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。

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