La refrigeración del mosto es una parte indispensable del proceso de maceración. El mosto caliente, tras la ebullición, debe enfriarse rápidamente hasta alcanzar la temperatura de fermentación. La elección del sistema de refrigeración influye directamente en el consumo de energía, el uso de agua y la inversión en equipamiento, lo que constituye un factor clave a la hora de comparar proyectos de fábricas de cerveza.
¿Qué es la refrigeración en dos etapas?
El intercambiador de calor de placas de dos etapas cuenta con secciones delantera y trasera separadas por placas divisorias para llevar a cabo el intercambio de calor en dos etapas. En la primera etapa, el agua del grifo enfría el mosto caliente hasta una temperatura de entre 40 y 50 °C. El agua del grifo entra a 20 °C y se calienta hasta unos 55 °C tras absorber calor. En la segunda etapa, un refrigerante a baja temperatura continúa enfriando el mosto hasta unos 7 °C. El refrigerante pasa de -4 a -3 °C a unos 0 °C y, a continuación, vuelve a la estación de refrigeración para ser enfriado de nuevo y volver a circular. El agua caliente recuperada del primer intercambio de calor puede utilizarse directamente como agua de alimentación para el macerado en la sala de cocción.
Ventajas de la refrigeración en dos etapas
- Recuperación de calor residual. El agua caliente recuperada puede utilizarse como agua de alimentación para el macerado y reducir la carga de la caldera.
- La diferencia de temperatura en cada etapa es menor. La formación de incrustaciones en las placas es más lenta, lo que alarga el intervalo entre limpiezas CIP.
- La carga de refrigeración dividida garantiza un funcionamiento estable. Adecuado para fábricas de cerveza medianas y grandes con varios lotes al día.
Desventajas de la refrigeración en dos etapas
- Equipos complejos. Secciones de intercambio de calor dobles, más tuberías y válvulas, una inversión inicial mayor y una superficie ocupada más amplia.
- El líquido refrigerante debe mantenerse a una temperatura de entre -4 y -3 °C, lo que conlleva un mayor consumo energético para la refrigeración.
- Se requiere un sistema independiente de circulación de refrigerante con glicol o etanol, lo que conlleva la instalación de tuberías adicionales y más trabajo de mantenimiento.
¿Qué es la refrigeración de una sola etapa?
La refrigeración en una sola etapa utiliza directamente el agua de elaboración como medio de intercambio térmico, enfriando el mosto de 95 °C a 7 °C en una sola pasada. Proceso: La refrigeración directa con amoníaco enfría el agua de elaboración hasta convertirla en agua helada a una temperatura de entre 2 y 4 ℃. Tras el intercambio de calor con el mosto caliente, el agua helada se calienta hasta alcanzar una temperatura de entre 75 y 80 ℃. Esta agua caliente alcanza la temperatura ideal para el lavado y puede utilizarse de inmediato.
Tres ventajas fundamentales de la refrigeración en una sola etapa
- Equipo sencillo sin tabiques intermedios. El agua de elaboración actúa como medio. No se necesita etanol ni refrigerante a base de glicol, lo que permite prescindir de todo el sistema de circulación de refrigerante.
- Ahorra entre 30% y 40% de electricidad. El agua de refrigeración solo tiene que enfriarse hasta alcanzar una temperatura de entre 2 y 4 ℃. En comparación con el sistema de dos etapas, que mantiene el refrigerante a una temperatura de entre -4 y -3 ℃, las unidades de refrigeración funcionan en condiciones menos exigentes.
- El agua caliente de la salida resulta ideal para el rociado. No se necesita calentamiento adicional, lo que permite ahorrar combustible, vapor y agua.
Desventajas de la refrigeración en una sola etapa
- Una gran diferencia de temperatura en una sola pasada provoca una acumulación más rápida de incrustaciones y depósitos de proteínas en las placas. Es necesario realizar limpiezas CIP con mayor frecuencia.
- El agua caliente recuperada se utiliza principalmente para el lavado de malta, lo que ofrece menos flexibilidad que el agua recuperada en dos etapas para múltiples usos en la sala de cocción.
- El intercambio de calor en una sola etapa hace que la temperatura de salida del mosto sea sensible a las fluctuaciones del agua helada. Se requiere un sistema de agua helada estable.
Diferencias fundamentales entre el sistema de dos etapas y el de una sola etapa
Como medio de intercambio térmico, la refrigeración en dos etapas utiliza agua del grifo junto con un refrigerante de glicol o etanol a baja temperatura. La refrigeración en una sola etapa utiliza únicamente agua helada, sin refrigerante de glicol ni etanol.
En cuanto al proceso de enfriamiento, el enfriamiento en dos etapas es un proceso que consta de dos pasos. El mosto caliente pasa primero de 95 ℃ a 40-50 ℃ y, a continuación, se enfría aún más hasta alcanzar los 7 ℃. El enfriamiento en una sola etapa completa el proceso en un solo paso: el mosto pasa directamente de 95 ℃ a 7 ℃.
La temperatura de funcionamiento media varía. El refrigerante del sistema de refrigeración de dos etapas debe mantenerse constante entre -4 y -3 ℃, mientras que el sistema de refrigeración de una sola etapa solo requiere agua helada a una temperatura de entre 2 y 4 ℃.
El agua caliente recuperada se utiliza para distintos fines. La refrigeración en dos etapas produce agua caliente a 55 ℃, destinada principalmente al agua de alimentación del macerado. La refrigeración en una sola etapa genera agua caliente a 75-80 ℃ para el lavado directo.
En lo que respecta al consumo energético, la refrigeración en dos etapas consume más electricidad, ya que requiere un refrigerante a temperatura ultrabaja. La refrigeración en una sola etapa puede reducir el consumo de energía entre un 30% y un 40%.
En cuanto a la configuración del equipo, el sistema de refrigeración de dos etapas cuenta con dos secciones de intercambiador de calor de placas, además de tuberías de circulación de refrigerante y numerosas válvulas. El sistema de refrigeración de una sola etapa utiliza un único intercambiador de calor de placas sin sistema de circulación de glicol, por lo que su diseño es más compacto.
En cuanto al aprovechamiento del calor residual: la refrigeración en dos etapas reduce la carga de la caldera al reutilizar el agua de alimentación caliente recuperada. La refrigeración en una sola etapa utiliza el agua caliente recuperada para el rociado, lo que elimina la necesidad de calentar el agua de rociado y permite ahorrar combustible y agua.
Cómo elegir
Elige De una sola etapa: Gran demanda de agua para el rociado; el objetivo es simplificar el equipamiento y reducir los costes de electricidad, evitando el uso de un sistema de glicol. El agua caliente recuperada se utiliza principalmente para el rociado. Ideal para cervecerías pequeñas y medianas.
Elige De dos etapas: Elevado consumo de agua de maceración; necesidad de agua caliente recuperada para la preparación de los ingredientes; producción continua en lotes múltiples; ciclo CIP más largo para las placas.
Conclusión
La refrigeración en dos etapas se basa en un intercambio de calor en dos fases. Produce agua caliente a 55 ℃ para el macerado de la materia prima. La escasa diferencia de temperatura frena la formación de incrustaciones, lo que la hace idónea para fábricas de cerveza con una gran demanda de agua de alimentación y lotes continuos.
La refrigeración en una sola etapa utiliza agua helada de elaboración de cerveza como medio, sin necesidad de glicol. La temperatura de refrigeración objetivo es más alta, lo que permite un ahorro de electricidad de 30%~40%. El agua caliente recuperada a 75~80 ℃ puede utilizarse directamente para el lavado sin necesidad de recalentarla, lo que simplifica la estructura del equipo.
A la hora de diseñar el sistema de refrigeración del mosto para la sala de cocción, evalúa tus necesidades de agua para el lavado y la alimentación del macerado, así como la configuración del sistema de refrigeración, con el fin de determinar cuál es la mejor tecnología de refrigeración para tu sala de cocción.