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。

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