麦汁煮沸装置及び麦汁煮沸方法 - 特開２００７－２０２４８８

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【発明の名称】	麦汁煮沸装置及び麦汁煮沸方法
【発明者】	【氏名】川村公人【氏名】小畠弘【氏名】工藤良隆
【要約】	【課題】麦汁煮沸装置における煮沸の制御を安定的かつ正確に行う。【解決手段】熱交換器２０が内部に配置された煮沸釜１０と、熱交換器２０に蒸気を供給する供給ライン９０と、熱交換器９０から蒸気又はそれが凝縮した水を排出する排出ライン１００と、供給ライン９０を通して熱交換器２０に供給される蒸気の温度を測定する第１温度計３０と、排出ライン１００を通して熱交換器２０から排出される蒸気又は水の温度を測定する第２温度計４０と、第１温度計３０で測定される温度及び第２温度計４０で測定される温度に基づいて、供給ライン９０を通る蒸気によって熱交換器２０に供給される時間あたりの熱量を制御する制御器１１０とを備える。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
麦汁煮沸装置であって、
熱交換器が内部に配置された煮沸釜と、
前記熱交換器に蒸気を供給する供給ラインと、
前記熱交換器から蒸気又はそれが凝縮した水を排出する排出ラインと、
前記供給ラインを通して前記熱交換器に供給される蒸気の温度を測定する第１温度計と、
前記排出ラインを通して前記熱交換器から排出される蒸気又は水の温度を測定する第２温度計と、
前記第１温度計で測定される温度及び前記第２温度計で測定される温度に基づいて、前記供給ラインを通る蒸気によって前記熱交換器に供給される時間あたりの熱量を制御する制御器と、
を備えることを特徴とする麦汁煮沸装置。
【請求項２】
前記制御器は、前記供給ラインを通る蒸気の流量を制御する制御弁を備え、前記第１温度計で測定される温度及び前記第２温度計で測定される温度に基づいて前記供給ラインを通して前記熱交換器に供給すべき蒸気の流量を演算し、その演算結果に前記供給ラインを通して前記熱交換器に供給される蒸気の流量が一致するように前記制御弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の麦汁煮沸装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記供給ラインを通る蒸気の流量を制御する制御弁と、前記供給ラインを通る蒸気の流量を測定する流量計とを備え、前記第１温度計で測定される温度及び前記第２温度計で測定される温度に基づいて前記供給ラインを通して前記熱交換器に供給すべき蒸気の流量を演算し、その演算結果に前記流量計によって測定される流量が一致するように前記制御弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の麦汁煮沸装置。
【請求項４】
熱交換器が内部に配置された煮沸釜と、前記熱交換器に蒸気を供給する供給ラインと、前記熱交換器から蒸気又はそれが凝縮した水を排出する排出ラインとを備える麦汁煮沸装置における麦汁煮沸方法であって、
前記供給ラインを通して前記熱交換器に供給される蒸気の温度と前記排出ラインを通して前記熱交換器から排出される蒸気又は水の温度とに基づいて前記供給ラインを通る蒸気によって前記熱交換器に供給される時間あたりの熱量を制御しながら麦汁を煮沸することを特徴とする麦汁煮沸方法。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビール製品や発泡酒製品の製造に好適な麦汁煮沸装置及び麦汁煮沸方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビール製品や発泡酒製品は、一般的に、湯に麦芽の一部及び必要に応じて副原料（例えば、米、コーン・スターチ）を加えて仕込釜で煮た後に、仕込槽において残りの麦芽にお湯を加え、更に仕込釜で得られたものを加えてもろみを生成し、これをろ過した麦汁にホップを加えて煮沸釜で煮沸し、それを発酵・熟成させた後にろ過して製造されうる。
【０００３】
煮沸釜では、麦汁中の水分を規定量だけ蒸発させる煮沸工程が実施される。煮沸釜の一例として、多管式熱交換器（ローレンコッファー）を用いたものがある。多管式熱交換器は、典型的には、麦汁を通す多数の伝熱管と、該多数の伝熱管を取り囲む外管とを備え、外管内に加熱された蒸気を通すことにより蒸気と麦汁との間で熱交換を行うように構成されている。
【０００４】
従来、多管式熱交換器を有する煮沸釜では、煮沸釜内の麦汁の液面をレベル計で計測しながら予め定められた煮沸強度（時間あたりの水分蒸発量（％／ｈ））が維持されるように、熱交換器に供給する蒸気の流量を制御弁によって制御していた。
【特許文献１】特許第３４９０４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
麦汁の液面レベルに基づいて熱交換器に供給する蒸気流量を制御する方式では、蒸気流量の変化に対する液面レベルの追随が非常に遅いために、実際の煮沸強度を目標煮沸強度に正確に一致させることは極めて困難である。従来の典型例では、煮沸工程において、麦汁の実際の液面レベルは、目標煮沸強度によって規定される目標液面レベル曲線の上下に大きく数回にわたって振動するために、煮沸工程の終了時に実際の液面レベルを目標液面レベルに収束させることが困難であった。これは、実際の蒸発量を目標蒸発量に一致させることの難しさを示す。
【０００６】
本発明は、上記の課題認識を基礎としてなされたものであり、例えば、煮沸の制御を安定的かつ正確に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の麦汁煮沸装置は、熱交換器が内部に配置された煮沸釜と、
前記熱交換器に蒸気を供給する供給ラインと、前記熱交換器から蒸気又はそれが凝縮した水を排出する排出ラインと、前記供給ラインを通して前記熱交換器に供給される蒸気の温度を測定する第１温度計と、前記排出ラインを通して前記熱交換器から排出される蒸気又は水の温度を測定する第２温度計と、前記第１温度計で測定される温度及び前記第２温度計で測定される温度に基づいて、前記供給ラインを通る蒸気によって前記熱交換器に供給される時間あたりの熱量を制御する制御器とを備える。
【０００８】
本発明の好適な実施形態によれば、前記制御器は、前記供給ラインを通る蒸気の流量を制御する制御弁を備えうる。この場合において、前記制御器は、前記第１温度計で測定される温度及び前記第２温度計で測定される温度に基づいて前記供給ラインを通して前記熱交換器に供給すべき蒸気の流量を演算し、その演算結果に前記供給ラインを通して前記熱交換器に供給される蒸気の流量が一致するように前記制御弁を制御することができる。
【０００９】
或いは、前記制御器は、前記供給ラインを通る蒸気の流量を制御する制御弁と、前記供給ラインを通る蒸気の流量を測定する流量計とを備えることが好ましい。この場合において、前記制御器は、前記第１温度計で測定される温度及び前記第２温度計で測定される温度に基づいて前記供給ラインを通して前記熱交換器に供給すべき蒸気の流量を演算し、その演算結果に前記流量計によって測定される流量が一致するように前記制御弁を制御することができる。
【００１０】
本発明の麦汁煮沸方法は、熱交換器が内部に配置された煮沸釜と、前記熱交換器に蒸気を供給する供給ラインと、前記熱交換器から蒸気又はそれが凝縮した水を排出する排出ラインとを備える麦汁煮沸装置における麦汁煮沸方法に係り、前記供給ラインを通して前記熱交換器に供給される蒸気の温度と前記排出ラインを通して前記熱交換器から排出される蒸気又は水の温度とに基づいて前記第供給ラインを通る蒸気によって前記熱交換器に供給される時間あたりの熱量を制御しながら麦汁を煮沸する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば、煮沸の制御を安定的かつ正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の製造設備の好適な実施形態としての麦汁煮沸装置の概略構成を示す図である。煮沸釜１０は、ビール又は発泡酒の製造において、麦汁１２を煮沸するために使用される。煮沸対象の麦汁は、もろみをろ過したものにホップを加えたものである。煮沸釜１０の内部には、麦汁１２を煮沸するための熱交換器２０が配置されている。熱交換器２０は、例えば、多管式熱交換器（ローレンコッファー）として構成されうる。
【００１４】
多管式熱交換器は、典型的には、図２に示すように、外管２２内に多数の伝熱管２１を配置し、これらの伝熱管２１と外管２２の内壁との間に加熱された蒸気を供給することにより伝熱管２１内を流れる麦汁を加熱するように構成されうる。
【００１５】
麦汁煮沸装置は、煮沸釜１０内の熱交換器２０に加熱された蒸気を供給する供給ライン９０と、熱交換器２０から蒸気又はそれが凝縮した水を排出する排出ライン１００とを有する。排出ライン１００には、スチームトラップ８０が設けられていて、これにより蒸気状態で存在する水が凝縮される。
【００１６】
熱交換器２０において、供給ライン９０を通して供給される蒸気は、伝熱管２１内の麦汁との熱交換によって冷却されて凝縮し液化しうる。伝熱管２１内の麦汁は、蒸気から与えられる熱によって加熱されて沸騰し、水分が蒸発する。
【００１７】
麦汁煮沸装置は、熱交換器２０において蒸気が麦汁によって時間あたりに奪われた熱量に基づいて、蒸気によって熱交換器２０に与えるべき時間あたりの熱量を逐次制御する。熱交換器２０において蒸気が麦汁によって時間あたりに奪われた熱量は、熱交換器２０に供給される蒸気の温度と、熱交換器２０から排出される蒸気又は水の温度との差分に基づいて演算することができる。そこで、供給ライン９０には、その中を通る蒸気の温度を測定する第１温度計３０が設けられ、排出ライン１００には、その中を通る蒸気又は水の温度を測定する第２温度計４０が設けられている。
【００１８】
制御器１１０は、第１温度計３０によって測定される温度及び第２温度計４０によって測定される温度に基づいて、供給ライン９０を通して熱交換器２０に供給される蒸気の時間あたりの量（熱交換器２０に供給される時間あたりの熱量）を制御する。
【００１９】
制御器１１０は、例えば、供給ライン９０を通る蒸気の流量（例えば、質量流量）を制御する制御弁６０及び制御弁６０の開度を制御する弁制御器５０を含んで構成され、第１温度計３０によって測定される温度及び第２温度計４０によって測定される温度に基づいて供給ライン９０を通して熱交換器２０に供給すべき蒸気の流量を逐次演算し、その演算結果に供給ライン９０を通して熱交換器２０に供給される蒸気の流量が一致するように制御弁６０を制御する。
【００２０】
制御器１１０は、更に、供給ライン９０を通る蒸気の流量（例えば、質量流量）を測定する流量計７０を含むことが好ましい。この場合において、制御器１１０は、第１温度計３０によって測定される温度及び第２温度計４０によって測定される温度に基づいて供給ライン９０を通して熱交換器２０に供給すべき蒸気の流量を逐次演算し、その演算結果に流量計７０によって測定される流量が一致するように制御弁６０を制御する。
【００２１】
以下、弁制御器５０による制御弁６０の制御について説明する。熱交換器２０に供給される蒸気によって麦汁に与えられる熱量をＱ１、供給ライン９０から供給される蒸気によって熱交換器２０に流入する熱量をＱ２、熱交換器２０から排出ライン１００に排出される蒸気又は水によって熱交換器２０から流出する熱量をＱ３とすると、次式が成り立つ。
【００２２】
Ｑ１＝Ｑ２－Ｑ３・・・（１）
ここで、水の蒸発熱（ｃａｌ／ｇ）をＡ（＝５４０ｃａｌ／ｇ）、時間あたりの麦汁からの水の蒸発量である煮沸強度（％／ｈ）をＸ、煮沸時間（ｈ）をＴ、初期状態（煮沸前）の麦汁の量（ＨＬ＝１０^６リットル）をＶ１、係数をαとすると、Ｑ１は、次式で示される。
【００２３】
Ｑ１＝Ａ・Ｘ・Ｔ・Ｖ１・α・１０^６・・・（２）
また、蒸気の比熱（ｃａｌ／ｇ・℃）をＢ（＝０．５ｃａｌ／ｇ・℃）、蒸気の質量流量（ｋｇ／ｈ）をΓ、熱交換器２０の入口における蒸気の温度（第１温度計３０によって測定されるの蒸気の温度；℃）をｔ１、熱交換器２０の出口における蒸気又は水の温度（第２温度計４０によって測定される蒸気又は水の温度）をｔ２とすると、Ｑ２、Ｑ３は、次式で示される。
【００２４】
Ｑ２＝Ｂ・Γ・（ｔ１－ｔ２）・Ｔ・１０^３・・・（３）
Ｑ３＝Ａ・Γ・Ｔ・１０^３・・・（４）
したがって、（１）～（４）式より、
Γ＝（Ａ・Ｘ・Ｖ１・α）／（Ｂ・（ｔ１－ｔ２）＋Ａ）・０．００１
・・・（５）
ここで、（５）式にＡ、Ｂを代入すると、次式が得られる。
【００２５】
Γ＝（５４０・Ｘ・Ｖ１・α）／（０．５・（ｔ１－ｔ２）＋５４０）・０．００１
・・・（６）
（６）式において、煮沸強度Ｘ１及びαは、予め設定される値である。また、初期状態の麦汁の量Ｖ１は、煮沸すべき麦汁の量であるので煮沸前に設定される値である。したがって、制御器は、第１温度計３０によって測定される温度ｔ１及び第２温度計４０によって測定される温度ｔ２に基づいて、供給ライン９０を通して熱交換器２０に供給される蒸気の流量Γを逐次演算し、このΓに従って制御弁６０を制御することができる。
【００２６】
以上のように、第１温度計３０で測定される温度ｔ１及び第２温度計４０で測定される温度ｔ２に基づいて供給ライン９０を通る蒸気によって熱交換器２０に与えられる時間あたりの熱量を逐次制御することにより、従来の方法に比べて、実際の煮沸強度を目標煮沸強度Ｘに対して正確に一致させることができる。これは、従来のような麦汁の液面レベルに基づいて制御弁を制御する方法では、蒸気の流量変化に対する応答が得られるのが極めて遅いが、本方法によれば、熱交換器に対して供給する熱量の変化への追随が速い熱交換器の入口及び出口における蒸気又は水の温度に基づいて該熱量を制御するからである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の製造設備の好適な実施形態としての麦汁煮沸装置の概略構成を示す図である。
【図２】多管式熱交換器の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０煮沸釜
１２麦汁
２０熱交換器
３０第１温度計
４０第２温度計
５０弁制御器
６０制御弁
７０流量計
８０スチームトラップ
９０供給ライン
１００排出ライン
１１０制御器

【出願人】	【識別番号】０００００００５５【氏名又は名称】アサヒビール株式会社
【出願日】	平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【代理人】	【識別番号】１０００７６４２８【弁理士】【氏名又は名称】大塚康徳【識別番号】１００１１２５０８【弁理士】【氏名又は名称】高柳司郎【識別番号】１００１１５０７１【弁理士】【氏名又は名称】大塚康弘【識別番号】１００１１６８９４【弁理士】【氏名又は名称】木村秀二【識別番号】１００１３４１７５【弁理士】【氏名又は名称】永川行光
【公開番号】	特開２００７－２０２４８８（Ｐ２００７－２０２４８８Ａ）
【公開日】	平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【出願番号】	特願２００６－２６１４７（Ｐ２００６－２６１４７）