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Klarstein “Grain-Uncle”

klapostBhè…

Questa è la mia ultima “fatica”, un piccolo “impianto single vessel” per effettuare ammostamento, sparge e bollitura con una sola pentola, il tutto assecondato dalla circolazione forzata del mosto tramite una pompa elettrica, in pieno stile Grainfather.

L’ispirazione per la sua realizzazione, mi era venuta nell’estate del 2015, quando su Amazon notai questa caldaia elettrica “low cost”, una realizzazione cinese, commercializzata dalla ditta tedesca Klarstein, già da qualche tempo pensavo di abbandonare l’utilizzo del gas per birrificare e di migrare all’energia elettrica, e questa pentola, me ne ha fornito l’occasione.

È molto simile alle ben più blasonate caldaie della brewferm e al grainfather, e viene venduta già dotata di valvola a sfera, fondo filtrante e un piccolo bazooka montato sul rubinetto, ha anche un termostato (analogico e abbastanza impreciso..) e un timer, che ritengo inutile, ma c’è e quindi lo segnalo.

Ma il vero motivo che mi ha indotto a comprarla, è la potenza delle resistenze installate (2500w), non incredibile, ma sufficente per portare ad ebolizione il mosto che riesce a contenere, aggiungo anche che è ben coibentata, e questo la rende molto efficente nel mantenimento delle temperature durante le fasi di mash.

Ovviamente, non è scevra da difetti, resta un prodotto “cinese” e low cost, e a quanto si legge su internet, non c’è uniformità nella produzione e nel controllo di qualità, alcune vengono consegnate e funzionano bene sin da subito, altre hanno problemi di isolamento elettrico (la prima che mi consegnarono cortocircuitava appena collegata alle presa..), o piccole perdite dalla sede del rubinetto (risolvibili usando guarnizioni migliori..), c’è da dire, che Klarstein pare una ditta “seria”, e grazie al servizio clienti di Amazon, quelle che presentano difetti vengono sostituite senza creare troppi fastidi agli acquirenti.

Dopo questa piccola premessa, vengo al dunque: come ho detto sopra, ero intenzionato a realizzare un impianto per birrificare con metodo all-grain ad energia elettrica che fosse semplice da usare, che mi garantisse un funzionamento efficente e un controllo affidabile sulle temperature, e che potesse essere facilmente automatizzato durante la fase di mash, e la scelta tutto sommato mi è sembrata azzeccata.

In questa pagina, descriverò a grandi linee il progetto e i suoi componenti, di cui potrete trovare disegni, foto, costi, e maggiori dettagli sul loro funzionamento nelle varie sezioni ad essi dedicate, quindi, andiamo a incominciare…

scaffale

Stuttura non in uso

La prima cosa che ho dovuto costruire, è stata una struttura adatta all’uso che avevo progettato, e dato che non esistevano esempi da cui prendere spunto l’ho concepita di sana pianta, l’ho realizzata in legno, un materiale che posso lavorare in modo semplice a casa, anche con attrezzature da hobbista, è di forma insolita, e mi permette di birrificare con la caldaia sia in single vessel, sia con le classiche 3 pentole a gravità, e che quando non è in uso si ripiega e funziona come scaffale per tenere tutto in ordine, nel progettarla, ho dovuto tenere conto dell’altezza che avrebbe avuto il cestello dei grani quando è estratto per effettuare lo sparge se usata in single vessel, e anche dell’altezza che avrebbe dovuto avere il ripiano mobile se avessi voluto utilizzarla per birrificare nel modo classico con 3 pentoloni.

Credo di aver raggiunto un buon risultato, l’ho provata con entrambi i sistemi ed è risultata solida e funzionale, è montata su ruote ed è facilmente spostabile, e come ho detto sopra, quando non è in uso, accoglie ordinatamente tutta l’attrezzatura

Il secondo quesito che mi sono posto nella progettazione dell’insieme, è stato come automatizzare e controllare la temperatura, perchè come ho premesso sopra, il termostato di cui è dotata la caldaia non è affidabilissimo, e la sua precisione decresce con l’aumentare della temperatura, questo, secondo me è dovuto ad un insieme di fattori: prima di tutto perchè essendo uno strumento analogico da 2 lire è “rozzo” di suo, e come sovrappiù la termocoppia che dovrebbe pilotarlo, è stata sistemata sotto il fondo, in un luogo in cui  le inerzie termiche ne condizionano sicuramente il funzionamento.

Quindi, dovevo trovare una soluzione pratica e sufficentemente precisa, e la prima cosa che mi è venuta in mente, è stato l’ormai onnipresente (nel panorama homebrew..) termostato digitale STC-1000.

quadretto

Quadro di controllo

Partendo da questo piccolo ed economico strumento, ho costruito un quadro di controllo in grado di pilotare il funzionamento della caldaia durante l’ammostamento e anche il boiler per l’acqua di sparge, anch’esso elettrico ed autocostruito, e che descriverò in una sezione dedicata.

L’insieme, è volutamente semplice, ed è composto da 2 termostati per il controllo delle temperature, i relè per la gestione delle correnti (2,5 kw di carico resistivo assorbono parecchi ampere..), l’alimentatore a 12V per l’alimentazione della pompa e il circuito elettronico che ne controlla la velocità di rotazione, e tutti gli interruttori di comando e sicurezza (non bisogna mai dimenticare che dovremo gestire molti litri di acqua bollente, e che l’acqua non va molto daccordo con l’elettricità, quindi tutti i cablaggi devono essere fatti a “regola d’arte”, la sicurezza innanzi a tutto!).

L’intera strumentazione è contenuta in una comunissima scatola di derivazione stagna, sulla quale sono ricavate anche le sedi per le prese in cui vanno allacciate le spine delle pentole, l’insieme è razionale e permette all’impianto di avere l’automazione che gli richiedevo, è sufficente impostare la temperatura target, posizionare le sonde di rilevazione della temperatura, collegare la caldaia, e l’STC-1000 si occupa diligentemente di pilotarne il funzionamento.

Ovviamente esistono sistemi più sofisiticati per effettuare queste operazioni, come i vari PID in commercio nei vari store online, o addirittura sistemi informatici, come Arduino o Raspberry PI, ma quasi tutto il materiale impiegato per la costruzione di questo quadro era già in mio possesso, e quindi la sua realizzazione ha inciso in modo molto relativo sul costo totale dell’impianto, e comunque, per un discorso di “naturale evoluzione”, non è detto che possa passare prossimamente ad un sistema di controllo più “avveniristico”…

Dopo aver realizzato la struttura e il quadro di controllo, ho finalmente messo mano alla pentola!

Come ho già detto, il mio progetto era finalizzato a realizzare un sistema “single vessel” che sfruttasse i principi di funzionamento del Grainfather, cioè: un cestello di contenimento per i grani del mash in cui far ricircolare con una pompa il mosto riscaldato dalla resistenza sul fondo, e proprio nel periodo in cui stavo “cogitando” su come realizzare un simile funzionamento, ho avuto la fortuna di osservare un grainfather all’opera, e ho potuto capire quanto fosse semplice ed ingegnoso il suo sistema di ricircolo, basato su un cestello con il solo fondo filtrante e un tubo telescopico di “troppo pieno” per regolare il deflusso del mosto in arrivo dalla pompa.

cesto

Cestello di mash

Quindi, mosso dal pensiero che se il “quadro di controllo” è il cervello dell’impianto, il “cestello” ne rappresenta il cuore, e partendo dai disegni iniziali che avevo fatto in fase di progetto, ho fatto realizzare il cestello usato nella mia caldaia da questo artigiano contattato tramite ebay.

È completamente costruito in lamiera di acciao inox 316, ed è provvisto di un fondo filtrante saldato, successivamente, ne ho forato il fondo e ho fissato tramite una comune ghiera il canotto centrale, che è la parte fissa del sistema di “troppo pieno“, il cesto è dotato di tre piedini sul fondo, esattamente come il falso-fondo in dotazione alla caldaia, e che lo tengono sollevato dal fondo della pentola e dalle resistenze, permettendo cosi di utilizzare il piccolo bazooka di cui la pentola è dotata, che risulta utile per il filtraggio del mosto quando viene installata la pompa di ricircolo, ed è dotato di un sistema di aggancio per poter essere fissato sulla pentola durante la fase di sparge.

canotto descriz

Canotto di “troppo pieno”

Un’altra parte fondamentale per il funzionamento di questo sistema è il canotto di “troppo pieno“, da come ho potuto sperimentare direttamente, è efficente, abbastanza semplice da repplicare, e garantisce all’insieme tutta una serie di vantaggi:

  • Velocizza il ricircolo del mosto nella zona riscaldata dalle resistenze, e cosi facendo, facilita il mantenimento della temperatura desiderata.
  • Il deflusso costante dell’eccesso di mosto pompato sui grani, limita la pressione esercitata dal liquido sul mash, evitandone la compattazione e i problemi che da essa possono derivare
  • Mantiene costante il flusso di mosto che filtra attraverso il mash, aumentandone l’efficenza di estrazione

Si possono utilizzare i più svariati sistemi per garantire questo processo di deflusso del mosto, ma è indubbio che il canotto telescopico rappresenti uno dei migliori sia come efficenza che come semplicità di realizzazione, quello progettato da me, costruito sempre in acciaio inox, è composto essenzialmente di tre parti:

  • Un canotto fissato sul fondo
  • Un tubo telescopico, che permette la regolazione in altezza del livello del mosto
  • Una ghiera di fissaggio in acciaio inox

Questi semplici pezzi, fanno la differenza tra un processo di ricircolo “classico” e il  sistema adottato dal grainfather (che è quello che volevo replicare), permettono all’impianto di funzionare in modo quasi autonomo e senza inconvenienti (perlomeno senza quelli che ho citato sopra..), e sono anch’essi costruiti totalmente in acciao inox per evitare qualunque tipo di ossido.

pompa

Pompa “solar project”

Descritti “cuore & cervello” dell’impianto, passerei a descrivere anche il sistema “circolatorio” dello stesso, che è molto semplice ed è composto da una piccola pompa a bassa tensione (12V) e da un tubo in silicone alimentare, entrambi sono “food grade” e in grado di reggere le temperature a cui viene portato il mosto; la pompa è una piccola “solar project” (anch’essa molto usata in ambito homebrewes), e viene applicata alla caldaia utilizzando l’attacco portagomma che viene dato in dotazione con il rubinetto esistente, in modo da non dovere effettuare operazioni invasive sulla pentola stessa (buchi o altro..) e sfruttare il piccolo bazooka di serie come filtro per il circuito di ricircolo.

Il tutto risulta facile da assemblare e dopo parecchie cotte di collaudo, posso affermare che è anche affidabile e semplice da pulire, ovviamente vi sono in commercio pompe migliori di quella da me utilizzata (per esempio: le pompe topflo a trascinamento magnetico), ma il basso costo di queste piccole pompette, la loro resistenza al calore e la possibilità di variarne la portata con un semplice circuito elettronico che interviene sul voltaggio, le rende appetibili ed efficaci per questo scopo.

Vi sono anche alcuni “dettagli”, o meglio: accessori, forse non indispensabili ma sicuramente molto utili, che ho dovuto ideare per il funzionamento dell’insieme, ma anche a questi dedicherò una sezione apposita.

Non mi pare di dover aggiungere altro a questa descrizione, se vi ha incuriosito o se desiderate conoscere maggiori dettagli, leggete gli approfondimenti nelle pagine dedicate.

Approfondimenti e links utili

La struttura

La struttura dell’impianto: dettagli sul suo impiego e sulla costruzione, misure, disegni e fotografie

Quadro di controllo

Il quadro di controllo: descrizione del funzionamento, schemi elettrici, fotografie e materiali utilizzati, links utili

Cestello di MASH

Il cesto di mash: descrizione del funzionamento d’insieme, descrizione sistema di aggancio per la fase di sparge, dettagli sui materiali impiegati, disegni e misure, links utili, filmati

Sistema di Troppo Pieno

Il sistema di troppo pieno: descrizione del funzionamento, dettagli, fotografie, materiali utilizzati, links utili, filmati

Pompa e ricircolo

Pompa e sistema di ricircolo: descrizione del funzionamento, schemi elettrici, fotografie e materiali utilizzati, links utili

Accessori

Accessori: descrizione dei particolari, links utili

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