專(zhuān)利名稱(chēng)：制備谷物的液體提取物的方法和適用于該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備谷物的液體提取物的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法可以比如適用于釀造業(yè)，例如用于麥芽汁生產(chǎn)。本發(fā)明還提供一種適用于前述方法的包括磨碎(milling)裝置和分離設(shè)備的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在釀造業(yè)中，在糖化以用于麥芽汁生產(chǎn)之前，常常通過(guò)下列技術(shù)之一來(lái)磨碎原料■通過(guò)輥磨機(jī)干磨■通過(guò)錘磨機(jī)干磨■通過(guò)浸漬和輥磨機(jī)濕磨■勻濕后磨碎(除了稍微提高了麥芽水分含量以使谷粒的外殼更加柔軟以外，類(lèi)似于通過(guò)輥磨機(jī)干磨)■分散泵(dispersion pump)磨碎這些操作中的每一種在提取物收率、氧氣抽出、糖化醪分離的分離性能、對(duì)下游過(guò)程的影響、谷粉的酶促性能(糖化時(shí)間)、衛(wèi)生方面、能耗、塵爆風(fēng)險(xiǎn)、從外殼提取丹寧酸、過(guò)濾流出等方面各具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。由于與濕磨技術(shù)相關(guān)聯(lián)的一些主要缺點(diǎn)，尤其是糖化醪的長(zhǎng)的停留時(shí)間分布和拙劣改良的麥芽的不充分磨碎，濕磨已經(jīng)不太受歡迎。然而，濕磨也有比干磨好的一些顯著優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)塵爆風(fēng)險(xiǎn)的增加的安全規(guī)程比如使抬高了干磨操作成本的預(yù)防措施成為必需。濕磨技術(shù)顯然不需要這種措施。發(fā)明人已經(jīng)研究了作為干磨的可能替換的分散泵技術(shù)。然而，發(fā)現(xiàn)定子轉(zhuǎn)子組合因非麥芽顆粒而產(chǎn)生的磨損導(dǎo)致高的維護(hù)成本和不可靠的性能。因此，需要一種結(jié)合濕磨的優(yōu)點(diǎn)(無(wú)塵、最小的安全預(yù)防措施、簡(jiǎn)單的裝備、低的資本支出)與例如錘磨工藝的簡(jiǎn)單性的磨碎技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)連續(xù)磨碎方法來(lái)滿足前述目的，在該方法中，谷物碎裂并且懸浮于液體中，所述碎裂通過(guò)用以至少10m/S的非常高端速旋轉(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)葉片自由碰撞懸浮的谷物顆粒而實(shí)現(xiàn)。在本方法中，一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的末端與旋轉(zhuǎn)軸之間的距離在2-25cm的范圍內(nèi)，并且通過(guò)一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)移的總機(jī)械能在5-1000kJ每千克干谷物的范圍內(nèi)。因此，本方法采用一個(gè)或多個(gè)較小旋轉(zhuǎn)葉片，該一個(gè)或多個(gè)較小旋轉(zhuǎn)葉片以極高速度旋轉(zhuǎn)并且保持接觸包含谷物顆粒的懸浮液足夠長(zhǎng)的時(shí)間以實(shí)現(xiàn)顯著的顆粒大小減小。根據(jù)本發(fā)明的方法提供濕磨的全部?jī)?yōu)勢(shì)，不再比錘磨機(jī)復(fù)雜并且非常堅(jiān)固。本方法利用應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)廚房攪拌機(jī)的相同原則，即葉片以極高速度旋轉(zhuǎn)。由于懸浮谷物顆粒的慣性，快速旋轉(zhuǎn)的葉片能夠通過(guò)沖擊使這些谷物顆粒碎裂。不同于迄今為止在工業(yè)規(guī)模上用于粉碎谷物的磨碎技術(shù)，本方法中的谷物的碎裂不依賴(lài)于對(duì)兩個(gè)固體表面之間的谷物顆粒施加應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于制備谷物的液體提取物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括磨碎裝置和連接在磨碎裝置下游并用于分離液體提取物和廢糟的分離設(shè)備，其中磨碎裝置包括液體入口，液體入口連接至用于容納被磨碎的懸浮液的磨碎腔，轉(zhuǎn)子被接納在磨碎腔中，轉(zhuǎn)子包括從轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸延伸的一個(gè)或多個(gè)葉片，葉片被接納在磨碎腔中，一個(gè)或多個(gè)葉片的末端與旋轉(zhuǎn)軸之間的距離在2-25cm的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)子連接至驅(qū)動(dòng)單元以旋轉(zhuǎn)， 驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置為驅(qū)動(dòng)葉片以至少10m/S的端速旋轉(zhuǎn)。本方法和系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)可以被概括為如下幾點(diǎn)■節(jié)約資本支出和維護(hù)費(fèi)；■可用于分批釀造和連續(xù)釀造；■短的磨碎時(shí)間；■由通過(guò)該系統(tǒng)的恒定流動(dòng)引起的衛(wèi)生設(shè)計(jì)。此外，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，不同于其他磨碎技術(shù)，本發(fā)明還能夠適用于磨碎和提取水分含量超過(guò)12%的谷物。最后，發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用于提取例如大麥時(shí)，本方法產(chǎn)生具有降低的葡聚糖含量的液體提取物。該降低的葡聚糖含量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量具有積極效果，同樣對(duì)下游處理具有積極效果。本方法的優(yōu)點(diǎn)在以工業(yè)規(guī)模從谷物生產(chǎn)液體提取物中被采用時(shí)是特別顯著的。因此，本方法被有利地采用以通過(guò)以至少I(mǎi)OOkg干谷物每小時(shí)的速度處理谷物來(lái)制備谷物的液體提取物。


圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一實(shí)施方式；圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第二實(shí)施方式；圖3a和北示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的葉片的細(xì)節(jié)；圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第三實(shí)施方式；圖5示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的磨碎裝置的可選設(shè)置。
具體實(shí)施例方式因此，本發(fā)明的一個(gè)方面涉及通過(guò)以至少I(mǎi)OOkg干谷物每小時(shí)的速度粉碎谷物并用液體提取被粉碎的谷物來(lái)制備谷物的液體提取物的連續(xù)方法，所述方法包括-使谷物與液體連續(xù)組合；-通過(guò)用一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片自由碰撞懸浮的谷物顆粒來(lái)使包含在液體內(nèi)的谷物顆粒連續(xù)碎裂，從而產(chǎn)生被磨碎的懸浮液；-可選地在進(jìn)一步處理之后，將被磨碎的懸浮液的至少一部分連續(xù)轉(zhuǎn)移至分離設(shè)備以分離成廢糟和液體提取物；其中，一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片以至少10m/S的端速旋轉(zhuǎn)；通過(guò)一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)移至被磨碎的懸浮液的總機(jī)械能在5-1000kJ每千克干谷物的范圍內(nèi)；以及所述一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的末端與旋轉(zhuǎn)軸之間的距離在2-25cm的范圍內(nèi)。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“谷物”涉及顆粒形式的谷類(lèi)作物、水果種子(穎果)、或這些物質(zhì)中的一種或兩種的組合。本發(fā)明包含一種方法，在該方法中所采用的谷物為預(yù)磨碎的谷物。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“葉片”涉及一種固體物，該固體物被配置為繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并通常包括從(重力的)中心點(diǎn)向不同(例如相反)方向徑向延伸的至少兩個(gè)(葉片)翼。對(duì)葉片的一個(gè)要求是其能夠適用于通過(guò)撞擊使谷物顆粒碎裂。此外，需要葉片提供攪拌動(dòng)作以使谷物與液體混合，從而有助于谷物顆粒的均勻粉碎。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“碎裂”涉及將一個(gè)固體顆粒分解為兩個(gè)或兩個(gè)以上固體顆粒。 術(shù)語(yǔ)“碎裂”不包含松散粘結(jié)顆粒(諸如聚結(jié)物)的散開(kāi)。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“機(jī)械能”涉及通過(guò)一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)移至被磨碎的懸浮液的勢(shì)能和動(dòng)能的總量。本方法中所轉(zhuǎn)移的機(jī)械能的量能夠例如通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉片所導(dǎo)致的溫度增加推導(dǎo)得出和/或其能夠通過(guò)使葉片旋轉(zhuǎn)所用的轉(zhuǎn)矩計(jì)算得出。詞語(yǔ)“一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片”將被理解為涉及在旋轉(zhuǎn)路徑上穿過(guò)包含谷物顆粒的液體的葉片。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片安裝在旋轉(zhuǎn)軸或旋轉(zhuǎn)主體上(例如， 在旋轉(zhuǎn)圓筒的內(nèi)側(cè))。根據(jù)本發(fā)明所包含的另一個(gè)實(shí)施方式，一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片安裝在靜止主體上，并且使包含谷物顆粒的液體例如在旋轉(zhuǎn)槳的影響下旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)葉片。當(dāng)然，通過(guò)采用安裝在旋轉(zhuǎn)主體上的葉片并通過(guò)使液體在與葉片的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)來(lái)增強(qiáng)本方法的功效也是可以的。本方法以連續(xù)的方式執(zhí)行，這意味著本過(guò)程采用基本連續(xù)的谷物流和基本連續(xù)的液體流或可選地包括谷物和液體的基本連續(xù)的流，并且這還意味著本過(guò)程產(chǎn)生基本連續(xù)的被磨碎的懸浮液的流。將轉(zhuǎn)移至分離設(shè)備的部分被磨碎的懸浮液有利地連續(xù)分離成液體提取物和廢糟。如此獲得的液體提取物能夠適用于分批或連續(xù)的操作過(guò)程，例如釀造過(guò)程。 因此，本方法能夠用于采用分批操作(諸如分批的麥芽汁生產(chǎn)和分批的發(fā)酵)的釀造過(guò)程。 根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方式，本方法用于連續(xù)的釀造過(guò)程，該連續(xù)的釀造過(guò)程還包括連續(xù)的麥芽汁煮沸、連續(xù)的殘?jiān)瞥瓦B續(xù)的發(fā)酵。此外，提供了一種用于制備谷物的液體提取物的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)適用于操作本文先前描述的方法。該系統(tǒng)包括磨碎裝置和連接至磨碎裝置下游的、用于從液體提取物中分離廢糟的分離設(shè)備，磨碎裝置包括液體入口，液體入口連接至用于容納被磨碎的懸浮液的磨碎腔，轉(zhuǎn)子被接納在磨碎腔中，轉(zhuǎn)子包括一個(gè)或多個(gè)從轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸延伸的葉片，葉片被接納在磨碎腔中，所述一個(gè)或多個(gè)葉片的末端與旋轉(zhuǎn)軸之間的距離在2-25cm的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)子連接至驅(qū)動(dòng)單元以旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置為以至少10m/S的端速驅(qū)動(dòng)葉片。如本文前面所述，本方法和系統(tǒng)能夠適于在工業(yè)規(guī)模上操作。通常，在本方法中， 谷物以每小時(shí)至少150、優(yōu)選200、更優(yōu)選至少300kg干谷物的速度被粉碎。本方法和系統(tǒng)提供一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即能夠僅通過(guò)快速旋轉(zhuǎn)葉片的作用實(shí)現(xiàn)谷物顆粒大小的減小。因此，使由磨碎裝置的不同元件之間的直接或非直接接觸導(dǎo)致(例如由諸如石頭的外來(lái)物導(dǎo)致)的磨損和撕裂最小化。因此，根據(jù)本發(fā)明的非常優(yōu)選的實(shí)施方式，谷物顆粒在一個(gè)或多個(gè)葉片的作用下的碎裂不由對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的表面與另一個(gè)固體表面之間的谷物顆粒施加應(yīng)力而造成。清楚地，該特征使本方法區(qū)別于濕磨技術(shù)，諸如通過(guò)浸漬和輥磨機(jī)進(jìn)行的濕磨、勻濕后磨碎和分散泵磨碎。本方法和系統(tǒng)能夠有利地用于實(shí)現(xiàn)谷物顆粒的顆粒大小的充分減小。通常，谷物顆粒在一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的作用下的碎裂導(dǎo)致谷物的質(zhì)量加權(quán)平均顆粒大小減少至少2 倍，優(yōu)選減少至少4倍。更優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片使所述平均顆粒大小減少至少8倍。本方法和系統(tǒng)能夠適用于從各種各樣的谷物材料中制備液體提取物。如果包含在液體內(nèi)的谷物顆粒在一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的作用下碎裂之前具有0. 5mm至1cm、優(yōu)選地Imm 至8mm的質(zhì)量加權(quán)平均顆粒大小，則能獲得特別好的結(jié)果。本方法和系統(tǒng)通常產(chǎn)生被磨碎的懸浮液，其中顆粒的質(zhì)量加權(quán)平均直徑在 50-1000 μ m的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在100-800 μ m的范圍內(nèi)。根據(jù)本方法的優(yōu)選實(shí)施方式，在磨碎操作期間或之后并且在被磨碎的懸浮液到達(dá)分離設(shè)備之前，通過(guò)使液體懸浮液通過(guò)合適的分離元件(例如篩、過(guò)濾網(wǎng)或水力旋流器)， 將大(粗)顆粒(例如具有至少0. 5mm直徑的顆粒)從被磨碎的懸浮液中選擇性地移除。 術(shù)語(yǔ)“選擇性地移除”或“選擇性地分離”意味著粗顆粒被移除并意味著更小的顆粒留在懸浮液中。甚至更優(yōu)選地，將具有至少1.0mm直徑的顆粒從磨碎的懸浮液中移除。更優(yōu)選地， 將具有至少2. Omm直徑的顆粒移除。從被磨碎的懸浮液中移除的大顆粒優(yōu)選地再循環(huán)至磨碎步驟，尤其通過(guò)將這些分離的顆粒引入包含懸浮的谷物顆粒的液體中。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方式，分離的顆粒以連續(xù)的方式再循環(huán)。能夠提供從磨碎裝置下游至磨碎裝置上游的反饋回路。在一個(gè)實(shí)施方式中，返回導(dǎo)管能夠使包含大顆粒的懸浮液回到根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)磨碎裝置。應(yīng)理解，后一個(gè)實(shí)施方式包括將分離的顆粒直接再循環(huán)至磨碎裝置或磨碎裝置的上游(例如，再循環(huán)至混合裝置，在混合裝置中谷物顆粒供給與液體匯合)。在本方法中，液體和谷物被適當(dāng)?shù)亟M合以形成包含6-50% (重量百分比)、優(yōu)選 10-45% (重量百分比)、更優(yōu)選15-40% (重量百分比)干物質(zhì)的懸浮液。這里“干物質(zhì)” 包括溶解和非溶解的物質(zhì)。與谷物組合的液體優(yōu)選是水性液體。所采用的水性液體可以是釀造用水。然而， 本發(fā)明還包括使用來(lái)自于釀造過(guò)程中的其它地方的再循環(huán)水性液體流。這種再循環(huán)水性液體的一個(gè)示例是在本方法中用于洗滌廢糟的洗滌水。本方法和系統(tǒng)的磨碎效率受腔的容積影響，在腔中，谷物顆粒的在旋轉(zhuǎn)葉片的作用下碎裂。如果體積大，則其可能需要不可接受的長(zhǎng)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)充分的顆粒尺寸減小。如果體積小，則其也將難以實(shí)現(xiàn)充分的顆粒尺寸減小，因?yàn)橥Ａ魰r(shí)間如此之短以至于只有一小部分谷物顆粒有機(jī)會(huì)與旋轉(zhuǎn)葉片碰撞。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使谷物和液體的組合流穿過(guò)一序列較小容積的腔(其中每個(gè)腔包含一個(gè)或多個(gè)如本文前面所定義的旋轉(zhuǎn)葉片)，能夠?qū)崿F(xiàn)谷物的非常有效的粉碎。可選地，通過(guò)使組合流穿過(guò)包含連續(xù)的兩個(gè)或多個(gè)、優(yōu)選三個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的管子，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的磨碎。管子可以是直的，但其也可以是彎的。 管子的截面能夠采用多種形狀，例如，環(huán)形或方形。因此，根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施方式，通過(guò)使含有谷物顆粒的液體穿過(guò)兩個(gè)或更多個(gè)粉碎腔，甚至更優(yōu)選地穿過(guò)三個(gè)或更多個(gè)粉碎腔來(lái)使谷物顆粒碎裂，其中每個(gè)粉碎腔包含一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片。在每個(gè)粉碎腔內(nèi)的停留時(shí)間優(yōu)選在0.1-10分鐘的范圍內(nèi)，更有選地在0. 1-4分鐘的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，在各粉碎腔內(nèi)的停留時(shí)間在0.2-2分鐘的范圍內(nèi)。本方法和系統(tǒng)中所采用的旋轉(zhuǎn)葉片適于安裝在快速旋轉(zhuǎn)的軸上。優(yōu)選地，本方法和系統(tǒng)采用一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片，每個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片包括至少兩個(gè)葉片翼，該至少兩個(gè)葉片翼從與旋轉(zhuǎn)軸重合的重力中心點(diǎn)沿不同(例如相反)方向徑向延伸。旋轉(zhuǎn)葉片的翼包括前緣和后緣。優(yōu)選地，葉片翼的前緣的至少一部分被斜切以提供切削邊緣。通過(guò)為翼的前緣提供切削邊緣，能夠進(jìn)一步提升旋轉(zhuǎn)葉片在碎裂谷物顆粒時(shí)的效力。如前文所解釋?zhuān)痉椒ê拖到y(tǒng)中所采用的一個(gè)或多個(gè)葉片在運(yùn)行期間有利地提供攪拌動(dòng)作。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)葉片在含有懸浮的谷物顆粒的液體內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片的(切削)邊緣限定切削路徑，并且翼引起液體和谷物顆粒的流動(dòng)。由于一個(gè)或多個(gè)葉片的旋轉(zhuǎn)而由翼引起的流動(dòng)引導(dǎo)液體和懸浮谷物顆粒通過(guò)切削路徑，以使這些成分均勻混合并通過(guò)切削葉片使液體中攜帶的谷物顆粒碎裂。根據(jù)一個(gè)有利的實(shí)施方式，一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片充當(dāng)攪拌螺旋槳，即葉片充當(dāng)旋轉(zhuǎn)的翼并使葉片的前表面與后表面之間產(chǎn)生壓差。作為葉片的攪拌動(dòng)作的結(jié)果，碎裂的顆粒將被旋轉(zhuǎn)葉片推開(kāi)，使得它們能夠被其它顆粒取代。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方式，一個(gè)或多個(gè)葉片包括至少兩個(gè)葉片翼，所述至少兩個(gè)葉片翼被扭曲、傾斜或以其它方式成形，使得前緣垂直地定向于后緣之上或之下(當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸垂直時(shí))。如果比如葉片翼被扭曲以使前緣垂直地定向于后緣之上，則攪拌機(jī)葉片的旋轉(zhuǎn)反復(fù)引導(dǎo)液體(包括谷物顆粒)通過(guò)切削路徑。照此而論，攪拌機(jī)葉片的旋轉(zhuǎn)連續(xù)地引導(dǎo)谷物顆粒向下通過(guò)切削路徑，此后，沿著粉碎腔的內(nèi)表面向上推顆粒。因此，因?yàn)楣任镱w粒通過(guò)葉片的旋轉(zhuǎn)被不斷地磨碎并與粉碎腔內(nèi)的容納物混合，所以谷物顆粒和液體被均勻混
I=I O根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方式，一個(gè)或多個(gè)葉片包括兩個(gè)或多個(gè)翼，所述兩個(gè)或多個(gè)翼的前緣限定切削路徑，并且葉片翼被定向?yàn)橄鄬?duì)于與通過(guò)葉片重心的旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面成復(fù)合角，以提供具有復(fù)合切削路徑的攪拌機(jī)葉片。有利地，每個(gè)翼被扭曲或以其它方式成形以使得其前緣垂直定向于其后緣之上或之下，同時(shí)成一角度以使得其遠(yuǎn)端垂直定向于中點(diǎn)之上或之下(當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸垂直時(shí))。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方式，葉片翼的前緣垂直定向于其后緣之上并且其遠(yuǎn)端垂直定向于中點(diǎn)之上或之下。在達(dá)到閾值之前，翼的角度越大，并且最重要地，翼的扭曲越大，與攪拌機(jī)葉片相關(guān)的提升量就越大?？梢匝刂淼恼麄€(gè)長(zhǎng)度扭曲葉片翼，或可選地，可以扭曲葉片翼的一部分，以產(chǎn)生充分的提升。通常，從葉片翼的前緣至后緣的斜坡的角度不超過(guò)60°，更優(yōu)選地其不超過(guò)45° (斜坡的角度相對(duì)于水平面被限定，假設(shè)垂直旋轉(zhuǎn)軸)。更優(yōu)選地，從前緣至后緣的斜坡的最大角度在5-30°的范圍內(nèi)。本過(guò)程所采用的葉片翼有利地從旋轉(zhuǎn)軸徑向地向外延伸。葉片翼能夠以相對(duì)于徑向平面向上或向下的角度向外延伸。該相對(duì)于徑向平面向上或向下的角度優(yōu)選地在5-70° 的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在10-45°的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，翼的末端部相對(duì)于徑向平面以前述角度傾斜。通常，所述末端部代表少于60%的葉片翼長(zhǎng)度，更優(yōu)選地少于50%的葉片翼長(zhǎng)度。在有利的實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片包括兩個(gè)或更多個(gè)葉片翼，兩個(gè)或更多個(gè)葉片翼以不同的向上和向下角度在相同的徑向上延伸。葉片翼的這種設(shè)置提供如下優(yōu)點(diǎn)其增加了磨碎動(dòng)作的效率。每個(gè)葉片翼具有有效寬度和在旋轉(zhuǎn)軸與翼尖遠(yuǎn)端之間測(cè)量的長(zhǎng)度，翼的有效寬度與長(zhǎng)度之比在1 1至1 20的范圍內(nèi)，優(yōu)選在1 2至1 15的范圍內(nèi)。
如前文所述，本方法和系統(tǒng)所采用的旋轉(zhuǎn)葉片以非常高的速度旋轉(zhuǎn)。通常，一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片以至少2，OOOrpm的速度旋轉(zhuǎn)，更有選地以至少10，OOOrpm的速度旋轉(zhuǎn)。一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的端速通常為至少12m/s，更優(yōu)選地至少15m/s，更優(yōu)選地至少20m/s，甚至更優(yōu)選地至少50m/s并且最優(yōu)選地至少70m/s。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)通過(guò)采用較小尺寸的旋轉(zhuǎn)葉片獲得。一方面，采用足夠長(zhǎng)以確保葉片沿著葉片長(zhǎng)度的大部分擊打谷物顆粒所用的沖擊力足以使這些顆粒碎裂的旋轉(zhuǎn)葉片是重要的。然而，與此同時(shí)，葉片的長(zhǎng)度受最大值限制，由于使葉片以高端速旋轉(zhuǎn)所需的轉(zhuǎn)矩隨著增加的葉片長(zhǎng)度以指數(shù)方式增加，還因?yàn)楫?dāng)以高的每轉(zhuǎn)數(shù)工作時(shí)，長(zhǎng)葉片更容易損壞。 通常，本方法所采用的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的末端與旋轉(zhuǎn)軸之間的距離(即所述一個(gè)或多個(gè)葉片的長(zhǎng)度)在2. 5-20cm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在2. 5-18cm的范圍內(nèi)并且最優(yōu)選地在 3-15cm的范圍內(nèi)。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方式，以至少10m/S的端速旋轉(zhuǎn)(特別以至少20m/ s的端速旋轉(zhuǎn))的所有旋轉(zhuǎn)葉片的端部位于旋轉(zhuǎn)軸的25cm內(nèi)，更優(yōu)選地20cm內(nèi)，甚至更優(yōu)選地18cm內(nèi)并且最優(yōu)選地15cm內(nèi)。為了確保本方法能夠在極少維護(hù)的情況下操作，明智的做法是采用由抗剪材料制成的旋轉(zhuǎn)葉片，抗剪材料選自金屬、陶瓷、合成聚合物、金剛石以及它們的組合。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方式，一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的厚度為0. 1-lcm，更有選地為 0. 2-0. 8cm，最優(yōu)選地為0. 25-0. 6cm。采用最小厚度的葉片是有利的，因?yàn)檫@使葉片的旋轉(zhuǎn)摩擦最小并使葉片的“切削”能力最大。然而，當(dāng)然，該厚度應(yīng)足以保證旋轉(zhuǎn)葉片的足夠的工作壽命。在通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉片的作用而碎裂之前，與谷物組合的液體的溫度能夠在寬的范圍內(nèi)變化。通常，當(dāng)其與谷物組合時(shí)液體的溫度在_5至100°C的范圍內(nèi)，優(yōu)選在10-60°C的范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)谷物的顆粒大小的顯著減小，必須通過(guò)一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片將大量機(jī)械能轉(zhuǎn)移至被磨碎的懸浮液中。通常，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)移至被磨碎的懸浮液中的機(jī)械能的總量為至少8kJ每千克(kg)干谷物，更優(yōu)選地為至少I(mǎi)OkJ每千克干谷物，最優(yōu)選地為至少15kJ每千克干谷物。本方法提供如下優(yōu)點(diǎn)，即能夠通過(guò)有限量的機(jī)械能轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)谷物的相當(dāng)大的尺寸減小。因此，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)移至被磨碎的懸浮液中的總機(jī)械能有利地不超過(guò)SOOkJ每千克干谷物，更優(yōu)選地不超過(guò)500kJ每千克干谷物，更優(yōu)選地不超過(guò)300kJ每千克干谷物。在不存在冷卻或顯著蒸發(fā)的情況下，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)移至被磨碎的懸浮液中的機(jī)械能將引起被磨碎的懸浮液的溫度增加。在本方法中，通常通過(guò)使被磨碎的懸浮液的溫度增加來(lái)實(shí)現(xiàn)谷物顆粒的碎裂，其中該溫度增加少于100°c，更優(yōu)選地少于60°C， 最優(yōu)選地少于30°C。為了避免顯著的溫度增加，可以在磨碎操作期間對(duì)谷物顆粒的懸浮液進(jìn)行冷卻。然而，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，在不冷卻懸浮液的情況下實(shí)現(xiàn)谷物顆粒的碎裂。在將被磨碎的懸浮液轉(zhuǎn)移至分離設(shè)備以分離成廢糟和液體提取物之前，可以適當(dāng)?shù)貙?duì)其進(jìn)行一種或多種進(jìn)一步處理。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，在分離成廢糟和液體提取物之前， 對(duì)被磨碎的懸浮液進(jìn)行糖化操作以允許酶將被提取的淀粉分解為糖，通常是麥芽糖。 廢糟和液體提取物的分離可以適當(dāng)?shù)赝ㄟ^(guò)現(xiàn)有技術(shù)已知的任何固體-液體分離技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，所述分離依靠一種或多種分離設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該一種或多種分離設(shè)備選自糖化醪過(guò)濾器、離心機(jī)、濾桶、篩。本方法特別適于制備一種能夠依靠糖化醪過(guò)濾器非常有效地分離的被磨碎的懸浮液。因此，在特別有利的實(shí)施方式中，本方法采用糖化醪過(guò)濾器來(lái)將被磨碎的懸浮液分離成廢糟和液體提取物。適于被本方法處理的谷物的示例包括大麥、高粱、稻、玉米、蕎麥、黑麥、小米、這些谷物的發(fā)芽形式(malted version)以及這些糧食的組合。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方式，本方法的谷物包括大麥，特別是發(fā)芽的大麥。此外，本發(fā)明參照附圖示出，其中圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的系統(tǒng)的第一實(shí)施方式；圖2示意性地示出第二實(shí)施方式；圖3a和3b示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的葉片的細(xì)節(jié)；圖4示意性地示出第三實(shí)施方式；以及圖5示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的磨碎裝置的可選設(shè)置。圖1提供本發(fā)明的實(shí)施方式的示意性示例。該圖示出磨碎裝置1的截面。此外， 圖1示意性示出了反應(yīng)器50 (例如熱交換器)和根據(jù)本發(fā)明的分離設(shè)備20(例如用于分離液體與固體的設(shè)備)。包括磨碎裝置1、反應(yīng)器50和分離設(shè)備20的系統(tǒng)可用于制備和生產(chǎn)谷物的液體提取物，諸如麥芽汁。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)磨碎裝置1。在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括一系列兩個(gè)或更多個(gè)磨碎裝置1。兩個(gè)或更多個(gè)磨碎裝置1優(yōu)選串聯(lián)連接。還可以采用包含一序列旋轉(zhuǎn)葉片的單個(gè)磨碎裝置，例如通過(guò)使用含有兩個(gè)或多個(gè)可旋轉(zhuǎn)葉片的管子。兩個(gè)或更多個(gè)磨碎裝置的使用或一序列旋轉(zhuǎn)葉片的使用使得谷物顆粒能夠有效地碎裂，如下文更加詳細(xì)地解釋。在圖1中，液體通過(guò)入口 2被引入磨碎裝置1，進(jìn)入磨碎腔3。在根據(jù)該圖的實(shí)施方式中，磨碎腔3是容器或容納裝置。第二入口 4示意性表示將谷物給送至磨碎腔3內(nèi)的入口。雖然入口 2、4被示出位于特定位置，但本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)⑷肟?2、4設(shè)置在所需的位置。在一個(gè)實(shí)施方式中，入口之一使液體或谷物進(jìn)入磨碎腔3的中部，例如，靠近葉片 30、31。在另一個(gè)實(shí)施方式中，液體和谷物的混合物通過(guò)入口 2被引入磨碎裝置1。磨碎腔3容納谷物的懸浮液。懸浮液在圖中顯示為具有液面13。然而，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，磨碎腔3被流體完全填充。對(duì)液體和谷物向磨碎腔的流入進(jìn)行控制是可能的。表示流入量(圖1中以調(diào)節(jié)閥44或定量給料螺桿45的形式示意性地示出)的參數(shù)能夠被收集在包括處理器和儲(chǔ)存器 (未示出)的控制器5中?？刂破?與用于測(cè)量流入量的測(cè)量裝置(未示出)連接(例如無(wú)線)。調(diào)節(jié)閥44與定量給料螺桿45可以包括用于對(duì)向磨碎腔3的流入量進(jìn)行控制的裝置?？刂破?與驅(qū)動(dòng)單元6連接并能夠控制驅(qū)動(dòng)單元6。驅(qū)動(dòng)單元6示意性表示能夠使轉(zhuǎn)子7以所需速度旋轉(zhuǎn)的單元。驅(qū)動(dòng)單元6可以是電控發(fā)動(dòng)機(jī)。其可以包括傳動(dòng)裝置。
轉(zhuǎn)子7包括軸8，軸8延伸至磨碎腔3并懸掛在示意性表示的密封軸承12中。在一個(gè)實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)單元6也被接納在磨碎腔3中。在一個(gè)實(shí)施方式中，傳動(dòng)裝置被接納在磨碎腔3中。 在一個(gè)實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)單元6的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)傳動(dòng)裝置連接至軸8。在一個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元6可以用于驅(qū)動(dòng)不同磨碎裝置1的多于一個(gè)的軸8。在一個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)磨碎裝置1包括具有不同葉片30、31的多于一個(gè)的軸8。兩個(gè)葉片30、31安裝在軸8上。葉片30、31是能夠在軸8上鎖定和解鎖的可替換單元。在所示實(shí)施方式中，套筒46插入葉片30、31之間。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠設(shè)置不同類(lèi)型的安裝系統(tǒng)以將葉片30、31安裝并鎖定至軸8。在一個(gè)實(shí)施方式中，葉片30包括三個(gè)葉片翼9-11，如圖3b的實(shí)施方式中所示。旋轉(zhuǎn)軸14到葉片末端16的距離15為至少2cm。優(yōu)選地，該距離15為至少5cm并且更優(yōu)選地為至少10cm。在一個(gè)實(shí)施方式中，葉片的最大長(zhǎng)度15為最多25cm。更有選地為最多20cm。 當(dāng)銳邊29在旋轉(zhuǎn)期間形成翼9-11的前沿時(shí)，葉片30被設(shè)置和構(gòu)造為沿順時(shí)針?lè)较?8旋轉(zhuǎn)。此外，翼9-11的遠(yuǎn)端部分27包括向上彎曲的翅片(fin) 26。翅片26和銳前沿29被設(shè)置和構(gòu)造為將包含在磨碎腔中的流體中存在的谷物磨碎。翅片26被進(jìn)一步設(shè)置和構(gòu)造為在運(yùn)行期間攪拌流體。根據(jù)本發(fā)明，末端16將具有至少lOm/s的最小速度，以在磨碎期間產(chǎn)生類(lèi)似攪拌機(jī)的效果。圖3a示出葉片90的不同實(shí)施方式。葉片90包括中央套筒狀主體91，套筒狀主體 91具有四個(gè)從套筒狀主體91徑向延伸的翼92-95。每個(gè)翼92-95包括大體徑向延伸的部分96和末端部97，末端部97相對(duì)于部分96位于更遠(yuǎn)側(cè)并相對(duì)于徑向平面98以角度α向上或向下延伸。在一個(gè)實(shí)施方式中，翼92-95還設(shè)置有翅片。翅片在圖3a中未示出。在與軸線14平行的方向上延伸的翅片或翼的另一個(gè)部分能夠在旋轉(zhuǎn)期間在流體中產(chǎn)生攪動(dòng)， 促使流體在使用中混合，允許包含在磨碎腔3內(nèi)的全部流體的磨碎。在一個(gè)實(shí)施方式中，翅片被設(shè)置和構(gòu)造為在翼旋轉(zhuǎn)期間將流體吸向翼和將流體推離翼以產(chǎn)生流體的攪拌。在一個(gè)實(shí)施方式中，軸8從磨碎腔3的底端向上延伸至包含在磨碎腔3中的流體內(nèi)。葉片從靠近磨碎腔底面的軸延伸?？刂破?可以控制驅(qū)動(dòng)單元6，以使葉片旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)單元能夠使葉片翼的末端16 以至少lOm/s、優(yōu)選至少15m/s旋轉(zhuǎn)。這將允許獲得工業(yè)規(guī)模的廚房攪拌機(jī)效果，使得通過(guò)以至少I(mǎi)OOkg干谷物每小時(shí)的速度粉碎谷物來(lái)制備谷物的液體提取物的系統(tǒng)比現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)更有效。優(yōu)選地，設(shè)備1被設(shè)置為連續(xù)給送液體和谷物。圖2示出不同的實(shí)施方式，其中混合腔60被設(shè)置在一系列三個(gè)磨碎裝置61的上游，其他元件與第一個(gè)實(shí)施方式類(lèi)似。混合腔60包括兩個(gè)用于谷物和水或水性液體的入口 62、63，這兩個(gè)入口 62、63集合至大體桶形的容器中，該容器包括示意性示出的混合裝置 64?；旌涎b置包括葉片65和驅(qū)動(dòng)單元66。驅(qū)動(dòng)單元66和葉片65被設(shè)置為使流體和谷物混合。優(yōu)選地采用低RPM進(jìn)行混合。在一個(gè)實(shí)施方式中，混合腔60被設(shè)置為執(zhí)行懸浮液的磨碎預(yù)處理。在所示實(shí)施方式中，被混合的懸浮液流動(dòng)至三個(gè)磨碎裝置61中的第一個(gè)，三個(gè)磨碎裝置61具有與磨碎裝置1類(lèi)似的配置。在操作中，葉片30、31，尤其葉片翼9-11的末端16將使懸浮于容納在磨碎腔3內(nèi)的液體中的谷物顆粒碎裂。由于高的角速度，尤其由于高的葉片翼9-11的末端16的高速度，葉片翼將大量的動(dòng)能轉(zhuǎn)移至懸浮液。優(yōu)選地，被轉(zhuǎn)移的總機(jī)械能為至少5kJ每千克干谷物?？刂破?能夠監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)速度足以將適當(dāng)量的動(dòng)能轉(zhuǎn)移至懸浮液，即轉(zhuǎn)移足夠的動(dòng)能以使懸浮液中的谷物顆粒碎裂。為了增加作為磨碎裝置1運(yùn)行結(jié)果的懸浮顆粒的混合，磨碎腔可包括一個(gè)或多個(gè)擋板74、75，在所示實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)擋板74、75從磨碎腔3的壁徑向地向內(nèi)延伸。 擋板74、75可以是放置在磨碎腔3中的擋板主體的一部分。圖1所示的第一磨碎裝置具有出口 18。出口 18可以包括閥19 (或泵)，閥19 (或泵)可由控制器5控制。出口 18允許將谷物懸浮液傳送至下一個(gè)磨碎裝置。最后的磨碎裝置具有出口 21，出口 21允許將被磨碎的懸浮液傳送至反應(yīng)器腔50并且進(jìn)一步向下游傳送至分離設(shè)備20。本實(shí)施方式中的分離設(shè)備20包括示意性示出的位于出口 23上游的網(wǎng) 22。在一個(gè)實(shí)施方式中，分離設(shè)備20還包括離心機(jī)。在谷物的液體提取物的制備中， 本領(lǐng)域技術(shù)人員將熟悉能夠用于與根據(jù)所示實(shí)施方式的磨碎裝置組合的不同設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施方式中，出口 18通常設(shè)置在磨碎腔3的半高處。這將允許被磨碎的流體從腔3的連續(xù)轉(zhuǎn)移。在底側(cè)附近，較重的懸浮顆粒將聚集，而在更高端附近，將存在較少的懸浮顆粒。雖然圖1示出液面13，在磨碎裝置1中不存在氣相的頂部空間的情況下操作腔也是可能的且在某些實(shí)施方式中是優(yōu)選的。在一個(gè)實(shí)施方式中，磨碎裝置1、61之間的轉(zhuǎn)移與向反應(yīng)腔50的轉(zhuǎn)移是連續(xù)的。隨后的轉(zhuǎn)移步驟可以是分批和/或連續(xù)的。雖然圖1以非常示意性的方式示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠使用本文所公開(kāi)的發(fā)明將所示實(shí)施方式提升至工業(yè)規(guī)模。具體地，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在釀造廠中提供根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第三個(gè)實(shí)施方式。圖4示意性示出包括混合設(shè)備100和磨碎裝置104的系統(tǒng)，其中所述磨碎裝置包括單個(gè)磨碎腔105，三個(gè)示意性示出的驅(qū)動(dòng)單元和轉(zhuǎn)子101、102、103被接納在磨碎腔105中。谷物120和水或水性液體121被添加至混合腔112以轉(zhuǎn)換為懸浮液。混合設(shè)備110包括被接納在混合腔112中的轉(zhuǎn)子111，其中連接至轉(zhuǎn)子111的驅(qū)動(dòng)單元113也被完全接納在混合腔112中。磨碎腔105包括三個(gè)磨碎單元106-108，三個(gè)磨碎單元106-108通過(guò)隔板109、110 示意性隔開(kāi)。隔板109、110被有利地設(shè)置以使得包含在流過(guò)磨碎腔105的懸浮液中的大 (或粗)顆粒被分別保留在磨碎單元106和107中。在所示實(shí)施方式中，大顆粒被隔板109 和110保留，因?yàn)榛旌锨?05中的懸浮液面122足夠高以允許懸浮液溢過(guò)這些板進(jìn)入下一個(gè)磨碎單元，但是沒(méi)有高到使懸浮液攜帶包含在其中的大顆粒。因此，大顆粒被留在磨碎單元106和磨碎單元107直至已經(jīng)通過(guò)磨碎動(dòng)作使它們碎裂為能夠通過(guò)隔板109或隔板110 的顆粒大小。
磨碎腔105下游的泵115使懸浮液按照?qǐng)D中所指示的箭頭流動(dòng)。大顆粒的進(jìn)一步分離能夠在泵115下游的分離元件116中實(shí)現(xiàn)。再循環(huán)導(dǎo)管125能夠使被分離的大顆粒朝向一個(gè)或多個(gè)磨碎單元106、107、108產(chǎn)生反饋流動(dòng)。包含充分碎裂的顆粒的懸浮液向下游流動(dòng)至反應(yīng)器117并從反應(yīng)器117流動(dòng)至廢糟分離器118以獲得液體提取物119。圖5示出磨碎裝置130的不同實(shí)施方式。驅(qū)動(dòng)單元131連接至框架(未示出)。 此外，靜止元件135固定地連接至該框架。驅(qū)動(dòng)單元131驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子主體133，轉(zhuǎn)子主體133 使葉片136根據(jù)箭頭138旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子主體133可旋轉(zhuǎn)地安裝134在靜止元件135上。這里， 靜止元件135被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸的位置處。葉片136的末端設(shè)置在139附近。 通過(guò)下面的非限制性實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例實(shí)施例1將麥芽的128kg/h的連續(xù)流與283kg/h釀造用水的連續(xù)流一起引入磨碎腔。在容積為6L的磨碎腔中，直徑為8. 5cm的葉片以21，500rpm旋轉(zhuǎn)。將來(lái)自該腔的產(chǎn)物流轉(zhuǎn)移至 2個(gè)以相同過(guò)程設(shè)定串聯(lián)操作的相似腔。通過(guò)在恒定的進(jìn)給條件下磨至少20分鐘來(lái)使該磨碎系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。收集來(lái)自第三磨碎腔的產(chǎn)物并倒入100L攪拌式糖化容器中。典型的糖化方案是 在58°C下蛋白質(zhì)停頓(rest) 20分鐘，加熱階段以在15分鐘內(nèi)到達(dá)66°C，在66°C下糖化停頓25分鐘，再次加熱15分鐘至76°C，以及在該溫度下最后停頓10分鐘。此后，將糖化醪轉(zhuǎn)移至2腔糖化醪過(guò)濾器。糖化醪過(guò)濾器以與錘磨的麥芽相同的方式操作。將所產(chǎn)生的麥芽汁向煮沸容器泵送并且將麥芽汁煮90分鐘。在分離熱的殘?jiān)饮溠恐鋮s至發(fā)酵溫度之后，添加氧氣和酵母并且執(zhí)行普通的啤酒發(fā)酵。麥芽汁樣本被取出和分析，指示12. 9% (w/w)的麥芽汁的原始比重。將最終的啤酒產(chǎn)物包裝在合適的容器(瓶)中并對(duì)啤酒質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行分析。對(duì)麥芽汁參數(shù)和啤酒參數(shù)的分析指示良好糖化性能和良好產(chǎn)物質(zhì)量。特別關(guān)心的是在糖化過(guò)程中形成的可發(fā)酵糖的量，指示麥芽谷物的磨碎所酶促引發(fā)的淀粉的可用性。在這個(gè)實(shí)施例中，值為69. 8% (w/w)的糖類(lèi)是可發(fā)酵糖，導(dǎo)致86% (w/w)的顯而易見(jiàn)的最終稀釋極限。實(shí)施例2將麥芽的200kg/h的連續(xù)流與400kg/h水的連續(xù)流引入混合容器，通過(guò)葉輪連續(xù)攪拌以獲得懸浮液。將混合物轉(zhuǎn)移至容積為6L的第一磨碎腔。直徑為8. 5cm的葉片在腔中以21，500rpm連續(xù)旋轉(zhuǎn)。將來(lái)自該腔的產(chǎn)物流轉(zhuǎn)移至2個(gè)以相同過(guò)程設(shè)定串聯(lián)操作的相似腔。在這一序列混合腔之后，正排量泵將混合物轉(zhuǎn)移至600L容積的垂直轉(zhuǎn)換反應(yīng)器。 反應(yīng)器裝配有垂直軸，在垂直軸上安裝有盤(pán)狀件以實(shí)現(xiàn)混合。沿著反應(yīng)器的高度應(yīng)用的溫度方案是在58°C下蛋白質(zhì)停頓，在67°C下糖化停頓，以及在78°C下最后停頓。此后，將麥芽漿轉(zhuǎn)移至沉降式離心機(jī)以移除顆粒。向具有與轉(zhuǎn)換反應(yīng)器相同幾何結(jié)構(gòu)的煮沸反應(yīng)器泵送所產(chǎn)生的麥芽汁，并且在 103°C將麥芽汁煮60分鐘。在分離熱的殘?jiān)饮溠恐鋮s至發(fā)酵溫度之后，添加氧氣和酵母并執(zhí)行普通的啤酒發(fā)酵。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)以至少I(mǎi)OOkg干谷物每小時(shí)的速度粉碎谷物并用液體提取已粉碎的谷物來(lái)制備谷物的液體提取物的連續(xù)方法，所述方法包括使谷物與液體連續(xù)組合；通過(guò)用一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片自由碰撞懸浮的谷物顆粒來(lái)使包含在所述液體內(nèi)的谷物顆粒連續(xù)碎裂，從而產(chǎn)生被磨碎的懸浮液；可選地在進(jìn)一步處理之后，將所述被磨碎的懸浮液的至少一部分連續(xù)轉(zhuǎn)移至分離設(shè)備以分離成廢糟和液體提取物；其中所述一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片以至少10m/S的端速旋轉(zhuǎn)；通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)移至所述被磨碎的懸浮液中的總機(jī)械能在5-1000kJ每千克干谷物的范圍內(nèi)；以及所述一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的末端與旋轉(zhuǎn)軸之間的距離在2-25cm的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述谷物顆粒在所述一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的作用下的碎裂不由對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的表面與另一個(gè)固體表面之間的谷物顆粒施加應(yīng)力而造成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述谷物顆粒在所述一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的作用下的碎裂導(dǎo)致所述谷物的質(zhì)量加權(quán)平均顆粒大小減少至少2倍，優(yōu)選地至少4倍。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在因所述一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的作用而碎裂之前，包含在所述液體內(nèi)的谷物顆粒具有0. 5mm至Icm的質(zhì)量加權(quán)平均顆粒大小。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述被磨碎的懸浮液內(nèi)的顆粒的質(zhì)量加權(quán)平均直徑在50-1000 μ m的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在100-800 μ m的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述液體和所述谷物被組合以形成包含6-50% (重量百分比)干物質(zhì)的懸浮液。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述液體是水性液體。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片以至少 15m/s的端速旋轉(zhuǎn)，更優(yōu)選地以至少20m/s的端速旋轉(zhuǎn)，更優(yōu)選地以至少50m/s的端速旋轉(zhuǎn)， 更優(yōu)選地以至少70m/s的端速旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的末端與所述旋轉(zhuǎn)軸之間的距離在2. 5-20cm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在3-15cm的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)移至被磨碎的懸浮液中的總機(jī)械能在8-500kJ每千克干谷物的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在 10-300kJ/kg的范圍內(nèi)
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述谷物選自大麥、高粱、稻、玉米、 蕎麥、黑麥、小米、這些谷物的發(fā)芽形式以及它們的組合。
12.一種適于通過(guò)如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所限定的方法制備谷物的液體提取物的系統(tǒng)，包括至少一個(gè)磨碎裝置(1)和連接在所述磨碎裝置(1)下游并用于分離液體提取物與廢糟的分離設(shè)備(20)，所述磨碎裝置(1)包括液體入口 O)，所述液體入口( 連接至用于容納被磨碎的懸浮液的磨碎腔(3)，轉(zhuǎn)子(7)被接納在所述磨碎腔(3)中，所述轉(zhuǎn)子(7) 包括從所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸(14)延伸的一個(gè)或多個(gè)葉片(30，31)，所述葉片(30，31)被接納在所述磨碎腔(3)中，所述一個(gè)或多個(gè)葉片(30，31)的末端(16)與所述旋轉(zhuǎn)軸(14)之間的距離(15)在2-25cm的范圍內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子(7)連接至驅(qū)動(dòng)單元(6)以旋轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動(dòng)單元(6)被設(shè)置為驅(qū)動(dòng)所述一個(gè)或多個(gè)葉片(30，31)以至少lOm/s的端速旋轉(zhuǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括用于控制所述驅(qū)動(dòng)單元(6)的控制器(5)，所述控制器( 被設(shè)置和構(gòu)造為控制所述驅(qū)動(dòng)單元(6)以通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)葉片(30，31)將在5-1000kJ每千克懸浮于所述液體中的干谷物的范圍內(nèi)的總的機(jī)械能轉(zhuǎn)移至所述被磨碎的懸浮液。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)葉片(30，31)包括兩個(gè)或更多個(gè)翼(9，10，11)，所述兩個(gè)或更多個(gè)翼(9，10，11)的前緣限定切削路徑(24)，葉片翼被定向?yàn)橄鄬?duì)于與通過(guò)所述葉片(30，31)重心的旋轉(zhuǎn)軸(14)垂直的平面成復(fù)合角，以提供具有復(fù)合切削路徑04)的攪拌機(jī)葉片。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括反應(yīng)器(50)， 所述分離設(shè)備O0)是糖化醪過(guò)濾器、離心機(jī)、濾桶或篩。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述磨碎裝置(1)包括連續(xù)的一個(gè)或多個(gè)磨碎單元(106，107，108)和位于磨碎單元(106，107，108)下游并位于所述反應(yīng)器(50)上游的分離單元(109，110，116)，所述分離單元能夠從所述被磨碎的懸浮液中選擇性地分離粗顆粒，所述粗顆粒的直徑為至少0. 5mm，更優(yōu)選地至少1mm，最優(yōu)選地至少2mm。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括再循環(huán)導(dǎo)管(125)，所述再循環(huán)導(dǎo)管(12 將來(lái)自所述分離單元(109，110，116)的被分離的粗顆粒再循環(huán)至一個(gè)或多個(gè)所述磨碎單元(106，107，108)或一個(gè)或多個(gè)所述磨碎單元(106，107，108)的上游。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括連續(xù)的兩個(gè)或更多個(gè)磨碎單元(106，107，108)，優(yōu)選地三個(gè)或更多個(gè)磨碎單元(106，107，108)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過(guò)以至少100kg干谷物每小時(shí)的速度粉碎谷物并用液體提取已粉碎的谷物來(lái)制備谷物的液體提取物的連續(xù)方法，該方法包括使谷物與液體連續(xù)組合；通過(guò)用一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片自由碰撞懸浮的谷物顆粒來(lái)使包含在液體內(nèi)的谷物顆粒連續(xù)碎裂，從而產(chǎn)生被磨碎的懸浮液；可選地在進(jìn)一步處理之后，將被磨碎的懸浮液的至少一部分連續(xù)轉(zhuǎn)移至分離設(shè)備以分離成廢糟和液體提取物，一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片以至少10m/s的端速旋轉(zhuǎn)；通過(guò)一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)移至被磨碎的懸浮液中的總的機(jī)械能在5-1000kJ每千克干谷物的范圍內(nèi)；以及一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的末端與旋轉(zhuǎn)軸之間的距離在2-25cm的范圍內(nèi)。本發(fā)明還提供了一種包括適用于前述方法的磨碎裝置和分離設(shè)備的系統(tǒng)。本方法和系統(tǒng)提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括節(jié)約資本支出和維護(hù)費(fèi)、短磨碎時(shí)間和衛(wèi)生設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)B02C17/16GK102307982SQ201080006875
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者亨德里克斯·穆?tīng)柕? 科尼利厄斯·萬(wàn)賴(lài)恩 申請(qǐng)人:喜力供應(yīng)鏈有限公司