Wort Boiling by Batch Rectification—Possibilities for Reducing Required Evaporation
MBAA TQ doi:10.1094/TQ-46-1-0208-01 |
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Dr.-Ing. Marcus Hertel (1,2), and Prof.
Dr.-Ing. Karl Sommer (2). 1. Hertel GmbH Constructiones Cerevisiae,
Gstättengasse 31, 5020 Salzburg, Austria. 2. TU München-Weihenstephan,
Lehrstuhl für Maschinen- und Apparatekunde, Am Forum 2, D-85350
Freising-Weihenstephan, Germany.
Abstract
Today, energy costs are very high and are predicted to rise further.
Because approx. 2,260 kJ is required to evaporate 1 L of wort (or its
water content), it is advantageous to reduce total evaporation during wort
boiling. The total evaporation required to achieve the target
concentration in cast-out wort is a property of the solution and is
determined by the vapor-liquid equilibrium of unwanted flavors in wort and
starting concentration in the kettle-up wort. Thus, total evaporation
cannot be reduced by existing wort-boiling systems, although this is often
asserted. It was theorized that the only way to possibly reduce the
required overall evaporation is by fractional distillation or
rectification. To test this theory, a new wort-boiling system was
constructed using the basics of evaporation and rectification. In this new
rectification wort-boiling system, a side stream of wort is constantly
drawn from the wort kettle and fed into a rectification column connected
to the kettle. Thus, the evaporating vapor and recirculating wort are in
direct contact, which concentrates unwanted flavors in the vapor. Because
of this, the discharged steam has a concentration of unwanted flavors that
is much higher than that produced by normal boiling systems. Test trials
were performed with the new wort-boiling system, and its evaporation
efficiency was determined. Results of the measurements showed that an
equal reduction of unwanted flavors was achieved with approx. 50% less
overall evaporation than that required by a normal wort-boiling system.
The evaporation efficiency, thus, was doubled. Using this new system, it
is possible to reduce the required overall evaporation during batch
processing of wort boiling by as much as 50%. If the boiling time is also
reduced, the resulting wort has lower thermal stress and a desirable wort
protein profile. The required rectification column can be added to nearly
any existing wort-boiling system.
Keywords: efficiency engineering, wort
boiling
Síntesis
Los costos de la energía son hoy en día muy altos y se pronostica que
subirán aún más. La reducción del tiempo total de evaporación del mosto
sería muy conveniente debido a que cada litro de agua evaporada consume
m.ó.m. 2.260 kJ. La evaporación total necesaria para alcanzar la
concentración deseada del mosto final es una propiedad de la solución y es
determinada por la concentración inicial del mosto (paila llena) y por el
equilibrio de aromáticos indeseables en el vapor y el líquido, por lo que
la evaporación total no puede ser reducido por sistemas de cocción de
mosto actuales, contrariamente a lo que algunos fabricantes sostienen. Se
ha dicho que en teoría sólo se podría reducir la evaporación total
mediante una rectificación o una destilación fraccionada. Para intentar
verificar este supuesto, se construyó un sistema de cocción de mosto
usando los conocimientos básicos de la evaporación y de la rectificación.
En este sistema, se lleva una corriente parcial de mosto de la paila de
cocción para alimentar una columna de rectificación conectada a la paila.
De esta manera se consigue que el vapor desprendido está en contacto
directo con el mosto en recirculación, lo que concentra los aromáticos
indeseados en el vapor de manera que el vapor desprendido tenga una
concentración mucho mayor de aromáticos indeseados de lo que se puede
conseguir con un sistema normal de cocción. Se determinó la eficiencia de
la evaporación del nuevo sistema de cocción. Los resultados demuestran que
se puede conseguir una misma reducción de aromáticos indeseados con 50 %
menos evaporación total que con sistemas convencionales de cocción, o lo
que es lo mismo, se dobló la eficiencia de evaporación. Este nuevo método
hace posible reducir en hasta 50 % la evaporación total necesaria en un
proceso por lotes. Esta reducción del tiempo de evaporación reduce la
carga térmica a que se somete el mosto, impartiendo al mosto un perfil
proteico más deseable. La columna de rectificación se puede adaptar a casi
cualquier tipo de sistema de cocción existente.
Palabras claves:
cocción de mosto, ingeniería eficiente
