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Groupes froid de récup. et systèmes de refroidissement

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Groupes froid de récup. et systèmes de refroidissement

Messagepar Charles AP » 04 Juin 2018, 16:03

En hiver brasse qui veut, en été brasse qui peut ! Ce petit proverbe nous rappelle l'importance de la température de fermentation et du problème que peut poser l'incapacité à contrôler cette température.

En effet, un contrôle correcte de la température de fermentation permet :
- de favoriser une fermentation complète (atteindre l'atténuation prévue),
- de contrôler les aspects organoleptiques liés aux levures,
- de réduire les risques d'infection,
- d'assurer une garde efficace et donc une meilleure clarification de la bière,
- d'être moins tributaire des saisons (température de l'air extérieur).

Les équipements permettant le contrôle de la température au sein des fermenteurs sont souvent onéreux et nécessitent des aménagements conséquents. Cependant, les sources de groupes froid de récupération ne manquent pas (tank à lait, groupe froid à immerger (type buvette), tireuses de bières, etc). Il ne reste qu'à légèrement les détourner pour pouvoir s'en servir dans la brasserie.

Brasserie de la mousson : refroidissement avec des tireuses à bière

La ferme-brasserie de la mousson, conduite par Rémi Boude, est située à Sainte-Jalle en Drôme provençale (26). Il s'agit d'un GAEC installé sur une Ferme Terre de Lien, ils produisent le grain avec lequel ils font du pain et de la bière. La brasserie produit annuellement entre 14 000 et 18 000 litres de bière par brassin de 1500 litres. Doté d'imagination et d'un bon niveau de soudure inox, pour Rémi tout est possible. La bricole, permettant de réduire l'effort de travail sans pour autant perdre en qualité, est présente à tous les étages de la brasserie.


Pour son système de refroidissement, Rémi a décidé de détourner des tireuses à bière de leur utilisation première, pour mettre à profit leur groupe froid afin de refroidir un circuit d'eau.

Dans son utilisation normale, une tireuse permet le refroidissement d'une ligne de bière entre le départ du fût et l'arrivée au robinet de tirage. Ceci est rendu possible grâce à un groupe froid qui refroidi un volume d'eau dans lequel passe un serpentin. C'est en passant par ce serpentin que la bière est refroidie, en un seul passage. La mobilité de la bière dans la ligne est assurée en injectant du CO2 sous pression au sommet du fût (voir schéma de fonctionnement d'une tireuse).

fonctionnement tireuse.jpg
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Le système mis au point par Rémi consiste en un circuit fermé d'eau qui passe par la tireuse (au travers du serpentin où circule habituellement la bière) et par le fermenteur par l'intermédiaire d'un échangeur « drapeau » (voir illustration ci-dessous).

schéma refroidissement mousson.jpg
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Pour mettre à profit la tireuse, il a simplement fallu boucler le circuit et permettre la circulation de l'eau grâce à des petites pompes en ligne (pompe de ligne Python). Il s'agit de pompe utilisée sur les lignes de bière en soutien au CO2 lorsque le dénivelé est trop important (quand les fûts sont à la cave et les becs au rez de chaussé par exemple). L'eau part froide de la tireuse (grâce à son passage dans le serpentin), passe dans l'échangeur « drapeau » et retourne vers le serpentin pour être refroidie à nouveau. Une sonde mesurant la température à l'intérieur du fermenteur contrôle la pompe et assure ainsi le maintient de la bière à température constante.

La brasserie dispose de deux fermenteurs de 800 litres de récup. (cylindroconiques, simple parois, pressurisables). Pour éviter les pertes de chaleur, les fermenteurs ont été isolés en sanglant de la mousse isolante sur leur pourtour et les tuyaux du circuit de refroidissement également, avec des gaines de mousse isolante (1).

Des modifications ont été apportées au sommet des fermenteurs en effectuant des soudures inox au TIG : deux piquages pour le tuyau aller et le tuyau retour de l'échangeur drapeau et un troisième piquage pour l'introduction de la sonde de température à l'intérieur du fermenteur (2).

Les tireuses, une par fermenteur, ont été installées au dessus de la salle de fermentation, permettant ainsi de réduire au maximum les pertes de chaleur et de minimiser le travail de la pompe (3).

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Utilisation et améliorations éventuelles :

Ce système fonctionne bien. Il permet à Rémi de gérer sa température de fermentation primaire et d'effectuer sa garde à froid (lui évitant ainsi de déplacer les fermenteurs vers une éventuelle chambre froide). Le fait d'avoir une tireuse par fermenteur est intéressant car cela permet, le cas échéant, de rajouter un fermenteur (et donc une tireuse) à la salle de fermentation sans pour autant modifier les installations mises en place auparavant pour les autres fermenteurs.

Coût (par fermenteur) :
- 1 tireuse d'occasion (prix très variable) entre 250 et 1000 €,
- 1 échangeur drapeau : 400 - 700 € neuf,
- 1 Pompe python de faible dénivelé : 50 – 100 €
Le reste du système est principalement constitué de récup.


Brasserie de l'ale'Ouët : refroidissement avec des groupes froids type « buvette »


La brasserie-malterie de l'Ale'Ouët est située en Ardèche, à Pont de verière sur Chirols. Fin bricoleurs et débrouillards, ils ont auto construits de nombreux éléments de leur Atelier.

Pour d'avantage d'information sur la malterie-brasserie de l'Ale'Ouët : cliquez ici


Le système adopté par l'Ale'Ouët est très proche de celui de la Mousson présenté ci-dessus. Il s'agit également d'un circuit d'eau froide qui permet le refroidissement des fermenteurs en passant dans des échangeurs drapeau installés à l'intérieur des fermenteurs. La principale différence réside dans le fait qu'ils utilisent un groupe froid de type « buvette » plutôt qu'une tireuse à bière. Les groupes froid buvette sont prévus pour être immergés dans un bac d'eau afin de le refroidir, ils ne contiennent donc pas de réserve d'eau interne. Bertrand et Vincent ont donc résolu ce problème en récupérant un tank à lait leur servant de réserve d'eau dans laquelle les groupes froid sont immergés (voir schéma).

Schéma Ale'Ouët.jpg
Schéma Ale'Ouët.jpg (482.95 Kio) Vu 936 fois


Utilisation et améliorations éventuelles :

La brasserie possède des fermenteurs de récup. de 800 litres, cylindro-coniques, simple paroi et pressurisables. La garde à froid est réalisée en chambre froide. Le système de refroidissement concerne donc uniquement la fermentation primaire et permet un certain contrôle de la température, toutefois, celui-ci présente certaines faiblesses et pourrait être amélioré :

- la pompe utilisée pour faire circuler l'eau de refroidissement n'est pas vraiment dimensionnée pour cette usage,
- la pompe est utilisée pour d'autres postes de la brasserie. Il est donc nécessaire d'installer et désinstaller régulièrement le système,
- les fermenteurs ne sont pas équipés de thermostat, la pompe doit donc être lancée et coupée manuellement,
- étant donné l'absence de sonde de température dans les fermenteurs, ils utilisent des thermomètres adhésif qui ne sont pas très fiables (plus d'infos ci-dessous),
- les fermenteurs sont simple parois et pourraient être isolés.

L'installation de sondes de température dans les fermenteurs est souvent onéreuse, ce qui entraîne de nombreuses petites brasseries à s'en passer. L'effort est alors mis sur la température de l'air autour du fermenteur, ce qui n'est pas optimale car, notamment en fonction de la phase de développement des levures, il peut y avoir une forte différence de température entre l'extérieur et l'intérieur de la cuve. Ainsi, les thermomètres adhésifs (voir illustration ci-dessous), très peu cher et normalement destinés aux brasseurs amateurs en raison de leur faible précision, peuvent tout de même fournir une indication précieuse sur la température à l'intérieur du fermenteur.

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thermomètre adhésif brewferm.jpg (15.96 Kio) Vu 936 fois


Coût :
- groupes froid buvette : récup.
- tank à lait : récup.
- échangeurs drapeau : 400 – 700 € neuf
- pompe : pas connaissance du prix mais acheté initialement pour d'autres postes de la brasserie

Brasserie de l'Arnon : refroidissement avec un tank à lait


La brasserie de l'Arnon (ou la Trinquette) est située à Loye-sur-Arnon dans le Cher (18). Elle a été lancée en 2016 par Eloi Soulez. A l'heure actuelle, il produit environ 25 000 litres de bière par an, par brassin de 1800 litres. La brasserie étant située à côté de la ferme de sa compagne, l'ambition future est de produire le grain sur place. En ce qui concerne le houblon, des plantations ont également été initiées sur la ferme (80 pieds) mais ne donnent pas encore de bons résultats. Tenant à se constituer un outil de travail performant dès le départ, Eloi a habillement choisi, sur l'ensemble de la brasserie, entre ce qu'il pouvait faire lui-même et ce qu'il fallait sous-traiter ou acheter neuf.


La brasserie de l'Arnon dispose de 2 fermenteurs cylindroconiques double parois de 1000 litres et d'un fermenteur à fond plat double parois de 2000 litres. Du matériel neuf et de qualité (Cespedes Industrias, Espagne).

Pour son système de refroidissement la brasserie s'est équipé d'un tank à lait avec son groupe froid en état de marche. Celui-ci constitue donc une réserve d'eau froide qui alimente un circuit passant au sein des doubles parois des trois fermenteurs.

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Afin d'individualiser le refroidissement des fermenteurs, chacun d'eux a été équipé d'une sonde de température contrôlant une électrovanne placée sur le circuit au niveau de l'arrivée d'eau froide. Cela permet d'ouvrir automatiquement le circuit lorsqu'il y a un besoin de refroidissement au niveau d'un fermenteur. Les électrovannes ont été doublées avec des vannes manuelles pour pouvoir fermer le circuit en cas de défaillance des électrovannes.

Si l'ensemble des cuves sont à la bonne température, les 3 électrovannes sont fermées, empêchant ainsi tout refroidissement. Pour empêcher que la pompe du circuit tourne en continu en buttant sur des vannes fermées, ce qui pourrait l'endommager à la longue, un système de « bypass » a été mis en place sur le circuit. Il s'agit d'une connexion bridée par une vanne manuelle à moitié ouverte entre les tuyaux « aller » et les tuyaux « retour », permettant à l'eau de retourner directement au tank à lait lorsque les fermenteurs n'ont pas besoin de refroidissement.

Illustration arnon.jpg
Illustration arnon.jpg (1012.71 Kio) Vu 936 fois


Utilisation et améliorations éventuelles :
Le système fonctionne fonctionne très bien et n'a pas posé de problème jusqu'à présent. Il permet de réaliser la garde à froid en descendant la température des fermenteurs jusque 5 - 6 °C. Selon Eloi, le facteur limitant est la puissance du tank à lait. Il serait aussi préférable d'utiliser un tank fermé plutôt qu'un cylindrique vertical ouvert comme ici.

Coût :
- cuve cylindroconique Cespedes : environ 4500 € pièce
- tank à lait : 400 €
- pompe du circuit (centrifuge) : 300 €
- électrovanne + sonde température : 325 € (par fermenteur)
- Tableau électrique de contrôle : 300 €



Ces travaux de recensement bénéficient du soutien financier de l’Europe et du Réseau Rural National, par le biais de la Mobilisation Collective pour le Développement Rural coordonnée par l’Atelier Paysan sur "L’innovation par les Usages, un moteur pour l’agroécologie et les dynamiques rurales" (2015-2018), dont la FNCUMA, la FADEAR, l’InterAFOCG, AgroParisTech et le CIRAD sont partenaires.

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