<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Vorrichtung zum sterilen Abfüllen von Bier und andern Kohlensäure enthaltenden Trinkflüssigkeiten
Es ist bereits bekannt, Bier oder eine andere Kohlensäure enthaltende Trinkflüssigkeit vor dem Abfüllen auf die zum Zwecke seiner (ihrer) Pasteurisierung bzw. Sterilisierung erforderliche Temperatur zu. er- hitzen.
Beim sterilen Abfüllen von derartigen Getränken ist es ferner bekannt, entweder die Flüssigkeit nach ihrer Erhitzung auf Pasteurisiertemperatur und vor ihrer Gegendruckabfüllung abzukühlen, oder noch heiss auf zum Zwecke der Sterilisierung erhitzte, für den unmittelbaren Verbrauch bestimmte Versandoder Kleinbehälter (Flaschen, Dosen, Metall- oder Kunststoffgefässe verschiedener Art und Form u. ähnl.) zu füllen, worauf im letzteren Fall unmittelbar danach die heisse Trinkflüssigkeit durch Entfernen der Flasche oder Dose vom Füllorgan druckentlastet und dann die Flasche oder Dose mittels Kork od. dgl. verschlossen wird.
Mit diesem Verfahren ist es gelungen, fortlaufend die sterile Kohlensäure enthaltende Trinkflüssigkeit auf sterile Flaschen abzufüllen, ohne dass sich während der Abfüllung die Gefahr einer Nachinfektion der Kohlensäure enthaltenden Trinkflüssigkeit ergibt, und ohne dass sich Geschmacksverschlechterungen der Trinkflüssigkeit, insbesondere des Bieres einstellen.
Obwohl im nachfolgenden stets von "Bier" gesprochen wird, sei ausdrücklich betont, dass statt dessen auch andere, Kohlensäure enthaltende Trinkflüssigkeiten in der gleichen Weise wie Bier behandelt werden können. Als Beispiel eines Behälters, in den hinein die Abfüllung des gashaltigen Getränkes erfolgt, wird im weiteren zur Vereinfachung der Darlegungen immer nur die Flasche gewählt. Das Bier wird bei dem bekannten Verfahren in einem Plattendurchlaufsterilisator auf die gewünschte Pasteurisier- bzw. Sterilisiertemperatur erhitzt. Danach wird das Bier unmittelbar einem Gegendruckfüller zugeführt, wobei es auf einem Druck gehalten wird, der über dem Sättigungsdruck des Bieres entsprechend seinem Kohlensäuregehalt und seiner Temperatur liegt.
Dem Gegendruckfüller werden bei dem bekannten Verfahren die Flaschen zugeführt, die vorher zum Zwecke ihrer Pasteurisierung bzw. Sterilisierung auf eine Temperatur erhitzt worden sind, die etwa gleich der Temperatur des Bieres ist. In dem Gegendruckfüller werden zuerst die Flaschen mit Hilfe des Gases (vorzugsweise C02-Gas) unter Druck gesetzt, das auch in dem Gegendruckfüller dazu dient, das abzufüllende Bier unter Druck zu halten. Nach dem vollständigen Füllen der Flaschen werden diese vom Druck entlastet, um dann von dem Füller abgezogen und verschlossen zu werden.
Mit Hilfe einer derartigen Heissabfüllung des Bieres gelingt es, ein biologisch unbegrenzt haltbares Produkt, also eine Vollkonserve herzustellen, was insbesondere für Exportzwecke von entscheidener Bedeutung ist. Die Gefahr einer Nachinfektion des Bieres in der Flasche wird hiebei völlig vermieden. Allerdings ergibt sich bei einer derartigen Heissabfüllung die Gefahr, dass das im Bier kolloidal gelöste Eiweiss unter Einwirkung der Hitze verändert wird und nach dem Erkalten früher oder später koaguliert, so dass das Bier trübe wird. Das koagulierte Eiweiss wird entweder im Schwebezustand erhalten oder schlägt sich in Form eines Bodensatzes nieder.
Die Gefahr der Eiweisstrübung durch Erhitzung ist dann verhältnismässig gering, wenn dafür gesorgt wird, dass der Bierdruck immer über dem Kohlensäuresättigungsdruck liegt, der seinerseits von Temperatur und Kohlensäuregehalt abhängt.
Die Zusammenballung der Eiweissteilchen wird bei der Heissabfüllung anscheinend dadurch beschleu-
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
eine schockartig Veränderung seines Eiweissgefüges erfährt. Der Druck liegt in diesem Augenblick nämlich nicht mehr über dem Kohlensäuresättigungsdruck. brauereien, die Erfahrungen in der Ausfuhr von Bier besitzen, haben seit langem Verfahren entwickelt, um die zu Trübungen führenden Eiweisskörper abzubauen bzw. ganz oder teilweise auszufällen und abzufiltrieren.
Biere, die auf diese an sich bekannte Weise behandelt worden sind, können jeder Art von Pasteurisation unterzogen werden, ohne dass die Gefahr einer Trübung des Bieres infolge Eivreissausfällung entsteht.
Im Gegensatz hiezu gibt es zahlreiche, insbesondere kleinere Brauereien, die nur für einen regionalbegrenzten Markt arbeiten und deren Biere daher auch nur beschränkt haltbar zu sein brauchen. Diese Brauereien verfügen in der Regel über keine oder nur unvollkommene Erfahrungen in einer derartigen Eiweissbehandlung des Bieres. Die Biere solcher Brauereien sind deswegen ganz besonders anfällig für Trübungen als Folge der Pasteurisation oder Sterilisation in der Flasche oder durch Heissabfüllung.
Um eine Pasteurisation bzw. Sterilisation zu erreichen, werden Plattendurchlauferhitzer bekannter Bauart verwendet, bei denen der Druck an keiner Stelle den Kohlensäuresättigungsdruck entsprechend der im Pasteurisationsvorgang erreichten Temperatur und dem Kohlensäuregehalt des Bieres unterschreitet. In einem derartigen geschlossenen System können keine zur Koagulierung des Eiweisses führenden Prozesse ablaufen. Der kritische Punkt bei der beschriebenen Heissabfüllung des Bieres ergibt sich, wie dargelegt, dann, wenn das Bier aus dem Gegendruckfüller in die Flasche abgefüllt worden ist und nun die Flasche vom Druck entlastet, also mit der Atmosphäre verbunden wird.
Man nimmt an, dass in diesem Augenblick durch den Hinzutritt von Sauerstoff Oxydationsvorgänge eingeleitet werden, die eine besonders günstige Situation für eine spätere Koagulierung des in dem Bier kolloidal gelösten Eiweisses zu schaffen vermögen.
Bei derartigen oben beschriebenen Bieren, die hinsichtlich ihrer Eiweissstabilisierung nicht besonders behandelt worden sind, entsteht demgemäss bei der Heissabfüllung die Gefahr, dass sich Eiweisstrübungen oder gar Eiweissniederschläge ergeben, obwohl an sich die Heissabfüllung einwandfrei durchgeführt werden kann und sich keine Entbindung der Kohlensäure und kein Aussprudeln des Bieres ergibt.
Erfindungsgemäss werden diese Nachteile dadurch beseitigt, dass das Bier nach seiner Erhitzung auf Pasteurisier- bzw. Sterilisiertemperatur und vor seiner unter Gegendruck durchgeführten Abfüllung m einem geschlossenen System gekühlt wird, aber nur so weit, dass die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Bieres und derjenigen, welche die Flasche beim Einfüllen des Bieres besitzt und welche die Temperatur der Füllflüssigkeit übersteigt, maximal so gross, dass dadurch weder eine unerträglich hohe Kohlensäureentbindung an der Flaschenwandung auftritt, noch die Flasche infolge Temperatursparmungen zee springt. In der Regel darf bei Glasflaschen diese Temperaturdifferenz etwa 35 C betragen.
Durch die Rückkühlung des Bieres sinkt auch der Abfülldruck gegenüber dem Heissabfüllverfahren wesentlich ab, das Gefälle bei der Druckentlastung beim Absetzen der Flasche von dem Gegendruckfüller wird geringer. Auf diese Weise wird auch bei solchen Bieren, die vorher nicht einer Eiweissbehandlung unterzogen worden sind, auf einwandfreie Weise eine Störung der Eiweissstabilität vermieden, so dass keine Eiweisstrübungen als Folge der Heissabfüllung eintreten. Die Flasche selbst kann einwandfrei auf eine Temperatur erhitzt und mit dieser Temperatur in den Gegendruckfüller eingeführt werden, die ausreicht, um eine Sterilisierung der Flasche zu sichern.
Chemische Mittel für die Sterilisierung der Flasche sind also nicht erforderlich, obwohl es naturgemäss möglich ist, die Flasche zusätzlich zu ihrer Erhitzung einer UV-Bestrahlung zu unterwerfen, um eine Infektion der Flasche auf dem Wege von der Flaschenwaschmaschine bis zum Gegendruckfüller zu verhindern. Wenn angenommen wird, dass die Flasche zum Zwecke der Sterilisierung mit derartig heissem Wasser gewaschen wird, dass die Flasche in der Waschmaschine eine Temperatur von 70 C erhält, wird die Flasche mindestens während des Abfilllens eine Temperatur von 550 C besitzen.
EMI2.2
Sterilisiertemperaturworden ist, vor dem Eintritt in den Gegendruckfüller in einem geschlossenen System auf höchstens 55-35 = 20 C abgekühlt werden.
In der Regel jedoch wird die Flasche während des Abfüllens noch eine Temperatur von mindestens 65 C besitzen, so dass dann das Bier auf höchstens etwa 30 C herunter abzukühlen wäre. Bei einer derartigen Temperaturdifferenz muss noch sichergestellt sein, dass sich keine spontane Entbindung der in dem Bier enthaltenen Kohlensäure und damit kein Herausschäumen des Bieres ergibt. Ausserdem muss diese Temperaturdifferenz sicherstellen, dass keine unzulässig grosse Zahl von Brüchen bei Flaschen auftritt.
Wenn also in dem vorgeschalteten Plattensterilisator das Bier unter Einhaltung der erforderlichen Zeitspannen und erforderlichen Temperaturen pasteurisiert bzw. sterilisiert und danach
<Desc/Clms Page number 3>
in einem geschlossenen System auf die angegebene Temperatur abgekühlt worden ist und damit unter nie- drigerem Druck abgefüllt werden kann, ist die Gefahr von Eiweissausfällungen auch bei Bieren vermieden, die hinsichtlich ihrer Eiweissstabilität nicht vorbehandelt sind. Voraussetzung hiebei ist naturgemäss, dass während der Abfüllung alle biologischen an sich bekannten Sicherheitsmassnahmen durchgeführt werden, da das Bier jetzt während des AbfUllens die für manche Infektionen optimale Temperatur besitzt und da- mit besonders anfällig ist.
Die erfindungsgemäss vorgesehene Abwandlung des bekannten Verfahrens der Heissabfüllung stellt in- sofern eine Verbesserung dar, als es auf diese Weise möglich ist, ohne die Gefahr einer späteren Eiweiss- trübung auch solche Biere abzufüllen, die keiner vorherigen Eiweissbehandlung unterworfen worden sind.
Absolute Sterilität des Flascheninhalts ist gegenüber der bekannten Heissabfüllung jedoch bei diesem Ver- fahren nicht gewährleistet, so dass sich gemäss der Erfindung keine unbegrenzt haltbare Vollkonserve, son- dern nur eine begrenzt - etwa 4- 6 Monate - haltbare Präserve ergibt. Diese Verringerung der Haltbarkeit stellt jedoch für diejenigen Biere, die gerade mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens abgefüllt wer- den sollen, keinen Nachteil dar, da diese Biere sowieso nicht zum Export, sondern nur für meist im vorhinein bekannte und damit begrenzte Lagerzeit hergestellt worden sind.
Vorzugsweise wird bei der Erfindung auf an sich bekannte Art der Druck des Bieres sowohl während der
Erhitzung auf Pasteurisier- bzw. Sterilisiertemperatur als auch während seiner in einem geschlossenen
System durchgeführten Abkühlung und während des Abfüllen auf einem Druck gehalten, der über dem
Sättigungsdruck des Bieres entsprechend seinem Kohlensäuregehalt undseiner jeweiligen Temperatur liegt.
Es ist auf diese Weise sichergestellt, dass der Druck des Bieres während der Erhitzung und der Abkühlung auf Abfülltemperatur von 20 bis 300 C über dem Kohlensäuresättigungsdruck liegt.
Schliesslich empfiehlt es sich, einem Plattendurchlauferhitzer, in dem das Bier auf Pasteurisier- bzw.
Sterilisiertemperatur erhitzt wird, einen abschaltbaren Wärmeaustauscher nachzuschalten, in dem das Bier vor seinem Eintritt in einen Gegendruckfühler gekühlt werden kann. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass mit Hilfe der gleichen Geräte sowohl das Erfindungsverfahrer als auch das bekannte Abfüllverfahren der Heissabfüllung durchgeführt werden kann.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 ein Schema der Gesamtanlage, Fig. la eine vorgeschaltete Reini- gungs-und Sterilisationsanlage für die Behälter.
Das abzufüllende Getränk wird in einem Tank 1 bei einer Temperatur von 0 bis 40 C und einem Druck von beispielsweise 1, 5 atü gelagert. Die Anordnung dieses Tanks ist zu empfehlen, damit das Getränk mit möglichst gleichbleibendem Druck aus dem Tank ausläuft. Der Leerraum wird zweckmässig mit Kohlensäure, gegebenenfalls auch mit Luft ausgefüllt.
Die Ausflussleitung 2 aus dem Tank 1 führt zu einer Hochdruckpumpe 3, welche das Getränk durch einen als Plattendurchlauferhitzer ausgebildeten Erhitzer 4 fördert. Hinter dem Erhitzer 4 ist ein Wärmeaustauscher 47 geschaltet, in dem das Bier im Durchlaufverfahren auf eine einstellbare Temperatur regenerativ oder mittels eines Kühlmittels gekühlt werden kann, das über eine Leitung 41 zu- und abfliesst. Dieser Wärmeaustauscher bzw. sein Kühlmittel ist abschaltbar. Von dem Erhitzer aus fliesst das Getränk in den Flüssigkeitsbehälter 24 des Füllers 5.
Der Gegendruckfüller 5 besteht in bekannter Weise aus einer stationären Säule 25, mit Bezug auf welche drehbar um eine Achse 26 ein Tisch 27 mit den Flaschenträgem 28 und der Flüssigkeitsbehälter 24 mit den ihm zugeordneten, durch Füllrohr 42 angedeuteten Füllelementen angeordnet sind.
Die zu füllenden Flaschen verlassen heiss eine Reinigungsmaschine 43 (Fig. la) und werden danach einem UV-Bestrahler 44 zugeführt, um eine Nachinfektion der durch Erhitzung sterilisierten bzw. pasteurisierten Flaschen zu verhindern. Die Flaschen werden also in der Waschmaschine 43 durch Behandeln mit heissem Wasser etwa auf eine Temperatur von 70 bis 750 C erwärmt. Hinter dem UV-Bestrahlerwerdensie einem Druckprüfer, der allgemein mit 6 bezeichnet ist, zugeführt, in dem sie mit unter Druck stehendem Gas und insbesondere mit unter Druck stehender Luft auf ihre Festigkeit geprüft werden, wobei die Luft über eine Leitung 32 zugeführt wird.
Der Druckprüfer 6 hat die Aufgabe, die Flaschen vor dem Füllvorgang einem derartig hohen Gasdruck auszusetzen, wie er beim Füllvorgang gebraucht wird, um auf diese Weise irgendwelche Flaschen, die diesem Druck nicht standzuhalten vermögen, vorher auszuscheiden.
Praktisch stellt der Druckprüfer 6 einen vereinfachten Gegendruckfüller dar, indem der Druckprüfer grundsätzlich ähnlich aufgebaut ist wie ein Gegendruckfü11er mit dem Unterschied, dass alle mit der Flüssigkeit zusammenhängenden Teile eines Gegendruckfüllers fehlen. Der Druckprüfer hat also eine stationäre Säule 29, während sich ein Tisch 30 mit den Flaschenträgern 31 und ein Gasbehälter 33 mit den darauf angeordneten, durch Füllrohre 45 angedeuteten Füllelelementen dreht. Dem Gasbehälter 33 wird die un-
<Desc/Clms Page number 4>
ter Druck stehende heisse Luft über die Leitung 32 zugeführt. Mit 38 ist ein Sicherheitsventil bezeichnet.
Im Anschluss daran werden die Flaschen mit unter schwachem Überdruck stehender Kohlensäure in einen Vorfüllei gefüllt, der allgemein mit 7 bezeichnet ist. Ein derartiger Vorfüllcr ist bekannt und beispielsweise in der deutschen Patentschrift Nr. 680237 beschrieben. Er weist wiederum eine stationäre Säule 34 auf, mit Bezug auf welche ein Arbeitstisch 35 mit darauf gelagerten Flaschenträgern 36 drehbar angeordnet ist. Ein Gasbehälter 37, dem die Kohlensäure unter schwachem Überdruck durch die Leitung 39 zugeführt wird, ist mit einem Sicherheitsventil 40 und mit durch Fallrohre 46 angedeuteten Füllelementen versehen. In dem Wrfilller 7 werden die Flaschen mit Kohlensäure gefüllt, indem gleichzeitig die Luft aus den Flaschen durch die Kohlensäure herausgedrängt wird.
Von dem Vorfüller gelangen die Flaschen zu dem Gegendruckfüller 5, wo sie mit Bier auf an sich bekannte Weise gefüllt werden.
Der UV-Strahler 44 kann auch unmittelbar vor dem Gegendruckfüller 24 und hinter dem Vorfüller 7 angeordnet werden, um sicherzustellen, dass die Flaschen im Augenblick des Abfüllens möglichst steril sind. Gegebenenfalls können der Druckprüfer 6, der Vorfüller 7 und der UV-Strahler 44 auch wegfallen.
Der Antrieb zum Drehen der Tische mit den Flaschenträgern und der Strömungsmittelbehälter mit den Füllelementen, die bei dem Druckprüfer 6, dem Vorfüller 7 und dem Gegendruckfüller 5 vorgesehen sind, sind-da an sich bekannt-nicht näher dargestellt.
An den Gegendruckfüller 5 kann sich noch ein Nachbegaser (After-Gaser) anschliessen. Der Nachbegaser hat die Aufgabe, den Leerraum im Flaschenhals der gefüllten Flasche mit unter ganz geringem Druck stehender Kohlensäure zu füllen. Falls jedoch der Leerraum im Flaschenhals nur klein ist, erübrigt sich auch die Anordnung eines derartigen Nachbegasers.
In dem Erhitzer 4 wird das Getränk beispielsweise auf 700 C erhitzt. Die Wärmezufuhr erfolgt durch Wasser von wenig höherer Temperatur. Der Wärmeaustauscher 47 bzw. seine Kühlmittelzufuhr wird so ein- gestellt, dass die Temperatur des Bieres am Austritt aus dem Wärmeaustauscher 47 nicht mehr als 35Q C, vorzugsweise aber 30 - 250 C unter derjenigen Temperatur liegt, die die Flaschen während des Abfüllens in dem Gegendruckfüller 25 besitzen.
Zu diesem Zweck ist die Anlage mit einer Regleranlage ausgestattet, die an sich bekannt und im einzelnen in der österr. Patentschrift Nr. 207713 beschrieben worden ist. Die Regleranlage enthält beispielsweise einen in der Leitung 14 angeordneten Druckfüller 9 und ein daran angeschlossenes Steuerorgan 10.
Ein weiterer Druckfüller 15, der an ein Absperrventil 16 angeschlossen ist, regelt die Zufuhr von Kohlensäure zur Abfüllanlage, die im übrigen mit Schwimmervorrichtungen 11,12 und einem Überdruckventil 13 ausgerüstet ist.
Die Kohlensäure wird in bekannter Weise aus einem Vorrat zugeführt, der hier durch die Kohlensäureflaschen 17 dargestellt ist, aus denen die Kohlensäure über Druckminderventile18, 19, 21 entnommen wird. Für die Kohlensäure ist ebenso wie für die dem Druckprüfer zugeführte Luft je eine Temperiervorrichtung 22,23 vorgesehen.
Bei Ausschaltung des Wärmeaustauschers 47 kann die Anlage zur Durchführung einer Heissabfüllung betrieben werden, bei der die Temperatur des abgefüllten Bieres etwa gleich der Temperatur der Flasche oder Dose von 65 bis 750 C ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum sterilen Abfüllen von Bier und andern Kohlensäure enthaltenden Trinkflüssigkeiten, bei dem die Trinkflüssigkeit auf die zum Zwecke ihrer Pasteurisierung bzw. Sterilisierung erforderliche Temperatur erhitzt und noch heiss auf zum Zwecke der Pasteurisierung bzw. Sterilisierung erhitzte, für den unmittelbaren Verbrauch bestimmte Versand- oder Kleinbehä1ter. wie Flaschen oder Dosen, gefüllt wird, worauf unmittelbar danach die heisse Trinkflüssigkeit durch Entfernen der Flasche oder Dose vom Füllorgan druckentlastet und dann die Flasche oder Dose mittels Kork od. dgl. verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlensäure enthaltende Trinkflüssigkeit nach ihrer Erhitzung auf Pasteurisier-bzw.
Sterilisiertemperatur und vor ihrer unter Gegendruck ausgeführten Abfüllung in einem geschlossenen System gekühlt wird, aber nur so weit, dass die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur derTrinkflüssigkeit und derjenigen, welche der heisssterilisierte Versand-oderKleinbehältet beim Einfül- len der Trinkflüssigkeit besitzt und welche die Temperatur der Füllflüssigkeit übersteigt, maximal so gross ist, dass dadurch weder eine unerträgliche Kohlensäureentbindung an der Flaschenwandung auftritt, noch der gegebenenfalls aus Glas hergestellte Versand- oder Kleinbehälter zerspringt.