Пивоварение

← Обратно к разделу
25 июня 2020, 10:52

Варка сусла: типы оборудования сусловарочных котлов для малых пивоварен

Варка сусла: типы оборудования сусловарочных котлов для малых пивоварен

Алексей Черныш, пивовар и представитель компании Caspary GmbH в России, написал для портала Profibeer обзор видов систем кипячения сусла для малых пивоварен и разобрал их плюсы и минусы. Представляем саму статью и таблицу с ее кратким содержанием.

Кипячение сусла — один из процессов, происходящих в варочном порядке пивоварни. С помощью варки полученного в ходе фильтрования сусла обеспечивается несколько важных задач:

  • получение необходимой экстрактивности начального сусла путем испарения воды;
  • стерилизация сусла;
  • коагуляция белка;
  • инактивация ферментов;
  • изомеризация @-кислот хмеля;
  • испарение нежелательных ароматических веществ (прежде всего DMS).

Качественное выполнение указанных задач решающим образом влияет на характеристики будущего пива. Поэтому к системам кипячения выдвигаются серьезные требования.

Система кипячения

Плюсы

Минусы

Прямой нагрев топочными газами

Устаревшая технология. Используется в основном на старинных европейских пивоварнях, во многом как «атмосферный» или «маркетинговый» прием.

Простой нагрев паром

Устаревшая технология. По-прежнему встречается на пивоварнях, но требует долгого и интенсивного кипячения, что приводит к высокой термической нагрузке на сусло и негативно влияет на качество пива. Неэффективна при больших объемах котла.

Выносные кипятильники

Точное регулирование объема и температуры сусла. Возможность регулировать площадь поверхности теплообмена.

Требует очень точного проектирования и значительных затрат на дополнительное оборудование и энергию.

Внутренние кипятильники (перколяторы)

Большая зона испарения, высокая эффективность, эффективно удаляет нежелательные вещества. Система проста и надежна. Оптимальный вариант для малой и средней пивоварни.

Пульсация закипающего сусла может привести к нежелательной карамелизации и пригоранию. Проблему можно решить доработками или дополнительным оборудованием.

Прямой нагрев топочными газами

Старейшей системой кипячения является сусловарочный котел с прямым нагревом топочными газами. Источником энергии в таких почти исключительно исторических конструкциях были дрова или уголь. Постепенно вид топлива сменился на газ или мазут, но принцип остался прежним — прямой нагрев сусла пламенем через дно котла.

Бельгийская пивоварня Caracole с прямым нагревом котла топочными газами (автор — Алексей Черныш)
Бельгийская пивоварня Caracole с прямым нагревом котла топочными газами (автор — Алексей Черныш)

Цепь на мешалке сусловарочного котла с цепью для предотвращения образования пригара (автор — Алексей Черныш)

Нагрев паром

Первые системы обогрева сусловарочного котла паром стали появляться еще в середине XIX века. За прошедшее время конструкции серьезно эволюционировали, но сама идея использования насыщенного водяного пара под давлением является наиболее часто применяемой в профессиональном пивоварении и сейчас.

Изначально форма сусловарочного котла, оснащенного паровой рубашкой, была шарообразной, что не позволяло обеспечивать достаточную циркуляцию сусла при кипячении. Следующим этапом развития стало применение «системы Вулкано», где дно котла приподнято к центру для улучшения циркуляции. Такие системы были очень распространены в первой половине XX века, но уже с 70-х годов постепенно перестали устанавливаться, например, в Германии. Причиной стали проблемы с термической нагрузкой на сусло в простых сусловарочных котлах.

Сусловарочный котел с паровым обогревом старой конструкции (источник — книга В.Кунце, «Технология солода и пива», 3-е издание)

Для эффективного выполнения задач (испарение воды, изомеризация, отгон ДМС) в котлах, оборудованных только нагревом дна и стенок, требуется долго и интенсивно кипятить сусло, в результате чего оно темнеет и окисляется.

Кроме того, простая система кипячения при увеличении размеров котла перестает эффективно работать, и поэтому в свое время такие котлы стали дополнять выносными кипятильниками.

Выносные кипятильники

В основе конструкции выносного кипятильника — кожухотрубный или пластинчатый теплообменник. Сусло отбирается из нижней части сусловарочного котла и прокачивается насосом через установленный рядом с котлом кипятильник, куда также подается пар.

В системе выносного кипячения принято выделять следующие преимущества:

  • существует возможность точного регулирования объема и температуры циркулирующего через кипятильник сусла;
  • есть возможность точно подобрать площадь поверхности теплообмена.

Правда, для обеспечения этих преимуществ система должна быть очень точно спроектирована. Чтобы избежать пригорания сусла, а также коагулирования белка в трубах выносного кипятильника, необходимо обеспечить скорость циркуляции в пределах 2,5 – 3,0 м/сек. Для равномерного теплообмена длина пути сусла должна быть довольно большой, а значит растут и без того существенные затраты (также требуется циркуляционный насос, энергия для перекачки сусла).

Возникшее в качестве дополнения к котлам обычной конструкции выносное кипячение уже давно стало самостоятельной системой, часто встречающейся в современном пивоварении.

Внутренний кипятильник (перколятор)

Альтернативой выносному кипячению является внутренний кипятильник (перколятор).

Внутренний кипятильник, как следует уже из названия, расположен непосредственно внутри сусловарочного котла. Такой кипятильник может устанавливаться в качестве дополнения к системе нагрева дном и/или стенками, а может и полностью заменять эту систему.

Общий принцип работы перколятора таков: через кипятильник в вертикальном направлении проходят трубы, по которым снизу вверх, нагреваясь от поступающего пара, движется сусло. При повышении температуры плотность сусла уменьшается, из-за чего сусло и перемещается наверх, что обеспечивает эффективное кипячение. Выходя из труб, кипящее сусло оказывается в конусе, где ускоряется и, распределяясь по специальному отражателю, образует широкий веер, опадающий в котел.

Внутренний кипятильник в сусловарочном котле (автор — Алексей Черныш)

Большая площадь испарения благодаря отражателю (автор — Алексей Черныш)

Таким образом, обеспечивается очень большая зона испарения, позволяющая не только эффективно испарять воду, но и отгонять нежелательные вещества.

У внутреннего кипятильника, в отличие от выносного, нет постоянной циркуляции сусла. С одной стороны это хорошо, так как система получается более надежной за счет своей простоты, но с другой стороны, на стадии нагрева во внутреннем кипятильнике будет возникать пульсация закипающего сусла.

Чтобы избежать карамелизации и пригорания сусла, можно применить насос, обеспечив принудительную циркуляцию через внутренний кипятильник до момента, когда сусло закипит. Либо можно скомбинировать систему подачи пара ко дну котла с внутренним кипятильником. В этом случае насос не требуется, поскольку до момента, когда процесс кипячения станет устойчивым, обогрев будет происходить через дно, а затем переключится на внутренний кипятильник. В таком виде система кипячения по-прежнему проста, но крайне эффективна.

Гидрокипячение

Помимо использования пара, существует возможность применения нагретой под давлением до 160-170 °С воды. Но, поскольку вода хуже, чем пар, отдает тепло, гидрокипячение применяется редко.

Прямые электронагреватели

В самых недорогих варочных порядках можно встретить системы кипячения сусла с использованием ТЭНов. Несоответствие прямых электронагревателей задачам пивоварения настолько очевидно, что о возможности применения ТЭНов в профессиональной литературе даже не упоминается, поэтому оставим такие системы без внимания.  Замечу только, что электричество, конечно, может использоваться, но как источник энергии для электрического парогенератора, который, в свою очередь, обеспечивает паром варочный порядок.

Парогенератор в пивоварне (автор — Алексей Черныш)

Выпарной аппарат с падающей пленкой сусла

Постоянное развитие технологий в пивоварении приводит к модификации существующих систем кипячения.

Некоторое время назад получил распространение выпарной аппарат с падающей пленкой сусла. В этой системе малая толщина пленки способствует наилучшему испарению и удалению нежелательных компонентов сусла. Конструкции, использующие принцип падающей пленки, могут различаться между собой — в одном случае используется обогреваемый паром зонт, по которому и движется сусло, в другом случае испарение воды происходит при температуре всего 80 °С в сферической камере с вакуумом.

Такие технологии лишний раз показывают, насколько серьезно сейчас инженеры пивоваренных систем относятся к задаче снижения термической нагрузки на сусло, и как далеко современное пивоварение ушло от простых котлов с прямым нагревом.

0 7472
Поделиться
Лица
Черныш Алексей Сергеевич

Пивовар, представитель компании Caspary GmbH в России.

Комментарии 0
01 июля 2020
Craft Beer China 2020 (Шанхай)

1-3 июля 2020 года в Шанхае, в выставочном центре Shanghai World Expo, пройдет выставка-конференция Craft Beer China, организованная NürnbergMesse China, The Beer Link и China Light Industry Machinery Association при поддержке Doemens Academy.

08 июля 2020
Национальный онлайн-форум участников алкогольного рынка

Всесоюзный научно-исследовательский институт государственных информационных систем учета и маркировки 8 июля проведёт Национальный онлайн-форум участников алкогольного рынка. Зарегистрироваться для участия можно на сайте института.

08 июля 2020
Salón Piva Bratislava

8-10 июля в Братиславе, в здании Старого рынка на площади Словацкого Национального Восстания, пройдёт пивной фестиваль Salón Piva.

Лучшее
9 32499
Павел Егоров: Пять самых-самых сортов пива 90-х