LoDO低溶氧釀造

在啤酒釀造過程中避免氧化不是什麼新的想法,但把這個想法推到一個極致,是開始於2016年4月在德國釀酒論壇發表的這一篇文件:Brewing Bavarian Helles: Adapting to Low Oxygen Brewing。這份文件中主張,要做出某些德國啤酒真正風味的秘訣在於低溶氧,文件中主張,在還沒開始接種酵母前,氧氣就會氧化麥汁,所以要追求整個過程中最少氧氣溶入麥汁;目標是低於1ppm。這個主張後就是Low Dissolved Oxygen(LoDO)。

1ppm的溶氧是什麼概念呢?這邊有些整理好的資料中有些數據:

  • 冷的自來水或RO出來的水溶氧大約是 8-12ppm
  • 如果聞得到麥汁中麥香,代表這些香氣不會出現在最終的啤酒中。LoDO的目標就是要保留這些香氣。
  • 在一般的糖化溫度63-71度C,可溶氧量是4-5ppm
  • 先煮沸釀酒用的水並迅速冷卻有可降低溶氧量到0.5ppm
  • 正確的入麥芽會導入1-3ppm
  • HSO(熱端氧化)在家釀的範圍中比商業釀酒還容易發生,因為液面對體積的比例上,家釀通常大很多。
  • HSO發生的高峰在入麥芽的30秒到1分鐘。
  • 轉桶到keg會導入0.8-1ppm的溶氧。

具體的做法也有整理:

  • 去除糖化用水的溶氧。先煮沸五分鐘,然後用不鏽鋼冷卻器迅速冷卻。
  • 加入Sodium Metabisulfite(SMB)做為吸收氧氣的方法。多餘的硫會被酵母消耗掉,殘留的硫會和商業德國啤酒的10-15ppm差不多。
  • 使用RO水,加入產生30-50ppm鈣的calcium chlorde。因為會加入SMB,不用RO水很難計算礦物質的含量。
  • 文章建講糖化用水加內SMB量為100mg/l,洗糖水為10-15mg/l
  • 不洗糖的話,SMB可以減少為55mg/l
  • 把水加入麥芽。或者麥芽加入水中時要很小心,避免飛濺,攪拌要很輕柔。
  • 如果有使用pump,要檢查所有接頭有沒有氣密。
  • 用pump移動麥汁的話,速度最好在3-4l/m(1 gpm)
  • 不洗糖比較好
  • 不要用銅製品,用不鏽鋼
  • 糖化時用蓋子減少麥汁上方的空氣
  • 30%的苦花用FWH
  • 煮沸60分,不要煮太滾。微滾。
  • 儘速冷卻,不要飛濺。
  • 冷渣可以進入發酵桶,但熱渣和酒花不行。
  • 儘快接種;接種後再打氣(打氧)
  • 在離FG 0.004(1plato)時轉桶;需要採用FFT以預測FG
  • Spunding
  • 使用secondary fermenter當servering keg,避免轉桶引入氧氣
  • 如果要裝瓶,用帶(等)壓裝瓶

我看完的感覺是:在麥汁旁呼吸太用力可能就會導入超過1ppm的氧氣了。

那麼實際上的結果如何?brulosophy.com做了一個實驗,結果是38個人中有25個人可以分辦,而分辦得出來的25人中,有15個人表示比較喜歡LoDO的版本。有趣的是,John Palmer被問到對LoDO的看法,他表示LoDO釀出來的是另外一種啤酒(影片,3分鐘開始)。

在Brulosophy.com的實驗中,格主表示加入SMB導致了明顯的硫味。另一個可以用來去除溶氧是Brewtan-B。Brewtan-B是Wyeast的產品,是一種從植物提煉出來的單寧酸產品,據說可以延長產品的保鮮期。以前只賣給釀酒廠,沒有零售給家釀客戶,最近開始有少數網售開始賣小量的產品給家釀用。

另一篇討論LoDO的部落文,有些看法蠻中肯的;他認為LoDO的大部分做法和理論都是對的,但堅持每個步驟都要嚴格執行才有效就有點走火入魔了。

參考資料:

  1. https://www.winning-homebrew.com/low-oxygen-brewing.html
  2. http://braukaiser.com/blog/blog/2016/04/30/low-oxygen-brewing/
  3. http://www.lowoxygenbrewing.com
  4. http://brulosophy.com/2017/04/10/the-lodo-effect-evaluating-the-low-oxygen-brewing-method-exbeeriment-results/
  5. Brewtan-B的資料和討論: https://www.homebrewersassociation.org/forum/index.php?topic=26830.0

壓力發酵與Spunding

Spunding(應該)是源自德文Spundungsapparat,是把發酵產生的co2留在啤酒中,自然充氣(碳酸化)的一種方法。如果對最終的FG值預估正確,發酵進行中的比重量測也很精準,只要在適當殘留比重的時候,把發酵桶密封起來就可以了。實務上為了監控及安全起見,會有一個可以洩壓的裝置叫Spunding Valve,設定好壓力,如果超過了這個壓力,CO2就會被排出;可以維持正確的壓力。

Spunding或Spundungsapparat符合德國的啤酒純淨法,不需要添加任何東西(包括CO2),而且發酵結束也同時完成充氣碳酸化。商業釀酒很多都採用這種方法。

一般家釀用的Spunding Valve並不複雜,就是一個洩壓閥,通常再加上壓力表用以監控及正確調整壓力。Spunding真正的困難在於:需要一個耐壓的發酵桶。市面上有耐壓的發酵桶(通常稱為unitank)價格昂貴,比較便宜的作法就是用keg來發酵。

可以做Spunding,也就意謂著可以做壓力發酵;壓力發酵是發酵一開始就使用Spunding Valve,酵母一旦開始發酵,產生的CO2很快就會讓壓力達到飽合,有了Spunding valve,多餘的co2就會排出,會維持一在設定的壓力,沒有爆桶的風險。

壓力發酵據說有著以下幾個好處:

  • 抑制酵母的繁殖;發酵過程會比較溫和,發酵桶的頭部空間也就可以比較小。
  • 抑制酯類及高級醇的產生;在比較高的溫度發酵也不會有不好的風味;比較高溫通常發酵速度也就比較快
  • 啤酒的香氣比較不會隨著co2跑掉。
  • Spundungsapparat的效果;自然充氣。

壓力發酵也是有缺點:

  • 酵母繁殖較少,回收酵母不利。
  • 回收酵母時,如果讓壓力一下子降低,可能會造成酵母的死亡。
  • 某些酵母對壓力有不良反應。

商業釀酒據說採用壓力發酵的不在少數;個人去參觀Stone Brewing時,確認他們是採用壓力發酵。

壓力發酵要用多大的壓力?我沒有查到確切的答案,或許不同的酵母和不同的啤酒類型對壓力的反應會有所不同,所以就像發酵溫度一樣,沒有固定的標準答案。但有些原則是大部分人認同的:

  • 不要一開始就用很高(例如30psi)的壓力,會影響酵母繁殖。
  • 比較多人採用的值大約在7-15psi之間。
  • 15psi在Ale適合的溫度碳酸化程度有點不足,所以可以在發酵最後配合想要的碳酸化程度調高psi。

Kolsh書中提到壓力發酵的部分:

  • p153. 通常(商業釀酒的)大發酵桶設在8~10psi
  • p154. Budding開始後,調到4.2psi,一旦到了50%的發酵程度(attenuation),調到25psi

在這篇中Dry Hopping Under Pressure,作者列出了一些實驗結果和數字,並且實驗在高溫(78F/25.5C)高壓 (20psi)發酵釀造NEIPA;據作者所言,結果的酯和高級醇真的有比較低,甚至比低溫發酵的還低,但是酒花的香氣反而不如低溫沒有壓力的來得好。

參考資料:

  1. Brulosophy.com: Under Pressure:the Impact of High PSI fermentation
  2. Build a Spunding Valve! How and Why.
  3. HomeBrewTalk.com: Closed-system pressurized fermentation technique!
  4. Dry Hopping Under Pressure

快速發酵Lager及高溫發酵

一般來說,Lager發酵溫度低,發酵時間相對比較長了,為了縮短Lager的發酵時間,有人發展出了一套方法:

  1. 一開始在10°-13°C溫度區間發酵,直到50%左右。
  2. 用 5°F(2.8°C)/12小時的速度昇溫到18°C-20°C
  3. 維持4-10天,直到比重不再變化
  4.  5-8°F(2.8-4.4°C)/12小時的速度,降低溫度到-1°C~0°C;也可以直接設定冰箱的溫度讓啤酒溫度自然下降
  5. 完成

這個方法會加速後半段,感覺上是提前執行D-REST的時間;也是Lager發酵模式的其中一種。理論上啤酒風味的決定在發酵的前期,這個方法應該不會影響太大,但實際上Brulosophy針對這個作法作了實驗,結果卻是有影響的。


如果直接用相對比較高溫來發酵lager呢?Brulosophy.com針對發酵溫度做了多次的實驗,我把針對Lager酵母的部分整理出來;結果請自行解讀:

酵母比較發酵溫度可分辨/總測試人數連結
WL80010˚C/19˚C13/39 BJCP 7/19pt.3
W34/7010˚C/21˚C12/26pt4
W34/7016˚C/28˚C12/21pt.5
WYeast 21249˚C/22˚C8/20pt.8
WLP94010˚C/19˚C14/27pt.10
Imperial Organic L1310˚C/22˚C8/22pt.11

在HomeBrewTalk.com有一個討論串專門在討論(相對)高溫發酵Lager的:HBT。這個討論串中的共識是有的酵母可以,有的不適合。其中以W34/70最受歡迎。有趣的是W34/70的技術文件中寫的發酵溫度是9-22°C,理想溫度是12-15°C。


Lager酵母基因定序後被發現是Saccaromyces Cerevisiae和Saccharomyces Eubayanus兩種混種而成。(Ale酵母是屬於Saccaromyces Cerevisiae,但Saccaromyces Cerevisiae不全部是Ale酵母,不過Lager酵母是Ale酵母混種的可能性很高。)Lager酵母又可以分成兩大群,Saaz和Frohberg。Saaz群的沈絮比較好,產生比較少的酯類,比較耐低溫,但高溫比較不好,而且Saaz類對麥芽三糖處理能力不佳、或者無法處理能力。Frohberg保留了比較多S.Cerevisiae(可能是Ale酵母)的DNA,高溫表現相對好。Weihenstephan WS34/70是Frohberg群中被廣泛使用的酵母。


參考:

  1. http://braukaiser.com/wiki/index.php/Fermenting_Lagers
  2. http://brulosophy.com/methods/lager-method/
  3. http://brulosophy.com/2016/09/19/lager-methods-pt-1-traditional-vs-quick-fermentation-exbeeriment-results/
  4. http://www.fermentis.com/wp-content/uploads/2015/12/Saflager-W-3470-en.pdf

 

Fast Ferment Test快速發酵測試

FG是釀酒過程中很關鍵又相對難以掌握的值;因為影響FG的因子有許多

  • 麥汁的組成:不可發酵糖的比例
    • 糖化溫度、時間
    • 特殊麥芽比例
  • 酵母的發酵能力
    • 發酵的溫度
    • 充氧的多寡
    • 酵母的活性、數量

FFT的做法:

  1. 取出同部分的麥汁,數量要略大於可以量比重;通常是200~250ml
  2. 加入大量的酵母(依比例 5-10倍)
  3. 用攪拌器當成擴培一樣處理

由於攪拌器和大量的酵母,發酵會很快就結束,就可以拿出來量比重。啤酒酵母比較貴,用麵包酵母也可以,因為麵包酵母和啤酒酵母對糖的處理能力接近。

與其說FFT是一種用來預測FG的方法,不如說是用來判斷麥汁可發酵性的方法。因為發酵的條件不同,發酵的結果會有一些差異。甚至如果不是採用同種酵母,結果可能差異更大。所以在家釀的範圍內,不是很多人會這麼做;如果在商業釀酒的條件下,一包乾酵母或從酵母庫取得相對大量的酵母量,成本不高。


以下是我曾經做過的FFT實驗;麥汁的OG是1.072:

  • 左邊:加入5g左右麵包酵母;採偶爾搖晃;目測40小時左右發酵結束。FG:1.016
  • 右邊:接種後12小時取出,未添加酵母;用攪拌器加速發酵;目測72小時後結束。FG1.011
  • 主麥汁:第三天量右邊比重時比重為1.040;最終在第10天達到FG 1.011

參考;

http://braukaiser.com/wiki/index.php?title=Fast_Ferment_Test

 

釀酒中水的計算

計算水的用量,有一些參數要考慮:(由於我參考的資料都用美制,所以下列都用gallon,採用公制請自行換算)

麥芽吸水率 0.125 gal/lb  或 1.04 L/kg,不同的麥芽會有不同的結果,但這個數字應該是可以通用。比起來,最後有沒有讓麥芽中的水全部滴出來或擠出來,造成的差距可能會比較大。

酒花熱渣等在 20L(5 gal)批次中通常在在0.5L左右,酒花用得多,就更多。

煮沸鍋死角,視器材而定,大部分20L(5 gal)的可能在1L~2L之間。也就是煮完後最後沒辦法進入發酵桶的量。

糖化鍋死角,沒辦法進入煮沸鍋的水量。視器材而定。如果是BIAB,就沒有這個值。

蒸發量可大可小,看火力大小及鍋子的形狀,業界據說是控制在5%,家釀我看到的有人說差不多是1 gallon/hr,實際上也有人只有0.5gallon~0.8gallon,也有到1.5 gallon/hr的。

麥汁冷縮,一般是4%,是水在100度及20度的體積變化,5gal批次約0.8qt。除非你是直使用熱水,這個數值對水量沒有影響,但是在釀造過程中有記錄或調整水的話就需要考慮。

發酵桶的損失:目標5gal的產品,應該要有5.5gal左右進發酵桶,因為發酵過程中會有水的蒸發、酵母或熱渣沈澱、取樣量比重的損失等。

舉例說明:

5.5 gal進發酵桶,10lb的麥芽,”普通”用量的酒花,BIAB,需要的水:

5.5 gal + 麥芽吸水 0.125 gal/lb x 10 lb + 酒花熱渣 0.125 gal(0.5qt) + 器材死角 0.375 gal(1.5qt) + 蒸發量 1 gal = 8.25 gal

從這個例子可以看到,麥芽吸水蒸發量佔很大的損失比例,而且是剛開始使用器材時最難控制的。如果要達到預期的水量,就需要在煮沸前和煮沸的最後完成前調整。

麥芽吸水量在糖化完成後,全部的麥汁進入煮沸鍋就馬上知道了,如果有另外的糖化鍋,也就是多了糖化鍋的死角損失,那麼煮沸前的水量就是全部水量減去麥芽吸水+糖化鍋死角。所以煮沸前量一下水量,就可以知道要這些數值;正確的調整也必考慮比重,在此先不談。要提醒的是,這時候水的體積會比冷卻時大,所以要考慮麥汁冷縮的比例。至於蒸發量要不要算冷縮,其實我也不清楚,總之這些數值都是估算,會和實際有落差。

煮沸完成前(可能是在5到10分鐘前),是最後調整的機會,這時候真的要考慮冷縮的量。這個補水的動作基上只是補水蒸發太多的量。

很多人第一次釀酒,煮完後常常會發現,最後的麥汁比預期的少。比預期多的比較少見,原因是大部份的書都會說滾開時要滾大一點,以利DMS減少,另外,看到大滾比控制在微滾容易直覺得多了。最終麥汁量和預期不符的另一個原因是,初學者第一次釀很多是用配方包,然後配方包也通常有建議用的水量,問題是每個人的器材不同,結果也就相去甚遠。

要注意到的是,需要調整的是比重,不是麥汁的多少;目標是比重達標,不是麥汁的量達標。所以水的計算在開始釀造前估算,調整則是根據比重來調整。幸運的是,糖不會蒸發,所以煮沸前就可以調整好最後的比重,然後,如果蒸發太多,直接調整要算好的目標就行了。

水的調整用點數的概念來算很容易,點數指的是比重的點數,例如1.012=12點。假設煮沸前點數是a、麥汁量是X,目標比重是g,那麼最後的麥汁量是 a/t * X

例: 煮沸前 1.040 5L,目標1.050, 最後麥汁量= 40/50 * 5 = 4 L。如果剛好蒸發1L,比重就會剛好是1.050。如果預計的蒸發量比1L多,那就要加水;如果預計的蒸發量比1L少,那就要兩個選擇:多蒸發一些(加大火力或延長煮沸時間)或加DME提高比重。

如果要煮沸中途或末段加水,要考慮先把添加的水加熱,以免水加入後麥汁溫度降低。

 

糖化效率

Mash Efficiency糖化效率是一個容易讓人誤解的詞,直覺上會認為糖化效率是把麥芽轉變成糖的糖化效率,但是大多數人在講這個詞的時候,其實指的是Brew House Efficiency,也就是使用的麥芽量能得到的最終的麥汁OG值的效率。很不幸的,在舊版John Palmer的How to Brew,台灣圈內視為自釀聖經的書中就是用Mash Efficiency,但指的是Brew House Efficiency;第四版己經不使用這個詞。

效率的用處在於估算需要的麥芽,或者是反過來說,用多少麥芽可以得到多少比重。所以大部分的時候,都是用Brew House Efficiency來計算。

釀酒的流程也就是把麥芽的澱粉轉成糖,放進發酵桶。釀酒流程:糖化過濾/洗糖煮花,入發酵桶。在每個過程中,通常都有糖的損失。

請參考這個網頁的圖,英文還可以的,請直接看原文:https://www.brewersfriend.com/brewing-efficiency-chart/

轉化效率Extract efficiency(萃取效率),就是將澱粉轉成糖的比例,麥芽除了澱粉,還有其他的東西。大部分的基礎麥芽的能轉換成糖的比例在80%上下。目標就是儘可能把這80%能轉換的澱粉轉成糖。家釀的效率理想值在85%以上(80%的85%)。(大部分人-尤其是用美國的PPPG系統的人-在討論時用的數字是指最大可轉換率的比率,例如說85%;少數人-尤其是用plato算的人-有時候說的是得到的糖佔麥芽的比例,也就是80% x 85%= 68%。)

過濾效率Lautering efficiency,把糖和麥芽殼分離的效率;糖化結束後,把糖放進煮沸鍋的效率;包括了第一道麥汁取得多少糖,以及洗糖的效率。

酒花及煮沸鍋的損失,煮完後還是會有一些麥汁-也就是有糖,無法進入發酵桶。煮沸鍋的死角,有些人會收集起來另做它用,而酒花熱渣的損基本無解。那個英文網頁,也有提到有很少量的糖是被熱渣吸收,因為數量很少,所以忽略。

轉化效率決定於糖化的條件,包括pH值、麥芽磨碎的情況、麥芽本身的轉化能力、麥芽和水的比例、糖化時水和麥芽的接觸、時間、溫度等等;Mashout也會提高轉化效率。轉化效率的好壞,量第一道麥汁的比重即可得知。如果不洗糖,基本上轉化效率就決定了最終的效率。Mashout也會提高轉化效率。

過濾效率有兩個部分,就是第一道麥汁的量,以及洗糖的效率。假設糖平均溶在水中,留在麥芽殼的量愈大,殘留的糖愈多。洗糖的效率就是把殘留在麥芽殼上的糖洗出來的效率。批次洗糖batch sparge的效率理論是是推算得出來的,細節可以參考這個網頁。簡單的結論是分洗兩次洗比一次好,兩次水量平均比不平均好。fly sparge的效率則無從推算。

進入數字推算前,簡單地回顧一個重點:想要知道效率不佳的的方法,就是量測:量測第一道麥汁的比重可以知道轉化效率。少了第一道麥汁的比重,只能知道過濾效率x轉化效率。

雖然只有美國人用的gallon、lb的單位很討厭,美國人用的PPPG(potential point per gallon)很方便又容易計算,所以下面的例子會用這個系統。

PPPG的定義是一磅的原料在一加侖的水中會增加多少比重。例如,一磅的糖溶到1gallon的水中,水的比重會是1.046,所以糖的pppg是46.如果是5gallon,就是46/5, 比重就會是1.009

麥芽廠通常提供的數字通常是yeild(收率),也就是可以轉化成糖的重量和原料的重量比例,麥芽除了澱粉,還有其他的東西。大部分的基礎麥芽的yield在80%上下,也就是說,一磅的麥芽,能轉成0.8磅的糖,換算成pppg就是46 x 80% = 37左右。每一家麥芽廠的產品,甚至每一批都有些差異,大致來說都是36~38左右。也就是說,一磅的基礎麥芽如果100%的澱粉都糖化完,在1gallon的水中,麥汁的比重會是1.036~1.038左右。也就是說,80%的轉化效率下,糖化一磅pppg 37的麥芽,得到37×0.8=29.6 = 1.030的麥汁。特殊麥的pppg通常隨著顏色愈深愈低。

例一:

5gallon批次,10磅37pppg的麥芽。100%轉換,100%洗糖,合部糖都進發酵桶:370point。(最高比重是370/5 = 1.074)

如果用3.5gallon的水糖化,得到麥汁是1.056, 則轉換效率是 56 x 3.5/370 = 53%。在進行下去前,也可以知道最高的OG不可能超過 56×3.5/5=1.039.因為即使lautering efficiency是100%,也就只有 56 x 3.5點的糖。

如果得到1.074的麥汁,轉換效率是 74x 3.5/370 = 259/370=70%。麥芽吸水 0.125 gal/lb x 10 lb = 1.25gallon, 取得那麼第一道麥汁的量為3.5 – 1.25= 2. 25 gallon,麥汁中的糖為166.5點。而留在麥芽殼的糖為

259 x 1.25/3.5 = 92.5點。如果第一道麥汁的量比較少,糖留麥芽殼的比例也就更高,整體效率會更差。

假設洗糖水是4加侖,分成兩次2gallon的批次洗糖,每次洗糖都只留下麥芽吸收量的水在麥芽中。

第一次洗糖後,洗出的糖為 92.5 x 2 / (2+1.25) = 57 點。(2gallon/2+1.25gallon)

而留在麥芽殼的糖為 92.5 – 57 = 35.5點。第二次洗糖,洗出的糖為 35.5 * 2/(2+1.25) = 22點。

得到 166.5 + 57 + 22 = 245.5,  2.25gallon+4gallon = 6.25 gallon, 煮沸前比重為1.039;假設蒸發掉1gallon煮沸後的麥汁是5.25, 比重是 1.046;扣掉酒花吸收的死角的量假設是0.5gallon,最終得到4.75比重1.046, 效率為 46×4.75/370= 59%

例二:

如果上面的例子,但不洗糖,用全部水糖化。假設轉換效率一樣是70%,也就是得到259點的糖,全部水是3.5 + 4= 7.5 gallon,259/7.5 = 34.5. 得到 7.5 – 1.25(麥芽吸收) =(一樣是)6.25 gallon的麥汁。蒸發掉1gallon煮沸後的比重是 (34.5 x 6.25)/5 = 43點(比重1.043) 。轉換效率一樣,麥芽吸收量也一樣,不洗糖的比重就是會低一點。

例三:計算省略。如果是高比重的酒,為了維持一樣的水麥比,糖化水會比較多,洗糖水就變少了,結果是洗糖的效率變差。另外,最後被酒花熱渣吸收或死角無法進入發酵桶的部分因為比重高,損失的糖也變多了 。所以一樣的步驟流程,最終的效率也會不同。這個網頁有很詳細的說明和圖表。

結論

當發現效率不佳時,要先分析那一個步驟的效率出問題。要能夠分析,就是要在釀造過程中仔細記錄。

事實上,大部分的新手,問題出在轉換效率的機會很大;主要的原因是麥芽通常不是自己碾的,粗細無法控制,或者是剛開始碾,沒有設定好。

不洗糖的話,提高蒸發量有助於提高效率。

前文提到基礎麥芽的yeild大約在80%;事實上,大部分的麥芽廠會提供兩個數字:粗磨(coarse)和細磨(fine)。你猜那個數字比較高?用來算PPPG的是那個數字?答案在這裡

冷卻器

 冷卻器有兩大類型,一是浸入式(immersion),另一種則是對流式(Counter-flow)。對流式又有兩種,一是板式(plate),另一種則是大管包小管樣式的。這兩種原理和作用一模一樣,差別在形狀,板式體積小,麥汁通過很薄的空間和水接觸,所以通常需要用pump,感覺上也容易阻塞。(也有外包式的,算是特殊的器材,在此不討論。)

根據熱力學的定理,不可能把麥汁降到冷卻用水一樣的溫度。理想的結果是降到比冷卻水高個2~3度。要降低冷卻後麥汁的溫度,一定要降低冷卻水溫度。可行的做法有用冰塊直接降低冷卻水溫,或是用另一個盤管,先冷卻冷卻水。

浸入式優點:

  1. 清潔容易,接觸麥汁的的部分在外面,看得到摸得到。
  2. 冷卻時形成的冷渣會留在鍋內。

浸入式缺點:

  1. 後段麥汁比較低時,降溫速度變很慢。
  2. 批量大時需要比較大的冷卻器。實務上,大於10gal(40L)以上的批次就比較少看到用浸入式的。

個人經驗:

溫差小,降溫慢是物理法則。大部分的地區自來水溫在20度或更高,當麥汁降到40度左右,降溫開始變慢,不幸的是,那正是細菌開始可以大量繁殖的溫度。

另外,麥汁的流動性不佳,在冷卻管旁的麥汁冷了,離冷卻管比較遠的麥汁卻沒冷那麼快;需要輕微的攪動麥汁否則降溫速度更慢。當溫度降到細菌喜歡的溫度,速度開始變慢,人工攪動麥汁時,又很怕汗、水滴進鍋內,所以冷卻時壓力很大。

對流式優點:

  1. 滾燙的麥汁經過冷卻器,可以直接降到目標溫度,直接進入發酵桶。

對流式缺點:

  1. 接觸麥汁的的部分看不到也摸不到。
  2. 通常需要pump。也需要過濾麥汁,以免堵塞。
  3. 麥汁直接進入發酵桶的話,冷渣也會進入發酵桶。

個人觀點:

大部分人是麥汁冷卻後進入發酵桶,所以麥汁幾乎不會停留在中間的溫度,可以降低感染的機會。有些人是把冷卻的麥汁打回鍋內。我認為這樣除了降溫速度會變慢外,也提高感染的風險。

但是麥汁直接進入發酵桶,除了冷渣也會進入發酵桶外,還有另一個問題:酒花萃取。如果不是用酒花簍或酒花沒有從麥汁中移除,在冷卻的過程中,麥汁還是維持在高溫,酒花的異構化還是會持續進行,就變相成為了whirlpool hopping或Hop Stand。

家釀系統3-1-2

這篇的系統指的是”麥汁製作”的系統。麥汁製作是釀酒過程中,釀酒人花最多力氣的部份,也是初入釀酒最先面臨的問題。這篇是我在考慮轉換系統的過程中,所做的研究和比較分析,主要針對各系統的優缺點、特性以及自動化的可能性。對新手採賺器材可能有些幫助。

大部分的系統都可以採用不同的加熱方式;主要是瓦斯或電熱。電熱自動控制比較方便,所以自動化系統比較常見用電熱,瓦斯對大批量有優勢,但自動化比較難一點點,危險性似乎也高了點。電熱以220v/240v為佳,一般的110v/120v用到15A的電流只有接近1800w的電力,用在20升左右的大小算是勉強可用。

糖化時的麥醪(Mash)流動性不佳,所以如果在糖化時要對麥醪加熱,除了攪拌就是需要用pump循環。

3.三桶

HLT(Hot Liquid Tun):熱水桶。可以加熱。

MLT(Mash Lauter Tun):糖化過濾桶。需要假底之類的過濾裝置。

BK(Boil Kettle):煮沸鍋。可以加熱。需要過濾裝置過濾酒花。

三桶系統可大可小,小到20公升,大到100加侖以上都有。可複雜可簡單,可以全手動,也可以接一堆管線用pump,所以很常見。

操作:

1.是先在熱水桶HLT加熱水。

2.水導入糖化過濾桶MLT和麥芽混合做糖化。

3.熱水桶HLT加入洗糖水加熱(也可以在一開始就加入足夠糖化和洗糖的水)。

4.糖化結束後,麥汁入煮沸鍋BK。

5.洗糖,水從熱水桶HLT到糖化過濾桶MLT。

6.最後麥汁全部在煮沸鍋BK煮沸。

水的移動可以靠重力pump,大於20L以上的,靠pump比較多。通常需要兩個pump

糖化控溫,控溫可以分成維持溫度升溫兩個方面。維持溫度最簡單的方法是用保溫桶做MLT糖化過濾桶,或是包棉被。

升溫則需要加入熱水或直接加熱麥汁,還有傳說中的decoction。加熱麥汁又可以分為:RIMS、HERMS、R-HERMS。也是可以直接加熱MLT,但實務上很少人這樣做。

HERMS(Heat Exchange Recirculating Mash System)是將麥汁導入HLT中的盤管做熱交換,藉熱水桶HLT的水間接加熱麥汁。

RIMS(Recirculating Infusion Mash System)是麥汁導入一個加熱管,直接加熱麥汁。

不考慮移動加熱器的情況下,HERMS只需要加熱HLTBK,但RIMS還要多一個加熱管。

三桶式系統大部分的自動化就是自動控溫,液體移動用pump但人工操作居多,要做到自動開始或停止需要能夠偵測水量的裝置,實做上比較複雜。

3a.三桶變型:只用一個加熱桶

熱水桶HLT當成煮沸鍋BK,但需要一個保溫桶來暫存洗糖水。在糖化時煮好洗糖水 ,然後放到保溫桶,接下來HLT變成BK的功能。

[個人意見]

三桶式的系統優點是彈性很高,批次可以做很大,據說有些微型酒廠也是用類似的系統,只是一個批次的量是用桶(barrel=31.5加侖=119.2升)為單位的。缺點是需要三個桶以及移動麥汁的設備。

1.一桶BIAB

基本的設計就是用一個桶或鍋,用一個袋子把麥芽包起來。先煮水,然後加麥芽,糖化後把麥芽取出煮沸。

袋子也不需要是真的袋子,可以是不鏽鋼網袋,也可以是一個下方開洞的桶子。

BIAB可以不洗糖,也有不少人會洗糖,要洗糖就需要用另一個鍋子煮洗糖水

BIAB在糖化過程中如果有加熱,通常會需要讓麥汁流動,除了手動,pump是比較常用的方式,但據說在德國和英國也是不少人用自動攪拌器。

E-BIAB就是用電熱的BIAB,加上自動控溫麥汁循環,就成了Braumeister、 Grainfather。一樣用pump循環麥汁,Braumeister是由下往上沖、 Grainfather則是把麥汁打上去流經麥芽床。

用一般真正的袋子,麥芽無法形成麥芽床,麥汁是靠袋子來過濾。但像Braumeister、 Grainfather的”袋子事實上是一個桶子,底面有假底,有機會形成麥芽床,可以得到麥芽床的效果。但值得注意的是,Grainfather麥汁循環方向會造成堅實的麥芽床,優點是麥汁一直經過麥芽床,缺點是麥芽床會影響麥汁流動的速度,也就造成溫度變化緩慢的問題。Braumeister是把麥芽往上沖,溫度一致性應該會好很多,但是麥芽桶取出時,前段麥汁就不會經過麥芽床。

BIAC:Brew In a Conical,把錐形發酵桶當成BIAB的鍋子,煮完冷卻後不用轉移麥汁。用錐形發酵桶的重點在於接種前可以排渣。

如果把煮沸的鍋子直接蓋上蓋子拿來發酵,叫FIAK(Ferment in A Kettle)。

[個人意見]

BIAB最大的問題是把麥芽取出的這個動作。這動作限制了BIAB的最大批量;用麥芽吸水比率約1.04L/kg來算,以最常見的20公升批次abv 5%用的麥芽約4.5公斤上下,以糖化率80%算,剩下20%圱量,吸水後接近5~6公斤,而一開始袋子內還有大批的麥汁,很容易超過8~9公斤。如果釀40公升,20公斤就接近大部分人可以輕鬆提起來的上限。事實上,比較大的批量會需要一個吊輪,而且要用很堅固的”袋子”。提起袋子的讓麥汁滴回鍋子時,造成了另一個問題:HSA(Hot Side Aeration),就是會造成大量接觸空氣,麥汁氧化。

形成麥芽床對麥汁的清澈度有很大的幫助,但對成品的影響大小倒是有不同的看法。麥芽床對洗糖也有間接的影響,如果沒有辦法形成麥芽床,大概是不能做fly sparge。

2.二桶式 k-RIMS(kettle-RIMS)

在三桶系統中,如果不要洗糖,HLT熱水桶可以直接拿來當BK煮沸鍋,少用一個桶;k-RIMS是更進一步地把麥汁在兩個桶子中循環來做溫控;把一個鍋子(通常是糖化桶)放高一點,只需要一個pump;也很像是BIAB中把”袋子”拿到外面獨立成一個桶。K-RIMS通常不洗糖,簡化了三桶系統外,是解決BIAB中麥汁滴回鍋中,可能造成氧化的問題,也不會BIAB需有要把很重的”袋子”提起來的問題。K-RIMS也使用糖化桶,也會建構麥芽床。

代表性的產品是 Blichmann BrewEasy 及 DIY的Brutus-20.

K-RIMS一定需要pump。只要有Recirculating,就需要pump。

[個人意見]

K-RIMS系統的DIYE-BIAB,相比差異不大,只需要一個pump把麥汁從下鍋打到上鍋。但有一個問題必需解決;pump打麥汁速度比麥汁靠重力及需要經過麥芽床的速度快很多,所以需要個能控制上桶麥汁的水位的機制。實做上有人是用用調整pump流速以達到兩桶水位變化不大,但如果麥芽床流動變慢了,還是需要持續觀察調整。Blichmann BrewEasy是用AutoSparge,一種跟馬桶滿水停止一樣的機關。另一個可能是像GrainFather一樣做一個溢流管,如超過一個水位就直接流回BK/HLT

另一個問題是監控溫度的位置,加熱在BK/HLT,但麥醪在MLT,如果麥汁流動速度變慢了,麥醪升溫速度就會變很慢,持續加熱BK/HLT可能會造成BK/HLT中麥汁溫度過高(Decoction?)。Blichmann BrewEasy的監控點在PUMP入口處,也就是BK/HLT出口處。不過,糖化酵素主要是存在麥汁的部分,所以監控BK的溫度是比較合理的。

附註:需要多大的桶?

HLT熱水桶: 能夠容納Striking water + sparge  water;通常sparge water = 總用水 – Striking water

MLT糖化過濾桶: 死角  + 糖化水 (通常用3L/kg 或 1.25~1.5 qt/lb)+ 麥醪中麥芽增加的體積;要注意的是,據書上說,麥芽床的厚度應該至少要有4英吋才有作用。所以也不是愈大愈好。

BK煮沸鍋: 煮沸前麥汁量 = 最終麥汁量  + 蒸發量  + trub(酒花熱渣等)  + 器材死角 + 麥汁冷縮 ~= 總用水 – 麥芽吸水量;煮沸鍋還需要一些空間,在沸騰的時候麥汁才不會濺出來。

BIAB不洗糖:需要全部水+麥醪中麥芽增加的體積。

幾個需要用的參數(概約值,YMMV):

麥芽吸水率 0.5 qt/lb  或 1.04 L/kg

麥醪中麥芽增加的體積 1lb 10oz  或1kg 325 ml

蒸發量可大可小,看火力大小及鍋子的形狀,業界據說是控制在5%,家釀我看到的有人說差不多是1 gallon/hr,實際上也有人只有0.5gallon~0.8gallon。

酒花熱渣等在 20L(5 gal)批次中通常在在0.5L左右,酒花用得多,就更多。

器材死角,視器材而定,大部分20L(5 gal)的可能在1L~2L之間

麥汁冷縮,一般是4%,5gal批次約0.8qt。

剩下的就是加減乘除就可以得到答案。但糖化桶值得仔細研究;不考慮死角,糖化桶大小要看用多少麥芽,因為糖化用水基本上是和麥芽成比例(例如常用的3:1) ,而要用多少麥芽,除了看想釀的OG多大外,又跟糖化效率有關。

例一:假設是5gal批次,OG 1.080, 效率 60% (以下用美式的ppg算法計算),糖化用水用1.5 qt/lb

80 * 5 /0.6=666.6667 pt   (80pt x 5 gal / 60%)

667/36 = 18.5278 lb   18.5 lb

18.5 * 1.5 + 18.5 * 10/32 = 33.5313 qt = 31.7 L 所以需要32L再加上一些空間,我想35L~38L是一定要的。

例二:台灣常見的27L保溫桶:27L ~ 28.5 qt,不計假底空間

用1.5 qt/lb來算 28.5 / (1.5+10/32) = 15.7241

用1.25qt/lb來算  28.5/(1.25+10/32) = 18.24

上限約在18lb,如果以糖化效率 70%來算,最大OG

18 * 36 * 0.7 /5 = 90.72   =>  1.091

16 * 36 * 0.7 /5 = 80.64   => 1.081

參考資料:

  1. http://www.theelectricbrewery.com 很多人參考的電熱三鍋系統。有詳細的教學。
  2. http://www.homebrewtalk.com/showthread.php?t=131411  K-RIMS系統介紹。

家釀發酵溫控解析

” Brewers make wort,  yeast makes beer. “

提到釀酒,釀酒人可能會想到煮麥汁的過程,但釀酒人的產品其實只是麥汁,酵母發酵才能產生啤酒。控制發酵溫度是發酵過程中很重要的一環,也是投入酵母後釀酒人少數可以控制的變數之一。

溫控基本可以拆解成幾個部分:隔熱、冷/熱源、溫度控制、熱交換質。

  • 熱隔離
    如果我們生活在一個酵母喜歡的溫度環境,那麼根本沒有溫控這個問題;正常的環境通常是太熱、或太冷、或有時太熱有時太冷。所以,把發酵桶和環境溫度有效隔離對溫控來說是很重要的,隔離愈好,也就愈省能源。
    最常見的隔離方式就是一個空間像冰箱、冷房,另一種是包覆發酵器,像是做件衣服給發酵器穿,或是泡在水中。
  • .冷/熱源
    生活中經濟的冷源大約有兩種:壓縮機和電子致冷(peltier)。冰保特瓶基本上也是壓縮機,只是一種間接的方式。電子式的效率不佳,建議避免。
    加熱來源則有:1,吹風機,2.冷血動物用電熱帶,3,電燈炮紅外線電燈炮 4.個人用的小型暖風機。
  • 溫度控制
    酵母有最佳的工作溫度範圍,雖然說是一個範圍,但比起只是控制在”不太熱”或”比較冷”這種模糊未定義的溫度,控制在一個穩定小範圍的溫度應該是比較專業的做法,也是穩定成品的關鍵。所以真正的溫度控制,指的是將溫度控制在一個指定小範圍的設備。另外值得注意的是,理想的溫控應該是控制啤酒的溫度,而不是空氣的溫度,所以用測溫探管來量測啤酒的溫度會是比較理想的做法。另外,雖然對台灣來說,”溫控”都等於”冷卻”,但在其他地方或是想要脫離氣候的限制,”加熱”也是必要的,如果是日夜溫差大的環境,理想的溫控器應該是可以同時控制”冷卻”和”加熱”的二路溫控器。
  • 熱交換
    熱交換過發酵器的外殼,另外是內置盤管。介質也分兩種:空氣和液體(通常是水,有時會加防凍劑)。
    置盤管透過液體來冷卻麥汁可能是效率最高的一種。
    把發酵器泡在水中算是一個很有效的方式(控制外部的水溫是另一個問題),但不是所有的發酵器都能泡在水中。
    熱交換的介需要循環,空氣就用風扇,水就用幫浦。
    熱交換決定了溫控的方式:氣冷就是冰箱或發酵室,水冷就是盤管(內或外,或泡水)。我把熱交換特別提出來的一個原因是想要強調”介質”。大家都習慣冷房或冰箱的概念,但其實”空氣”是熱的不良導體。

常見的溫控器

  • 簡易插座型
    這種是最簡單又便宜的,500台幣左右可以解決,配合冰箱使用也不需要對冰箱對破壞性的變動,只要把冰箱電源插上去,溫度探測器放進冰箱就行了。不過這種簡易插座型比較少看到二路溫控器。
  • STC 1000
    很多都長得很像,STC1000是Homebrewtalk最受歡迎的機型,還有人DIY  firmware,所以以它為代表。這類和插座型類似,只是沒有插座,美國很多人拿這個來DIY,加上插座,變成跟簡易型的一樣,因為ITC 1000是二路型的溫控,可以同時控制加熱和冷卻。要注意的是:並不是長這個樣子就都有二路溫控,買前還是要看清楚。如果沒有要DIY把它塞在冰箱上,也沒有想要有同時控制加熱和冷卻的需求,其實買簡易型的就可以了。它的售價和簡易型差不多,但要加上插座外盒等,就會多貴幾百塊。當然,多花幾百買個保險也不失為一種選擇。
  • DIY(Brewpi)
    這是最有得玩的一種,我只討論Brewpi。Brewpi的成本和STC1000差不多,但可玩性大很多,只是除非買比較貴的成品,不然會需要基礎的接線和操作windows的能力。在所有類型中,我認為這是目前最理想的一種,可以同時控制加熱和冷卻,可以排程溫度,還可以網路監控,它會調整冰箱氣溫把啤酒溫度控制在一個很小的範圍中。雖然說,brewpi可以設定控制冰箱恆溫,比較建議的做法還是採用溫度探針量測啤酒的溫度;不使用網路監控時,它也是一個很棒的溫控器。
    值得一提的是,大多數簡易型和STC1000的溫度控制是採用高低溫;也就是溫度高到一個設定的範圍時啓動,低到一個點就停止的方式,溫差相對較大。Brewpi在設定為啤酒恆溫時是採用PID演算法,如果是冰箱恆溫則是用高低溫方式。

常見發酵溫控:


  • 基本上解決了熱隔離冷源的問題,而交換介質當然就是空氣。冰唯一缺乏的是溫控,因為冰能設定的溫度範圍通常是比較低,但加裝一個溫控器並不是太難的事,所以這是最受歡迎的方法。
    酒櫃算是一種特別的冰箱,因為儲存酒的溫度也適合釀酒,完全不需要改裝。缺點是貴。
    最大的問題是空間。有些人會有冰箱”耗電的疑問,這完全是錯覺。不管你用那一種方式,你都需要某種降溫的方法,除非可以不用電降溫,不然用到的能源 應該是一樣的。
    基本採用氣冷的方式,熱交換效率其實不高,但通常隔熱很不錯,做為發酵的溫控是足夠的。
    有些小冰和酒櫃是用電子致冷晶片而不是壓縮機,電子致冷晶片的效率不好,基本上不建議。
  • 酒櫃
    最貴的方式,但基本上,買了酒櫃,以下都直接略過了。由於大部分的冰箱不能將溫度設定在Ale適合的溫度,溫差也太大,所以都需要另外的溫控,酒櫃就可以。酒櫃外表漂亮使用方便不麻煩,所以有錢的話就上吧。
  • Son Of Fementation
    基本是是一種自製的冰箱,只是拿冰塊(通常是用保特瓶冰)來取代壓縮機。因為還是需要製冰,並不是一個長久之計。只有在以下的情況,我會建議考慮用這個方法:
  • 隔熱材料不用錢或很便宜。
  • .找不到適合大小的冰箱;包括冰箱內可容納發酵器空間及可以放冰箱的空間限制。
  • 內盤管
    在啤酒放一個不鏽鋼盤管,把冷水或熱水打進去做熱交換。基本需的元件有:盤管、管線、pump、控制器。這種系統中,最大的問題是冷源;冷水機很貴,比較簡易的方法是用保溫桶加冰塊或冰保特瓶水。但這樣就變成和Son of Fermentation一樣,只能算半套系統。水族用的冷水機比較便宜,也有人用,但據說能夠降到的最低溫度會高一點。美國很多人用冷氣機改裝,也些人用小冰箱改裝。用小冰箱改裝如果只是在冰箱內放桶水,據說效果不佳,而且需要5加侖以上的水。要搜尋相關的資料,可以用關鍵字: glycol
  • 外盤管(Jacketed)
    外置盤管是一種昂貴的方式,它的效率可能比內置盤管低一些,因為多了一層發酵器壁;但比內置發酵器好的部分是容易清潔(根本不需要?),容易保持衛生。據說大部分的酒廠都是用這種。内置盤管基本上都不銹鋼材質,外置盤管因為不直接接觸麥汁,所以可以用銅管,甚至有人DIY是用塑膠軟管。塑膠的導熱係數比空氣還高。
  • cool zone
    這是一個產品,簡單地說就是用類似保溫袋的東西把發酵器包起來,而這個”衣服中又有水管,可以做溫控。

大部分的時候,溫控的選擇是由發酵器決定的。例如,用美式發酵桶或玻璃桶,可能小冰箱或冰櫃就放得下,所以用小冰箱或冰櫃是很好的選擇;相對地,用錐形發酵器(Conical fermenter),能放得下的冰箱就需要大得多,用盤管熱交換的就比較多。但要注意的是,如果只有一個發酵桶,盤管的方式其實省不了太大的空間,因為冰水機也是需要空間的。如果是兩個以上,又想要不同的溫度,盤管的方式應該可以佔比較小的空間。

我建議提早把發酵溫控列入採購表中,甚至放在麥汁製作器材的前面。有溫控設備,就可以擺脫天氣的因素,對成品的掌握也大幅提升。沒有複雜的麥汁製作器材,還可以用DME或LME來釀酒,但沒有溫控,很難控制結果。

理想的發酵溫控最低溫應該要到4度以下,這樣才能進行Cold Crash,也就是利用低溫讓酵母沈降。

我的釀酒筆記

“如果我不是在釀酒,就是在準備釀酒。”

入釀啤酒這個坑超過兩年了,資歷上只能算是半新不舊的新手。最近整理OneNote,看到了一些筆記埋没在雜亂的資料中,一來這些筆記如果不整理出來,大概就不會再看到了,二來,或許這些資料對一些人多少有幫助,所以就整理出來,讓有緣的人看一看。

由於資歷不算深,這些筆記資料,主要是在建構採買器材時記下的,所以大都跟器材有關。另外有些主題則是初學者很容易會有問題的部分。所以對於想要開始的或許有些幫助。

在自釀圈有個和其他領域(例如,攝影)大異其趣的地方:大部分的前輩都不會建議新手一次”攻頂”,甚至一再強調用最簡單最基礎的器材也可以釀出好酒。這當然是正確的觀念,器材的好壞和成品沒有絕對的關係。但是,就好像開BMW和騎機車都可以到達同一個地點,結果可能一樣,但過程和感受會完全不同。

至於該花多少錢,完全取決於個人的預算和對釀酒的喜好。有錢可以花在自己喜歡的事物上是一件幸福的事。”喜歡又買得起就買”,這是我唯一的建議。