當(dāng)麥汁過濾后進(jìn)入到煮沸鍋，它就會被加熱到沸點。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最佳選擇，在不同的國家對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，或者對于可以使用的蒸汽鍋爐/發(fā)電機的尺寸有限制要求，地方的排放法規(guī)可能會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，對啤酒質(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)，對于一天要釀造多個批次的中大型啤酒廠而言，電加熱在日常釀造時產(chǎn)生的時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)到沸點和預(yù)計的蒸發(fā)速率。但對于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。
 
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，而我們在給客戶設(shè)計時在內(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，沸點可達(dá)120℃，縮短沸點時間，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)行強制循環(huán)。但這種方式的弊端是，泵的作用力會響蛋白質(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CIP清潔邏輯時，將有一個CIP清潔球在導(dǎo)流罩下方，以便清潔排管和筒體內(nèi)壁。此外還會安置至少2個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

1. 熱量損失少。使用內(nèi)置加熱器加熱并自行對流循環(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。

2. 增加麥汁受熱面積，加快蒸發(fā)效率。想象燒一鍋水，如果你不斷地攪拌它，它會蒸發(fā)的更快，因為攪動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。

3. 提高釀造效率。

 內(nèi)置加熱器的缺點

1. 雖然在導(dǎo)流罩下方設(shè)計了CIP清洗球，但由于排管較多，對于加熱器內(nèi)里底部仍然存在清潔力度不足的情況。

2. 因為低流量的麥汁的管束，如果不能很好地控制蒸汽壓力或蒸汽溫度過高，麥汁會發(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

1. 加熱在煮沸罐外進(jìn)行，煮沸罐的清潔工作大大簡化。且因為加熱器本身放置在罐外，也便于人工或使用CIP清潔。

2. 同樣增加了麥汁的受熱面積，加快煮沸效率。

3. 與內(nèi)置加熱器相比，啤酒廠為外置加熱器支付額外費用的原因是可以通過控制泵的速度更好地控制蒸發(fā)率?？梢钥刂票玫乃俣?，因此不同批次的煮沸可以復(fù)刻。

4. 由于形成強制循環(huán)，麥汁受熱更加均勻。

外置加熱器的缺點

1. 如果不能很好地控制蒸汽壓力或蒸汽溫度過高，麥汁會發(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。

2. 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。

3. 額外的管道、閥門和泵增加了設(shè)備投資成本。

4. 技術(shù)門檻最高，需要對操作人員進(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，還是對多批次需求，具有更好的控制能力、可擴展性、多功能性和加熱速率的蒸汽加熱是最佳選擇。使用蒸汽時，可以同時加熱糖化罐、煮沸罐和熱水罐，當(dāng)每天需要進(jìn)行多次釀造時，這一切都會有所幫助。前期的成本通過后期更低的維護(hù)成本和節(jié)省的時間成本和人力來償還，也讓釀造更加輕松。