Горячее сусло после кипячения остывает само за 3-6 часов, и всё это время оно стоит в зоне активного размножения посторонних дрожжей. На производстве так не работают: охлаждение закладывают в варочный порядок отдельным этапом с двумя контурами.
Короткий ответ
Сусло охлаждают в две ступени. Первая: обычной водой с 100 до 60°C за 1,5-2 часа. Вторая: ледяной водой или пропиленгликолем с 50 до 5-9°C за 5-20 минут. Общее время не больше двух часов.
Почему охлаждение сусла нельзя затягивать
Опасная зона начинается сразу после кипячения и заканчивается на 25-30°C. Бактерии и дикие дрожжи в этом диапазоне размножаются быстро, каждая минута промедления повышает риск контаминации. Основные источники заражения: немытое оборудование, семенные дрожжи с примесью диких культур и наружный воздух.
Если сусло остывает 4-5 часов, в нём успевают развиться Brettanomyces и Dekkera. Они дают уксусную кислоту, пиво становится кисловатым и пахнет уксусом. Pichia и Williopsis добавляют фруктовые эфиры, а Saccharomyces diastaticus портит прозрачность и оставляет фенольный тон. Подробнее о том, как кипячение влияет на состав сусла, читайте в статье про кипячение сусла.
Поэтому ограничение по времени жёсткое: весь цикл охлаждения, от 100°C до температуры засева, должен уложиться в два часа. Это правило из технологической инструкции для пивоваренного производства.
Опасная зона
Сусло в диапазоне 50-25°C без активного охлаждения через 30 минут начинает накапливать постороннюю микрофлору. Если вторая ступень затянулась, проверьте температуру ледяной воды и давление в контуре.
Пластинчатый теплообменник: конструкция и принцип
Пластинчатый теплообменник состоит из рифлёных пластин из нержавеющей стали AISI 304, спаянных медью чистотой 99,9%. Сусло проходит между пластинами в одном направлении, охлаждающая вода в противоположном. Это называется противотоком: разница температур между средами остаётся большой на всей длине, поэтому тепло уходит быстрее.
Ребристая форма пластин увеличивает площадь контакта. Модель на 20 пластин занимает 191×73×52 мм и весит около 2 кг, на 36 пластин высота растёт до 87 мм. Рабочее давление 1 МПа, то есть 10 атмосфер, для пивоваренного контура этого достаточно.
Производительность у профессионального чиллера с двойным контуром охлаждения: 30-40 минут на варку. Поток сусла может доходить до 4 м³/час, на практике скорость 10-20 л/мин в зависимости от температуры воды.
| Пластинчатый | Медный чиллер | |
|---|---|---|
| Материал | AISI 304 + медная пайка | Медь M1 99,9% |
| Теплопроводность | Сталь, ниже меди | 398 Вт/(м·K) |
| Время на 25 л | Нет данных | 12 минут |
| Полный цикл варки | 30-40 минут | Зависит от объёма |
| Чистка | Кипячение, пар | Уксус, полировка |
Двухступенчатое охлаждение: схема по шагам
Схема из двух ступеней решает две задачи. Первая ступень, медленная, нужна, чтобы вышел горячий break: комплекс белков и полифенолов, который выпадает при охлаждении с 75 до 60°C. Если охладить сусло мгновенно, break останется во взвеси, и пиво будет мутным. Потому первую ступень ведут обычной водой с температурой 5-12°C, и сусло остывает со 100 до 60°C за 1,5-2 часа.
Вторая ступень, быстрая, убирает риск заражения: с 50 до 5-9°C за 5-20 минут. Холодоноситель здесь ледяная вода или 50% раствор пропиленгликоля с температурой на входе -1...-2°C, на выходе -7...-9°C.
Вода после первой ступени нагревается до 80°C, её собирают и используют для следующей варки. Объём воды на первую ступень берут примерно равным объёму сусла.
Контроль времени
Если вторая ступень длится дольше 30 минут, проверьте температуру холодоносителя и давление. Скорее всего, льда мало или забились каналы.
Сколько нужно воды: гидромодуль и потери
Расход воды на варку считается от гидромодуля. Обычно берут 4 литра воды на килограмм солода: это соотношение 1:4. Заторная вода равна массе солода, умноженной на 4. Для 5 кг солода это 20 литров.
При кипячении испаряется 10-15% объёма за 60-90 минут. На осадок уходит 1-2 литра, дробина впитывает около литра на килограмм. Пример для 23 л готового пива: 20 л заторной, 5 л на испарение, 10 л промывочной, итого 35 л воды.
Для охлаждения из этого объёма важна первая ступень: на неё уходит вода, равная объёму горячего сусла после кипячения, примерно 23-25 л. Эта вода нагревается до 80°C и идёт на следующую варку. О том, как температура влияет на экстракт, читайте в статье про температурные паузы затирания.
| Гидромодуль | 1:4, то есть 4 л/кг |
| Заторная вода | 5 кг × 4 = 20 л |
| Испарение | 10-15% за 60-90 мин |
| Потери на осадок | 1-2 л |
| Поглощение дробиной | ~1 л/кг |
| Итого | 35 л воды |
Медный чиллер своими руками: когда он выручает
Для варок до 25-30 литров пластинчатый теплообменник можно не покупать. Достаточно медного змеевика, который опускается прямо в котёл. Медь M1 чистотой 99,9% проводит тепло в 400 раз лучше нержавейки, поэтому 25 литров с кипения до 20°C остывают за 12 минут. С внутренним турбулятором расход холодной воды сокращается на 40%.
Собирают змеевик из трубки 3/8 или 1/2 дюйма: 15-25 метров для дома, 50 и более для коммерческих объёмов. Трубку наматывают на цилиндр диаметром 10-12 см, витки прижимают друг к другу. На вход и выход надевают силиконовые шланги и стягивают хомутами M8 или M10.
Минусы: на объёмах от 50 литров медный змеевик работает медленнее, а сама медь со временем окисляется и требует зачистки. Но для дачи или первой пивоварни это рабочий вариант.
Ледяная вода или пропиленгликоль
Для второй ступени нужен холодоноситель с температурой около -1...-2°C на входе. Ледяная вода проще: подготовил в морозилке лёд, залил водой, запустил насос. Минус: летом лёд кончается, льдинки забивают каналы, температура прыгает.
Пропиленгликоль дороже, но стабильнее. Раствор 40% замерзает при -22°C, рабочий диапазон до -60°C. Он не кристаллизуется в теплообменнике, вязкость выше воды всего на 5-10%, поэтому насосу хватает запаса. Пищевой пропиленгликоль имеет статус GRAS, то есть безопасен для пищевого контакта.
На практике для малой пивоварни достаточно ледяной воды, если вы варите регулярно и у вас есть морозильная камера. Для коммерческой линии, где варки идут каждую неделю, удобнее гликолевый контур.
| Параметр | Ледяная вода | Пропиленгликоль |
|---|---|---|
| Температура на входе | -1...-2°C | -1...-2°C |
| Замерзание 40% раствора | Не применимо | -22°C |
| Температура плавления чистого | Не указана | -60°C |
| Температура кипения | Не указана | 187,4°C |
| Безопасность | Питьевая | GRAS |
Кто портит пиво при медленном охлаждении
В опасной зоне 100-25°C работают несколько групп микроорганизмов. Brettanomyces и Dekkera дают уксусную кислоту, пиво становится кисловатым с уксусным запахом. Pichia и Williopsis синтезируют нежелательные эфиры и спирты, отсюда фруктовый тон. Saccharomyces diastaticus гидролизует декстрины, делает пиво сухим, мутным и фенольным.
Источники заражения: немытое оборудование, наружный воздух и сами семенные дрожжи. По ГОСТ 29294 допустимое содержание диких дрожжей в засевных не больше 0,5%, бактерий не больше 1%. Если в дрожжах больше примеси, охлаждение не спасёт, но чистота контура обязательна. Дальше сусло передаётся в ферментер, и там важно держать температуру, о чём рассказано в статье про брожение пива.
- Промойте теплообменник перед варкой: щёлочь, потом вода до нейтральной реакции.
- Поставьте фильтр на входе воды, чтобы песок и ржавчина не попали в каналы.
- Подготовьте лёд или гликоль заранее, не в момент, когда сусло уже остыло до 50°C.
- Проверьте герметичность соединений: подсос воздуха на входе насоса даст окисление.
- Держите под рукой запасные прокладки для пластинчатого теплообменника.
Частые ошибки при охлаждении
Первая ошибка: слишком быстрое охлаждение на первой ступени. Если сусло остыло со 100 до 50°C за несколько минут, горячий break не успел выпасть, и пиво получается мутным. Держите первую ступень 1,5-2 часа.
Вторая ошибка: грязная вода в контуре. Загрязнённая вода переносит бактерии через пластины теплообменника прямо в сусло. Используйте фильтрованную воду и промывайте контур перед варкой.
Третья ошибка: затянутая вторая ступень. Если сусло стоит при 20-30°C дольше 30 минут, в нём уже растут посторонние дрожжи. Переключайтесь на вторую ступень при 50°C, не ждите, пока остынет само.
Четвёртая ошибка: окисленный медный змеевик. Зелёный налёт ухудшает теплопередачу и выглядит неопрятно. Чистите его уксусной кислотой после каждой варки.
Частые вопросы
Почему охлаждать сусло нужно в две ступени?
Первая ступень, до 60°C, нужна, чтобы выпал горячий break: комплекс белков и полифенолов. Если охладить мгновенно, break останется во взвеси и пиво будет мутным. Вторая ступень, до 5-9°C, быстро проходит опасную зону и защищает от заражения.
Какая вода нужна для первого контура?
Обычная питьевая вода с температурой 5-12°C на входе. На выходе она нагревается до 80°C, её собирают и используют для следующей варки.
Можно ли использовать лёд из морозилки вместо ледогенератора?
Можно, это обычная практика на малых пивоварнях. Минусы: летом льда не хватает, льдинки забивают шланги, температура холодоносителя прыгает. Для регулярных варок удобнее гликолевый контур.
Что будет, если охладить сусло слишком быстро на первой ступени?
Горячий break не успеет выпасть, и пиво получится мутным и нестабильным при хранении. Поэтому первую ступень держат 1,5-2 часа, даже если вода очень холодная.
Медный чиллер окислился, зелёный налёт опасен?
Налёт на меди это патина, не токсин. Но он ухудшает теплопередачу. Замочите змеевик в уксусе на 30 минут и протрите жёсткой щёткой.
Почему после медленного охлаждения пиво горчит?
При медленном остывании альфа-кислоты хмеля продолжают изомеризоваться. Горечь растёт. Быстрое охлаждение до 5-9°C за 20 минут останавливает этот процесс.