制芽方法及設備的製作方法
2023-12-02 04:26:16
專利名稱：制芽方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用穀物制芽，尤其涉及到大麥制芽，其工序包括五個步驟，即烘乾，浸泡，發芽，窯烘，和烘烤，本發明還提供了用於制芽過程的設備。
背景技術：
釀酒工序包含五個明確的階段，即烘乾，浸泡，發芽，窯烘，和烘烤。
世界上最早的制芽工序可以追溯到古埃及。隨著時間的推移，制芽工藝的每個階段都日益機械化，引進了各種不同的釀酒方式，包括1960年代初期Saladin和Wanderhaufen發芽體系。這些系統在發芽階段使用上下翻轉機(Bottom to Top Turners)在長的矩形「槽」容器或盒子中生產出高質量的麥芽。工序要求翻轉機是可以翻動或混合穀粒，能從一個盒子移動到另一個盒子或從一端移動到另一端的機器。翻轉機從原料堆(塊)的底部鏟起原料，再從頂部拋下以使原料堆在發芽階段能夠充分透氣，體積增加。這個過程可以通過將驅動鏟子或封閉的阿基米德螺旋槳放置於發芽堆底部進行翻轉，而後堆積翻轉的發芽堆並在先前的翻轉機工作後對原料堆塊(增加堆塊的體積)進行光照。目前，所有機械化制芽工序的系統均不能在發芽階段以及其他四個制芽工序階段實現從底部到頂部完全翻轉。
翻轉機(在發芽階段)必須實現光照原料堆塊，分離出劣質麥芽並充分透氣。好的翻轉機可以將原料塊的體積從四分之一提升到三分之一。(制芽及釀造科學(Malting and Brewing Science)，Briggs，Hough，Stevens，和Young)。
為了提高效率，釀酒工序已以最低單位成本將前四個階段(烘乾，浸泡，發芽，窯烘)減化，只在一或兩個包括多個不同動力裝置的圓柱容器中就可以進行大批量生產。(最後的烘烤階段通常與前四個階段分開操作。)但是工序過程的緊縮卻損害了麥芽的質量，特別是喪失了從底部至頂部翻轉原料的好處。如果工序設備不能均勻地處理穀粒，就不能生產均質的產品。這些大型圓柱型容器或是通過向一排固定地混合器移動原料，或是通過在固定不動的原料裡驅動一排混合器來操作。所使用的混合器是開放式螺旋臂，這種螺旋臂可以防止麥芽在發芽階段纏結，但是卻不能在制芽工序的前四個階段的任一階段將原料從底部翻轉到頂部。特別是，所述混合器不能增強透氣性，或是在發芽階段使原料塊的體積從1/4增加到1/3。所述設備的另一個缺陷在於增加了成本，還需要另外的驅動設備以裝載，剝離和卸載容器。
本發明的一個目的是改進位芽工序中使用的設備，消除或減輕前述的目前工序設備的不足。
本發明的另一個目的就是提供一個單一的多用途容器，實現制芽工序任一或所有的階段，即烘乾，浸泡，發芽，窯烘，和烘烤。本發明的再一目的就是提供一個允許在制芽工序的五個階段或任一階段從穀物堆底部翻轉穀粒至頂部的設備。本發明再一個目的就是通過利用本發明的設備實現制芽工序改進麥芽的質量，特別是使穀粒質量均勻。
發明內容
為達成前述目的，本發明提供一單一的多功能容器，其中可以有效地操作制芽工序的五個階段，同時避免由於使用目前的多個原動子的大型容器生產產品造成的產品質量的損害。
根據本發明，本發明的一個優點是提供了一個中心設置的驅動設備(驅動機構)，參考附圖如下文所述。所述驅動設備能夠為裝載和平整設備、「翻轉臂和剝離板」以及將剝離機構收集的穀物從堆塊的底部提升到頂部以使裝載和平整臂實現再次散布的裝置提供動力。根據本發明，提供的驅動設備包括驅動裝置、直立設置用於處理堆塊的驅動軸、多個徑向設置的以一定高度傾斜排列的並在穀物堆塊所在平面繞所述軸充分旋轉的豎直板，其中較佳方式是，利用與內部徑向相鄰部件有關的徑向補償最優設置每一個所述板，以用於提供一定角度滯後，從而，提供了一些剝離板，這些剝離板構成了從軸延伸出來並具有彎曲形狀的清掃臂，由此在每個一個軸旋轉過程中與臂的安裝端相關的臂末端拖在後面。
清掃臂的功能是驅動剝離板在谷堆裡往返運動，這種方式下，充分接近容器底部(具體是大孔底板)的穀物薄層，利用剝離板收集，並利用它們的動力推向設置在容器底部中心位置的漏鬥。
根據本發明，還提供了為了提升上述漏鬥收集的穀物堆塊而設置的堆塊傳送設備，其將穀物提升到卸載位置水平，並與所述設備並置，以將收集卸載的穀物堆重新裝載到堆塊，提供了安裝於驅動軸上在與堆塊平面平行的平面中充分旋轉的許多裝載臂。在優選實施例中，每一個裝載臂具有彎曲結構，從而在每個一個軸旋轉過程中臂的安裝端的末端拖在後面。所述的彎曲最好相應於上述剝離板臂的彎曲。堆塊傳送裝置最好設置成阿基米德螺旋形的傳送裝置。
根據本發明的一個較佳實施例，剝離板臂和裝載臂設置於公用的驅動軸上，並相應與穀物堆塊最大高度分開一定距離的空間，以防止在工序中裝載臂拖曳過堆塊。在本發明的一個最優實例中，裝載臂可以在與剝離板臂的距離內移動，從而在工序的各個階段，它們可以適當調節用以密切適應堆塊的頂部，用以均勻散布穀物。
根據本發明的一其他實例，提供了一個實現工序的容器，容器上設有通常豎直放置的圓柱臂部分，該部分設有位於上部的驅動設備，可運行的連接到中心位置豎立的驅動軸上，上端設有許多彎曲的裝載臂，下端設有許多相應彎曲的剝離臂，剝離臂由許多直立的板以一定高度傾斜排列構成，所述容器設有一個用於接收處理中的堆塊，以及中心位置設置的堆塊收集漏鬥，所述軸設置於所述漏鬥的上部並包含於長度方向的一個用於將穀物堆塊從漏鬥提升到靠近裝載臂的軸的上卸載部的堆塊傳輸裝置。容器可根據需要適當設置透氣以及加熱裝置，如本領域所知的、在制芽工序中要求的。
從容器底部漏鬥部分，利用堆塊傳輸設備或裝置將穀物提升向容器頂部，該堆塊傳輸設備或裝置優選位於套筒內的螺旋傳輸裝置(所述套筒用作軸面)，在容器頂部通過裝載臂的協助實現穀物堆塊的再次分發。這樣，通過結合下部翻轉臂、高位的剝離板以及中心位置的提升設備和上部裝載臂的共同作用實現穀物從下到上的翻轉。
剝離板可設置於任何數量的翻轉臂上，這取決於制芽容器的尺寸以及批次品質。一個優選實施例中包括兩個反向設置的臂，如實例和附圖所示。剝離板材料採用金屬或其他適用材料，其安裝於翻轉臂或通常豎直設置的臂上，利用一定方式設置其大小和形狀，使得當臂旋轉時，剝離板作為偏轉部件或犁片使用，犁片反覆通過穀物堆塊將穀物的薄層推向容器底部的中心位置。
最外部的剝離板將部分穀物從容器底部的最外面部分引向或偏轉至下一個最裡面的剝離板。當下一個帶有剝離板的臂通過時，前述由容器底部外而移動進來的穀物再次向容器中心移動一個單元(利用剝離板徑向的掃掠)。同時，因為板高度上向容器中心方向的增加，跟隨前面的剝離板通過的剝離板，從其上部谷堆中掉進此處的部分穀物也移向內部。利用該方法，相繼通過的翻轉臂或杆臂將穀物的薄層從整個容器的底部移向中心漏鬥處。容器中整個一批穀物通過上述重複實現從容器底部帶出，並利用提升裝制向谷堆的頂部傳送。這個工序可以在制芽工序中的任何階段以需要的頻次，連續進行翻轉、解松、通氣，或輔助加熱以及冷卻穀物堆塊。
在翻轉過程中，當將穀物從容器底部提升時，提升裝置也可以實現通氣或增加穀物堆塊的體積。實例所示，當使用套筒中運轉的阿基米德螺旋臂時，螺旋臂的提升率設置的要超出在剝離板傳送原料到流入漏鬥的速率。這增加了透氣性並可避免傳輸中損害穀物。提升設備也適用於在工序末尾或選擇工序階段通過卸載通道實現穀物的卸載。
裝載臂在容器裝載以及當一容器穀物翻轉的過程中使用。在優選實施例中，它們位於正對翻轉臂的後緣，並遵循同樣的彎曲或輪廓結構。優選的，裝載臂可以提升或下降以匹配容器中的一批谷堆的體積，以使裝載臂用於有效的散布以及均布穀物原料。
本發明的容器還設有其他的特性部件以便制芽工序的所有方面能夠實現。包括絕緣、空氣和水進出、熱量傳遞交換機以及空氣加溼設備。依據實現的制芽工序的不同步驟，使適當溫溼度的空氣送入到容器中。例如，制芽烘烤階段，如果需要，可以在容器中方便的實現，緊隨發芽階段制後，通過容器的結構底層提供熱空氣，同時翻轉穀物堆塊。
因此，可以理解，根據本發明，提供的翻轉穀物堆塊的方法包括將一批穀物放入容器中形成堆塊、容器內設置豎直的驅動軸、軸上設有彎曲的包括一定高度狀態徑向傾斜板的翻轉臂、在軸的下部相應於軸上部的彎曲設置有收集裝載臂，所述軸載長度方向設置有堆塊傳輸裝置、在下部設有用於將穀物堆塊引向傳輸設備的漏鬥、在上端設有用於卸載提升的穀物堆塊的卸載部分；運行驅動軸分別轉動上部下部的杆臂，此方式下，穀物堆在軸的下部徑向移向收集漏鬥，提升穀物堆塊到卸載部分，收集穀物堆塊並散布同樣的堆塊，所述步驟在以一定周期中循環完成以充分實現制芽工序的目的。
上述機構、容器以及方法，理論上，用於在一個容器中實現全部制芽過程，這種使用方式在後續的實例中參考附圖作詳細描述圖1示出了執行制芽工序所有步驟的容器設備的橫截面；圖2示出了本發明一實施例的翻轉臂以及高位狀態剝離板的俯視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，容器的橫截面圖顯示用於制芽工序的容器。主容器1由不鏽鋼材料構成。在容器的底部設有空氣輸入管2。該管設置於容器的一側，高於排水管3並與之連通，以用於輔助排出浸液。也可用於在乾燥、窯烘、烘烤後對殘渣以及沉澱的灰燼杆莖進行清除。空氣輸入管通過高壓腔6及打孔的底部向容器中輸入空氣。空氣加熱以及/或者根據制芽工序的需要利用適當設備加溼。同樣結構的空氣輸出管4設置於容器的頂部。(空氣輸入輸出管內部設置有下圖中未標示的特性設備空氣熱量交換器、多天窗節氣閘、蝶形閥、噴射腔以及離心多速扇片)。
容器內設置有堆塊傳輸設備，該堆塊傳輸設備包括用於掃過容器上部和下部的杆臂12、25，所述杆臂安裝於中心位置的驅動軸17上，該軸上還設有例如螺旋傳送設備10的堆塊提升設備。該機構用於如下目的。
在制芽工序的發芽階段，高壓縮的二氧化碳抑制吸入空氣，並在堆塊5引起「熱點」。從下到上翻轉堆塊，使堆塊鬆散以增加透氣性，在浸泡以及發芽過程中，處理該問題並使其修整的更均勻。容器中設置的空氣流可以通過堆塊實現周期性的循環流動以用於去除發芽過程中的二氧化碳成分。該過程也可提高隨後的窯烤以及烘烤階段中乾燥的均勻程度以及顏色構成的均勻程度。這顯著提高了制芽產品的質量和均勻程度。
高壓腔6到輸入管設有落差，以幫助排除汙水以及雜質。設有一圓形支管7用於在容器清潔中噴射高壓水，也可以用於在浸泡過程中空氣的注入以使堆塊發酵以及通氣。還可以用於在烘烤過程中的浸溼。靜態、不鏽鋼打孔底層8設有一個打孔的圓錐形進料漏鬥9。原料通過該漏鬥為阿基米德螺旋形10的堆塊提升設備供料，在翻轉過程中，或者為在容器中實現的五個工序的每一步驟或任意一步驟的最後階段向卸料點11供料。螺旋傳輸設備提升的體積率被選擇超出容器的剝離率(從容器中去除穀物)以增加發芽過程中翻轉的堆塊的透氣性，以避免損傷原材料或翻轉臂12發生過載。打孔底部的中心部分13是翻轉臂的一部分，翻轉臂在錐形漏鬥上方旋轉。該中心部分設有兩個曲形剝離槽14(如圖2所示)。這些槽用於接收由脫離板動作收集的穀物，並將其傳向漏鬥9。槽利用適當的壁腳板(未標出)實現保護以防止容器中的穀物因重力發生下沉。也就是說，穀物實質上僅利用翻轉臂的動作實現收集，而脫離板向螺旋傳送設備提供傳輸料。
容器的外部塗有絕緣材料15。對於工序的五個階段，該絕緣是有用的，高質量的生產需要適當的溫度控制。
中心驅動16位於容器的頂部，並為翻轉和裝載臂以及阿基米德螺旋提升裝置提供動力。阿基米德螺旋提升裝置以及外部套筒17以同一圓心旋轉。外部套筒同時作為旋轉和裝載臂的驅動軸。旋轉臂也帶動剝離板18動作，如上本發明內容所述剝離板將原料向容器的中心推動。本實施例中，剝板板為垂直固定於旋轉臂的矩形板，並與穀物向容器底部中心推動方向成一定角度。剝離板的高度隨容器中心方向的靠近而增加以提供前述所需的動作。距離容器中心最近的剝離板，其高度對應於剝離槽14的高度，從一個板到另一個板向容器的邊緣降低，且降低幅度遞增。
用於旋轉臂的能量是其翻轉所需要的。例如，在發芽階段，翻轉好的蓬鬆的堆塊比密集的堆塊更容易實現翻轉臂的動作。在工序的任何階段通過適當的自動系統控制器，例如微控制器，應用上述關係實現翻轉臂旋轉速率的自動提升或降低。根據利用驅動翻轉臂的力監測的穀物堆塊不同的狀態，同樣也可以實現適度的控制空氣流動以及空氣溫度。當翻轉臂增加阻力時，表明堆塊處於緊密狀態，因此需要進一步的動作實現堆塊的蓬鬆，而當監測到的阻力減小時，說明堆塊已經蓬鬆。
阿基米德套筒位於頂部軸承19和底部軸承20間。容器圓周21和底部22的水平支撐實現底部軸承的保護。這些支撐也作為打孔底板的支撐。周向安裝有承載抽承安全板/定距塊23，用於防止剝離板碰到打孔底板。阿基米德套筒設有嵌入頂部24的兩個槽。這些槽作為容器中從底到上提升的原料的卸料點。散布斜槽允許原料在裝載臂25之前漏出，從而實現了原料均勻落在堆塊的頂部。這些裝載臂直接位於旋轉臂的尾端邊緣並具有同樣的彎曲結構。這種結構保持了原料恰當的深度從而避免了空氣溝槽的形成。這些裝載臂利用架子和齒輪27實現支撐支架26。這些所使用的提升或降低裝載臂實現批量穀物散布的適當控制。在工序的五個不同階段中，該批穀物的等級根據溼度的變化以及原料塊的密度而發生變化。設備提供的更高質量從下到上的翻轉實現了蓬鬆工序中物質體積的增加，該翻轉動作在任何一個工序階段，特別在發芽階段中得到實現。
支架和齒輪的驅動通過驅動軸傳遞，為了實現裝載臂的升降，驅動軸上設有鍵連接件28。驅動軸的驅動端嚙合於雙面齒輪29，該齒輪安裝於容器頂部自由運轉的軸承30上。當通過手動或標定額數發動機32驅動驅動軸31實現裝載臂所需的提升或下降時，雙面齒輪在外部旋轉。位於轉載臂尖端33的傳感器為發動機傳遞信號以使裝載臂提升或下降。在標定發動機缺少信號的情況下，驅動軸承以及雙面齒輪自由旋轉，以保持裝載臂的設定高度。
在每一批次待處理料的開始階段，原料通過輸入管34輸入。
本實例中描述的制芽工序的全部五個階段在一個容器中實現。然而，依據制芽操作的規模需要許多容器實現高效的產出。同時可以想像在一個空間中安裝許多相互間留有側隙並運轉的設備以在堆塊較大的表面上進行工序處理，這種安排容易在堆塊中留下提升或翻轉無效或效率低的「死區」。因此，提升和翻轉設備周圍利用圓柱壁部分的限制方式應該是本操作最好的選擇模式。
通常，除了某些特殊烘烤產物，乾燥階段與後續的四個階段保持分離。浸泡、發芽以及窯烘階段能夠在容器中連續實現或者利用傳輸到其他容器中以最大化工序的靈活性並節約能源。如果需要最大化產出，可以實現多個容器用於兩個或更多階段。乾燥階段後除了烘烤原料獲取其他特殊產物，如上所述，在發芽階段後通常開始烘烤階段，並簡單的利用更高溫度的空氣加入制芽原料中代替窯烘階段。
權利要求
1.一種實現制芽工序的方法，其特徵在於，將穀物堆塊放入容器中，在體積增大的方式下，通過徑向安裝於旋轉臂上傾斜高度的高位狀態的板將靠近容器底部的部分穀物，移向容器底部中間的收集漏鬥，所述翻轉臂在水平面內旋轉並位於直立的驅動軸的下端；收集於所述收集漏鬥的穀物利用堆塊傳輸設備被提升到穀物堆塊的頂部，並通過位於直立的驅動軸上部的裝載臂在穀物堆上方再次散布裝載穀物，從而整個動作實現容器中穀物堆塊從下到上的一次翻轉，所述翻轉在一個周期中連續循環完成，以用於實現制芽工序的目的。
2.根據權利要求1所述實現制芽工序的方法，其特徵在於，所述工序是一個乾燥的工序，並為容器提供具有適當溫溼度的空氣。
3.根據權利要求1所述實現制芽工序的方法，其特徵在於，所述工序是一個浸泡的工序，並且為容器提供用於提供以及去除水和具有適當溫溼度的空氣的設備。
4.根據權利要求1所述實現制芽工序的方法，其特徵在於，所述工序是一個發芽的工序，並且為容器提供具有適當溫溼度的空氣和水。
5.根據權利要求1所述實現制芽工序的方法，其特徵在於，所述工序是一個窯烘的工序，並且為容器提供具有適當溫溼度的空氣。
6.根據權利要求1所述實現制芽工序的方法，其特徵在於，所述工序是一個燒烤的工序，並且為容器提供具有適當溫溼度的空氣和水。
7.根據權利要求1所述實現制芽工序的方法，其特徵在於，所述工序包括乾燥、浸泡、發芽、窯烘、烘烤五個步驟的任何一種組合方式。
8.一種用於實現制芽工序的設備，其特徵在於，包括帶有驅動設備的容器，直立設置的與穀物堆塊應用有關的驅動軸，多個設置在堆塊平面內繞軸旋轉的翻轉臂，所述翻轉臂包括許多沿徑向高度依次降低的方式設置的直立板，從而所有這些提供了一系列使穀物在容器底部作逐漸增大的移動的剝離板，位於容器底部設置的收集漏鬥，用於將穀物堆塊從收集漏鬥處提升到高處位置的堆塊傳送設備，多個安裝於驅動軸上並在堆塊的平面內旋轉的裝載臂，以再次將提升的穀物散布到穀物堆塊上。
9.根據權利要求8所述用於實現制芽工序的設備，其特徵在於，所述多個徑向設置的直立板利用一定角度值實現每一個徑向補償，組成一個從軸延伸的並帶有一定彎曲形狀的清掃臂，從而在軸的每次旋轉中相應於臂的安裝端的臂末端拖在後面。
10.根據權利要求8或9所述用於實現制芽工序的設備，其特徵在於，所述堆塊傳輸裝置設置於用於驅動裝載臂以及剝離板的驅動軸中。
11.根據權利要求10所述的用於實現制芽工序的設備，其特徵在於，所述堆塊傳輸裝置是一個位於套筒中的螺旋傳輸設備。
12.根據權利要求8到11中任意一個權利要求所述用於實現制芽工序的設備，其特徵在於，所述轉載臂實際上在平行於穀物堆塊的平面內旋轉。
13.根據權利要求8到11任意一個權利要求所述用於實現制芽工序的設備，其特徵在於，所述裝載臂帶有一定彎曲形狀的清掃臂，從而在軸的每次旋轉中相應於臂的安裝端的臂末端拖在後面，所述彎曲相應於上述清掃臂的彎曲形狀。
14.根據權利要求8到14任意一個權利要求所述用於實現制芽工序的設備，其特徵在於，所述裝載臂可在與清掃臂有一定距離的範圍內移動。
15.根據前述中任意一個權利要求所述用於實現制芽工序的設備，其特徵在於，所述容器實質上在截面中是圓柱形，而且還設置有打孔的底板、絕緣部分、空氣和水的輸入輸出管、熱量交換器以及空氣加溼設備。
16.主要如前所述並參考圖1和圖2的裝置。
全文摘要
一種實現制芽工序的方法及設備，包括將穀物堆塊從底部翻轉到頂部的設備，上述設備將臨近容器底部的穀物引導到容器底部中央，穀物在容器底部中央被提升到穀物堆塊上部並重新散布到穀物堆塊頂部。該設備可用於制芽工序的任何階段。
文檔編號C12C1/15GK1692155SQ03803962
公開日2005年11月2日 申請日期2003年2月14日 優先權日2002年2月16日
發明者尼古拉斯·J·哈裡斯 申請人:尼古拉斯·J·哈裡斯, 瓊·哈裡斯