El mosto se hierve enérgicamente durante 60 a 70 minutos. Por lo tanto, el hervidor de mosto debe estar equipado con un sistema de calentamiento potente. Con los cambios en los sistemas de calentamiento de los hervidores, con el paso del tiempo, también ha cambiado la forma del hervidor. Los tipos de calentamiento de hervidores pueden dividirse en hervidores con calentamiento directo por carbón, gas o gasóleo, hervidores con calentamiento por vapor y hervidores con calentamiento por agua caliente.
Hervidores de mosto de calentamiento directo
La forma más antigua de calentar la caldera es la combustión de carbón. Esta forma de combustión directa del combustible por debajo del fondo de la caldera sólo se encuentra muy raramente en las cervecerías antiguas. Debido a la curvatura del fondo de la caldera, el mosto en ebullición hierve rápidamente desde el centro hacia el exterior. Más tarde, este tipo de calderas se reconvirtieron a menudo para calentarlas directamente con gas o gasóleo.
Hervidores de mosto calentados por vapor
La forma más común de calentar una tetera hoy en día es el calentamiento por vapor. Para entender el uso del vapor es necesario primero una pequeña explicación.
Temperatura y presión del vapor
El agua hierve a 100 °C y el vapor producido tiene la misma temperatura. Todos los niños lo saben, pero sólo se aplica en condiciones atmosféricas normales. Si se aumenta la presión en el recipiente -por ejemplo, si el recipiente está cerrado, como una olla a presión-, el agua hierve a una temperatura más alta. En condiciones de saturación de vapor, cada temperatura de ebullición = temperatura del vapor está asociada a una presión definida.
Esto significa que cuanto mayor es la temperatura de ebullición, mayor es la presión, por lo que en los hervidores se emplean presiones y temperaturas mucho más elevadas. Por otro lado, a presiones muy bajas (bajo presión, vacío) el agua hierve incluso a temperaturas muy bajas. Así, la ebullición se produce a una presión de 0,06 bares a 36°C y a una presión de 0,02 bares a 17°C.
En el hervidor de mosto se alcanzan temperaturas de ebullición superiores a 100 °C debido a la altura del mosto. Con un nivel de mosto de 2,5 m de altura, el mosto en el fondo del hervidor se encuentra a una sobrepresión de 0,25 bares, lo que equivale a una presión de vapor de 1,25 bares, y la Tabla muestra que esto corresponde a una temperatura de ebullición de 106°C.
Si el hervidor de mosto se calienta por la parte inferior, se forman burbujas de vapor en todo el fondo del hervidor que suben hacia arriba y provocan el movimiento del mosto y la expulsión de componentes indeseables. El vapor se introduce a una sobrepresión de 2 a 3 bares (=133 a 143C) en la camisa de vapor que rodea el fondo de la caldera. El vapor transfiere su calor de evaporación al mosto y se condensa mientras el mosto alcanza el punto de ebullición.
Una mayor presión, y con ella una mayor temperatura, causa problemas debido a la mayor temperatura de interfase que se produce entonces en el fondo del hervidor. Existe el riesgo de que las partículas de mosto se quemen en la superficie y afecten al sabor de la cerveza.
Equipar una tetera calentada por vapor con doble fondo
Para que la calefacción funcione bien es necesario tener en cuenta algunas consideraciones básicas. El vapor se suministra a la caldera en una tubería de vapor bien aislada (1) para evitar pérdidas de calor. Más allá de la válvula de entrada de vapor (2) hay una válvula reductora de presión (3) que reduce la presión del vapor a la presión permitida. En el caso de las calderas utilizadas habitualmente, se trata de una sobrepresión de 2 a 3 bares. Esta reducción de presión es esencial porque el fondo de la caldera se rompería si se introdujera vapor vivo a unos 15 bares. El vapor se introduce en un canal circular aislado (4) y se distribuye uniformemente a la camisa de vapor a través de varias tuberías de alimentación (5).
La camisa de vapor está aislada por fuera para que haya la menor pérdida de calor posible. Como recipiente a presión, la camisa de vapor debe estar provista de una válvula de seguridad (7) y un manómetro(9). Al inicio de la ebullición, el vapor debe expulsar el aire de la camisa. Para ello, en la parte superior de la camisa de vapor se sueldan de 1 a 4 tubos delgados de purga de aire, cada uno de los cuales se abre en la parte superior de la sala de cocción a través de su propia válvula. Estas válvulas de purga de aire (8) permanecen abiertas al inicio de la ebullición y también durante la ebullición hasta que el vapor fluye libremente desde ellas. En ese momento se tiene la certeza de que el aire ha sido completamente desplazado de la camisa de vapor. Al final de la ebullición, las válvulas se abren para evitar que se forme un vacío como consecuencia de la condensación del vapor y se hunda el fondo de la olla. En la actualidad, esta operación se realiza automáticamente. Existe una diferencia de temperatura entre el mosto y el vapor que se equilibra gracias al fondo termoconductor de la marmita. El mosto se calienta hasta hervir, mientras que el vapor entrega su calor y, al hacerlo, se condensa.
El agua condensada resultante es más pesada que el vapor y se acumula en la parte inferior de la camisa de vapor. El agua condensada debe evacuarse a través del tubo de evacuación de condensados (10) al depósito de condensados (11). El depósito de condensados se encuentra debajo de la camisa de vapor y sólo permite el paso de agua, pero no de vapor. La mayoría de los recipientes de condensación funcionan según el principio del flotador.
El agua condensada se conduce a través del tubo de evacuación de agua condensada (12). El agua condensada es agua pura y se devuelve a la caldera, ya que la caldera suministra agua a través de un recipiente colector.
Al hablar del recipiente de transformación del mosto, se ha señalado que el doble fondo de vapor habitual hasta ahora ha desaparecido en gran medida y que el calentamiento se produce a través de tubos semicirculares soldados al fondo o al lateral del recipiente. Lo mismo ocurre con los calderos de mosto. Los hervidores de mosto equipados con una caldera interna o externa que funciona a baja presión ya no disponen de un sistema de calentamiento de la caldera, ya que la caldera de baja presión proporciona por sí misma la energía necesaria.
Forma y material de la caldera
La forma del hervidor de mosto ha experimentado muchos cambios a lo largo del tiempo. Los primeros hervidores calentados por vapor se construyeron con forma esférica en 1890. Más tarde se introdujo un cambio, de modo que el centro del fondo del hervidor se elevó más para conseguir una mejor ebullición del mosto desde el centro hacia la periferia.
El mismo efecto se obtuvo con calentadores auxiliares incorporados y con marmitas con zona interna de ebullición. En éstas, el mosto se calentaba adicionalmente mediante vapor a una presión más elevada (hasta 5 bares 158°C) y se aceleraba la evaporación. Las superficies de calentamiento necesarias no podían aumentarse en proporción a la carga de mosto.
Hacia 1950 se construyeron varias salas de cocción en forma de bloque en las que los recipientes de cocción estaban situados unos encima de otros. El hervidor de mosto, situado en la parte inferior, tenía una superficie de suelo rectangular, pero la mitad inferior se hizo semicircular para que el calentamiento por vapor del lateral proporcionara una buena circulación del mosto.
Las calderas de diseño compacto que aparecieron en los años sesenta se fabricaban soldando piezas cortadas de chapas lisas. De este modo, se suprimió el costoso trabajo de forjado de las hermosas campanas de cobre que todavía adornan muchas cervecerías. Debido a los diferentes ángulos de inclinación de las paredes y de los tubos de calefacción, aquí también se obtenía una buena circulación, pero que no llegaba completamente a las esquinas. De este modo era posible aumentar las superficies de calefacción en proporción a la carga de molienda.
Calentamiento de agua caliente (hervido hidráulico)
También es posible calentar agua a presión a una temperatura elevada por debajo del punto de ebullición y utilizar esta agua caliente a 160 o 170 °C para calentar el hervidor de mosto. De este modo, no hay pérdidas relacionadas con la condensación del vapor. Por otro lado, se necesita un diámetro de tubería considerablemente mayor y también más energía que el vapor, ya que éste es mucho más fácil de mover que el agua líquida. En consecuencia, la ebullición con agua caliente es menos frecuente hoy en día que el calentamiento habitual con vapor. El calor se transfiere al mosto a través de tubos semicirculares soldados, como ya se ha descrito para el hervidor de mosto.
Hervidor de mosto con ebullición a baja presión
La idea básica de la ebullición a baja presión es que una serie de procesos de conversión proceden más rápidamente si la presión y, por tanto, la temperatura de ebullición son superiores a 100°C.
Los hervidores de mosto con ebullición a baja presión están diseñados como hervidores a presión sellables para una sobrepresión máxima de 0,5 bares y están equipados con los accesorios de seguridad necesarios para la sobrepresión o la depresión. La ebullición del mosto se produce mediante una caldera interna o externa. El condensador de vapor de la caldera se encuentra en la zona de presión de la caldera para poder aprovechar la mayor temperatura del vapor.
En el caso de la ebullición a baja presión, el mosto se hierve durante 50 a 60 minutos a 102 a 104°C. La evaporación total con la ebullición a baja presión es del orden de 5-6 %. La ebullición se produce en una caldera externa situada fuera del hervidor a través de la cual se bombea el mosto o en una caldera interna donde el mosto se calienta en el hervidor de mosto.
Ebullición a baja presión con una caldera externa
En el caso de los hervidores con caldera externa, el mosto circula de 7 a 8 veces por hora a través de una caldera externa situada fuera del hervidor. Para ello, el mosto se extrae continuamente de la parte inferior de la caldera y se bombea a través de la caldera externa mediante una bomba.
Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos (evaporadores tubulares) son la forma de caldera exterior más utilizada, mientras que el intercambiador de calor de placas se emplea con menos frecuencia para este fin. El mosto pasa por los tubos, que a su vez están rodeados de vapor procedente del exterior. Mientras se calienta el mosto, el vapor se enfría y se condensa. Las calderas exteriores se construyen de pie o tumbadas, en el caso de estas últimas, ligeramente inclinadas para un mejor drenaje del condensado. Ambas formas son corrientes.
El tamaño de la caldera exterior (intercambiador de calor) viene determinado por la superficie necesaria a calentar. La superficie de calefacción viene determinada por el número de tubos de calefacción y su diámetro y longitud.
Si se permite que el mosto fluya por las tuberías a una velocidad de paso baja, existe el riesgo de que el mosto se queme o, al menos, se caramelice y, por tanto, aumente de color. Además, existe el peligro de que, como consecuencia de unas temperaturas demasiado elevadas, se acumule proteína coagulada en las tuberías. Para evitarlo, hoy en día suele ser necesaria una mayor velocidad de paso, de 2,6 a 3,0 m/s. Para conseguir el mismo intercambio de calor, cada partícula de mosto tiene que recorrer un camino más largo. Sin embargo, como la longitud de la caldera es limitada por razones de espacio, los extremos del intercambiador de calor suelen medirse como deflectores, de modo que cada partícula de mosto pasa varias veces por el intercambiador de calor. Sin embargo, los deflectores provocan fuerzas de cizallamiento en las partículas de mosto. Para tener pocas zonas de deflectores, la caldera exterior puede tener una longitud considerable.
Ebullición a baja presión con ebullición interna
Los modernos hervidores de mosto se construyen muy a menudo con una caldera interna. La caldera interna es un intercambiador de calor tubular situado en el hervidor de mosto, a través de cuyos tubos dispuestos verticalmente asciende el mosto, mientras es calentado desde el exterior por el vapor. El vapor que se introduce por la parte superior se enfría, se condensa y se evacua.
En un cono de removido, el mosto en ebullición se acumula por encima del nivel de mosto de la caldera y se centrifuga contra un escudo distribuidor, que reparte ampliamente el mosto y garantiza la evaporación, al tiempo que lo devuelve al nivel de mosto.
Mientras que la temperatura del mosto durante la ebullición aumenta de 102 a 104°C, la temperatura (y, por tanto, la presión) del vapor caliente tiene que ser, por supuesto, considerablemente más alta. Al calentarse, se encuentra entre 140 y 145℃, y al hervir, entre 130℃ (= 2,8 bares).
El mosto entra en los tubos de calefacción de la caldera desde el fondo a una temperatura inferior a 100 °C y se calienta a medida que asciende. Esto da lugar muy pronto a la formación en las paredes interiores de piel de burbuja, que a medida que asciende se convierte en ebullición nucleada subenfriada y finalmente en la zona más grande se convierte en ebullición completa, mientras que en el exterior el vapor libera su calor de evaporación (entalpía) y se condensa. El condensado fluye en una capa cada vez más gruesa hacia el fondo, inhibiendo así cada vez más el intercambio de calor.
En el caso de la ebullición, el agua se transforma en gran medida en vapor, que tiene un volumen mucho mayor que el agua a partir de la cual se ha formado. El mayor volumen así producido se eleva en un cono por encima de los tubos de calefacción por encima del nivel del mosto en la caldera, y luego, con la ayuda de un escudo distribuidor, se devuelve a la superficie del mosto. El escudo distribuidor, que puede tener diferentes formas, se regula de tal manera que se produce una circulación completa del mosto en la caldera sin que se produzcan zonas muertas.
Conclusión
En conclusión, la evolución de los hervidores de mosto desde la combustión directa del carbón hasta el moderno calentamiento por vapor y la ebullición a baja presión refleja los continuos avances de la tecnología cervecera. Estas innovaciones no solo mejoran la eficiencia de la elaboración y la consistencia del producto, sino que también subrayan el compromiso de la industria con la sostenibilidad y la excelencia operativa.
