Scambiatore di calore a piastre: come funziona

Quando le fatiche della cotta volgono a conclusione, si affaccia un ultimo grande scoglio per gli homebrewer: il raffreddamento del mosto. È molto importante compiere questo procedimento nel modo corretto perché è qui che possono avvenire le infezioni. Tutto quello che entra in contatto con il mosto dopo la bollitura è potenzialmente portatore di batteri. Il raffreddamento deve essere quindi eseguito con la massima velocità e nel modo più “asettico” possibile.

Chi inzia a fare la birra all grain di solito non si preoccupa troppo di questo passaggio (in fondo ci sono già tante cose di cui preoccuparsi) e prende per buone le bislacche indicazioni di chi raffredda il mosto in una vasca da bagno piena di acqua fredda. Ci avete mai provato? Fatelo e poi diteci quanti litri di acqua avete sprecato e dopo quante ore siete riusciti a portare la birra ad una temperatura decente.

La vasca deve essere infatti bella colma per immergere bene la pentola e, se volete che la temperatura scenda a 20-25 gradi, l’acqua al suo interno deve essere ad una temperatura di almeno 10°. Più raffreddate il mosto, più l’acqua della vasca si riscalda. Quindi o continuate ad aggiungere acqua dal rubinetto o aggiungete di continuo bottiglie di plastica con acqua congelata.

Volete un consiglio? Lasciate perdere! Lo scambiatore a piastre risolverá in maniera brillante il vostro problema di raffreddamento. Con un risparmio di acqua e tempo.

Come funziona uno scambiatore a piastre

Lo scambiatore di calore a piastre è un dispositivo rettangolare composto internamente da tante piastre di metallo sovrapposte. Tra le piastre sono presenti delle intercapedini vuote all’interno delle quali far scorrere il liquido. Le intercapedini sono disposte per creare due percorsi paralleli e indipendenti tra loro così da permettere il flusso simultaneo di due liquidi senza che si mescolino tra loro. Sulla parte superiore dello scambiatore sono presenti quattro bocchettoni, due per ogni flusso: uno di entrata e uno di uscita.

Il principio è quello di creare due flussi di liquido paralleli e contrari: uno per il mosto caldo, uno per l’acqua fredda. I due liquidi scorrono all’interno delle intercapedini dello scambiatore separati solo dalle piastre di metallo che, funzionando da ponte termico, trasferiscono il calore dal mosto all’acqua, abbattendo istantaneamente la temperatura. Maggiore è il numero di piastre, maggiore è lo scambio di calore e la capacità di raffreddamento.

Come scegliere: modelli e materiale

Proprio perché deve funzionare da ponte termico, lo scambiatore deve essere di metallo. Di solito può essere di acciaio inox o di rame. Se decidete di comprare quello in acciaio, controllate sempre che sia di un tipo di acciaio alimentare (AISI 304 o 316). Tra i primi risultati di Google troverete sicuramente gli scambiatori da caldaia, ma non vanno bene: non è metallo alimentare! Meglio pensare alla salute e spendere qualche soldo in più.

Quale dei due metalli è il migliore? Sicuramente lo scambiatore in rame è meno costoso di quello in acciaio. Soprattutto, il rame ha una conducibilità termica 4 volte superiore a quella dell’acciaio. Significa che è in grado di raffreddare il mosto molto più velocemente. Ma attenzione! Anche il rame di per sé non è idoneo al contatto con gli alimenti acidi (e il mosto di birra lo è) e deve essere “stagnato” ovvero ricoperto da una patina di stagno. Attenzione quindi quando comprate il vostro scambiatore a piastre a controllare che il dispositivo sia idoneo all’uso alimentare.

L’acciaio di contro è sicuramente molto più sicuro del rame (sempre che sia del tipo AISI 304 o 316), ma è più costoso e conduce meno efficacemente il calore.

L’acciaio è più igienico Del rame, ma è più costoso e conduce meno efficacemente il calore.

Esistono infine anche scambiatori di calore con piastre in ceramica, spesso usati nelle piscine, ma sono prodotti molto specialistici e soprattutto…molto costosi!

Numero di piastre

Ma il materiale non è tutto! Altro elemento fondamentale per il buon funzionamento di uno scambiatore è il numero di piastre. Più piastre sono presenti all’interno, più grande è la superficie di contatto con il liquido e di conseguenza lo scambio termico tra acqua e mosto. In parole povere: più piastre ci sono, più velocemente si raffredda il mosto.

Esistono scambiatori da 10, 20, 40 e 50 piastre. A nostro avviso, affinché uno scambiatore faccia efficacemente il proprio lavoro deve avere almeno 20 piastre. Per darvi un’idea approssimativa, con 20 piastre riuscite a portare 30 litri di mosto da 90° a circa 30° in 10 minuti. Se volete andare ancora più veloci, optate per la versione da 40 o 50, ovviamente spendendo qualcosa in più.

Come usare lo scambiatore di calore

Per montare uno scambiatore di calore a piastre seguite le nostre indicazioni:

1. Montate un portagomma su ognuno dei quattro bocchettoni;
2. Montate il flusso di ingresso del mosto: collegate un tubo in plastica alimentare che parte dalla pentola di bollitura al bocchettone di ingresso dello scambiatore. Stringete il tubo con una fascetta stringitubo;
3. Montate il flusso di uscita del mosto: collegate un tubo di plastica alimentare dal foro di uscita (quello opposto in lunghezza al foro di entrata) al fermentatore. Stringete il tubo con una fascetta stringitubo;
4. Montate il flusso di ingresso dell’acqua fredda: collegate con un tubo un rubinetto dell’acqua corrente al bocchettone dello scambiatore posto affianco a quello di uscita del mosto;
5. Montate il flusso di uscita dell’acqua: collegate un tubo dal bocchettone dello scambiatore posto affianco a quello di ingresso del mosto e fatelo scaricare in un tombino, lavandino o recipiente per raccogliere l’acqua usata per il raffreddamento.

Attenzione: è fondamentale che i due flussi di acqua e mosto siano invertiti, cioè vadano in direzioni opposte! Se così non fosse, i due liquidi scorrerebbero paralleli e non ci sarebbe quello scambio necessario ad abbattere la temperatura.

E’ fondamentale che i due flussi siano invertiti!

Consiglio utile: utilizzerete parecchia acqua per il raffreddamento. Piuttosto che scaricarla nel tombino, usatela per pulire le pentole. L’acqua esce dallo scambiatore a circa 40° e si presta perfettamente a lavori di pulizia dell’attrezzatura.

Pulizia dello scambiatore

Prima di essere utilizzato occorre ovviamente una attenta pulizia. Il nostro consiglio è di montare tutto il sistema come descritto nel paragrafo precedente, quindi fare circolare nel flusso una soluzione di acqua e Chemipro Oxi (perossido di ossigeno) per 5minuti circa.

Se il vostro scambiatore è di acciaio inox (non è invece da usare con il rame), anche una soluzione di acqua e acido peracetico va bene. Attenzione però: si tratta di un prodotto estremamente corrosivo e irritante, per di più infiammabile se riscaldato a più di 40°. Maneggiatelo solo se siete esperti.

Come pulire lo scambiatore dopo l’uso

Dopo l’utilizzo consigliamo di procedere immediatamente alla pulizia dello scambiatore per evitare che il mosto rimanga al suo interno e crei delle incrostazioni. Fate circolare un po’ di acqua corrente nel flusso del mosto (vi basterà invertire i bocchettoni di ingresso) per circa 5 minuti. Noi per sicurezza, aggiungiamo subito dopo un ultimo giro di acqua e Chemipro Oxi per altri 5 minuti.

Finita la pulizia cercate di far uscire l’acqua residua scuotendo per qualche minuto lo scambiatore. Quindi riponetelo a testa in giù, meglio se al sole o su un termosifone per farlo asciugare bene.

Lo scambiatore ispezionabile: cos’è

Come sempre, tra gli homebrewer c’è un vivace dibattito attorno alla maggiore sicurezza degli scambiatori ispezionabili rispetto a quelli tradizionali. Che cos’è uno scambiatore ispezionabile? Semplicemente un modello che si può smontare per poter pulire e appunto “ispezionare” il suo interno.

Molti appassionati sostengono che dia maggiore sicurezza in quanto permette una migliore pulizia evitando infezioni. Per nostra esperienza possiamo dire che in diversi anni di utilizzo dello scambiatore “chiuso” non abbiamo mai avuto problemi di infezioni.

A nostro avviso, con una accurata pulizia lo scambiatore a piastre chiuso è assolutamente sicuro. Certo, quello ispezionabile dá una garanzia in più, ma ha il grosso svantaggio di essere estremamente costoso. Preferiamo farci qualche paranoia in meno e utilizzare i nostri soldi in qualcosa di più utile.

Uso combinato di scambiatore e pompa

Molti homebrewer fanno arrivare il mosto allo scambiatore semplicemente per caduta. Grazie a un rubinetto posto nella pentola di bollitura, il mosto defluisce per gravità verso lo scambiatore che ovviamente deve essere posizionato ad una altezza inferiore rispetto alla pentola e più alta rispetto al fermentatore.

Se però non avete un rubinetto nella pentola di bollitura o volete rimettere in circolo il mosto del fermentatore per abbassarne ulteriormente la temperatura, avete bisogno di una pompa. Lasciamo i dettagli ad un’altra guida e limitiamoci ad alcuni indispensabili consigli:

• Ricordatevi di posizionare la pompa “a valle” dello scambiatore, ovvero tra lo scambiatore e il fermentatore. Molte pompe non reggono le alte temperature e con l’ingresso del mosto bollente andrebbero in blocco;
• Se potete, scegliete una pompa autoadescante;
• Le procedure di pulizia descritte per lo scambiatore valgono ovviamente anche per la pompa.

Qualche consiglio utile

Per migliorare l’efficienza dello scambiatore bastano pochi semplici consigli. Se volete aumentare lo scambio termico vi basta ridurre la portata del mosto, ovvero ridurre il flusso chiudendo leggermente il rubinetto e al contrario aumentare il flusso di acqua fredda. In questo modo ci sarà un maggiore flusso di acqua fredda per un minore flusso di mosto caldo, aumentando lo scambio termico e l’abbattimento di temperatura.

Comprare scambiatore a piastre online: prezzo

Ormai è abbastanza semplice trovare un ottimo scambiatore di calore a piastre online su un qualsiasi ecommerce. Come abbiamo visto, ci sono diversi modelli e materiali. Per comodità vi presentiamo qui una selezione di 4 modelli per tutte le tasche da acquistare su e-commerce online.

1. Scambiatore 20 piastre Vevor

Il primo scambiatore che vi proponiamo è questo modello della Vevor da 20 piastre in acciaio AISI 316 saldobrasate in rame. Dotato di bocchettoni di ingresso filettati per poter agevolemente montare i vostri portagomma. Le dimensioni sono piuttosto contenute: 20cm di lunghezza per 8cm di altezza e larghezza. Peso 1,6Kg. Questo modello è perfetto se non volete spendere troppo ma volete comunque un prodotto che faccia il suo dovere. Prezzo 51€ su Amazon incluse spese di spedizione.

2. Scambiatore 40 piastre Polsinelli

Polsinelli è uno dei principali distributori di materiale professionale e amatoriale per enologia e homebrewing. Nel suo catalogo dispone di un ottimo scambiatore a piastre in acciaio AISI 316 saldobrasati in rame e attacchi filettati in acciaio AISI 304. Il suo punto forte sono il numero di piastre, ben 40 che vi permetteranno un abbattimento di temperatura assai efficace e rapido. Aumentano le dimensioni e ovviamente anche il costo: 20cm di lunghezza e 15cm di altezza per un peso di 4,2Kg e un costo di 70€ + 12 di spedizione. 

3. Scambiatore 40 piastre Pacetti

Lo scambiatore di calore della Pacetti è uno di quegli accessori che per qualche strano motivo sono entrati definitivamente nella cultura e nell’immaginario collettivo degli homebrewer. Nei forum di settore, il Pacetti è consigliato come un “must have” del buon homebrewer anche se sul sito del produttore è venduto come uno scambiatore per termocamini (sarà forse questa propensione di noi homebrewer a cercare sempre di adattare al nostro impianto elementi presi da altri settori).

Ebbene, questo scambiatore è a 40 piastre in acciaio inox AISI 316 saldobrasate in rame, attacchi filettati maschio da 3/4 di pollice, dimensioni 20cm x 11 x 9 e peso 2,3 Kg. Prezzo 77€ incluse spese di spedizione, acquistabile tramite Amazon.