発明の詳細な説明 技術分野
本発明は、穀粒、特に大麦の製麦(malting)に関し、製麦工程の５つの全ての段階、すなわち乾燥、浸麦(steeping)、発芽、キルニング（kilning）およびロースティング（roasting）を含み、この工程で使用することを意図した手段を提供する。 背景技術
製麦工程は、５つの個別の段階、すなわち乾燥、浸麦、発芽、キルニングおよびロースティングからなる。
製麦工程の歴史上の最古の記録は、古代エジプトにさかのぼる。 時代を経て、この工程の各段階は、１９６０年代のサラディンシステムおよびバンデルハウフェン（Wanderhaufen）の発芽システムを含む多様な異なる方法が用いられて、徐々により機械化されてきた。 これらのシステムは、発芽の段階において長い長方形の“ストリート（street）”またはボックスで動作する“底部から最上部の回転器（Bottom to Top Turners）”を用いて良質の麦芽を生成する。 これらの“回転器”は、大量の穀粒をかき混ぜて、混合させる機械であり、工程に応じて箱から箱へ、または端から端に移動する。 回転器は、原料の塊（mass）の底部にある原料（“ピース（piece）”）を取り込み、最上部でそれを落として、発芽の段階の間にエアレーションをピースに完全に施して体積を増加させる。 これは、スクープ（scoop）または発芽するピースの底部に入れられたアルキメデススクリューを駆動すること、および回転され、そして軽くなった（嵩体積が増加した）、前進回転機械（advancing turning machine）の裏側にピースを堆積させることによって達成される。 機械化された製麦工程に利用されるシステムのいずれも、発芽の段階と共に製麦工程のその他の４つの段階の間に、底部から最上部の回転の好適な選択を達成できない。 “回転器は、（発芽の間）“ピースを軽く”し、もつれた小根を引き離して空気が自由に通るようになければならない。良好な回転器は、ピースの体積を四分の一から三分の一増加させる”と言われている（Malting and Brewing Science, Briggs, Hough, Stevens and Young）。 最小限の単位原価で効率を改善するための駆動は、製麦工程の最初の４つの段階（乾燥、浸麦、発芽およびキルニング）を、容器内で多様な原動力を用いる１または２の円形容器で生産される大きなバッチへと減らした。 （最後の工程であるロースティングは、通常最初の４つの段階とは別に行われる。）この工程の短縮を行うことで、特に、底部から最上部の原料の回転による利益を損ねるという点で、麦芽の質については妥協してきた。 穀粒が処理設備で均一に扱われない場合、均一な製品は生まれない。 これらの大きな円形容器は、固定された攪拌機械の列に向かって原料を移動させるか、または静的な原料を介して攪拌機械を駆動させることによって動作する。 利用される攪拌機械は、オープンヘリカルスクリュー（open helical screw）であり、これは、発芽段階の間の小根のもつれを防ぐが、製麦工程の最初の４つの段階のいずれの間にも底部から最上部まで原料を回転させない。 特に、それらはエアレーションを促進しないか、または発芽段階の間にピースの体積を四分の一から三分の一増大させない。 この種の設備に関連し、高コストを伴うさらなる欠点は、容器にて積み込み、取り除きおよび放出するために付加的な駆動力が必要とされることである。 本発明の目的は、製麦工程に使用されるこの設備に係る改良を提供することであり、これにより現在の処理設備による前述した不都合は解消、または軽減される。 本発明のさらなる目的は、製麦工程の５つの段階、つまり乾燥、浸麦、発芽、キルニング、ロースティングのいずれか、または全てを実行するために備えられる、単一の多目的容器を提供することである。 また、本発明のさらなる目的は、製麦工程の５つの段階のいずれか、または全てにおいて、穀粒の塊の底部から穀粒の塊の最上部までの材料の好適な回転を実行する動作を可能にする設備を提供することである。 本発明のさらなる目的は、特に穀粒の均一さという点において、本発明の設備を利用する製麦工程を実行して、麦芽の質の改善を提供することである。 発明の概要
したがって、前記目的は、本発明が単一の多目的容器を提供することで取り組まれるのであって、多種の必要な動作を実行するために多様な原動力を備えた大きな容器を用いた現在利用可能な設備で生産されたものなどのように製品の質について妥協することなく、製麦工程の５つの段階全てが、良好な効果を得るために行うことができる。 本発明の一側面にしたがって、本発明の有益な特徴は、添付の図面を参照して以下に説明されるように、中央に配置された駆動機構（単数または複数）の提供にある。 ここで提案されるような駆動力は、積み込みおよび水平化の機構、“回転アームおよびストリッピングプレート”、ならびに積み込みおよび水平化アームで再分配するためにピース底部から最上部にストリッピング機構によって収集された穀粒を持ち上げるための機構に動力を供給する。 よって、本発明のこの側面にしたがって、駆動手段、ピースに関して使用される際に直立するように配される駆動シャフト、およびその高さが段階的に減少するように配され、実質的に前記シャフト周辺のピースの平面上の回転のために据え付けられる、放射状に直立して位置する複数のプレートを含む駆動機構が提供され、そして好ましくは、前記プレートの各々が、ある角度だけ遅れるように、その放射状内側の隣の部位に対する放射状のオフセットによって配置されて、全体の効果としては、シャフトから伸び、シャフトのそれぞれの回転の間に、アームが据え付けられる端に関してアームの末端が追跡する湾曲を有するスウィーピングアームを構成する一連のストリッピングプレートを提供することである。 スウィーピングアームの機能は、実質的に容器の底部（典型的には有孔の床部）に隣接する薄い層の穀粒が、ストリッピングプレートによって収集され、容器の床部に設置された、中央に位置するホッパーに向かう動きの力によって推進されるような形態で、穀粒の塊を介してストリッピングプレートを繰り返し運ぶことである。 本発明のさらなる側面にしたがって、物質輸送デバイスが提供され、これは、ピースに再び積み込むために放出された穀粒の塊の収集に使用する目的で、前述のホッパーで収集された穀粒の塊を上昇された放出レベルまで持ち上げて、前記デバイスに対して並ぶように配され、また、実質的にピースに平行な面で回転するための駆動シャフトに据え付けられた複数の積み込みアームが提供される。 好適な態様において、各々の積み込みアームは湾曲を有しており、それによりシャフトのそれぞれの回転の間に、アームが据え付けられる端に関してアームの末端が追跡し、好ましくは前記湾曲が前述したストリッピングプレートアームの湾曲に対応する。 物質輸送デバイスは、好ましくはアルキメデススクリューコンベヤデバイスである。 本発明の好適な側面にしたがって、ストリッピングプレートアームおよび積み込みアームは、処理の間にピースを介して積み込みアームが引きずられるのを防ぐために、共通の駆動シャフトに据え付けられ、使用の際にピースの最大高さに対応して離れて配される。 本発明の最も好適な側面において、積み込みアームは、ストリッピングプレートアームからの距離を移動可能であり、そのためこれらは、工程の各段階においてピースの最上部に対応するように調整可能であって、穀粒の分配を補助する。 本発明の別の側面にしたがって、処理容器が提供され、この処理容器は、その上部に配置される駆動手段を有し、その上端で中央に位置する直立した駆動シャフトに操作上接続される、一般に直立した円筒形状の囲われたセクションと、複数の湾曲した積み込みアームと、高さが段階的に減少するように配された一連の直立したプレートから形成される、その下端に対応して湾曲した複数のストリッピングアームとを組み込み、ここで、前記容器は、使用時にピースを受け取る床部および中央に位置するピースの塊を収集するホッパーを有し、前記シャフトは、前記ホッパーの上に位置し、穀粒の塊をホッパーから積み込みアームに隣接するシャフトの上部放出ポートに上昇させるために、その長さに物質輸送デバイスを含む。 この容器は、当該技術分野において製麦工程に要すると理解されるであろうエアレーションおよび加熱手段を必要に応じて適宜備える。 容器床部のホッパーから、穀粒は物質輸送手段または機構、好ましくはスリーブに配置される（前記スリーブは、シャフト表面として働く）スクリューコンベヤによって容器の最上部に向かって持ち上げられ、そこで、積み込みアームの補助で穀粒の塊に再分配される。 したがって、底部から最上部への穀粒の回転は、中央に配置される持ち上げ機構および上部積み込みアームと共に下部の回転アームと高さが段階的なストリッピングプレートとが組み合わされた動作によって達成されうる。 ストリッピングプレートは、製麦容器の所望のサイズまたはバッチの量に依存していくつの回転アームでも運ばれうる。 ２つの相対するアームからなる好適な態様が例および添付の図面に示される。 ストリッピングプレートは、金属またはその他の適切な物質であり、一般的には直立した形態で回転アーム（単数または複数）に固定され、アームが回転されるときにデフレクタ（deflector）またはプラウ（plough）として作用するような大きさおよび形状であって、穀粒の塊を通ずるプレートの繰り返し経路によって薄い層の穀粒を容器の底部の中央に向かって導く。 最も外側のストリッピングプレートは、穀粒の一部を容器の底部の最も外側から次の最も内側のプレートの経路に導くか、または片寄らせる。 ストリッピングプレートを運ぶ次のアームが通過するとき、元々容器底部の外側部分にあった穀粒は、再び容器中央に向かって他のユニットに（ストリッピングプレートによって掃かれる放射状の距離）移動される。 同時に、プレートは、容器中央に向かってその高さを増すので、ストリッピングプレートの以前の経路に沿ってストリッピングプレートの上の穀粒から所定の位置に落下する穀粒の一部もまた内側に移動される。 この方法で、回転アーム（単数または複数）の引き続く経路は、容器の全体の基部から中央のホッパーまで薄い層の穀粒を移動させる。 繰り返すことにより、穀粒のバッチ全てが容器基部から取り出され、持ち上げ機構を介して穀粒の塊の最上部に輸送される。 この手順は、かき混ぜ、ばらばらにし、エアレーションを行い、穀粒の塊を加熱、冷却することが、製麦工程のどの段階においても必要なだけ続けられうる。 回転手順の間に容器の底部から穀粒を持ち上げるのに利用されるときに、持ち上げデバイスは、穀粒の塊にエアレーションを施し、その嵩体積を増大させるように働く。 スリーブで動作するアルキメデススクリューが例に示されるように利用されるときは、スクリューの持ち上げ体積の割合は、ストリッピングプレートが物質をそのフィードホッパーに送達する割合を超えるように設定される。 これは、エアレーションを増やし、輸送中の穀粒の損傷を防ぐ。 持ち上げデバイスはまた、工程の最後に、または選択される工程段階において、放出シュートを介して穀粒を放出するために有用に利用される。 積み込みアームは、容器に積み込むときおよびバッチが回転されるときに、穀粒を分配するために利用される。 好適な態様において、それらは回転アームの後縁の上に直接位置し、同じ曲線またはプロフィールに従う。 またそれらは、容器内のバッチの体積に適合するように、上動または下動可能であることも好適であり、それにより物質を分配し、効率的に均一にすることができる。 本発明の容器は、実行されるべき製麦工程の全ての側面を可能にする多数のその他の特徴を備えている。 これらは、絶縁体、空気および水の流入部および流出部、熱交換器および空気に加湿する手段を含む。 これは、実行される製麦工程の段階にしたがって適切に調整された空気を容器に供給することを可能にする。 例えば、麦芽のロースティングは、必要であれば、ピースを回転させながら容器の有孔の床部を介して熱い空気を供給することで、発芽段階に続いてすぐに容器内で都合よく実行される。 したがって、ピースを回転させる方法であって、大量の穀粒をピースから容器に導入すること、直立した駆動シャフトをその中に配することであって、ここで駆動シャフトは、放射状に高さが減少する高さが段階的なプレートをシャフトの下端に、および対応する湾曲の収集積み込みアーム（collector loading arm）をシャフトの上端に含む湾曲した回転アームが配される辺りに配され、前記シャフトは、その長さ内に物質輸送デバイスを組み込み、前記輸送デバイスに穀粒の塊を導入するための収集ホッパーをその上端に、および上昇された穀粒の塊を排出するための放出ポートをその下端に有しており、また、駆動シャフトを上部および下部のアームそれぞれを回転させるために作動させること、それによりシャフト下端の穀粒の塊が、収集ホッパーに向かって放射状内側に移動し、穀粒の塊を放出ポートに上昇し、さらに穀粒の塊を収集し、ピースの上に分配することを含み、上記ステップが、製麦工程の目的に適する時間内の連続的なサイクルで作業可能である、前記方法が本発明によって提供されることが理解されるであろう。 上述した機構、容器および方法は、理想的には製麦工程全体を単一の容器で行うために使用され、この使用の形態は、添付の図面を参照して実例として以下により完全に説明される。 製麦工程の実行に適する容器は、図１に示される容器の断面図によって表される。 主容器１は、ステンレス鋼で作られる。 この容器の基部には、空気流入ダクト２がある。 このダクトは、スティープリカー（steep liquor）の排出を補助するための排出口３への穴を備えた容器の側面に固定される。 また、これはごみを自浄し、乾燥、キルニングおよびロースティングの後の粉炭の処理を可能にする。 空気流入ダクトは、高圧チャンバ６を介して、空気を容器に導入し、そして有孔の床部に導入するために利用される。 所有する設備を使って、この工程の段階で必要に応じて、この空気は温められ、および／または加湿される。 また、同様の空気流出ダクト４が容器の最上部に固定される（空気流入ダクトおよび流出ダクトは、図示されないが、以下の所有設備：空気熱交換機、複数のルーバーのダンパ、バタフライ弁、スプレーチャンバおよび遠心多段速ファンを収容する）。
この容器は、上段および下段において容器内を掃くアーム１２，２５を含む物質輸送機構を収容し、前記アームは、中央に位置し、スクリューコンベヤ１０などの物質上昇機構（mass elevation device）を組み込む駆動シャフト１７に据え付けられる。 この機構は、下記の目的で設置される。 製麦工程の発芽段階の間に、高濃度の二酸化炭素が呼吸を抑圧し、ピース５に“ホットスポット”を生じさせる。 ピースを底部から最上部まで回転させること、およびエアレーションを行うために軽くすることは、この問題に取り組み、浸麦および発芽の間の変化の均一性を改善する。 容器内の空気の流れは、発芽の間に二酸化炭素勾配を除去するために、ピースを通ずる定期的な逆流を可能にする。 これらの手順は、キルニングおよびロースティングの二次的な段階の間に、乾燥および色形成を向上させることにもなるであろう。 これは、処理を終えた麦芽の品質および均質性を著しく改善する。 高圧チャンバ６は、排出およびごみの除去を容易にするための流入ダクトに通じる穴を有する。 容器の洗浄中に高圧の水を注入するための円形のマニフォールド７があり、これはまた、ピースを刺激するため、および浸麦の間にエアレーションを行うため空気注入にも使用されうる。 これはさらに、ロースティングの間に水に浸すために使用されうる。 静的なステンレス鋼製の有孔の床部８は、有孔の円錐状のフィードホッパー９を有する。 原料は、このホッパーを介して、回転しているときにアルキメデススクリュー１０の形式の物質上昇機構に供給されるか、または容器内で実行される５つの工程段階のそれぞれまたはいずれかの終わりに放出点１１に供給される。 発芽の間に、回転されるピースのエアレーションを増やし、原料の損傷および回転アーム１２に過剰な負荷がかかるのを防ぐために、スクリューコンベヤが持ち上げる体積の割合は、容器のストリッピング（容器からの穀粒の除去）の割合を超えるように選択される。 有孔の床部の中央セクション１３は、円錐状のホッパーの上方で回転する回転アームの一部である。 この中央セクションは、２つの湾曲したストリッピングスロット１４（図２参照）を有する。 これらのスロットは、ストリッピングプレートの作用によって収集された穀粒を受け取り、それをホッパー９に送達する。 スロットは、適切なスカーティング（skirting）（図示せず）によって、重力で落下する容器本体内の穀粒から保護される。 これは、実質的に回転アームおよびストリッピングプレートの作用によって収集された穀粒のみが、スクリューコンベヤに供給されることを意味する。
容器の外面は、絶縁体１５で覆われている。 このことは、良質な製品を得るために適切な温度制御が必要とされるこの工程の５つの段階全てにとって重要である。 中央デバイス１６は、容器の最上部に配置され、アームおよびアルキメデススクリューを回転させ、積み込みを行うための原動力を提供する。 アルキメデスのリフティングスクリュー（Archimedean lifting screw）と外側スリーブ１７は、同一の回転中心で回転する。 外側スリーブは、アームの回転と積み込みの両方を行うために、駆動シャフトとして作用する。 また、回転アームは、上記発明の概要で説明したとおり、原料を容器の中央に向かって移動させるストリッピングプレート１８を運ぶ。 この態様におけるストリッピングプレートは、回転アームに垂直に固定され、穀粒を容器の床部の中央に向かって横切らせるように傾けられた長方形のプレートである。 ストリッピングプレートの高さは、容器の中央に向かって増加しており、前述した必要な作用を提供する。 容器中央に最も近いストリッピングプレートの高さは、容器の円周に向かってプレートからプレートへ減少幅が増大するストリッピングスロット１４に用いられる高さに対応している。 このアームを回転させるために必要となる力は、それが回転されるのに必要となるものの関数である。 例えば発芽の段階の間に、よく回転され、軽くされたピースは、密度が高く詰まった塊のものに比べて、回転アームのより簡単な動作を可能にする。 この関係は、この工程のいずれの段階の間であっても、例えばマイクロプロセッサを含む自動システム制御器を適宜使用することによって、回転アームの回転速度を自動的に増加させ、または減少させるために適用されうる。 空気の流れおよび空気温度の制御もまた、回転アームを動かすのに必要とされる力によって検出されるだろうから、穀粒の塊の状態によって同様に調節されうる。 したがって、アームの回転に対する抵抗の増大は、ピース内が詰まっている状態を示し、そのため、抵抗が和らぐときに検出可能となるピースを軽くするために、さらなる仕事が必要となる。 アルキメデススリーブ（Archimedean sleeve）は、最上部の軸受１９および底部の軸受２０に配置される。 底部の軸受は、外周部２１および容器の基部２２からの水平方向の支持によって固定される。 これらの支持は、有孔の床部に対する支持として作用する。 負荷受け安全プレート／ディスタンスピース（load bearing safety plate/distance piece)２３は、ストリッピングプレートが有孔の床部に接触するのを防ぐために、円周方向に固定される。 アルキメデススリーブは、最上部のセクション２４に切り込まれた２つのスロットを有する。 これらは、容器の底部から最上部に持ち上げられる原料の放出点として作用する。 分配シュート（distribution chute）は、原料が積み込みアーム２５の全面に落ちることを可能にし、そして、原料をピースの最上部全体に均一に広げる。 これらの積み込みアームは、回転アームの後縁の上に直接配置され、同じ曲線プロフィールに従う。 この配置は、通気（air channelling）を防ぐために原料の深さを均一に維持する。 これらの積み込みアームは、ラックアンドピニオン２７を介してブラケット２６を支持するために取り付けられる。 これらは、必要に応じて積み込みアームを上下させて、穀粒のバッチの分配を適切に制御する。 このバッチの量は、工程の５つの異なる段階の間の湿度の変化および原料の嵩密度によって変動する。 さらに、この設備により可能となる高い質の底部から最上部の回転は、いずれか１つの工程段階の間、特に発芽の段階の間に実行される、軽くする手順の間に実質的な量の増大をもたらす。 ラックアンドピニオンのためのこれらの駆動は、駆動シャフトを介して伝達され、これらは、積み込みアームの上下動を可能にするためのスプラインカップリング２８を有する。 これらの駆動シャフトの駆動端は、容器の最上部で自由接続の軸受３０に据え付けられる両面歯２９にかみ合う。 この両面歯は、積み込みアームが駆動シャフト３１を介して上下動される必要があるときに、外面的に回転される。 これは手動でまたはインデックスモータ３２を介して達成される。 積み込みアームの先端３３に配置されるセンサは、積み込みアームを上動させるか、または下動させるために、このモータに信号を供給する。 インデックスモータへの信号がない場合には、駆動シャフトおよび両面歯は、惰性回転を行い、積み込みアームの設定された高さを維持する。
原料は、各回分の工程の始めに流入パイプ３４を介して供給される。 製麦工程の５つの段階全ては、この例で説明されたように１つの容器内で実行されうる。 しかしながら、必要な製麦作業の規模によっては、処理能力の効率化のために多様な容器が利用されうる。 実質的に大きな表面積のピースを処理するために、相互に横方向に離れた複数の持ち上げ機構および回転機構を収容することも考えられるが、この配置は、持ち上げおよび回転が非効果的または非効率になる“デッドポイント（dead point）”をピース内に残しやすくなるかもしれない。 したがって、持ち上げ機構および回転機構の周りを円筒状の壁のセクションを用いて閉じこめることが、作業の最良の形態であると考えられる。 乾燥段階は、専門的にローストした製品のいくつかの例外を除いて、通常続いて行われる４つの段階とは隔離されて行われる。 浸麦、発芽およびキルニング段階は、工程の柔軟性およびエネルギー保存を最大にするために、全て連続して１つの容器内で行われるか、または他の容器に移して行われる。 多様な容器が使用される場合には、所望により処理量を最大にするために２以上の段階の作業が同時に行われうる。 原料のロースティングを乾燥段階の後に行う、上述された専門的な製品を除いて、ロースティング段階は、通常発芽段階の後に開始され、より高い温度の空気を製麦された材料に単純に適用することによってキルニング段階に取って代わる。
製麦工程の全ての段階を実行するために配備された容器の断面図。 本発明の回転アームおよび高さが段階的なストリッピングプレートの一態様の平面図。 |
