用三对喷雾器，在干燥的夏季期间也可以使用蒸发冷却。这可以通过位于进气口的湿度探针来监控。最后24 小时需关闭增湿模式，以降低绿麦芽的水分含量。使用滚筒式发芽，需考虑绿麦芽温和的处理过程，这对制麦敏感性谷物，如黑麦和低麸质大麦等非常重要。可以使用内部喷雾器和滚筒旋转相结合的方式进行喷水，以提高绿麦芽的总含水量，见图6。发芽期间，需监控分析三角区域的空气压力、温度和湿度。

图5：绿麦芽发芽

图6：喷雾

浸麦结束时，需将浸泡过的大麦静置20 小时，在此期间大约每隔4 小时应用约75升的水喷雾，直到达到45%的水分含量峰值。通风需控制在372 ～701 m3/ 吨/ 时 范围内。每日温度控制为20、20、18、18、17 度，使第2天水分含量峰值达到45%。每日的水分含量为41%、45%、44%、43%、43%。

在烘干麦芽时，滚筒旋转至中立位置，主工艺风机打开，随后打开间接加热器。在绿麦芽烘干过程中，滚筒会旋转，这样烘干侧的麦层会随着滚筒翻转，从而与气流未至的麦层混合，使穿过麦层的气流不均匀。最好采用的方法是此时不旋转滚筒，直至气流穿过麦层。具体此时段滚筒旋转与否，最终选用哪种方法由制麦人员决定。气流穿过麦层后，温度逐渐升高至固化温度，此时气流降低并保持直至烘干的麦芽达到想要的色度和水分含量。烘干过程的最后一道工序是对麦芽冷却。

在麦芽烘干过程中应用定时器、温度控制器和压力传感器来控制气流，以此控制和跟踪麦芽烘干循环。

烘干试验在第4 天结束时进行，在风机满负荷运转下，穿过加热器1.5 cm 水柱的最小压降要求时不需要开启加热器。当时测得的风量为3698 m3/吨麦芽/小时。在那时，计划B 被激活，允许绿麦芽在此气流速度下应用环境空气干燥，以阻止大麦进一步发芽。6 天后，在低压下对间接加热器测定。烘干试验在干燥温度为50℃时实施，直至气流穿过麦层，然后将烘干温度升高到60℃，运行1 小时，再升高到70℃，运行2 小时，然后温度升至80℃，运行3 小时，随后将麦芽冷却到35℃。

制麦完成后，应用一个内部安装的螺旋输送器将麦芽输送至中心，进入一个V 型接收料斗，这样将滚筒中的麦芽转移出滚筒。该批次投入大麦总重量5.544 吨，产率为82%。在试验中，使用了一个便携式螺旋输送器，并将成品麦芽输送至手袋中,分析结果见图7。

图7：麦芽分析结果

整个制麦过程监控和趋势分析通过西门子自动平台完成，该平台执行并监控从浸麦至麦芽排出的每一道工序。

依据试验结果，需改进从滚筒至固定端的排水系统；通过增加气压提高通风效果；增加主滚筒的齿轮减速效果，放缓看运行速度；增大发芽/烘干风机的负荷，增加整个系统的气流和压降。

包括浸麦在内的滚筒式制麦法是一个灵活的制麦系统，它为精酿啤酒商缩小了制麦差距，以成就更高的制麦标准。NSI 公司对该制麦系统的进一步优化及改进值得期待。