Основы охлаждения

Время на прочтение: 4 минут(ы)

Одним из самых важных этапов приготовления пива является охлаждение сусла после варки. Именно на этом этапе следует минимизировать риск контаминации сусла. Для этого следует как можно быстрее охладить сусло до температуры внесения дрожжей. Способы охлаждения сусла, применяемые пр промышленном производстве пива мы по обычаю рассматривать не будем, обсудим домашнее и околодомашнее пивоварение.

Самым простым и доступным способом охлаждения является погружение варочного котла в емкость с водой. Такой способ имеет право на жизнь при небольших объемах –  перемещение больших емкостей с кипятком опасно. Также неэффективно используется большой объем воды в емкости.

Следующим этапом идет погружной чиллер, представляющий из себя трубку, свернутую в спираль, помещаемую в сусло перед окончанием варки для дезинфекции. Пожалуй самый распространенный способ охлаждения сусла. Остановимся на нем поподробнее.

В одной из публикаций приводилась формула, определяющая теплообмен:

Q=k*F*(t2-t1),

Где Q – количество тепла;

k – коэффициень теплопередачи;

F – площадь поверхности теплообмена;

t1,t2 – температуры охлаждающей и охлаждаемой сред.

Как видно из формулы, чтобы эффективно охлаждать сусло нам необходимо

  • Использовать как можно более холодную воду для циркуляции через чиллер;
  • Обеспечить как можно большую площадь теплообмена;
  • В значении коэффициента теплопередачи учитывается материал стенки, через которую осуществляется теплообмен (при всех прочих равных условиях самый лучший теплообмен у алюминиевых трубок, затем идут медные и уж потом – нержавеющие) также влияние оказывает толщина стенки трубки.

В случае использования сетевой водопроводной воды для улучшения охлаждения нам не остается ничего, кроме как увеличивать площадь теплообмена (читай, длину чиллера) и играться с материалами, из которых изготовлен чиллер.

Существует несколько способов ускорить теплообмен. Во-первых необходимо как можно более эффективно использовать площадь поверхности трубы. Для этого она должна быть полностью заполнена водой. Для этого заполнение чиллера следует производить снизу. Исключение могут составить лишь вертикальные участки труб, по которым вода движется сверху вниз. В этом случае вода течет по стенкам, оставляя центр трубы свободным. Данный эффект используется при отборе тепла от сточных вод. В остальных случаях при движении воды сверху вниз при входе в чиллер за счет давления водопровода идет турбулентный режим течения, затем за счет поворотов и снижения скорости течения из-за сопротивления трубы поток приобретает ламинарный режим и происходит расслоение потоков воздуха и воды. Таким образом вода заполнит трубку на половину (или меньше или больше, но газовый карман останется) и теплообмен ухудшится за счет использования площади поверхности трубки не полностью. Так будет даже с учетом того, что выход с низа чиллера поднимается вверх.

В одной онлайн конференции уточнили (цитирую): Как сотрудник коммуналки могу сказать, что подача воды снизу обоснована, когда необходимо полное заполнение трубопровода водой. Расходомеры/водосчётчики, требующие полного заполнения трубы устанавливаются только на подъёме трубопровода или перед ним. Такое прописывается в инструкциях.

Там же было выражено коллективное мнение, что за счет диаметра трубки чиллера и свободного истечения воды из него, воздух в любом случае будет удален из чиллера.

Здесь надо уточнить, что использование всей поверхности чиллера может ускорить процесс охлаждения незначительно, например сусло охладится на минуту быстрее, вместо 45 минут за 44. Разница, как видите небольшая, но она есть.

Следующий камень преткновения касается видимой скорости охлаждения при подаче воды сверху. Якобы за счет того, что самая холодная вода подается в самые горячие верхние слои сусла. В реальности все не совсем так. Наука говорит нам, что самый эффективный теплообмен происходит при движении сред навстречу друг другу, то есть противоток. Только в этом случае разница температур между средами сохраняется одинаковой на всей протяженности трубы. В случае же сонаправленного движения сред (прямоток) действительно на начальном этапе существует большая разница температур между средами, однако потом теплообмен резко ухудшается за счет снижения разницы температур между ними. Такой теплообмен больше необходим там, где необходимо точно регулировать температуры, а не там где надо быстро охлаждать. Видимое нами расслоение сусла происходит за счет отсутствия принудительного перемешивания сусла в процессе охлаждения.

Однако, в случае когда мы, открыв кран слива сусла, обеспечим движение сусла навстречу потоку воды мы убедимся в торжестве науки. Такой принцип характерен для охлаждения сусла с помощью противоточного чиллера (уже название говорит само за себя). Никому и в голову не придет подать в него воду сверху. Хотя я бы рекомендовал провести такой эксперимент. Для полного понимания сути процесса теплообмена.

Частный случай противоточного чиллера – пластинчатый теплообменник. Самый компактный теплообменник (компактность теплообменника – отношение площади теплообмена к объему теплообменника). В нем в полной мере реализованы все средства для интенсификации теплообмена. Самый эффективный теплообменник.

Если увеличить длину чиллера до такой, чтобы можно было обмотать варочный котел по всей высоте, расположив витки вплотную друг к другу, мы получим охлаждение сусла в котле с рубашкой охлаждения.

Давайте рассмотрим достоинства и недостатки каждого способа охлаждения сусла.

Охлаждение в емкости с водой.

Достоинства:

  1. Самый простой способ охлаждения, подходит на начальном этапе для снижения затрат.

Недостатки:

  1. Подходит для небольших объемов.
  2. Требует большого объема охлаждающей воды.

Охлаждение с помощью погружного чиллера.

Достоинства:

  1. Подходит для любых объемов;
  2. Более эффективное использование объема охлаждающей воды;
  3. Относительно недорогое решение.
  4. Возможность самостоятельного изготовления.

Недостатки:

  1. Требует мойки и дезинфекции;
  2. Допускает расслоение сусла по температуре;
  3. Затрудняет создание вирпула;
  4. На поверхности чиллера оседает белок и хмель, которые по мере слива сусла в ферментер загрязняют собой сусло;
  5. Стоимость зависит от используемых материалов и их количества.

Охлаждение с помощью рубашки охлаждения

Достоинства

  1. Подходит для любых объемов;
  2. Более эффективное использование объема охлаждающей воды;
  3. В качестве теплообменной поверхности используется вся поверхность варочного котла;
  4. Не требуется отдельная мойка и дезинфекция;
  5. Возможность создать полноценный вирпул;
  6. Более быстрое охлаждение сусла за счет перемешивания;
  7. Полное осаждения белка и хмеля на дно котла.

Недостатки:

  1. Допускает расслоение сусла по температуре, которое нивелируется вирпулом;
  2. Высокая стоимость;

 

Охлаждение с помощью противоточного чиллера (в том числе пластинчатого)

Достоинства

  1. Подходит для любых объемов;
  2. Самое эффективное охлаждение;
  3. Самое эффективное использование охлаждающей воды;
  4. Возможность создать полноценный вирпул;
  5. Полное осаждения белка и хмеля на дно котла;
  6. В случае теплообменника «труба в трубе» возможность самостоятельного изготовления.

Недостатки:

  1. Мойка и дезинфекция затруднена за счет конструктивных особенностей, особенно в случае пластинчатого теплообменника;
  2. Достаточно высокая стоимость пластинчатого теплообменника;
  3. При применении пластинчатого теплообменника очень желательно охлаждение тщательно отфильтрованного сусла;
Обсуждать здесь:: https://brewscrew.ru/forum-2/varka/
5

Автор публикации

не в сети 1 час

Kalcid

220
Комментарии: 3Публикации: 6Регистрация: 11-09-2020

Другие записи этого автора:

104

Оборотное водоснабжение пивоварни ...

100

Простой способ подогреть бродильную емко ...

11940

Холодильник — это просто… ...

11940

Холодильник «Времена Года» ...

200

Моя домашняя пивоварня ...

Другие записи этого автора:

Оборотное водоснабжение пивоварни ...
Простой способ подогреть бродильную емко ...
Холодильник — это просто… ...
Холодильник «Времена Года» ...
Моя домашняя пивоварня ...
Закладка Постоянная ссылка.

Обсуждение закрыто.