맥아즙은 60~70분 동안 힘차게 끓입니다. 따라서 맥아즙 주전자에는 강력한 가열 장치가 장착되어 있어야 합니다. 주전자 가열 시스템의 변화와 함께 시간이 지남에 따라 주전자의 모양도 바뀌었습니다. 주전자 가열의 유형은 석탄, 가스 또는 난방유로 직접 가열하는 주전자, 증기 가열 주전자, 온수 가열 주전자로 나눌 수 있습니다.
직접 가열 맥아즙 주전자
가장 오래된 형태의 주전자 난방은 석탄 연소입니다. 주전자 바닥 아래에서 연료를 직접 태우는 이 방식은 이제 오래된 양조장에서만 아주 드물게 볼 수 있습니다. 주전자 바닥의 곡률로 인해 끓는 맥아즙이 중간에서 바깥쪽으로 빠르게 끓습니다. 나중에 이러한 주전자는 종종 가스나 난방유로 직접 가열하는 방식으로 전환되었습니다.
증기 가열 맥아 즙 주전자
오늘날 가장 일반적인 형태의 주전자 가열 방식은 증기 가열입니다. 스팀 사용을 이해하려면 먼저 약간의 설명이 필요합니다.
증기 온도 및 압력
물은 100°C에서 끓고 생성되는 증기의 온도는 동일합니다. 모든 어린이는 이 사실을 알고 있지만 이는 표준 대기 조건에서만 적용됩니다. 압력솥처럼 용기의 압력이 높아지면(예: 용기가 닫혀 있는 경우) 물은 더 높은 온도에서 끓습니다. 증기가 포화 상태인 조건에서는 모든 비등 온도 = 증기 온도가 정의된 압력과 연관됩니다.
즉, 끓는 온도가 높을수록 압력이 높아져 주전자에는 훨씬 더 높은 압력과 온도가 사용됩니다. 반면에 매우 낮은 압력(압력, 진공 상태)에서는 물이 매우 낮은 온도에서도 끓습니다. 따라서 36°C에서 0.06bar의 압력, 17°C에서 0.02bar의 압력에서 끓음이 발생합니다.
맥아즙 주전자에서 100°C 이상의 끓는 온도는 맥아즙의 높이 때문에 발생합니다. 맥아 즙 높이가 2.5m인 경우 주전자 바닥의 맥아 즙은 0.25bar의 과압 상태에 있으며, 이는 1.25bar의 증기 압력에 해당하며 표에 따르면 이는 106°C의 끓는 온도에 해당합니다.
맥아즙 주전자를 바닥부터 가열하면 주전자의 모든 바닥에 증기 기포가 형성되어 위로 올라가 맥아즙이 움직이고 원하지 않는 성분이 빠져나오게 됩니다. 스팀은 주전자 바닥의 스팀 재킷에 2~3바(=133~143℃)의 과압으로 공급됩니다. 증기는 증발 열을 맥아즙에 전달하고 맥아즙이 끓는점까지 올라가는 동안 응축됩니다.
압력이 높을수록 온도가 높아지면 주전자 바닥에서 발생하는 계면 온도가 높아져 문제가 발생할 수 있습니다. 맥아즙 입자가 표면에서 타서 맥주 맛에 영향을 미칠 위험이 있습니다.
이중 바닥이 있는 스팀 가열 주전자 장착하기
난방이 잘 작동하려면 몇 가지 기본적인 고려 사항이 필요합니다. 스팀은 열 손실을 방지하기 위해 잘 단열된 스팀 파이프(1)를 통해 주전자에 공급됩니다. 스팀 입구 밸브(2) 너머에는 스팀 압력을 허용 압력으로 낮추는 감압 밸브(3)가 있습니다. 일반적으로 사용되는 주전자의 경우 이 압력은 2~3바의 과압입니다. 약 15bar의 증기가 유입되면 주전자 바닥이 파열될 수 있기 때문에 이러한 압력 감소는 필수적입니다. 스팀은 절연된 원형 채널(4)로 공급되고 여러 공급 파이프(5)를 통해 스팀 재킷에 균일하게 분배됩니다.
스팀 재킷은 열 손실을 최소화하기 위해 외부가 단열 처리되어 있습니다. 압력 용기로서 스팀 재킷에는 안전 밸브(7)와 압력계(9)가 제공되어야 합니다. 끓이기 시작하면 재킷 안의 공기를 먼저 증기로 배출해야 합니다. 이를 위해 1~4개의 얇은 공기 배출 파이프가 스팀 재킷의 상부에 용접되며, 각 파이프는 자체 밸브를 통해 양조장 상부로 열립니다. 이 공기 방출 밸브(8)는 끓이기 시작할 때와 끓이는 동안에도 증기가 자유롭게 흐를 때까지 열린 상태로 유지됩니다. 그러면 스팀 재킷에서 공기가 완전히 빠져나가는 것이 확실해집니다. 끓임이 끝나면 스팀 응축으로 인해 진공이 형성되어 팬 바닥이 무너지는 것을 방지하기 위해 밸브가 열립니다. 요즘에는 이 작업이 자동으로 수행됩니다. 맥아즙과 증기 사이에는 열을 전도하는 주전자 바닥에 의해 온도 차이가 발생하여 균일해집니다. 맥아즙은 끓을 때까지 가열되고 증기는 열을 전달하면서 응축됩니다.
생성된 응축수는 증기보다 무거워서 스팀 재킷의 하부에 모입니다. 응축수는 응축수 배수관(10)을 통해 응축수 포트(11)로 배출해야 합니다. 응축수 포트는 스팀 재킷 아래에 위치하며 물만 통과하고 증기는 통과하지 못합니다. 대부분의 응축수 포트는 플로트 원리로 작동합니다.
응축수는 응축수 배수관(12)을 통해 배출됩니다. 응축수는 순수한 물이며 주전자가 수집 용기를 통해 물을 공급할 때 주전자로 되돌아갑니다.
매시 변환 용기에 대해 논의할 때 이전에 관습적으로 사용하던 이중 스팀 바닥이 요즘에는 거의 사라지고 용기 바닥이나 측면에 용접된 반원형 파이프를 통해 가열이 이루어진다는 지적이 있었습니다. 이는 맥아즙 주전자에도 동일하게 적용됩니다. 저압 아크에서 작동하는 내부 또는 외부 보일러가 장착된 맥아즙 주전자는 저압 보일러가 자체적으로 필요한 에너지를 공급하기 때문에 더 이상 주전자 가열 시스템이 제공되지 않습니다.
주전자 모양 및 재질
맥아 주전자의 모양은 시간이 지남에 따라 많은 변화를 겪었습니다. 최초의 증기 가열 주전자는 1890년에 구형으로 제작되었습니다. 나중에 주전자 바닥의 중앙을 더 높이 올려 중간에서 주변부까지 맥아즙이 더 잘 끓도록 변경되었습니다.
내장 보조 히터와 내부 구역 끓임 기능이 있는 주전자에서도 동일한 효과를 얻을 수 있었습니다. 이 경우 맥아즙은 더 높은 압력(최대 5bar 158°C)의 증기로 추가로 가열되었고 증발이 가속화되었습니다. 필요한 가열 표면은 분쇄 부하에 비례하여 증가시킬 수 없었습니다.
1950년경에는 양조 용기가 서로 위에 위치하는 블록 형태로 다양한 양조장이 건설되었습니다. 바닥에 위치한 맥아즙 주전자는 바닥면이 직사각형이었지만, 측면의 증기 가열로 맥아즙이 잘 순환할 수 있도록 아래쪽 절반은 반원형으로 만들어졌습니다.
60년대에 등장한 컴팩트한 디자인의 주전자는 매끄러운 금속판에서 잘라낸 부품을 용접하여 만들었습니다. 이로 인해 여전히 많은 양조장을 장식하는 아름다운 구리 후드에서 값비싼 두들김이 사라졌습니다. 벽과 난방 파이프의 경사 각도가 다르기 때문에 여기에서 너무 좋은 순환이 이루어졌지만 모서리에 완전히 도달하지 못했습니다. 따라서 가루 부하에 비례하여 가열 표면을 늘릴 수 있었습니다.
온수 난방(수압 끓이기)
물을 끓는점 이하의 고온으로 압력을 가해 가열하고 이 뜨거운 물을 160~170°C로 사용하여 맥아즙 주전자를 가열하는 것도 가능합니다. 이렇게 하면 증기의 응축과 관련된 손실이 없습니다. 반면에 증기는 액체 물보다 이동이 훨씬 쉽기 때문에 훨씬 더 큰 파이프 직경이 필요하고 증기보다 더 많은 에너지가 필요합니다. 따라서 오늘날 온수 끓이기는 일반적인 증기 가열보다 덜 자주 발견됩니다. 매시 주전자에 대해 이미 설명한 대로 용접된 반원형 파이프를 통해 열이 맥아즙으로 전달됩니다.
저압으로 끓이는 맥아즙 주전자
저압 비등의 기본 개념은 압력이 100°C보다 높으면 일련의 변환 과정이 더 빠르게 진행되어 끓는 온도가 높아진다는 것입니다.
저압 끓이기 기능이 있는 맥아즙 주전자는 최대 0.5바의 과압을 견딜 수 있도록 밀봉 가능한 압력 주전자로 설계되었으며 과압 또는 저압에 필요한 안전 피팅이 장착되어 있습니다. 맥아즙의 끓임은 내부 또는 외부 보일러를 통해 이루어집니다. 주전자 스팀 콘덴서는 주전자의 압력 영역에 위치하여 더 높은 증기 온도를 활용할 수 있습니다.
저압 끓임의 경우, 맥즙을 102~104°C에서 50~60분간 끓입니다. 저압 끓이기를 사용한 총 증발량은 5-6 % 영역에 있습니다. 끓임은 맥즙이 펌핑되는 주전자 외부에 위치한 외부 보일러 또는 맥즙 주전자에서 맥즙이 가열되는 내부 보일러에서 이루어집니다.
외부 보일러로 저압 끓이기
외부 보일러가 있는 주전자의 경우, 주전자 외부에 위치한 외부 보일러를 통해 한 시간에 7~8회 맥즙을 순환시킵니다. 이를 위해 주전자 바닥에서 맥즙을 지속적으로 빼내어 펌프를 통해 외부 보일러로 펌핑합니다.
쉘 앤 튜브 열교환기(튜브 증발기)는 가장 일반적으로 사용되는 외부 보일러 형태이며, 판형 열교환기는 이 용도로 사용되는 빈도가 적습니다. 맥즙은 튜브를 통해 공급되며, 튜브는 다시 외부의 증기로 둘러싸여 있습니다. 맥즙이 가열되는 동안 증기는 냉각되어 응축됩니다. 외부 보일러는 서 있거나 누운 자세로 제작되며, 후자의 경우 응축수가 더 잘 배수되도록 약간 경사진 형태로 제작됩니다. 두 가지 형태가 모두 일반적입니다.
외부 보일러(열교환기)의 크기는 가열해야 할 필요한 표면에 따라 결정됩니다. 가열 표면은 가열 파이프의 수와 직경 및 길이에 따라 결정됩니다.
맥즙이 낮은 유속으로 파이프를 통과하도록 허용하면 맥즙이 타거나 최소한 캐러멜화되어 색이 변할 위험이 있습니다. 또한 온도가 너무 높으면 응고된 단백질이 파이프에 모일 위험이 있습니다. 이를 방지하기 위해 오늘날에는 일반적으로 2.6~3.0m/s의 더 높은 유속이 필요합니다. 동일한 열 교환을 달성하려면 각 맥아즙 입자가 더 먼 거리를 이동해야 합니다. 그러나 보일러의 길이는 공간상의 이유로 제한되어 있기 때문에 열교환기의 끝 부분을 배플로 처리하여 각 맥아즙 입자가 열교환기를 여러 번 통과하도록 하는 경우가 많습니다. 그러나 배플 영역은 맥아즙 입자에 전단력을 유발합니다. 따라서 배플 영역이 적기 위해 외부 보일러의 길이가 상당히 길어질 수 있습니다.
내부 끓임으로 저압 끓이기
현대의 맥아즙 주전자는 내부 보일러로 제작되는 경우가 많습니다. 내부 보일러는 수직으로 배열된 튜브를 통해 맥아즙 주전자의 관형 열교환기로, 외부에서 증기로 가열되는 동안 맥아즙이 상승합니다. 따라서 상단에서 유입된 증기는 냉각되고 응축되어 배출됩니다.
스템밍 콘에서는 끓는 맥아즙이 주전자의 맥아즙 레벨 위에 쌓이고 분배 실드에 원심분리되어 맥아즙이 넓게 퍼지고 증발을 보장하면서 맥아즙 레벨로 되돌아오게 됩니다.
끓는 동안 맥아즙의 온도는 102~104°C까지 상승하지만, 뜨거운 증기의 온도(따라서 압력)는 당연히 훨씬 더 높아야 합니다. 약 140~145℃에서 가열하고 약 130℃(=2.8bar)에서 끓입니다.
맥즙은 100°C 이하의 온도에서 바닥에서 보일러의 가열 튜브로 흐르고 상승하면서 가열됩니다. 이렇게 되면 곧 내벽에 기포가 형성되고, 기포는 더 높이 올라갈수록 과냉각된 핵산염 비등으로 바뀌고 마지막으로 가장 큰 영역에서 완전한 에벌루션이 되며, 증기 바깥쪽에서는 증발 열(엔탈피)을 방출하고 응축됩니다. 응축수는 점점 더 두꺼운 층으로 바닥으로 흐르면서 열 교환을 점점 더 억제합니다.
에불리션의 경우, 물은 대부분 물이 형성된 물보다 훨씬 더 큰 부피를 가진 증기로 변합니다. 이렇게 생성된 더 큰 부피는 주전자에 있는 맥아즙의 높이보다 높은 가열 튜브 위의 스템밍 콘에서 상승한 다음 분배 실드의 도움으로 맥아즙 표면으로 되돌아갑니다. 다양한 형태를 가질 수있는 분배 실드는 데드 존이 발생하지 않고 주전자에서 맥아 즙의 완전한 순환이 일어나도록 조절됩니다.
결론
결론적으로, 직접 석탄 연소에서 현대식 증기 가열 및 저압 끓임으로 진화한 맥아즙 주전자의 발전은 양조 기술의 지속적인 발전을 반영합니다. 이러한 혁신은 양조 효율성과 제품 일관성을 개선할 뿐만 아니라 지속 가능성과 운영 우수성에 대한 업계의 노력을 강조합니다.
