Le refroidissement du moût est une étape indispensable du processus de brassage. Le moût chaud, après ébullition, doit être rapidement refroidi jusqu'à la température de fermentation. Le choix de la solution de refroidissement a une incidence directe sur la consommation d'énergie, la consommation d'eau et l'investissement en équipement, ce qui en fait un critère de comparaison essentiel pour les projets de brasserie.
Qu'est-ce que le refroidissement en deux étapes ?
L'échangeur de chaleur à plaques à deux étages comporte une partie avant et une partie arrière séparées par des plaques de séparation, ce qui permet de réaliser l'échange thermique en deux étapes. Lors de la première étape, l'eau du robinet refroidit le moût chaud jusqu'à une température comprise entre 40 et 50 °C. L'eau du robinet entre à 20 °C et s'échauffe jusqu'à environ 55 °C après avoir absorbé la chaleur. Au cours de la deuxième étape, un fluide de refroidissement à basse température continue de refroidir le moût jusqu'à environ 7 °C. Le fluide de refroidissement passe de -4 à -3 °C à environ 0 °C, puis retourne vers la station de réfrigération pour être refroidi à nouveau et remis en circulation. L’eau chaude récupérée lors du premier échange thermique peut être utilisée directement comme eau d’alimentation pour le brassage dans la salle de brassage.
Avantages du refroidissement en deux étapes
- Récupération de la chaleur perdue. L'eau chaude récupérée peut servir d'eau d'alimentation pour le brassage et réduire la charge de la chaudière.
- La différence de température à chaque étage est moindre. L'entartrage des plaques est plus lent, ce qui permet d'espacer les cycles de nettoyage CIP.
- La répartition de la charge de refroidissement garantit un fonctionnement stable. Convient aux brasseries de taille moyenne et grande produisant plusieurs cuvées par jour.
Inconvénients du refroidissement en deux étapes
- Équipement complexe. Double section d'échange thermique, davantage de conduites et de vannes, investissement initial plus élevé et encombrement au sol plus important.
- Le liquide de refroidissement doit être maintenu à une température comprise entre -4 et -3 °C, ce qui entraîne une consommation d'énergie plus élevée pour la réfrigération.
- L'utilisation de glycol ou d'éthanol nécessite un système de circulation de liquide de refroidissement indépendant, ce qui implique des tuyauteries supplémentaires et des travaux d'entretien.
Qu'est-ce que le refroidissement en une seule étape ?
Le refroidissement en une seule étape utilise directement l'eau de brassage comme fluide caloporteur, refroidissant le moût de 95 °C à 7 °C en un seul passage. Procédé : le refroidissement direct à l'ammoniac transforme l'eau de brassage en eau glacée à une température comprise entre 2 et 4 °C. Après l'échange thermique avec le moût chaud, l'eau glacée se réchauffe jusqu'à atteindre une température comprise entre 75 et 80 °C. Cette eau chaude atteint ainsi la température idéale pour le lavage de cuve et peut être utilisée immédiatement.
Les trois principaux avantages du refroidissement en une seule étape
- Équipement simple, sans cloison intermédiaire. L'eau de brassage sert de fluide caloporteur. Aucun liquide de refroidissement à base d'éthanol ou de glycol n'est nécessaire, ce qui permet de se passer de tout système de circulation de liquide de refroidissement.
- Permet d'économiser entre 30% et 40% d'électricité. L'eau de refroidissement doit uniquement être refroidie à une température comprise entre 2 et 4 °C. Par rapport aux systèmes à deux étages, qui maintiennent le fluide de refroidissement à une température comprise entre -4 et -3 °C, les groupes frigorifiques fonctionnent dans des conditions moins rigoureuses.
- L'eau chaude en sortie convient parfaitement au lavage par ruissellement. Aucun chauffage supplémentaire n'est nécessaire, ce qui permet d'économiser du combustible, de la vapeur et de l'eau.
Inconvénients du refroidissement en une seule étape
- Une différence de température importante lors d'un passage unique accélère la formation de tartre et le dépôt de protéines sur les plaques. Un nettoyage CIP plus fréquent est nécessaire.
- L'eau chaude récupérée est principalement destinée au lavage de la cuve, ce qui offre moins de souplesse que l'eau récupérée en deux étapes, qui peut être utilisée à diverses fins dans la salle de brassage.
- L'échange thermique en une seule étape rend la température de sortie du moût sensible aux variations de la température de l'eau glacée. Un système d'eau glacée stable est nécessaire.
Principales différences entre les systèmes à deux étages et à un seul étage
En ce qui concerne le fluide caloporteur, le refroidissement en deux étapes utilise de l'eau du robinet associée à un liquide de refroidissement à base de glycol ou d'éthanol à basse température. Le refroidissement en une seule étape utilise uniquement de l'eau glacée, sans glycol ni éthanol.
En ce qui concerne le processus de refroidissement, le refroidissement en deux étapes se déroule en deux phases. Le moût chaud passe d'abord de 95 °C à 40-50 °C, puis est refroidi jusqu'à 7 °C. Le refroidissement en une seule étape permet d'achever le refroidissement en une seule fois : le moût passe directement de 95 °C à 7 °C.
La température de fonctionnement moyenne varie. Le fluide de refroidissement utilisé dans le système de refroidissement à deux étages doit être maintenu à une température constante comprise entre -4 et -3 °C, tandis que le système de refroidissement à un seul étage nécessite uniquement de l'eau glacée maintenue entre 2 et 4 °C.
L'eau chaude récupérée est utilisée à différentes fins. Le refroidissement en deux étapes produit de l'eau chaude à 55 °C, principalement destinée à l'alimentation en eau du brassage. Le refroidissement en une seule étape génère de l'eau chaude à une température comprise entre 75 et 80 °C, destinée au lavage direct.
En matière de consommation d'énergie, le refroidissement en deux étapes consomme davantage d'électricité, car il nécessite un fluide de refroidissement à très basse température. Le refroidissement en une seule étape permet de réduire la consommation d'électricité de 30% à 40%.
En ce qui concerne l'installation, le système de refroidissement à deux étages comprend deux sections d'échangeurs de chaleur à plaques, ainsi que des conduites de circulation du liquide de refroidissement et de nombreuses vannes. Le système de refroidissement à un seul étage utilise un seul échangeur de chaleur à plaques, sans système de circulation de glycol, ce qui lui confère une configuration plus compacte.
En termes de récupération de la chaleur perdue : le refroidissement en deux étapes réduit la charge de la chaudière grâce à la réutilisation de l'eau d'alimentation chaude récupérée. Le refroidissement en une seule étape utilise l'eau chaude récupérée pour le lavage, ce qui évite de devoir chauffer l'eau de lavage et permet d'économiser du combustible et de l'eau.
Comment choisir
Choisissez À un seul étage: Besoins importants en eau de rinçage ; objectif : simplifier l'équipement et réduire les coûts d'électricité, tout en évitant les systèmes au glycol. L'eau chaude récupérée est principalement utilisée pour le rinçage. Idéal pour les brasseries de petite et moyenne taille.
Choisissez En deux étapes: Consommation importante d'eau d'alimentation pour le brassage, nécessité de disposer d'eau chaude recyclée pour la préparation des ingrédients, production continue en lots multiples, cycle CIP plus long pour les plaques.
Conclusion
Le refroidissement en deux étapes repose sur un échange thermique en deux phases. Il permet d'obtenir de l'eau chaude à 55 °C pour le brassage. La faible différence de température ralentit la formation de tartre, ce qui convient aux brasseries ayant des besoins importants en eau d'alimentation et produisant en continu.
Le refroidissement en une seule étape utilise de l'eau glacée de brassage comme fluide caloporteur, sans nécessiter de glycol. La température de refroidissement cible étant plus élevée, cela permet d'économiser 30%~40% d'électricité. L'eau chaude récupérée à 75~80 °C peut être directement utilisée pour le lavage sans réchauffage, ce qui simplifie la structure de l'installation.
Lors de la conception du système de refroidissement du moût pour votre salle de brassage, évaluez vos besoins en eau pour le lavage et l'alimentation du brassage, ainsi que la configuration du système de réfrigération, afin de déterminer la technologie de refroidissement la mieux adaptée à votre salle de brassage.