Vannes utilisées dans les brasseries

Faire en sorte que la bière coule, ou ne coule pas, lorsque c'est nécessaire est crucial pour le fonctionnement de toute brasserie. Pour ce faire, des vannes sont utilisées et sont considérées comme l'interrupteur marche-arrêt d'une brasserie. Que vous disposiez d'une salle de brassage ou d'une installation artisanale, un contrôle précis du débit entre les cuves et les étapes de brassage garantit une bière de haute qualité. Comprendre les différentes vannes utilisées dans les applications de brasserie et sélectionner celles qui conviennent à chaque type de débit permettra à votre bière d'être propre, homogène et d'avoir la saveur voulue pour le plus grand nombre.

Qu'est-ce qu'une soupape ?

Une vanne est un composant mécanique qui contrôle et régule un liquide, un mélange ou un gaz (souvent appelé le fluide) en ouvrant, en ouvrant partiellement ou en fermant le passage du flux. Le flux traverse la vanne d'une zone de haute pression vers une zone de basse pression, sinon il est pompé dans la direction prévue. En fonction des caractéristiques du flux (fluide, viscosité, température, etc.), certains types de vannes sont mieux adaptés que d'autres. La méthode de contrôle de la valve et les composants mécaniques internes changent d'un type de valve à l'autre. Par exemple, on utilise généralement une vanne différente pour réguler une conduite de gaz (vanne à aiguille ou à bille) et une conduite de bière (vanne papillon).

Automatique ou manuel

La commande d'une vanne peut être manuelle ou automatique, selon le degré de sophistication de la brasserie, de la vanne et de l'électronique. En règle générale, une brasserie artisanale ou une installation faite à la maison dispose de vannes manuelles. Ils sont contrôlés par une simple rotation d'un levier ou d'un bouton de la position fermée (perpendiculaire à la conduite) à la position ouverte (parallèle à la conduite). Une vanne papillon ou une vanne à bille est facile à utiliser et, grâce à son mouvement à 90 degrés, il est facile d'obtenir un indicateur visuel de l'ouverture ou de la fermeture. Souvent, des mécanismes de verrouillage permettent de bloquer la valve dans la position souhaitée. Les mécanismes de verrouillage peuvent varier, mais il s'agit souvent d'une poignée de traction, d'une poignée de position ou d'une glissière de verrouillage pour un écrou. Les vannes automatiques sont commandées électriquement ou pneumatiquement et sont souvent connectées à un contrôleur logique programmable (PLC). Le brasseur peut ainsi contrôler entièrement une salle de brassage à partir d'un lieu centralisé et l'ensemble du processus de brassage peut être automatisé.

Vannes directes ou vannes d'utilité

L'industrie de la transformation des aliments et des boissons divise les vannes en deux catégories différentes : les vannes à contact direct et les vannes de service. Une soupape à contact direct entre en contact direct avec la boisson pendant le processus de brassage (par exemple, le bras de soutirage). Une vanne de service public n'entre pas en contact direct avec le produit (par exemple, une vanne de gaz pour un brûleur). Connaître l'étape à laquelle une vanne est mise en œuvre permet de déterminer le type de vanne, le matériau nécessaire et si la vanne doit être nettoyée régulièrement.

Types de vannes utilisées dans les brasseries

Tout au long du cycle de brassage, de nombreux liquides et gaz différents entrent et sortent des cuves. En fonction de l'étape et de la conception de l'équipement de la brasserie, différentes vannes sont utilisées pour déplacer correctement et en toute sécurité le flux. En règle générale, l'équipement d'une brasserie comprend un mélange de vannes à papillon, à bille, à soupape, à guillotine, à clapet, à aiguille, à diaphragme et d'électrovannes. Chaque vanne a ses propres avantages et inconvénients pour les différents milieux.

Tableau 1 : Vannes utilisées dans les brasseries

Type de vanne	Fonctionnalité	Avantages	Disadvantages	Exemple d'étape de mise en œuvre
Vanne à bille	Lorsque la poignée de la vanne est tournée, elle fait tourner une bille rotative (avec un alésage) pour ouvrir/fermer la vanne.	Flux non obstrué, faible perte de charge, bonne étanchéité et durabilité	Problèmes d'hygiène possibles en raison de la boule flottante	Conduites de gaz, pierre de carbonatation, conduites d'eau, ou pour les milieux plus épais (moût).
Vanne papillon	Lorsque la poignée du robinet est tournée, une tige interne fait tourner le disque, ou la plaquette, de la position fermée à la position ouverte.	Conception hygiénique, bonnes propriétés d'étanchéité et nettoyage facile	Ne convient pas à la haute pression et a un débit obstrué par la tige.	Ligne de nettoyage en place (CIP), bras de soufflage, bras de soutirage et soufflage du fond d'un réservoir.
Vanne à soupape	Lorsque le bouton est vissé, il déplace la tige et le piston vers le haut ou vers le bas pour l'ouvrir ou le fermer.	Bonnes propriétés de régulation du débit	Perte de charge élevée due à la trajectoire du flux	Souvent utilisé sur une entrée/sortie d'eau ou un mélange.
Vanne d'arrêt	Lorsque le bouton est vissé, il déplace une porte, ou un coin, vers le haut ou vers le bas, perpendiculairement au tuyau, afin de l'ouvrir ou de le fermer.	Facilité d'utilisation et écoulement sans obstruction	Difficile de réguler le débit et n'est pas conçu pour les applications à haute pression	Souvent utilisé sur une entrée/sortie d'eau.
Électrovanne normalement fermée	Une bobine électrique crée un champ électromagnétique qui pousse le plongeur vers le haut pour ouvrir la voie d'écoulement. Lorsque l'électricité est coupée, un ressort force le piston à se fermer.	Temps de réponse rapide, fiable et normalement fermé pour des raisons de sécurité.	Ne convient pas aux flux contaminés ou très visqueux	Processus d'embouteillage automatisé ou lignes de gaz/glycol pour des raisons de sécurité.
Vanne à aiguille	Lorsque la poignée est vissée, un piston en pointe d'aiguille se déplace vers le haut ou vers le bas pour contrôler le débit.	Contrôle précis du débit et perte de charge maximale élevée.	Problèmes d'hygiène possibles en raison des filetages internes	Les conduites de gaz et les conduites d'eau pour obtenir la température de déclenchement.
Diaphragme	Lorsque le bouton est vissé, il déplace la tige et le diaphragme vers le bas pour l'immobiliser contre le corps du robinet.	Bon contrôle du débit et solution hygiénique.	Perte de charge élevée due à la trajectoire du flux	Souvent utilisé sur les échangeurs de chaleur.

Considérations relatives à la conception des vannes

Outre le fait de s'assurer que l'on utilise le bon type de vanne, il convient de prendre en compte de nombreuses considérations relatives à la conception de cette vanne, étant donné qu'elle est utilisée dans une brasserie pour des conduites souvent contaminées par de l'eau chaude. Pour une comparaison entre les vannes à bille et les vannes papillon, lisez notre article comparant les vannes papillon et les vannes à bille.

Matériau de la valve

Le boîtier de la vanne est généralement en acier inoxydable, car il ne se détériore pas à haute température, résiste aux agents de nettoyage agressifs, est durable et ne laisse pas de goût métallique dans le produit final. Pour les conduites d'eau ou un circuit de refroidissement, un boîtier en laiton convient également. Le joint de la vanne est généralement en EPDM (éthylène-propylène-diène-monomère) car il peut résister à des températures allant jusqu'à 130°C, mais pour des températures plus élevées, le PTFE (téflon) est recommandé. Pour en savoir plus, consultez notre article sur les matériaux des systèmes de brassage de la bière.

Raccords de vannes

Les trois principaux raccords de vannes sont les raccords filetés, les raccords à bride et les raccords tri-clamp. Le raccord fileté est le plus courant, mais il n'est généralement pas préférable, du point de vue de l'hygiène, sur une ligne contenant des fluides périssables, car les filetages peuvent se salir et la vanne n'est pas facile à retirer de la ligne. Une bride boulonnée est un assemblage plus propre car il n'y a pas de filets, mais le processus de démontage prend du temps. Pour une ligne qui doit être nettoyée fréquemment, on utilise souvent un raccord tri-clamp. Cela permet d'assurer une bonne étanchéité entre les raccords tout en permettant un démontage rapide pour nettoyer la vanne.

Nettoyage des soupapes

Pour s'assurer que le produit final est conforme aux attentes, tous les éléments entrant en contact avec le produit doivent être nettoyés fréquemment afin d'éviter l'accumulation de contaminants. Les filetages, les tours de vannes, les joints, les tiges de vannes et les billes flottantes peuvent tous abriter des contaminants susceptibles d'affecter le produit final. En veillant à ce que vos vannes soient facilement démontables, à ce qu'elles puissent être entièrement démontées et à ce qu'elles soient correctement nettoyées, vous vous assurez que le produit final est conforme à ce qui a été annoncé. Par exemple, la figure 3 montre un robinet à boisseau sphérique en trois parties pour permettre un démontage et un nettoyage corrects.