Refroidissement du vin

Contrôle de la température de fermentation dans la production de vin par les plaques Pillow Plate de l'échangeur de chaleur BUCO

Lesplaques d'échange de chaleur BUCO ont le coefficient normalisé k (W/(K.mbar)) le plus élevé en termes de perte de pression par unité de surface (mbar/m²) sur toute la plage de débit, en particulier aux faibles débits, qui sont les plus intéressants d'un point de vue économique. Les plaques d'échangeur de chaleur peuvent être fabriquées dans presque toutes les géométries possibles et dans tous les aciers inoxydables utilisés dans la production de vin. Les procédés de soudage pour les plaques d'échangeur de chaleur sont le soudage au laser ou le soudage par résistance. Les soudures au laser ont une surface plus rugueuse que les soudures par résistance et sont donc plus difficiles à nettoyer, ce qui entraîne un risque de développement bactérien.

Pourquoi le contrôle de la température de fermentation à l'aide de plaques Pillow Plate est-il si important ?

La fermentation contrôlée du vin est devenue de plus en plus importante au niveau international. Afin d'évaluer cette technologie requise, il est nécessaire de déterminer les coûts d'équipement et d'exploitation liés à l'utilisation des plaques Pillow Plate comme échangeur de chaleur dans ce domaine. Une enquête sur les expériences des viticulteurs avec cette technologie a été menée.

Pourquoi contrôler la température de fermentation avec des plaques Pillow Plate ?

La synthèse des recherches peut être résumée dans les points suivants :

1. Le contrôle des températures de fermentation grâce au refroidissement actif par des échangeurs de chaleur à plaques Pillow Plate entièrement en acier inoxydable augmente la qualité du produit.
2. Le refroidissement actif le plus économique et le plus efficace est obtenu par un échangeur de chaleur à plaques Pillow Plate BUCO en acier inoxydable à l'intérieur de la cuve.
3. Le coefficient de transfert k (W/(K.mbar)) des échangeurs de chaleur à plaques Pillow Plate BUCO en acier inoxydable, qui est donné en fonction de la perte de pression par unité de surface (mbar/m²), est le paramètre le plus important pour mesurer l'efficacité économique.
4. Les plaques Pillow Plate BUCO ont le coefficient normalisé k (W/(K.mbar)) le plus élevé par rapport à la perte de pression par unité de surface (mbar/m²) dans toute la gamme de débit, en particulier aux faibles débits, qui sont les plus intéressants d'un point de vue économique.
5. Les températures de fermentation contrôlées ont le moins d'impact négatif sur l'environnement.
6. L'installation de réfrigération pour les températures de fermentation contrôlées des échangeurs de chaleur à plaques Pillow Plate peut fonctionner soit par absorption, soit par compression, en fonction des types d'énergie disponibles et des besoins du client.

Contrairement aux pays à climat chaud tels que l'Afrique du Sud, l'Australie, la France, le Chili, l'Argentine, etc., où la fermentation à température contrôlée est une pratique courante depuis plusieurs décennies, la question de la fermentation contrôlée en œnologie ne se pose en Europe que depuis une vingtaine d'années. Les raisons en sont les basses températures automnales et la faible capacité des cuves dans de nombreux petits domaines viticoles familiaux, ainsi que les solutions initiales d'irrigation de surface des cuves de fermentation utilisées ici. La fermentation contrôlée maximise la formation d'arômes et influence positivement le métabolisme de la fermentation (par exemple, la perte d'arômes due à la libération de gaz dissous tels que le dioxyde de carbone - effet de stripping). Il est internationalement reconnu que l'abaissement de la température de fermentation à 20°C à l'aide de plaques Pillow Plate entraîne une forte augmentation de la qualité. Un autre aspect à prendre en compte avec le refroidissement actif est l'aspect écologique.

La surface de transfert pour l'abaissement de la température de fermentation peut être fournie par des échangeurs de chaleur externes en thermoplastique, des cuves à double enveloppe ou des surfaces d'échange à l'intérieur de la cuve (par exemple, des plaques d'échange de chaleur insérées). Les échangeurs de chaleur externes ne conviennent pas pour la phase de fermentation car le moût doit être pompé à travers l'échangeur de chaleur. Les échangeurs de chaleur à double enveloppe sont rarement utilisés car il n'est pas toujours possible de modifier les cuves existantes en raison de la minceur de leurs parois. En outre, la température ambiante doit être proche de la température du circuit d'eau.

Les plaques Pillow Plate : que sont les échangeurs de chaleur ? Contrôle de la température de fermentation avec les plaques Pillow Plate

Avec les réservoirs à double paroi, la zone d'échange est très limitée. Dans la pratique, avec les petits réservoirs, seule la moitié supérieure du réservoir est disponible pour le refroidissement, qui dépend donc fortement du niveau de remplissage des réservoirs. En outre, un gradient de température se forme en fonction du rayon et de la hauteur du réservoir. L'avantage de cette technique est que l'intérieur du réservoir n'est pas obstrué par des équipements, ce qui facilite et accélère le nettoyage. Compte tenu de tous ces arguments, un échangeur de chaleur à plaques Pillow Plate dans le réservoir constitue la meilleure alternative. Dans le passé, un certain nombre de mesures ont été effectuées avec certains types de plaques. Ces mesures ont été effectuées dans une cuve de section carrée contenant alternativement du moût en fermentation et de l'eau, sous l'action d'un agitateur à moulinet.

Il s'est avéré que les valeurs obtenues avec l'eau étaient 2 à 3 fois plus élevées que celles obtenues avec le moût de fermentation. La raison en est que les conditions d'écoulement étaient trop bonnes en raison de l'utilisation d'un agitateur. En tenant compte de l'expérience précédente, on a essayé de simuler les conditions d'écoulement typiques de la phase de fermentation. Néanmoins, par rapport aux résultats précédents, la plaque de référence a atteint des valeurs supérieures d'environ 15 % à celles auxquelles on pourrait s'attendre en utilisant du moût en fermentation. La plaque d'échange thermique BUCO présente le meilleur coefficient de transfert, mais aussi la perte de pression par unité de surface Dp/A la plus élevée. Cela montre l'importance du coefficient k en fonction de la perte de pression normalisée par rapport à la surface Dp/A, car il indique combien de kW de puissance thermique peuvent être transférés par kW de puissance mécanique dans la pompe.

Les plaques d'échangeur de chaleur peuvent être produites dans presque toutes les géométries possibles et dans les aciers inoxydables utilisés dans la production de vin. Les premiers essais de nettoyage des plaques sales ont montré que les plaques électropolies sont les plus faciles à nettoyer. L'état de surface le plus proche de l'électropolissage peut avoir de bonnes performances de nettoyage, tandis que l'état de surface des plaques laminées à froid n'est pas recommandé. Les procédés de soudage pour les plaques d'échangeurs de chaleur sont le soudage au laser ou le soudage par résistance. Les joints soudés au laser ont une surface plus rugueuse que les joints soudés par résistance et sont donc plus difficiles à nettoyer, avec un risque de prolifération bactérienne.

Notre évaluation de l'efficacité économique d'un système de fermentation contrôlée montre que ses coûts sont environ 2,5 fois plus élevés que ceux d'un système avec irrigation de surface des cuves. Les points de départ de cette évaluation étaient une petite installation avec une capacité de refroidissement de 12 kW, un amortissement de 10 ans et un système de contrôle simple. Seules les économies réalisées sur les coûts des eaux usées ont été prises en compte, c'est-à-dire que l'augmentation des bénéfices due à l'amélioration de la qualité du produit n'a pas été prise en compte dans cette analyse ; c'est là que réside la véritable motivation pour mettre en œuvre la fermentation contrôlée.

Les aspects suivants des plaques de refroidissement du vin doivent être soulignés :

• La conception individuelle de l'échangeur de chaleur en termes de dimensions, de forme et de matériau permet une utilisation flexible.
• Nettoyage facile grâce à la surface facilement accessible de l'échangeur de chaleur de fermentation
• Régulation de la température homogène et adaptée au produit grâce aux réfrigérants et à l'eau de ces plaques Pillow Plate
• Toute conception de l'échangeur de chaleur à plaques Pillow Plate selon les critères d'application de l'échangeur de chaleur ou les spécifications pour les transferts de chaleur
• Des conceptions individuelles d'échangeurs de chaleur à plaques Pillow Plate en termes de dimensions, de forme et de matériau permettent une utilisation flexible du système de refroidissement
• Contours flexibles adaptables à toutes les conditions grâce à un équipement de soudage laser CNC librement programmable pour le transfert de chaleur

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