Le refroidissement du moût est une étape clé qui fait le lien entre le brassage et la fermentation. La vitesse de refroidissement détermine directement la qualité de chaque lot de bière. De nombreux brasseurs sous-estiment cette étape. La levure de bière ne peut fermenter qu’à basse température. Après la séparation par tourbillon, le moût chaud doit être refroidi jusqu’à la température de fermentation souhaitée avant l’ensemencement de la levure.
Un temps de refroidissement trop long maintient le moût dans la zone de température intermédiaire, où les micro-organismes nuisibles se développent facilement. Cela peut entraîner une contamination du moût, un goût aigre ou des arômes indésirables, voire gâcher tout le lot de bière. C’est pourquoi un refroidissement rapide, stable et hygiénique du moût est une étape indispensable dans la fabrication artisanale de la bière. Les échangeurs de chaleur à plaques constituent un équipement essentiel pour le refroidissement rapide du moût. Ils se déclinent en deux types : à un étage et à deux étages, afin de répondre aux besoins de refroidissement des brasseries de différentes tailles.
Intérêt technique du refroidissement rapide du moût
L'activité de fermentation de la levure est très sensible à la température. Un moût chaud tue directement la levure ; il est donc impossible d'y ajouter de la levure. Après avoir retiré les résidus chauds dans la cuve de tourbillonnement, le moût chaud doit être refroidi jusqu'à la température de fermentation.
La durée du refroidissement est un facteur déterminant. Entre 20 °C et 60 °C, le moût se trouve dans une zone à risque où les bactéries et les bactéries lactiques se multiplient rapidement. Plus le moût reste longtemps dans cette plage de température, plus le risque de contamination est élevé. Un refroidissement rapide réduit ce temps d’exposition et préserve la saveur du moût frais. Il permet également de séparer les dépôts chauds des dépôts froids, ce qui limite les interférences gustatives lors de la fermentation ultérieure. Une production par lots stable exige de réduire le temps de refroidissement et d’amener rapidement le moût à la température de fermentation.
Équipement de refroidissement du noyau : échangeur de chaleur à plaques
Dans les brasseries artisanales commerciales, échangeur de chaleur à plaques Il est largement utilisé pour le refroidissement du moût. Il est fabriqué en acier inoxydable de qualité alimentaire et se compose de nombreuses fines plaques rainurées des deux côtés.
Par rapport à d'autres équipements de refroidissement, les échangeurs de chaleur à plaques présentent des avantages évidents. Ils occupent peu d'espace au sol et s'adaptent aux salles de brassage compactes. Leur conception est modulable : les utilisateurs peuvent ajouter ou retirer des plaques en fonction de la capacité de production. L'étanchéité entre les plaques est fiable, ce qui empêche tout mélange croisé entre le moût et le fluide de refroidissement, garantissant ainsi la sécurité du fonctionnement. Ils prennent également en charge le nettoyage CIP, ce qui facilite l'entretien sanitaire.
Le principe de refroidissement repose sur un échange thermique à contre-courant. Le moût chaud et le fluide de refroidissement circulent dans des directions opposées le long des rainures situées de part et d'autre des plaques. Les deux fluides ne se touchent pas. Le transfert de chaleur s'effectue à travers les plaques en acier inoxydable. La chaleur du moût chaud est transmise au fluide de refroidissement, ce qui fait baisser la température du moût. Le contre-courant crée une importante différence de température et offre un rendement d'échange thermique bien supérieur à celui d'un refroidissement par serpentin classique.
Refroidissement en une seule étape vs refroidissement en deux étapes
Il existe deux types d'échangeurs de chaleur à plaques : le refroidissement en une étape et le refroidissement en deux étapes, destinés à différentes applications dans le secteur brassicole.
Refroidissement à plaques en une seule étape
Le refroidissement en une seule étape utilise uniquement l'eau de brassage comme fluide de refroidissement. Il se caractérise par une structure simple et un coût d'investissement réduit. L'eau de brassage absorbe la chaleur du moût. Ce système convient aux petites brasseries artisanales et aux projets ne présentant pas d'exigences strictes en matière de vitesse de refroidissement.
Sa limite est évidente. La capacité de refroidissement dépend de la température de l'eau utilisée pour le brassage. En été, lorsque les températures sont élevées, la température de l'eau augmente et il devient difficile de refroidir le moût jusqu'à la température de fermentation souhaitée ; la vitesse de refroidissement diminue alors.
Refroidissement par plaques en deux étapes
Le refroidissement à plaques en deux étapes est une solution hautement efficace comprenant deux sections d'échange thermique. Lors de la première étape, l'eau de brassage évacue la majeure partie de la chaleur du moût. Lors de la deuxième étape, un fluide de refroidissement à basse température assure un refroidissement plus poussé.
Le liquide de refroidissement est un mélange d'éthylène glycol et d'eau dans des proportions adaptées, dont la température est généralement maintenue entre -5 °C et -3 °C. Cette solution de glycol à basse température évacue rapidement la chaleur résiduelle. Elle permet de refroidir le moût jusqu'à la température de fermentation en peu de temps et n'est pas affectée par la température ambiante de l'eau.
Le principal avantage d'un échangeur de chaleur à plaques à deux étages est vitesse de refroidissement plus rapide. Il est idéal pour les brasseries produisant de la bière blonde nécessitant une température de fermentation basse, ou pour les grandes chaînes de production qui exigent un refroidissement rapide. Il nécessite un groupe frigorifique, mais ses performances de refroidissement restent stables tout au long de l'année, sans être affectées par les variations saisonnières de la température de l'eau, et garantissent un temps de refroidissement constant pour chaque lot.
Recommandation concernant l'échangeur de chaleur à plaques Tiantai
Les systèmes de brassage Tiantai sont équipés d'échangeurs de chaleur à plaques en acier inoxydable de qualité alimentaire, disponibles en versions à un ou deux étages pour les petites brasseries artisanales et les brasseries commerciales de taille moyenne. Les plaques d'échange thermique polies réduisent les zones mortes et permettent un nettoyage CIP complet, ce qui diminue les risques de contamination.
La conception à contre-courant garantit un rendement élevé de l'échange thermique. La structure compacte permet de gagner de la place dans l'atelier, et les joints résistants empêchent les fuites croisées de fluides. Les nouvelles petites brasseries peuvent opter pour des échangeurs de chaleur à plaques à un étage afin de maîtriser leur budget. Pour les utilisateurs qui ont besoin d'une fermentation à basse température et d'un refroidissement ultra-rapide, il est recommandé d'opter pour un échangeur de chaleur à plaques à deux étages associé à un refroidisseur au glycol. Il refroidit rapidement le moût, réduit le temps pendant lequel celui-ci reste dans la zone de température critique, préserve la saveur du moût frais, diminue les risques de contamination et crée un environnement stable pour la fermentation de la levure.
Le refroidissement du moût ne se résume pas à une simple baisse de température. Il s'agit d'un processus essentiel pour préserver le moût et éviter toute contamination. Réduisez le temps de refroidissement grâce aux échangeurs de chaleur à plaques. Le modèle à un étage est simple et économique, tandis que le modèle à deux étages offre un refroidissement plus rapide et un contrôle stable de la température. Choisissez l'échangeur de chaleur à plaques adapté en fonction des styles de bière, des conditions du site et de la capacité de production. Cela permet de mener à bien le refroidissement du moût de manière efficace et de préparer l'ensemencement de levure ainsi qu'une fermentation stable.