Одной из задач, с которой сталкивается начинающий винокур (пивовар, сыровар, повар и пр.) при работе с крахмалистым, фруктовым и другим густым сырьем большого объема — это его плавный нагрев без пригорания. Эта проблема возникает например при затирании сусла, при нагреве браги для первичной перегонки, при варке фруктового сока и т.д.
В статье описан оригинальный способ нагрева, который лишен многих недостатков.

Теория

Обычно в ходу следующие способы электронагрева:

1. ТЭН;
2. индукционная плита;
3. нагрев острым паром (парогенератор);
4. нагрев глухим паром (пароводяной котел).

У данных методов есть свои недостатки и ограничения.

ТЭН

Данный вид нагрева можно применять только для довольно жидких субстанций, для густых он практически неприменим из-за высокой величины выделяемого тепла на единицу поверхности нагревательного элемента, другими словами, все пригорит к ТЭНу, вплоть до перегрева и взрыва последнего.

Индукционная плита

Данный метод намного лучше, чем предыдущий, он имеет меньшие показатели количества выделяемого тепла на единицу поверхности, что позволяет например варить сок, греть молоко, перегонять полностью выбродившие браги из крупы и муки, снятые с осадка, но приготовленные преимущественно холодным способом на ферментах. С затиранием сусла, дела обстоят сложнее, а перегон браг, приготовленных классическим горячим способом невозможен без пригара.
Другим недостатком является необходимость специальной посуды с ферромагнитным дном, а так же высокая стоимость профессиональных моделей, которые способны выдержать вес 36л кастрюли.

Нагрев острым паром

С помощью парогенератора возможно затирание некоторых видов сусла, перегонка любых типов браг. Главными недостатками способа являются громоздкость системы из двух емкостей, шум работы обратного клапана паропровода, повышенная опасность при работе с паром под давлением, увеличение объема жидкости в емкости по мере нагревания ввиду конденсации в ней пара, возможность закупоривания парогенератора ввиду засорения барботера вплоть до взрыва.

Нагрев с помощью пароводяного котла

Данный способ является на данный момент наиболее продвинутым, но и наиболее дорогим, за счет сложности конструкции котла с водяной рубашкой. Он позволяет работать с любым сырьем, но у него остается самый главный недостаток — повышенная опасность при работе под высоким давлением. Давление создается в замкнутом пространстве рубашки, при кипении в ней воды.

Самостоятельно опробовав первые три способа, я для себя долго решал по какому пути пойти. Выбор был между пароводяным котлом и конструкцией, о которой пойдет речь дальше.

Решающим аргументом против пароводяного котла было отсутствие желания связываться с давлением в замкнутом пространстве рубашки в квартирных условиях и высокая цена, поэтому было решено рискнуть и придумать что-то свое.

Практика

Для начала я выбрал в качестве нагревательного элемента вот такие силиконовые нагреватели.




Данные нагреватели работают от 220В и имеют мощность 400Вт и 500Вт соответственно, во второй нагреватель уже встроен термистор на 100Ком. По документации рабочая температура нагревателей от 200 до 250гр, после чего происходит их разрушение.

Дальнейшим этапом был заказ емкости размером 500х310мм из нержавейки толщиной 2мм объемом около 35л.

Монтаж круглого нагревателя очень легкий, т.к. он имеет клеевую основу и я его просто приклеил ко дну.

Три ленточных нагревателя были намотаны на куб и зафиксированы каптоновой клейкой лентой, которая выдерживает нагрев до 400 градусов, причем на каждый из 3х нагревателей в самой верхней части на термопасту были закреплены 3 термистора 100Ком для контроля перегрева ленты.

Далее я обмотал нагреватель стеклолентой, чтобы уменьшить температуру на ее поверхности. Следующий слой бутерброда сделал из обычного войлока толщиной 10мм, после чего последний слой сделал из утеплителя для бани. Сверху все обмотал алюминиевым скотчем. Толщина рубашки получилась около 6см.

Разработал простейшую автоматику для испытаний на основе Atmega32 и 4х симисторов, которая выполняет следующие функции:
контролирует температуру 4х нагревателей (отключает при температуре 150-160гр);
позволяет включать от 1го до 4х нагревателей в зависимости от количества жидкости;
контролирует целевую температуру жидкости и время поддержания температуры.

В итоге получились следующие характеристики:

Максимальный объем жидкости — 35л;
Распределение нагрева — 2.3Вт на 1 кв.см., что исключает пригар;
Общая мощность — 1700Вт;
Теплопотери — 12%;
Максимальная температура нагревателя при кипящей воде — 160гр;
Абсолютное отсутствие шума при закипании.

Котел работает активно уже полгода, выполнял на нем варку различных жидкостей (томатный и яблочный сок, медовуха), а также затирание и перегонку зерновых браг.

Из дальнейших планов сделать погружную мешалку и перевести автоматику в аналоговый вид с более дружественным управлением, чтобы можно было пользоваться не только мне, но и родителям.