麦汁は60～70分間激しく煮沸される。そのため、麦汁釜は強力な加熱装置を備えていなければならない。時代の変遷とともに、釜の形状も変化してきました。ケトル加熱の種類は、石炭、ガス、熱油による直接加熱式ケトル、蒸気加熱式ケトル、温水加熱式ケトルに分けられる。
直接加熱式麦汁ケトル
ケトル加熱の最も古い形式は石炭焚きである。釜底の下で燃料を直接燃焼させるこの方式は、現在では古い醸造所でごくまれに見られるだけである。釜底が湾曲しているため、沸騰した麦汁は中央から外側に向かって勢いよく沸騰する。その後、このような釜はガスや熱油による直接加熱に変更されることが多くなった。
蒸気加熱式麦汁釜
現在、ケトル加熱の最も一般的な形態は蒸気加熱である。蒸気の使い方を理解するには、まずちょっとした説明が必要だ。
蒸気の温度と圧力
水は100℃で沸騰し、発生する蒸気も同じ温度である。子供なら誰でも知っていることだが、それは標準的な大気条件下でのみ適用される。容器内の圧力が上がれば、例えば圧力釜のように容器が密閉されていれば、水はより高い温度で沸騰する。蒸気が飽和した条件下では、沸騰温度＝蒸気の温度はすべて、定義された圧力と関連している。
つまり、沸騰温度が高いほど圧力も高くなり、ケトルではより高い圧力と温度が採用される。一方、非常に低い圧力（加圧下、真空）では、水は非常に低い温度でも沸騰する。したがって、36℃では0.06バールの圧力で沸騰し、17℃では0.02バールの圧力で沸騰する。
麦汁ケトルでは、麦汁の高さにより100℃以上の沸騰が起こります。麦汁の高さが2.5 mの場合、釜底の麦汁は0.25 barの過圧になり、これは1.25 barの蒸気圧に相当し、表はこれが106℃の沸騰温度に相当することを示している。
麦汁釜を底から加熱すると、釜の底全体に蒸気の泡が発生し、それが上に上がって麦汁を移動させ、好ましくない成分を追い出します。蒸気は2～3バール（＝133～143℃）の過圧でケトル底部のスチームジャケットに供給される。蒸気は蒸発熱を麦汁に伝え、麦汁が沸点に達する間に凝縮する。
圧力が高くなり、温度が上がると、ケトル底の界面温度が高くなるため、問題が生じます。麦汁の粒子が表面で燃え、ビールの味に影響を与える危険性がある。
二重底の蒸気加熱ケトルを装備
加熱をうまく行うには、いくつかの基本的な配慮が必要である。蒸気は、熱損失を避けるために断熱性の高い蒸気管（1）で釜に供給されます。蒸気入口弁（2）の先には、蒸気圧力を許容圧力まで下げる減圧弁（3）があります。一般的に使用されるケトルの場合、これは2～3バールの過圧です。約15バールの生蒸気を導入すると釜底が破裂するため、この減圧は不可欠です。蒸気は断熱された円形の流路(4)に供給され、数本の供給管(5)を通してスチームジャケットに均一に分配されます。
スチームジャケットは、可能な限り熱損失が少なくなるように外側が断熱されている。圧力容器として、スチームジャケットは安全弁(7)と圧力計(9)を備えなければならない。沸騰開始時には、まずジャケット内の空気を蒸気によって追い出さなければならない。そのために、1本から4本の細い空気抜きパイプが蒸気ジャケットの上部に溶接され、それぞれの空気抜きパイプがそれぞれのバルブを通って醸造槽の上部に開口します。これらの空気抜き弁(8)は沸騰開始時、また沸騰中も蒸気が自由に流れ出るまで開いたままである。この時、空気がスチームジャケットから完全に排出されることを確認します。沸騰終了時には、蒸気が凝縮して鍋底が真空になるのを防ぐため、弁が開かれます。現在ではこの操作は自動的に行われる。麦汁と蒸気の間には温度差があるが、これは釜の底の熱伝導性によって均一化される。麦汁は沸騰するまで加熱され、その間に蒸気が熱を伝え、凝縮します。
ドレン水は蒸気より重く、スチームジャケットの下部に溜まる。ドレン水はドレン排出管(10)からドレンポット(11)に排出しなければなりません。ドレンポットはスチームジャケットの下にあり、水だけを通し蒸気を通しません。ほとんどのドレンポットはフロートの原理で作動します。
ドレン水はドレン水ドレンパイプ(12)を通って排出される。ドレン水は純水であり、ケトルが回収容器を介して水を供給するため、ケトルに戻される。
マッシュコンバージョン容器について議論した際、以前は慣習的であった二重のスチームボトムは現在ではほとんどなくなり、加熱は容器底部または側面に溶接された半円形のパイプを通して行われることが指摘された。麦汁釜も同様である。低圧で作動する内部または外部ボイラーを装備した麦汁釜は、低圧ボイラー自体が必要なエネルギーを供給するため、もはや釜加熱システムを備えていない。
ケトルの形状と材質
麦汁釜の形状は、時代の流れの中で多くの変遷を遂げてきた。最初の蒸気加熱釜は1890年に球形で作られた。その後、麦汁の中央から周辺への沸騰をよくするため、釜底の中央が高くなるように変更された。
同じ効果は、内蔵の補助ヒーターや内部ゾーン沸騰を持つケトルでも得られた。この場合、麦汁はさらに高圧の蒸気（最高5バール158℃）で加熱され、蒸発が促進される。必要な加熱面は、粉砕負荷に比例して増やすことはできなかった。
1950年頃、醸造容器が互いの上に配置されたブロック型の醸造所が建設された。一番下に位置する麦汁釜の接地面は長方形だったが、下半分は半円形に作られ、側面の蒸気加熱によって麦汁の循環がよくなるようにした。
60年代に登場したコンパクトなデザインのケトルは、滑らかな金属板から切り出した部品を溶接して作られた。これにより、今でも多くの醸造所を飾っている美しい銅製フードを高価な打抜き加工で作る必要がなくなった。壁と加熱管の傾斜角度が異なるため、ここでも良好な循環が得られたが、隅々まで完全に行き渡らなかった。そのため、グリストの負荷に比例して加熱面を増やすことができた。
温水暖房（ハイドロボイル）
また、圧力下の水を沸点以下の高温に加熱し、この160～170℃の熱水を麦汁釜の加熱に使用することも可能である。この方法では、蒸気の凝縮に伴う損失はない。一方、蒸気の方が液体の水よりはるかに移動しやすいため、パイプの直径がかなり大きくなり、蒸気より多くのエネルギーが必要になる。そのため、現在では通常の蒸気加熱よりも湯煎の方が少なくなっている。熱は、すでにマッシュケトルで説明したように、溶接された半円形のパイプを通して麦汁に伝わります。
低圧沸騰式麦汁ケトル
低圧沸騰の基本的な考え方は、圧力、ひいては沸騰温度が100℃より高ければ、一連の転化プロセスがより迅速に進行するというものである。
低圧沸騰の麦汁釜は、最大0.5 barの過圧に対応する密閉可能な圧力釜として設計されており、過圧または低圧に必要な安全装置が装備されています。麦汁の沸騰は、内部または外部ボイラーによって行われます。ケトル・スチーム・コンデンサーは、より高い蒸気温度を利用できるよう、ケトルの圧力エリアに設置されています。
低圧煮沸の場合、麦汁は102～104℃で50～60分間煮沸される。低圧煮沸による蒸発量は、5～6 %程度です。沸騰は、麦汁がポンプで送られる釜の外部に設置された外部ボイラーか、麦汁がケトル内で加熱される内部ボイラーで行われます。
外部ボイラーによる低圧沸騰
外部ボイラーを備えた釜の場合、麦汁は釜の外部にある外部ボイラーで1時間に7～8回循環されます。このため、麦汁は釜の底から連続的に引き出され、ポンプで外部ボイラーに送られます。
シェル＆チューブ式熱交換器（チューブエバポレーター）が最も一般的に使用される外部ボイラーで、プレート式熱交換器がこの目的に使用されることはあまりない。麦汁は管を通して供給され、管は外部からの蒸気に包まれる。麦汁が加熱されている間、蒸気は冷えて凝縮します。外部ボイラーは立型か横型で、後者の場合は凝縮水の排水をよくするためにわずかに傾斜している。どちらの形式も一般的である。
外部ボイラー（熱交換器）のサイズは、必要な加熱面によって決まる。加熱面は、加熱パイプの本数と直径、長さによって決まります。
麦汁を低い流速でパイプに通すと、麦汁が焦げるか、少なくともカラメル化し、色が濃くなる危険性がある。さらに、温度が高すぎる結果、凝固したタンパク質がパイプに溜まる危険性もある。これを防ぐため、今日では通常、2.6～3.0m/sの高い流速が必要とされる。同じ熱交換を行うためには、麦汁の粒子はより長い距離を移動しなければならない。しかし、ボイラーの長さはスペースの関係で限られているため、熱交換器の両端をバッフルにして、麦汁粒子が熱交換器を数回通過するようにすることが多い。しかし、バッフル部は麦汁粒子にせん断力を与える。バッフル部分を少なくするために、外部ボイラーをかなりの長さにすることもある。
内部沸騰を伴う低圧沸騰
現代の麦汁釜は、内部ボイラーを備えていることが非常に多い。内部ボイラーとは、麦汁釜の中にある管状の熱交換器のことで、縦に並んだ管の中を麦汁が蒸気によって外側から加熱されながら上昇していく。上部から導入された蒸気は冷却され、凝縮して排出される。
ステミングコーンでは、沸騰した麦汁はケトルの麦汁レベルより上に蓄積され、分配シールドに対して遠心分離される。
沸騰中の麦汁の温度は102～104℃まで上昇するが、高温の蒸気の温度（したがって圧力）はもちろんかなり高くなければならない。加熱時の温度は約140～145℃、沸騰時の温度は約130℃（＝2.8バール）です。
麦汁は100℃以下の温度で底からボイラーの加熱管に流れ込み、上昇するにつれて加熱される。その結果、すぐに内壁に気泡が形成され、上昇するにつれて亜冷却核沸騰となり、最終的に最大ゾーンでは完全な沸騰となり、外では蒸気が蒸発熱（エンタルピー）を放出して凝縮する。凝縮水はますます厚い層となって底部に流れ、熱交換をますます阻害します。
蒸発の場合、水蒸気の体積は蒸発前の水蒸気よりはるかに大きくなる。こうして生成された大容量の蒸気は、加熱管の上にあるステミング・コーンで釜内の麦汁の高さより高く持ち上げられ、分配シールドの助けを借りて麦汁表面に戻される。分配シールドは様々な形状があり、デッドゾーンを発生させることなく、ケトル内の麦汁を完全に循環させるように調整される。
結論
結論として、石炭直焚きから近代的な蒸気加熱と低圧沸騰への麦汁釜の進化は、醸造技術の継続的な進歩を反映している。これらの技術革新は、醸造効率と製品の安定性を向上させるだけでなく、持続可能性と卓越した操業に対する業界のコミットメントを明確に示している。
