Autore: reparto tecnico Mycond
Il controllo dell’umidità nell’enologia e nella birrificazione non è solo un compito tecnico, ma un fattore critico che influisce direttamente sulla qualità del prodotto e sull’efficienza economica della produzione. Storicamente, i produttori di bevande alcoliche si affidavano alle cantine naturali con il loro microclima stabile. Oggi, con l’aumento dei volumi e dei requisiti qualitativi, la regolazione naturale non è più sufficiente.
Secondo studi di settore, un’umidità non controllata può causare perdite fino all’8-12% del fatturato annuo nelle aziende vinicole e al 5-7% nelle birrerie. Queste perdite derivano da contaminazioni microbiologiche del prodotto, deterioramento dei tappi, corrosione delle attrezzature e peggioramento delle condizioni igieniche di produzione.
Specificità della produzione vinicola
L’enologia è una sequenza di processi, ciascuno dei quali impone requisiti specifici al regime termo-igrometrico. Durante la fermentazione le condizioni ottimali sono 22-28°C per i rossi e 10-18°C per i bianchi, con umidità relativa del 65-75%. Nella fase di affinamento in botti di rovere avviene l’evaporazione naturale del vino attraverso i pori del legno, fenomeno noto come “la parte degli angeli”.
Nell’affinamento in botte è fondamentale mantenere un equilibrio ottimale tra umidità relativa e temperatura. Con umidità troppo bassa (sotto il 55%) accelera l’evaporazione dell’acqua dal vino, aumentando gradazione e concentrazione, ma con il rischio di rendere il gusto troppo aggressivo. Con umidità eccessiva (sopra l’80%) crescono i rischi di sviluppo di muffe su botti e tappi.
Merita particolare attenzione l’interazione dei tappi naturali con l’ambiente. Durante la conservazione prolungata delle bottiglie, i tappi naturali richiedono un’umidità relativa del 60-70% per evitare essiccazione e perdita di elasticità. I tappi sintetici sono meno sensibili alle oscillazioni di umidità, ma richiedono comunque condizioni controllate.
Caratteristiche del controllo dell’umidità nella birrificazione
Il processo tecnologico della produzione di birra include diverse aree con requisiti di umidità differenti. Nella sala cottura, durante l’ebollizione del mosto, si ha un’intensa emissione di vapore che innalza l’umidità relativa all’80-95%. Il reparto di fermentazione necessita di un controllo preciso non solo dell’umidità (50-60% RH), ma anche della CO2 rilasciata durante la fermentazione.
Una sfida particolare è il lavaggio delle attrezzature con sistemi CIP (Clean-in-Place). Durante il lavaggio l’umidità relativa può balzare dal 40% al 95% in 15-20 minuti e il ripristino completo delle condizioni normali può richiedere 4-8 ore senza sistemi di deumidificazione dedicati.
Lo stoccaggio delle materie prime per la birrificazione richiede grande attenzione al controllo dell’umidità: il malto è estremamente sensibile all’umidità elevata e la sua conservazione ottimale avviene al 50-60% RH, il luppolo al 40-50% RH, mentre le colture di lievito necessitano di condizioni stabili per mantenere l’attività.
Psicrometria a basse temperature nelle cantine
Per gli ambienti di cantina con temperature +5...+18°C si riscontrano condizioni psicrometriche particolari. Il problema chiave è la vicinanza della temperatura delle superfici (muri, botti, serbatoi) al punto di rugiada dell’aria. Quando la temperatura superficiale scende sotto il punto di rugiada, si verifica la condensazione, creando condizioni favorevoli allo sviluppo dei microrganismi.
Il calcolo del punto di rugiada è particolarmente importante per le superfici fredde in cantina. Ad esempio, con aria a +12°C e umidità relativa del 75%, il punto di rugiada sarà circa +7,5°C. Ciò significa che qualsiasi superficie con temperatura inferiore a +7,5°C (tubazioni fredde, serbatoi metallici) diventerà un punto di condensazione.
È importante comprendere la differenza tra umidità assoluta e relativa. L’umidità assoluta (contenuto d’acqua) si misura in g/kg di aria secca e rimane invariata al variare della temperatura, se non si aggiunge o rimuove umidità. L’umidità relativa (RH) invece aumenta al diminuire della temperatura a causa della minore quantità massima di vapore che l’aria può contenere.
Rischi microbiologici da eccesso di umidità
La contaminazione microbiologica causata dall’umidità è uno dei problemi più gravi nella produzione di vino e birra. La maggior parte dei microrganismi nocivi si riproduce attivamente con umidità relativa superiore al 65-70% e temperature tra 10 e 30°C. Per i materiali organici il parametro critico è l’attività dell’acqua (aw), che riflette la disponibilità di acqua per i processi microbiologici.
Le minacce tipiche includono:
- Muffa sulle pareti delle cantine e sulle strutture in legno
- Deterioramento dei tappi di vino per azione del fungo Botrytis cinerea
- Sviluppo di lieviti selvaggi e batteri nella birrificazione
- Biocorrosione delle attrezzature metalliche
Il tempo di sopravvivenza delle spore microbiche dipende direttamente dal livello di umidità relativa. Con RH inferiore al 60% la maggior parte delle spore fungine rimane inattiva, mentre aumentando al 75-80% la loro attivazione avviene entro 24-48 ore.
Parametri microclimatici consigliati
Per garantire la qualità ottimale del prodotto si raccomanda di rispettare i seguenti parametri:
Per le cantine vinicole:
- Affinamento dei vini rossi: 12-16°C, 60-70% RH
- Affinamento dei vini bianchi: 10-12°C, 65-75% RH
- Conservazione in bottiglia: 10-15°C, 60-70% RH
Per le birrerie:
- Fermentazione ale: 15-24°C, 50-60% RH
- Lagerizzazione: 0-4°C, 70-80% RH
- Confezionamento: 4-10°C, 50-60% RH
- Stoccaggio del prodotto finito: 4-8°C, inferiore al 60% RH
Le deviazioni temporanee ammissibili da questi parametri sono generalmente ±2°C per la temperatura e ±5% per l’umidità relativa.
Calcolo ingegneristico del sistema di deumidificazione
Il corretto calcolo del carico di umidità di una cantina o birreria richiede un approccio sistematico. Le principali fonti di umidità includono:
- Infiltrazioni attraverso le strutture edilizie (pareti, pavimento)
- Aria di ventilazione per la rimozione della CO2 dalla fermentazione
- Processi tecnologici (evaporazione, fermentazione)
- Lavaggio delle attrezzature
- Apporto di umidità dal personale
La metodologia di calcolo include i seguenti passaggi:
Passo 1: Definizione dei parametri target di temperatura e umidità, conversione dell’umidità relativa in contenuto di umidità (g/kg).
Passo 2: Calcolo dell’infiltrazione di umidità attraverso le strutture, tenendo conto dei materiali e della loro permeabilità al vapore.
Passo 3: Calcolo del carico di ventilazione. Ad esempio, la fermentazione di 1000 litri di birra genera circa 45-50 kg di CO2, richiedendo 120-150 m³/h di ventilazione.
Passo 4: Valutazione dei carichi di processo. Durante la fermentazione si liberano circa 0,3-0,5 kg di acqua per 100 litri di prodotto al giorno.
Passo 5: Somma di tutti i carichi con un coefficiente di riserva del 10-20% per determinare la potenza complessiva del sistema di deumidificazione.
Confronto delle tecnologie di deumidificazione per le produzioni alcoliche
Per il controllo dell’umidità in cantine e birrerie si utilizzano due tecnologie principali:
Deumidificatori a condensazione operano raffreddando l’aria al di sotto del punto di rugiada. La loro efficacia cala sensibilmente a basse temperature (sotto +15°C), rendendoli inadatti alle cantine fredde. Applicazione ottimale: aree calde della produzione con temperatura superiore a +15°C.
Deumidificatori ad adsorbimento per cantina utilizzano sorbenti (gel di silice, zeolite) per legare chimicamente l’umidità dell’aria. Mantengono l’efficacia a qualsiasi temperatura, anche sotto 0°C, e possono raggiungere punti di rugiada molto bassi. Applicazione ottimale: ambienti freddi con temperatura inferiore a +15°C, incluse cantine vinicole e reparti di lagerizzazione.
Nella scelta della tecnologia di deumidificazione occorre considerare le condizioni termiche, il punto di rugiada richiesto e l’efficienza economica. Per cantine con temperatura +10...+15°C i sistemi ad adsorbimento sono praticamente l’unica soluzione, mentre per gli ambienti più caldi delle birrerie possono essere impiegati sistemi a condensazione.
Errori tipici nella progettazione dei sistemi di deumidificazione
Nella progettazione di sistemi di deumidificazione per cantine e birrerie si commettono spesso errori che riducono notevolmente l’efficacia delle apparecchiature:
1. Scelta errata del tipo di deumidificatore — installare un deumidificatore a condensazione in una cantina fredda a +12°C porta a un’efficienza nulla. Soluzione corretta: deumidificatore ad adsorbimento.
2. Ignorare i picchi di carico — un sistema dimensionato solo sul carico medio non gestirà i picchi di umidità durante il lavaggio delle attrezzature. Soluzione corretta: considerare i picchi massimi o installare apparecchiature aggiuntive.
3. Scarsa tenuta degli ambienti — installare costose apparecchiature di deumidificazione in una cantina non ermetica porterà a un costante ingresso di aria umida dall’esterno. Soluzione corretta: prima la tenuta, poi la deumidificazione.
4. Posizionamento errato dei sensori — un sensore di umidità vicino all’uscita del deumidificatore indicherà un’umidità bassa (20-30% RH), mentre nella zona di stoccaggio il valore può raggiungere l’80-90% RH. Soluzione corretta: installare i sensori nelle aree critiche di stoccaggio.
5. Mancata rimozione della CO2 dalla fermentazione, che crea non solo problemi di umidità ma anche un pericolo per il personale. Soluzione corretta: ventilazione con deumidificazione dell’aria di immissione.
Giustificazione economica degli investimenti nei sistemi di deumidificazione
I costi legati a un’umidità non controllata possono essere significativi:
- Perdita di una partita di vino per deterioramento dei tappi: 3-5% del fatturato annuo
- Scarti di birra per contaminazione microbiologica: 2-4% del fatturato
- Corrosione prematura delle attrezzature: +10-15% di spese in conto capitale ogni 5-7 anni
Un sistema professionale di deumidificazione per una cantina di medie dimensioni (200-300 m²) ha un tempo di ritorno dell’investimento di 2-4 anni se correttamente dimensionato e installato. I benefici indiretti comprendono il miglioramento della qualità del prodotto, l’aumento della shelf-life e la riduzione della frequenza delle sanificazioni.
FAQ sulla deumidificazione dell’aria in enologia e birrificazione
Perché i deumidificatori a condensazione perdono efficacia a basse temperature?
Sotto +15°C l’efficienza del circuito frigorifero diminuisce, e a +10°C e meno la condensazione si interrompe quasi del tutto a causa della scarsa differenza tra la temperatura dell’aria e quella dell’evaporatore.
Come calcolare l’emissione di umidità durante la fermentazione?
Nella fermentazione di 1000 litri di birra si liberano circa 3-5 kg di umidità al giorno. Il calcolo si basa sulla reazione stechiometrica di conversione del glucosio in etanolo, CO2 e acqua.
Qual è la strategia di deumidificazione ottimale per una cantina?
Per una cantina di 200 m² a +12°C la soluzione ottimale è un deumidificatore ad adsorbimento con capacità di 2-3 kg/ora e un sistema di distribuzione dell’aria che mantenga una pressione positiva e assicuri una circolazione uniforme.
Come prevenire il deterioramento dei tappi durante la conservazione prolungata?
Mantenendo un’umidità stabile del 60-70% RH, conservazione orizzontale delle bottiglie per il contatto costante del vino con il tappo, assenza di brusche variazioni di temperatura e ventilazione di qualità con rimozione delle contaminazioni microbiche.
Conclusioni
Il controllo dell’umidità nelle cantine vinicole e nelle birrerie è un compito ingegneristico critico che richiede un approccio integrato. La scelta corretta della tecnologia di deumidificazione dipende dalle condizioni termiche e dalle specificità del processo produttivo. I deumidificatori ad adsorbimento sono la soluzione ottimale per le cantine a bassa temperatura, mentre i sistemi a condensazione possono essere impiegati nelle aree più calde.
Investire in sistemi professionali di deumidificazione è economicamente giustificato poiché previene perdite di prodotto, ne aumenta la qualità e prolunga la vita utile delle attrezzature. Umidità ottimale, insieme al controllo della temperatura e alla sanificazione, costituisce la triade dei fattori chiave che determinano la qualità delle bevande alcoliche.
