粉碎
糖化时为使麦芽中内容物尽可能地被溶出,所以必须要对麦芽进行粉碎。粉碎是一个机械破碎的过程,在这一过程中必须保护麦皮,使之尽量完整,因为麦皮将用作过滤槽中的过滤介质。粉碎麦芽的设备叫粉碎机,根据粉碎方式不同,粉碎机又可分为:
- 干法粉碎机
- 湿法粉碎机
- 锤式粉碎机
粉碎的基础知识
粉碎的越细,酶的作用面就越大,内容物也能更好地被分解。糖化结束后的麦汁过滤过程中,麦皮越完整对过滤又有利。
由于麦汁过滤时需要使用麦皮,因此麦芽粉随时要尽最大可能使麦皮不破碎。干燥的麦皮很容易破裂,从而降低过滤能力。反之,麦皮越潮湿,弹性就越大。加水湿润麦皮,可以更好地保护它的弹性,麦汁过滤也会更快,这个过程称为“增湿”。现在对粉碎的基本要求如下:
- 干燥的胚乳,粉碎时尽可能粉碎的细一些。
- 潮湿、有弹性的麦皮。
溶解良好的麦芽粉碎时对粉碎辊筒的阻力小,因为麦芽内容物很脆、很疏松,所以溶解好的麦芽,其粉碎物中细粒、细粉的份额很大。溶解差的麦粒顶端和麦芽很坚硬且不易破碎,这表现为粉碎物中的粗粒比例高。由于它们在麦粒内部物质转化时未被转化,所以需要更强烈的酶促分解。这类内容物的浸出很难,若这些粗粒在糖化车间不能完全分解,就会降低浸出率。所以麦芽溶解越差,越需要细粉碎。
粉碎度会影响麦糟体积和麦糟的过滤能力。对于现在普遍适用的过滤槽来说:麦芽粉碎越细,麦糟体积就越小;麦芽粉碎越细,糟层的渗透性就越差,麦糟吸紧速度就越快,过滤时间也越长。甚至还会出现麦汁根本不能继续过滤的情况,因此在使用过滤槽时,麦芽不能粉碎过细,如果粉碎较细,则要相应减小糟层厚度。
以上所述不适用于新式压滤机,因为压滤机采用带细孔的聚丙烯滤布进行过滤,对于压滤机应使用锤式粉碎机进行细粉碎,以获得较高的收得率。
干法粉碎
一般使用辊式粉碎机,根据辊筒数可分为:
- 对辊粉碎机(自酿爱好者普遍使用对辊粉碎机)
- 四辊粉碎机
- 五辊粉碎机
- 六辊粉碎机
- 六辊粉碎机
- 六辊粉碎机的三对辊筒被称为:
- 预磨辊
- 麦皮辊
- 粗粒辊
- 三对辊筒之间装有筛孔大小不同的上震动筛和下震动筛,这些震动筛将预磨辊的粉碎物分为三种:
- 粗粉碎物——带有粗粒的谷皮
- 中等粉碎物——粗粒
- 细粉碎物——细粒和细粉
- 细粉直接进入粉碎物暂存箱,因为细粉不需要再粉碎,第二对辊筒在尽可能保护麦皮的情况下对粗粉碎物进行二次粉碎,第三对辊筒则对粗粒再次进行粉碎。
- 评价粉碎质量的原则是:
- 经预磨辊粉碎后,所有的麦粒应破裂,不能有整麦粒存在。
- 经麦皮辊粉碎后,附在麦皮上的粗粒应从麦皮上脱离出来,但不能损伤表皮
- 经粗粒辊粉碎后,粗粒应粉碎为细粒,但不能有细粉,因为细粉会阻碍过滤过程。
- 四辊粉碎机
- (五辊粉碎机已不再生产)
- 在中等大小的啤酒厂中常常可以见到四棍粉碎机,机器中上下安装着两对辊筒,第一对辊筒起到预磨作用,预磨后的粉碎物采用两种方式分离:
- 在两对辊筒之间的振动筛上进行分离,这样只有粗粉碎物进到第二对辊中进行粉碎(带有中间筛组的四棍粉碎机)。
- 通过打散辊将细粉碎物分离出去,以达到相同的粉碎效果(带有打散辊的四棍粉碎机)
- 对辊粉碎机
- 只有在很小的糖化车间或啤酒屋才能见到对辊粉碎机(自酿爱好者家酿常用),它只有一对辊进行粉碎,不能分别出理粉碎物,糖化收得率也不够理想,但采用湿粉碎法或增湿粉碎系统时,情况另当别论。
粉碎机的辊筒
粉碎质量很大程度上取决于粉碎机的辊筒,因此辊筒的制作和调节必须满足一定要求。
- 进料装置
- 粉碎效果好的前提是进料口的麦芽进料要正确,即进料麦粒必须均匀布满整个辊筒长度,进料波动也能自动补偿。为此,每个粉碎机都有一个拉丝或带沟槽的进料辊,转速和拉丝情况确定了进料辊的麦芽流量。
- 辊筒
- 如今,辊筒采用离心灌注工艺制成,这种制造方式确保辊筒表面达到必要的硬度。辊筒的直径大多约为250mm,直径不应太小,否则麦粒容纳角度太小,粉碎功率下降,容纳角度是指容纳麦粒时所形成的角度。
- 拉丝:
- 新式粉碎机全部采用拉丝辊,开槽数有600~900个,开槽与辊轴一般不平行,有一定的边缘倾斜(斜拉槽),由此可加强滚动直至产生剪切效应。
- 拉丝辊的两个辊筒转速比大约为1.25:1,较快的转速被称为“超前值”。在平面辊中,两辊“超前值”大约为1.25:1;通过“超前值”和辊筒表面结构的粗糙性达到平面辊的粉碎效应。由于辊筒的挤压,辊筒的中部不像辊筒的边缘那样有同样的粉碎效果。通过球状凸起加工处理可以达到绝对均匀粉碎的作用,它是将辊筒的终端稍微做细一些。
- 辊筒的转速:
- 预磨辊:400~420r/min;
- 表皮辊:400r/min;
- 粗粒辊:380~440r/min。
- 辊筒长度通常为0.8~1m;特别小的粉碎机为0.4m;特大型粉碎机可达1.5m。
- 辊筒间距可在0~2.5mm无极调节。四棍粉碎机辊筒间距一般为:
- 预磨辊间距:1.3~1.5mm
- 粗粒辊间距:0.3~0.6mm
- 辊筒间距可在0~2.5mm无极调节。四棍粉碎机辊筒间距一般为:
- 辊筒的平行度调节:
- 辊筒的平行度调节:辊筒的平行是均匀粉碎的前提条件。在粉碎机调节时,通过插入一卡片来检查辊筒平行度,卡片必须被竖直插入粉碎机中。
- 辊筒的驱动:
- 一个辊筒固定安装并通过传送带运转。另一个辊筒固定在堂皇上并一起运转。若有硬性物体出现时,就不会严重损伤辊筒。现代粉碎机中有些装配有单独驱动的辊筒。主动辊由一对齿轮驱动,这对齿轮也决定了超前值,如今的齿轮大多由无需润滑的合成材料制成。
- 粉碎机的功率
- 如今粉碎机的功率可高达14t/h,可在1h内粉碎玩一锅料。优良粉碎机的功率需求分别为:
- 过滤槽粉碎,为2.3~2.5kw
- 压滤机粉碎,为3.3~3.8kw
- 如今粉碎机的功率可高达14t/h,可在1h内粉碎玩一锅料。优良粉碎机的功率需求分别为:
增湿干粉碎
干燥的麦皮很脆,粉碎时容易破碎,而麦汁过滤时需要麦皮作为过滤层,为了保护麦皮,人们通常会在干粉碎之前对麦芽进行湿润处理,这个过程称为增湿。
增湿干粉碎时,通过饱和蒸汽或30~35℃的水在粉碎前对麦芽进行1~2min的增湿处理可提高麦皮中的水分。
- 采用蒸汽可提高1.2%~1.5%
- 采用热水可提高2.0%~2.5%
而麦粒内部的水含量仅增加0.3%~0.5%
这样做的优点是:
- 麦皮非常有弹性,可以更好地被粉碎出来。
- 麦皮的体积增加10%~20%,过滤层更加疏松,过滤速度提高。
- 收得率和最终发酵度上升。
- 糖化时碘检合格更快。
缺点是需要清洗粉碎机。
湿法粉碎
(湿粉碎机也不再生产) 麦芽进行干法粉碎(这种方式在大多数啤酒厂很常见)时,即使采取了保护性措施,麦皮也会不同程度地受到破坏,从而限制了其作为过滤介质的作用。如果在麦芽粉碎前,对麦芽进行浸泡处理,那么麦皮以及麦芽内容物就会吸收水分,变得有弹性,麦芽内容物可从麦皮中被分离出来并被粉碎,而麦皮几乎没有损伤,其过滤能力得以改善,粉碎得很细的麦芽内容物能更好地被分解。
湿法粉碎机的上部有一个出口为锥形的麦芽仓,浸泡在麦仓中进行。湿法粉碎机最重要的部件是辊间距只有0.45mm的粉碎辊,进料辊安装在粉碎辊之前,已粉碎的醪浆用绞龙收集,并由醪液泵泵出。喷淋和喷冲系统可用来浸泡麦芽或清洗整个设备。
湿法粉碎机的工作步骤如下:
- 浸泡:已自动称量的麦芽输送至粉碎机上面的麦芽暂贮仓,并在仓中用30~50℃的水浸泡,醪浆泵将水从下面循环泵入麦芽暂贮仓中,以确保麦芽浸泡均匀,此过程持续15~30min。通过浸泡,麦芽的水分增加30%左右,水分的吸收也使麦芽体积增加35%~40%,麦芽中的酶也慢慢活化。
- 泵出浸泡水。
- 糖化下料:浸泡结束后的麦芽通过进料辊2进入辊间距只有0.45mm的粉碎辊,麦皮几乎没有损伤,而麦粒内容物则从麦皮中被平滑地挤压分离出来,因此,湿粉碎的糟看起来就像堆在一起的麦粒。唯一的问题是,未被粉碎的麦粒不能分解,而是毫无变化地进入醪液混合箱,因此粉碎物应多循环一些时间。
- 糖化容器中的糖化用水量由以下几方面构成:
- 所希望的料水比,需要考虑麦芽浸泡仓中含有浸出物的浸泡水量。
- 挤压时的进水量
- 清洗湿粉碎机的水量
- 冲洗:通过安装的喷嘴强烈冲洗粉碎机中与麦芽接触的所有地方。
浸渍增湿
浸渍增湿时人们李永乐湿粉碎的优势,按照每100kg麦芽60L热水的比例,将麦芽同50℃~70℃的热水混合50~60s,在这么短的时间内,只有麦皮(越15L/100kg)能够吸水,其水含量上升至18%~22%,从而变得富有弹性。在每100kg麦芽多余的20~30L水被排除的同时,附着在麦粒上的水量也与此相同。
粉碎物的评价
粉碎时,要经常检查粉碎物的质量,但这种检查仅适用于干法粉碎和增湿粉碎,湿法粉碎只能采用感官评价。
为了能够精确取样,干法粉碎机的每一对辊筒下面都安装着一个取样器,粉碎机的出口处有一个可取150~200g最终粉碎物的特殊取样装置,为了避免出现误差,总粉碎物量不允许改变。经验式的粉碎物组成评价会出现较大误差,准确的评价必须在实验室采用分级筛进行。
准确评价粉碎物的质量可用普式平板筛,这是一个小型平板筛,其中有五层筛子,它们将100~200g粉碎物样品分为6中组分:
筛号 | 组分 | 筛子厚度(mm) | 筛孔宽度(mm) |
1 | 麦皮 | 0.31 | 1.27 |
2 | 粗粒 | 0.26 | 1.01 |
3 | 细粒I | 0.15 | 0.547 |
4 | 细粒II | 0.07 | 0.253 |
5 | 细粉 | 0.04 | 0.152 |
筛底 | 粉末 | - | - |
过滤槽或压滤机粉碎物的正常分级值如下:
筛号 | 过滤槽粉碎物 | 传统过滤槽粉碎物 | 压滤机2001粉碎物 |
1 | 18% | 11% | 1% |
2 | 8% | 4% | 2% |
3 | 35% | 16% | 15% |
4 | 21% | 43% | 29% |
5 | 7% | 10% | 24% |
筛底 | 11% | 16% | 29% |
重要的是:麦皮筛上不允许有完整的或只是稍微破裂的麦粒。
粉碎质量的好坏会影响:
- 糖化工艺
- 碘检时间
- 麦汁过滤
- 糖化收得率
- 发酵
- 啤酒的可滤性(β-葡聚糖含量)
- 啤酒色泽、口味和总体风味