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Wort Boiling by Batch Rectification—Possibilities for Reducing Required Evaporation

MBAA TQ doi:10.1094/TQ-46-1-0208-01  |  VIEW ARTICLE

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

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