Refrigeración del vino

Fermentación controlada en la producción de vino mediante placas intercambiadores de calor BUCO

Las placas intercambiadoras de calor BUCO tienen el mayor coeficiente normalizado k (W/(K.mbar)) en términos de pérdida de presión por unidad de superficie (mbar/m²) en todo el rango de caudales, especialmente a bajos caudales, que son los más interesantes económicamente. Las placas de los intercambiadores de calor pueden fabricarse en casi todas las geometrías posibles y en los aceros inoxidables utilizados en la producción de vino. Los procesos de soldadura de las placas del intercambiador de calor son la soldadura por láser o por resistencia. En este caso, las soldaduras por láser tienen una superficie más rugosa que las soldaduras por resistencia y, por tanto, son más difíciles de limpiar, lo que conlleva el riesgo de proliferación de bacterias.

La fermentación controlada del vino ha adquirido una importancia creciente a nivel internacional. Para evaluar esta tecnología requerida, es necesario determinar el equipamiento y los costes de funcionamiento que supone la utilización de la placa de intercambio de calor BUCO como intercambiador de calor en este ámbito. Se ha realizado una encuesta sobre las experiencias de los viticultores con esta tecnología.  El resumen de las investigaciones puede resumirse en los siguientes puntos: 

1. La fermentación controlada mediante la refrigeración activa aumenta la calidad del producto. 
2. El enfriamiento activo más económico y eficaz se consigue mediante placas intercambiadoras de calor BUCO en el interior del tanque de vino. 
3. El coeficiente de transferencia k (W/(K.mbar)), que se da en relación con la pérdida de presión por unidad de superficie (mbar/m²), es el parámetro más importante para medir la eficiencia económica. 
4. Las placas BUCO tienen el mayor coeficiente normalizado k (W/(K.mbar)) en relación con la pérdida de presión por unidad de superficie (mbar/m²) en todo el rango de caudales, especialmente en los caudales bajos, que son los más interesantes económicamente.
5. La fermentación controlada tiene el menor impacto negativo sobre el medio ambiente. 
6. La instalación frigorífica puede funcionar por absorción o por compresión, en función de los tipos de energía disponibles y de las necesidades del cliente.

A diferencia de los países de clima cálido, como Sudáfrica, Australia, Francia, Chile, Argentina, etc., donde la fermentación a temperatura controlada es una práctica habitual desde hace varias décadas, el tema de la fermentación controlada en enología sólo se plantea en Europa desde hace dos décadas. Esto se debe a las bajas temperaturas otoñales y a la escasa capacidad de los depósitos en muchas bodegas pequeñas y familiares, así como a las soluciones iniciales de riego superficial de los depósitos de fermentación utilizados. La fermentación controlada maximiza la formación de aromas e influye positivamente en el metabolismo de la fermentación (por ejemplo, la pérdida de aroma debido a la liberación de gases disueltos como el dióxido de carbono – efecto stripping).

Es un hecho reconocido internacionalmente que bajar la temperatura de fermentación a 20°C conlleva un gran aumento de la calidad. Otro aspecto a tener en cuenta con la refrigeración activa es el aspecto ecológico. La superficie de transferencia para reducir la temperatura de fermentación puede ser proporcionada por intercambiadores de calor externos, tanques de doble pared o superficies de intercambio dentro del tanque (por ejemplo, placas de intercambiador de calor insertadas). Los intercambiadores de calor externos no son adecuados para la fase de fermentación, ya que el mosto debe ser bombeado a través del intercambiador de calor. Los intercambiadores de calor de doble camisa se utilizan raramente porque no siempre es posible modificar los tanques existentes debido a sus finas paredes. Además, la temperatura ambiente debe estar cerca de la temperatura del circuito de agua.

Con los tanques de doble pared, la zona de intercambio es muy limitada. En la práctica, con tanques pequeños sólo se dispone de la mitad superior del tanque para el enfriamiento, lo que depende en gran medida del nivel de llenado de los tanques. Además, se forma un gradiente de temperatura que depende del radio y la altura del tanque. La ventaja de esta técnica es que el interior del tanque no está obstruido por los equipos, por lo que la limpieza es rápida y sencilla. Teniendo en cuenta todos estos argumentos, las placas del intercambiador de calor BUCO en el tanque son la mejor alternativa.  En el pasado, se realizaron varias mediciones con algunos tipos de placas. Estas mediciones se realizaron en un tanque de sección cuadrada que contenía mosto en fermentación y agua de forma alterna, bajo la acción de un agitador de carrete. Resultó que los valores conseguidos con el agua eran de 2 a 3 veces superiores a los conseguidos con el mosto fermentado. La razón era que las condiciones de flujo eran demasiado buenas debido al uso de un agitador. Teniendo en cuenta la experiencia anterior, se intentó simular las condiciones de flujo típicas de la fase de fermentación. Sin embargo, en comparación con los resultados anteriores, la placa de referencia alcanzó valores que eran aproximadamente un 15 % más altos de lo que cabía esperar cuando se utilizaba mosto en fermentación.

La placa de intercambio de calor BUCO tiene el mejor coeficiente de transferencia, pero también la mayor pérdida de presión por unidad de superficie Dp/A. Esto demuestra la importancia del coeficiente k dado en función de la pérdida de presión normalizada con respecto al área Dp/A, ya que indica cuántos kW de potencia térmica pueden transferirse por cada kW de potencia mecánica en la bomba. Las placas del intercambiador de calor BUCO pueden fabricarse en casi todas las geometrías posibles y en los aceros inoxidables utilizados en la producción de vino. Las primeras pruebas de limpieza de las placas sucias demostraron que las placas electropulidas son las más fáciles de limpiar. El acabado superficial más cercano al electropulido puede tener un buen rendimiento de limpieza, mientras que el acabado superficial de las placas laminadas en frío no es recomendable. Los procesos de soldadura de las placas de los intercambiadores de calor son la soldadura por láser o por resistencia. En este caso, las soldaduras por láser tienen una superficie más rugosa que las soldaduras por resistencia y, por lo tanto, son más difíciles de limpiar, con el riesgo de crecimiento bacteriano.

Nuestra evaluación de la eficiencia económica de un sistema de fermentación controlada muestra que sus costes son aproximadamente 2,5 veces superiores a los de un sistema con riego superficial de los tanques. Los puntos de partida para esta evaluación fueron una pequeña planta con una capacidad de refrigeración de 12 kW, una amortización de 10 años y un sistema de control sencillo. Sólo se ha tenido en cuenta el ahorro en los costes de las aguas residuales, es decir, no se ha tenido en cuenta en este análisis el aumento del beneficio debido a la mayor calidad del producto; ahí es donde reside el verdadero incentivo para implantar la fermentación controlada.

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