煮沸锅加热方式的选择有哪些?
直火加热、电加热和蒸汽加热作为煮沸常用三种加热方式,我们在选择上除了考虑锅的大小外还要考虑产生热量的成本。蒸汽加热并非是一个更佳选择,有些的法规对蒸汽锅炉的使用造成很大障碍,使得一些国外的客户不得不选择电加热方式;还有些啤酒厂因资金有限不得不选择便宜的电加热方式;但从啤酒的工艺角度看,蒸汽加热是所有啤酒厂无非是更好的选择。且从维护成本、多批次要求的中大型啤酒厂来说,电加热在酿造时间成本和人力成本都比蒸汽加热要高得多。
一、蒸汽加热的选择
蒸汽加热的方式又可以分为蒸汽夹套和加热器两种。小型精酿啤酒厂的煮沸罐内多使用夹套加热,蒸汽在煮沸罐内胆和外壁之间形成的夹套中通过,利用蒸气冷凝放出热量的原理通过内胆壁传递给罐内麦汁足够的热量来达到沸点和预计的蒸发速率。但对于L及以上的中大型啤酒厂,随着容积的增加,每升的麦汁受热面积却越来越小。因此大型啤酒厂常见的麦汁煮沸加热方式均为加热器加热。
加热器分内置加热器和外置加热器两种,优缺点如下:
1、内置加热器的工作原理
内置加热器是安装在煮沸罐中心的一个圆柱形装置,通过支脚固定在锅底。内置加热器中穿过许多根不锈钢管。列管之间的缝隙形成空腔,蒸汽从上方进入其中,麦汁用泵打入煮沸罐中,从下向上进入加热器,充满列管,与蒸汽进行热量交换。
列管中的麦汁受热沸腾向上喷涌,为有效消除煮沸过程中形成的泡沫和避免溢锅现象,加热器正上方配有导流罩。导流罩形状为伞形,麦汁沸腾时喷射碰触到导流罩,再分散落下,完成由内向外的麦汁自行对流循环。
在导流罩下方设计有2个CIP清洁球,方便内置加热器的清洗。
内置加热器的优点
1)热量损失少。内置加热器加热并自行对流循环煮沸的麦汁极少损失热量到大气中,因此它的加热速率也是最快的。
2)增加麦汁受热面积,加快蒸发效率。通过循环泵的不断推动,就等同于增加了加热面积,使更多的水分子以蒸汽形式逸出。
3)提高酿造效率。
内置加热器的缺点
1)虽然在导流罩下方设计了CIP清洗球,但由于列管较多,对于加热器内里底部仍然存在清洁力度不足的情况。
2)因为低流量的麦汁的管束,如果不能很好地控制蒸汽压力或蒸汽温度过高,麦汁会发生局部过热,有可能导致麦芽汁颜色的加深和坏的品味,从而影响成品啤酒的质量。
2、外置加热器的工作原理
外置加热器主要用于大型工业啤酒厂,其构造与内置加热器相似,就是列管换热器的结构,蒸汽上方进入列管间隙空腔,与列管内的麦汁热交换变成冷凝水排出。与内置加热器不同点就是外置加热器被放在罐外,麦汁在加热时被泵以2.5m/s的速度从锅下方抽出,从外置加热器的下方进入,与蒸汽进行热交换后再返回到锅内。
外置加热器的优点
1)因为麦汁在外加热器内过压煮沸,煮沸温度较高,所以煮沸时间可缩短20%~30%,因此而节约能源;
2)良好的煮沸效果可使麦汁pH值降低,因此色度也较浅。
3)麦汁循环次数可以根据工艺要求自行、方便地调节。
4)可以提高苦味物质的利用率,蛋白质析出更彻底。
5)蒸汽压力较低,仅为0.3MPa左右可蒸发掉更多的对口味不利的挥发性物质
外置加热器的缺点
1)因为麦汁循环需要泵作为动力,因而耗电量高。
2)外加热器易造成大量辐射热损失。
3)麦汁在外加热器中流速较高,易形成较大的剪切力,造成啤酒风味质量下降。
总结
虽然蒸汽加热的前期投入和安装成本是加热方式中更高的,但由于多种原因,蒸汽在啤酒厂中很受欢迎。很大一个原因是前期投资了蒸汽锅炉,就可在啤酒厂的多处加热需求时使用蒸汽加热,例如为CIP站提供加热。
无论是出于工艺的角度,还是对多批次需求,具有更好的控制能力、可扩展性、多功能性和加热速率的蒸汽加热是更佳选择。使用蒸汽时,可以同时加热糖化罐、煮沸罐和热水罐,当每天需要进行多次酿造时,这一切都会有所帮助。前期的成本通过后期更低的维护成本和节省的时间成本和人力来偿还,也让酿造更加轻松。