當(dāng)麥汁過濾后進(jìn)入到煮沸鍋，它就會(huì)被加熱到沸點(diǎn)。常見啤酒廠使用的三種加熱方式——直火加熱、電加熱和蒸汽加熱，在選擇上除了考慮煮沸罐的大小外還要考慮產(chǎn)生熱量的成本。蒸汽加熱并非總是一個(gè)最佳選擇，在不同的國家對(duì)于蒸汽使用許可有不同的標(biāo)準(zhǔn)，在某些地方可能不允許使用蒸汽鍋爐，或者對(duì)于可以使用的蒸汽鍋爐/發(fā)電機(jī)的尺寸有限制要求，地方的排放法規(guī)可能會(huì)顯著增加安裝成本并降低使用效率，所以一些國外的客戶不得不舍棄蒸汽加熱而選擇電加熱組件。還有些啤酒廠受到自己啟動(dòng)資金的限制不得不選擇便宜的電加熱方式。但如果站在工藝的出發(fā)點(diǎn)，對(duì)啤酒質(zhì)量負(fù)責(zé)的角度，蒸汽加熱是所有啤酒廠最佳選擇。并且從長期使用和維護(hù)成本的角度出發(fā)，對(duì)于一天要釀造多個(gè)批次的中大型啤酒廠而言，電加熱在日常釀造時(shí)產(chǎn)生的時(shí)間成本和人力成本都比蒸汽加熱要高得多。
蒸汽加熱的選擇
蒸汽加熱的方式又可以分為使用蒸汽夾套或加熱器兩種選擇。使用蒸汽夾套加熱的微型精釀啤酒廠的煮沸罐內(nèi)，蒸汽在煮沸罐內(nèi)膽和外壁之間形成的夾套中通過，從而傳遞給罐內(nèi)的麥汁足夠的熱量來達(dá)到沸點(diǎn)和預(yù)計(jì)的蒸發(fā)速率。但對(duì)于3000L及以上的中大型啤酒廠，隨著容積的增加，每升的麥汁受熱面積卻越來越小。因此大型啤酒廠常見的麥汁煮沸加熱方式均為加熱器加熱。
加熱器的類型有內(nèi)置加熱器和外置加熱器兩種，本文中天泰來為大家介紹啤酒廠煮沸罐中的內(nèi)置加熱器和外置加熱器的優(yōu)缺點(diǎn)。
內(nèi)置加熱器的工作原理
糖化系統(tǒng)中使用的內(nèi)置加熱器是放置在煮沸罐中的一個(gè)圓柱形裝置，它常通過支腳被固定在煮沸罐底部中央。在該裝置中，垂直填充著一堆排管，有些啤酒廠使用銅管，而我們?cè)诮o客戶設(shè)計(jì)時(shí)在內(nèi)置加熱器中使用304不銹鋼無縫管。在天泰的內(nèi)置加熱器中，排管與排管之間的縫隙形成夾套，蒸汽從上方進(jìn)入裝置，充滿排管之間的夾套。麥汁用泵打入煮沸罐中，從下向上進(jìn)入加熱器，充滿排管，與蒸汽進(jìn)行熱傳遞。
加熱器中沸騰的麥汁向上噴涌，為了有效的消除煮沸過程中形成的的泡沫和避免溢鍋現(xiàn)象，加熱器正上方是配備的導(dǎo)流罩。導(dǎo)流罩形狀為傘形，麥汁沸騰時(shí)噴射碰觸到導(dǎo)流罩，再分散落下，完成由內(nèi)向外的麥汁自行對(duì)流循環(huán)。
內(nèi)加熱煮沸罐可以分為常壓沸騰和低壓沸騰。常壓沸騰是最常見的傳統(tǒng)沸騰，而低壓沸騰是在0.11 ~ 0.12mpa的壓力下進(jìn)行的，沸點(diǎn)可達(dá)120℃，縮短沸點(diǎn)時(shí)間，可以節(jié)約能源消耗。
還有的啤酒廠為了使麥汁受熱更加均勻，在加熱過程中，讓麥汁從煮沸罐中流出，再通過泵打回煮沸罐，從底部通過內(nèi)置加熱器，進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。但這種方式的弊端是，泵的作用力會(huì)響蛋白質(zhì)復(fù)合物的形成。
配備內(nèi)置加熱器的煮沸罐的清潔
由于內(nèi)置加熱器是固定在煮沸罐底部的，在啤酒廠運(yùn)行期間少見拆卸，因此內(nèi)置加熱器的清潔工作要更加重視。天泰在為配置了內(nèi)置加熱器的煮沸罐設(shè)計(jì)CIP清潔邏輯時(shí)，將有一個(gè)CIP清潔球在導(dǎo)流罩下方，以便清潔排管和筒體內(nèi)壁。此外還會(huì)安置至少2個(gè)CIP清潔球用于清潔煮沸罐內(nèi)部和加熱器外壁。
內(nèi)置加熱器的優(yōu)點(diǎn)
熱量損失少。使用內(nèi)置加熱器加熱并自行對(duì)流循環(huán)煮沸的麥汁極少損失熱量到大氣中，因此它的加熱速率也是最快的。
增加麥汁受熱面積，加快蒸發(fā)效率。想象燒一鍋水，如果你不斷地?cái)嚢杷鼤?huì)蒸發(fā)的更快，因?yàn)閿噭?dòng)增加了水與大氣接觸的表面積，使更多的水分子以蒸汽形式逸出。
提高釀造效率。
內(nèi)置加熱器的缺點(diǎn)
雖然在導(dǎo)流罩下方設(shè)計(jì)了CIP清洗球，但由于排管較多，對(duì)于加熱器內(nèi)里底部仍然存在清潔力度不足的情況。
因?yàn)榈土髁康柠溨墓苁?，如果不能很好地控制蒸汽壓力或蒸汽溫度過高，麥汁會(huì)發(fā)生局部過熱，有可能導(dǎo)致麥芽汁顏色的加深和壞的品味，從而影響成品啤酒的質(zhì)量。
外置加熱器的工作原理
外置加熱器主要用于大型工業(yè)啤酒廠，其構(gòu)造與內(nèi)置加熱器相同，垂直填充著一堆排管，排管與排管之間的縫隙形成夾套，蒸汽從上方進(jìn)入裝置，充滿排管之間的夾套。與內(nèi)置加熱器不同的是，外置加熱器被放置在罐外，與煮沸罐通過管路連接。麥汁在加熱時(shí)被泵出煮沸罐，以2.5m/s的速度從下方進(jìn)入排管，與蒸汽進(jìn)行熱交換后再返回到煮沸罐中。
外置加熱器的優(yōu)點(diǎn)
加熱在煮沸罐外進(jìn)行，煮沸罐的清潔工作大大簡化。且因?yàn)榧訜崞鞅旧矸胖迷诠尥猓脖阌谌斯せ蚴褂肅IP清潔。
同樣增加了麥汁的受熱面積，加快煮沸效率。
與內(nèi)置加熱器相比，啤酒廠為外置加熱器支付額外費(fèi)用的原因是可以通過控制泵的速度更好地控制蒸發(fā)率。可以控制泵的速度，因此不同批次的煮沸可以復(fù)刻。
由于形成強(qiáng)制循環(huán)，麥汁受熱更加均勻。
外置加熱器的缺點(diǎn)
如果不能很好地控制蒸汽壓力或蒸汽溫度過高，麥汁會(huì)發(fā)生局部過熱，有可能導(dǎo)致麥芽汁顏色的加深和壞的品味，從而影響成品啤酒的質(zhì)量。
由于加熱器在罐外，處于大氣環(huán)境中，熱損失高于內(nèi)置加熱器。
額外的管道、閥門和泵增加了設(shè)備投資成本。
技術(shù)門檻最高，需要對(duì)操作人員進(jìn)行額外的培訓(xùn)。
總結(jié)
雖然蒸汽加熱的前期投資成本和安裝成本是加熱方式中最高的，但由于多種原因，蒸汽在啤酒廠中很受歡迎。很大一個(gè)原因是前期投資了蒸汽鍋爐，就可在啤酒廠的多處加熱需求時(shí)使用蒸汽加熱，例如為CIP站提供加熱。
總而言之，無論是出于工藝的角度，還是對(duì)多批次需求，具有更好的控制能力、可擴(kuò)展性、多功能性和加熱速率的蒸汽加熱是最佳選擇。使用蒸汽時(shí)，可以同時(shí)加熱糖化罐、煮沸罐和熱水罐，當(dāng)每天需要進(jìn)行多次釀造時(shí)，這一切都會(huì)有所幫助。前期的成本通過后期更低的維護(hù)成本和節(jié)省的時(shí)間成本和人力來償還，也讓釀造更加輕松。
