制芽方法及设备的制作方法

专利名称：制芽方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用谷物制芽，尤其涉及到大麦制芽，其工序包括五个步骤，即烘干，浸泡，发芽，窑烘，和烘烤，本发明还提供了用于制芽过程的设备。
背景技术：
酿酒工序包含五个明确的阶段，即烘干，浸泡，发芽，窑烘，和烘烤。
世界上最早的制芽工序可以追溯到古埃及。随着时间的推移，制芽工艺的每个阶段都日益机械化，引进了各种不同的酿酒方式，包括1960年代初期Saladin和Wanderhaufen发芽体系。这些系统在发芽阶段使用上下翻转机(Bottom to Top Turners)在长的矩形“槽”容器或盒子中生产出高质量的麦芽。工序要求翻转机是可以翻动或混合谷粒，能从一个盒子移动到另一个盒子或从一端移动到另一端的机器。翻转机从原料堆(块)的底部铲起原料，再从顶部抛下以使原料堆在发芽阶段能够充分透气，体积增加。这个过程可以通过将驱动铲子或封闭的阿基米德螺旋桨放置于发芽堆底部进行翻转，而后堆积翻转的发芽堆并在先前的翻转机工作后对原料堆块(增加堆块的体积)进行光照。目前，所有机械化制芽工序的系统均不能在发芽阶段以及其他四个制芽工序阶段实现从底部到顶部完全翻转。
翻转机(在发芽阶段)必须实现光照原料堆块，分离出劣质麦芽并充分透气。好的翻转机可以将原料块的体积从四分之一提升到三分之一。(制芽及酿造科学(Malting and Brewing Science)，Briggs，Hough，Stevens，和Young)。
为了提高效率，酿酒工序已以最低单位成本将前四个阶段(烘干，浸泡，发芽，窑烘)减化，只在一或两个包括多个不同动力装置的圆柱容器中就可以进行大批量生产。(最后的烘烤阶段通常与前四个阶段分开操作。)但是工序过程的紧缩却损害了麦芽的质量，特别是丧失了从底部至顶部翻转原料的好处。如果工序设备不能均匀地处理谷粒，就不能生产均质的产品。这些大型圆柱型容器或是通过向一排固定地混合器移动原料，或是通过在固定不动的原料里驱动一排混合器来操作。所使用的混合器是开放式螺旋臂，这种螺旋臂可以防止麦芽在发芽阶段缠结，但是却不能在制芽工序的前四个阶段的任一阶段将原料从底部翻转到顶部。特别是，所述混合器不能增强透气性，或是在发芽阶段使原料块的体积从1/4增加到1/3。所述设备的另一个缺陷在于增加了成本，还需要另外的驱动设备以装载，剥离和卸载容器。
本发明的一个目的是改进制芽工序中使用的设备，消除或减轻前述的目前工序设备的不足。
本发明的另一个目的就是提供一个单一的多用途容器，实现制芽工序任一或所有的阶段，即烘干，浸泡，发芽，窑烘，和烘烤。本发明的再一目的就是提供一个允许在制芽工序的五个阶段或任一阶段从谷物堆底部翻转谷粒至顶部的设备。本发明再一个目的就是通过利用本发明的设备实现制芽工序改进麦芽的质量，特别是使谷粒质量均匀。

发明内容
为达成前述目的，本发明提供一单一的多功能容器，其中可以有效地操作制芽工序的五个阶段，同时避免由于使用目前的多个原动子的大型容器生产产品造成的产品质量的损害。
根据本发明，本发明的一个优点是提供了一个中心设置的驱动设备(驱动机构)，参考附图如下文所述。所述驱动设备能够为装载和平整设备、“翻转臂和剥离板”以及将剥离机构收集的谷物从堆块的底部提升到顶部以使装载和平整臂实现再次散布的装置提供动力。根据本发明，提供的驱动设备包括驱动装置、直立设置用于处理堆块的驱动轴、多个径向设置的以一定高度倾斜排列的并在谷物堆块所在平面绕所述轴充分旋转的竖直板，其中较佳方式是，利用与内部径向相邻部件有关的径向补偿最优设置每一个所述板，以用于提供一定角度滞后，从而，提供了一些剥离板，这些剥离板构成了从轴延伸出来并具有弯曲形状的清扫臂，由此在每个一个轴旋转过程中与臂的安装端相关的臂末端拖在后面。
清扫臂的功能是驱动剥离板在谷堆里往返运动，这种方式下，充分接近容器底部(具体是大孔底板)的谷物薄层，利用剥离板收集，并利用它们的动力推向设置在容器底部中心位置的漏斗。
根据本发明，还提供了为了提升上述漏斗收集的谷物堆块而设置的堆块传送设备，其将谷物提升到卸载位置水平，并与所述设备并置，以将收集卸载的谷物堆重新装载到堆块，提供了安装于驱动轴上在与堆块平面平行的平面中充分旋转的许多装载臂。在优选实施例中，每一个装载臂具有弯曲结构，从而在每个一个轴旋转过程中臂的安装端的末端拖在后面。所述的弯曲最好相应于上述剥离板臂的弯曲。堆块传送装置最好设置成阿基米德螺旋形的传送装置。
根据本发明的一个较佳实施例，剥离板臂和装载臂设置于公用的驱动轴上，并相应与谷物堆块最大高度分开一定距离的空间，以防止在工序中装载臂拖曳过堆块。在本发明的一个最优实例中，装载臂可以在与剥离板臂的距离内移动，从而在工序的各个阶段，它们可以适当调节用以密切适应堆块的顶部，用以均匀散布谷物。
根据本发明的一其他实例，提供了一个实现工序的容器，容器上设有通常竖直放置的圆柱臂部分，该部分设有位于上部的驱动设备，可运行的连接到中心位置竖立的驱动轴上，上端设有许多弯曲的装载臂，下端设有许多相应弯曲的剥离臂，剥离臂由许多直立的板以一定高度倾斜排列构成，所述容器设有一个用于接收处理中的堆块，以及中心位置设置的堆块收集漏斗，所述轴设置于所述漏斗的上部并包含于长度方向的一个用于将谷物堆块从漏斗提升到靠近装载臂的轴的上卸载部的堆块传输装置。容器可根据需要适当设置透气以及加热装置，如本领域所知的、在制芽工序中要求的。
从容器底部漏斗部分，利用堆块传输设备或装置将谷物提升向容器顶部，该堆块传输设备或装置优选位于套筒内的螺旋传输装置(所述套筒用作轴面)，在容器顶部通过装载臂的协助实现谷物堆块的再次分发。这样，通过结合下部翻转臂、高位的剥离板以及中心位置的提升设备和上部装载臂的共同作用实现谷物从下到上的翻转。
剥离板可设置于任何数量的翻转臂上，这取决于制芽容器的尺寸以及批次品质。一个优选实施例中包括两个反向设置的臂，如实例和附图所示。剥离板材料采用金属或其他适用材料，其安装于翻转臂或通常竖直设置的臂上，利用一定方式设置其大小和形状，使得当臂旋转时，剥离板作为偏转部件或犁片使用，犁片反复通过谷物堆块将谷物的薄层推向容器底部的中心位置。
最外部的剥离板将部分谷物从容器底部的最外面部分引向或偏转至下一个最里面的剥离板。当下一个带有剥离板的臂通过时，前述由容器底部外而移动进来的谷物再次向容器中心移动一个单元(利用剥离板径向的扫掠)。同时，因为板高度上向容器中心方向的增加，跟随前面的剥离板通过的剥离板，从其上部谷堆中掉进此处的部分谷物也移向内部。利用该方法，相继通过的翻转臂或杆臂将谷物的薄层从整个容器的底部移向中心漏斗处。容器中整个一批谷物通过上述重复实现从容器底部带出，并利用提升装制向谷堆的顶部传送。这个工序可以在制芽工序中的任何阶段以需要的频次，连续进行翻转、解松、通气，或辅助加热以及冷却谷物堆块。
在翻转过程中，当将谷物从容器底部提升时，提升装置也可以实现通气或增加谷物堆块的体积。实例所示，当使用套筒中运转的阿基米德螺旋臂时，螺旋臂的提升率设置的要超出在剥离板传送原料到流入漏斗的速率。这增加了透气性并可避免传输中损害谷物。提升设备也适用于在工序末尾或选择工序阶段通过卸载通道实现谷物的卸载。
装载臂在容器装载以及当一容器谷物翻转的过程中使用。在优选实施例中，它们位于正对翻转臂的后缘，并遵循同样的弯曲或轮廓结构。优选的，装载臂可以提升或下降以匹配容器中的一批谷堆的体积，以使装载臂用于有效的散布以及均布谷物原料。
本发明的容器还设有其他的特性部件以便制芽工序的所有方面能够实现。包括绝缘、空气和水进出、热量传递交换机以及空气加湿设备。依据实现的制芽工序的不同步骤，使适当温湿度的空气送入到容器中。例如，制芽烘烤阶段，如果需要，可以在容器中方便的实现，紧随发芽阶段制后，通过容器的结构底层提供热空气，同时翻转谷物堆块。
因此，可以理解，根据本发明，提供的翻转谷物堆块的方法包括将一批谷物放入容器中形成堆块、容器内设置竖直的驱动轴、轴上设有弯曲的包括一定高度状态径向倾斜板的翻转臂、在轴的下部相应于轴上部的弯曲设置有收集装载臂，所述轴载长度方向设置有堆块传输装置、在下部设有用于将谷物堆块引向传输设备的漏斗、在上端设有用于卸载提升的谷物堆块的卸载部分；运行驱动轴分别转动上部下部的杆臂，此方式下，谷物堆在轴的下部径向移向收集漏斗，提升谷物堆块到卸载部分，收集谷物堆块并散布同样的堆块，所述步骤在以一定周期中循环完成以充分实现制芽工序的目的。


上述机构、容器以及方法，理论上，用于在一个容器中实现全部制芽过程，这种使用方式在后续的实例中参考附图作详细描述图1示出了执行制芽工序所有步骤的容器设备的横截面；图2示出了本发明一实施例的翻转臂以及高位状态剥离板的俯视图。
具体实施例方式
如图1所示，容器的横截面图显示用于制芽工序的容器。主容器1由不锈钢材料构成。在容器的底部设有空气输入管2。该管设置于容器的一侧，高于排水管3并与之连通，以用于辅助排出浸液。也可用于在干燥、窑烘、烘烤后对残渣以及沉淀的灰烬杆茎进行清除。空气输入管通过高压腔6及打孔的底部向容器中输入空气。空气加热以及/或者根据制芽工序的需要利用适当设备加湿。同样结构的空气输出管4设置于容器的顶部。(空气输入输出管内部设置有下图中未标示的特性设备空气热量交换器、多天窗节气闸、蝶形阀、喷射腔以及离心多速扇片)。
容器内设置有堆块传输设备，该堆块传输设备包括用于扫过容器上部和下部的杆臂12、25，所述杆臂安装于中心位置的驱动轴17上，该轴上还设有例如螺旋传送设备10的堆块提升设备。该机构用于如下目的。
在制芽工序的发芽阶段，高压缩的二氧化碳抑制吸入空气，并在堆块5引起“热点”。从下到上翻转堆块，使堆块松散以增加透气性，在浸泡以及发芽过程中，处理该问题并使其修整的更均匀。容器中设置的空气流可以通过堆块实现周期性的循环流动以用于去除发芽过程中的二氧化碳成分。该过程也可提高随后的窑烤以及烘烤阶段中干燥的均匀程度以及颜色构成的均匀程度。这显著提高了制芽产品的质量和均匀程度。
高压腔6到输入管设有落差，以帮助排除污水以及杂质。设有一圆形支管7用于在容器清洁中喷射高压水，也可以用于在浸泡过程中空气的注入以使堆块发酵以及通气。还可以用于在烘烤过程中的浸湿。静态、不锈钢打孔底层8设有一个打孔的圆锥形进料漏斗9。原料通过该漏斗为阿基米德螺旋形10的堆块提升设备供料，在翻转过程中，或者为在容器中实现的五个工序的每一步骤或任意一步骤的最后阶段向卸料点11供料。螺旋传输设备提升的体积率被选择超出容器的剥离率(从容器中去除谷物)以增加发芽过程中翻转的堆块的透气性，以避免损伤原材料或翻转臂12发生过载。打孔底部的中心部分13是翻转臂的一部分，翻转臂在锥形漏斗上方旋转。该中心部分设有两个曲形剥离槽14(如图2所示)。这些槽用于接收由脱离板动作收集的谷物，并将其传向漏斗9。槽利用适当的壁脚板(未标出)实现保护以防止容器中的谷物因重力发生下沉。也就是说，谷物实质上仅利用翻转臂的动作实现收集，而脱离板向螺旋传送设备提供传输料。
容器的外部涂有绝缘材料15。对于工序的五个阶段，该绝缘是有用的，高质量的生产需要适当的温度控制。
中心驱动16位于容器的顶部，并为翻转和装载臂以及阿基米德螺旋提升装置提供动力。阿基米德螺旋提升装置以及外部套筒17以同一圆心旋转。外部套筒同时作为旋转和装载臂的驱动轴。旋转臂也带动剥离板18动作，如上本发明内容所述剥离板将原料向容器的中心推动。本实施例中，剥板板为垂直固定于旋转臂的矩形板，并与谷物向容器底部中心推动方向成一定角度。剥离板的高度随容器中心方向的靠近而增加以提供前述所需的动作。距离容器中心最近的剥离板，其高度对应于剥离槽14的高度，从一个板到另一个板向容器的边缘降低，且降低幅度递增。
用于旋转臂的能量是其翻转所需要的。例如，在发芽阶段，翻转好的蓬松的堆块比密集的堆块更容易实现翻转臂的动作。在工序的任何阶段通过适当的自动系统控制器，例如微控制器，应用上述关系实现翻转臂旋转速率的自动提升或降低。根据利用驱动翻转臂的力监测的谷物堆块不同的状态，同样也可以实现适度的控制空气流动以及空气温度。当翻转臂增加阻力时，表明堆块处于紧密状态，因此需要进一步的动作实现堆块的蓬松，而当监测到的阻力减小时，说明堆块已经蓬松。
阿基米德套筒位于顶部轴承19和底部轴承20间。容器圆周21和底部22的水平支撑实现底部轴承的保护。这些支撑也作为打孔底板的支撑。周向安装有承载抽承安全板/定距块23，用于防止剥离板碰到打孔底板。阿基米德套筒设有嵌入顶部24的两个槽。这些槽作为容器中从底到上提升的原料的卸料点。散布斜槽允许原料在装载臂25之前漏出，从而实现了原料均匀落在堆块的顶部。这些装载臂直接位于旋转臂的尾端边缘并具有同样的弯曲结构。这种结构保持了原料恰当的深度从而避免了空气沟槽的形成。这些装载臂利用架子和齿轮27实现支撑支架26。这些所使用的提升或降低装载臂实现批量谷物散布的适当控制。在工序的五个不同阶段中，该批谷物的等级根据湿度的变化以及原料块的密度而发生变化。设备提供的更高质量从下到上的翻转实现了蓬松工序中物质体积的增加，该翻转动作在任何一个工序阶段，特别在发芽阶段中得到实现。
支架和齿轮的驱动通过驱动轴传递，为了实现装载臂的升降，驱动轴上设有键连接件28。驱动轴的驱动端啮合于双面齿轮29，该齿轮安装于容器顶部自由运转的轴承30上。当通过手动或标定额数发动机32驱动驱动轴31实现装载臂所需的提升或下降时，双面齿轮在外部旋转。位于转载臂尖端33的传感器为发动机传递信号以使装载臂提升或下降。在标定发动机缺少信号的情况下，驱动轴承以及双面齿轮自由旋转，以保持装载臂的设定高度。
在每一批次待处理料的开始阶段，原料通过输入管34输入。
本实例中描述的制芽工序的全部五个阶段在一个容器中实现。然而，依据制芽操作的规模需要许多容器实现高效的产出。同时可以想象在一个空间中安装许多相互间留有侧隙并运转的设备以在堆块较大的表面上进行工序处理，这种安排容易在堆块中留下提升或翻转无效或效率低的“死区”。因此，提升和翻转设备周围利用圆柱壁部分的限制方式应该是本操作最好的选择模式。
通常，除了某些特殊烘烤产物，干燥阶段与后续的四个阶段保持分离。浸泡、发芽以及窑烘阶段能够在容器中连续实现或者利用传输到其他容器中以最大化工序的灵活性并节约能源。如果需要最大化产出，可以实现多个容器用于两个或更多阶段。干燥阶段后除了烘烤原料获取其他特殊产物，如上所述，在发芽阶段后通常开始烘烤阶段，并简单的利用更高温度的空气加入制芽原料中代替窑烘阶段。
权利要求
1.一种实现制芽工序的方法，其特征在于，将谷物堆块放入容器中，在体积增大的方式下，通过径向安装于旋转臂上倾斜高度的高位状态的板将靠近容器底部的部分谷物，移向容器底部中间的收集漏斗，所述翻转臂在水平面内旋转并位于直立的驱动轴的下端；收集于所述收集漏斗的谷物利用堆块传输设备被提升到谷物堆块的顶部，并通过位于直立的驱动轴上部的装载臂在谷物堆上方再次散布装载谷物，从而整个动作实现容器中谷物堆块从下到上的一次翻转，所述翻转在一个周期中连续循环完成，以用于实现制芽工序的目的。
2.根据权利要求1所述实现制芽工序的方法，其特征在于，所述工序是一个干燥的工序，并为容器提供具有适当温湿度的空气。
3.根据权利要求1所述实现制芽工序的方法，其特征在于，所述工序是一个浸泡的工序，并且为容器提供用于提供以及去除水和具有适当温湿度的空气的设备。
4.根据权利要求1所述实现制芽工序的方法，其特征在于，所述工序是一个发芽的工序，并且为容器提供具有适当温湿度的空气和水。
5.根据权利要求1所述实现制芽工序的方法，其特征在于，所述工序是一个窑烘的工序，并且为容器提供具有适当温湿度的空气。
6.根据权利要求1所述实现制芽工序的方法，其特征在于，所述工序是一个烧烤的工序，并且为容器提供具有适当温湿度的空气和水。
7.根据权利要求1所述实现制芽工序的方法，其特征在于，所述工序包括干燥、浸泡、发芽、窑烘、烘烤五个步骤的任何一种组合方式。
8.一种用于实现制芽工序的设备，其特征在于，包括带有驱动设备的容器，直立设置的与谷物堆块应用有关的驱动轴，多个设置在堆块平面内绕轴旋转的翻转臂，所述翻转臂包括许多沿径向高度依次降低的方式设置的直立板，从而所有这些提供了一系列使谷物在容器底部作逐渐增大的移动的剥离板，位于容器底部设置的收集漏斗，用于将谷物堆块从收集漏斗处提升到高处位置的堆块传送设备，多个安装于驱动轴上并在堆块的平面内旋转的装载臂，以再次将提升的谷物散布到谷物堆块上。
9.根据权利要求8所述用于实现制芽工序的设备，其特征在于，所述多个径向设置的直立板利用一定角度值实现每一个径向补偿，组成一个从轴延伸的并带有一定弯曲形状的清扫臂，从而在轴的每次旋转中相应于臂的安装端的臂末端拖在后面。
10.根据权利要求8或9所述用于实现制芽工序的设备，其特征在于，所述堆块传输装置设置于用于驱动装载臂以及剥离板的驱动轴中。
11.根据权利要求10所述的用于实现制芽工序的设备，其特征在于，所述堆块传输装置是一个位于套筒中的螺旋传输设备。
12.根据权利要求8到11中任意一个权利要求所述用于实现制芽工序的设备，其特征在于，所述转载臂实际上在平行于谷物堆块的平面内旋转。
13.根据权利要求8到11任意一个权利要求所述用于实现制芽工序的设备，其特征在于，所述装载臂带有一定弯曲形状的清扫臂，从而在轴的每次旋转中相应于臂的安装端的臂末端拖在后面，所述弯曲相应于上述清扫臂的弯曲形状。
14.根据权利要求8到14任意一个权利要求所述用于实现制芽工序的设备，其特征在于，所述装载臂可在与清扫臂有一定距离的范围内移动。
15.根据前述中任意一个权利要求所述用于实现制芽工序的设备，其特征在于，所述容器实质上在截面中是圆柱形，而且还设置有打孔的底板、绝缘部分、空气和水的输入输出管、热量交换器以及空气加湿设备。
16.主要如前所述并参考图1和图2的装置。
全文摘要
一种实现制芽工序的方法及设备，包括将谷物堆块从底部翻转到顶部的设备，上述设备将临近容器底部的谷物引导到容器底部中央，谷物在容器底部中央被提升到谷物堆块上部并重新散布到谷物堆块顶部。该设备可用于制芽工序的任何阶段。
文档编号C12C1/15GK1692155SQ03803962
公开日2005年11月2日 申请日期2003年2月14日 优先权日2002年2月16日
发明者尼古拉斯·J·哈里斯 申请人:尼古拉斯·J·哈里斯, 琼·哈里斯