Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bier aus Würzekonzentrat Aufgrund eigener Vorschläge ist es bekannt, die Herstellung von Bier in zwei Stufen zu unterteilen, die räumlich weit getrennt voneinander durchgeführt wer den können, nämlich an einem Ort, der zweckmässig nahe den Anbaugebieten für Gerste und Hopfen liegt, ein Bierwürzekonzentrat mit einem Gehalt von mehr als 80 %,
beispielsweise 83 % Trockensubstanz herzustel- len und am anderen Ort hieraus, unter Verwendung eines auf die gewünschte Zusammensetzung gebrachten Brauwassers, Bier in verhältnismässig kurzer Zeit zu brauen.
Um eine einwandfreie Bierqualität des ge wünschten Charakters sicher zu stellen, wird dabei das am jeweiligen Ort verfügbare Wasser zunächst vollstän dig entsalzt, soweit erforderlich entkeimt und mit den für die gewünschte Zusammensetzung erforderlichen Salzen oder sonstigen Mineralstoffen versetzt. Das auf bereitete Wasser wird in einem Sammelbehälter aufge fangen und von dort über Druckleitungen in einen Sud kessel geführt, worin es mit dem Würzeextrakt versetzt wird.
Unter Rühren, Erhitzen und etwa einem halbstün digen Kochen wird in dem Sudkessel eine Würze her gestellt, die über einen Plattenkühler in den Gärkeller geleitet und dort nach einem Druckgärverfahren ver goren wird.
Dieses ältere Verfahren gestattet zwar eine beträcht liche Verkleinerung der Räumlichkeiten und Investi tionskosten für den eigentlichen Brauvorgang. Die Er findung hat sich jedoch die Aufgabe gestellt, die Brau- anlage noch weiter zu vereinfachen und die Ausmasse des Brauereibetriebes noch weiter zu verringern, insbeson dere die ein periodisches Arbeiten erfordernde Auflö sung des Würzekonzentrates durch Kochen entbehrlich zu machen und die für die Impfung mit Hefegärung, Gärung und Ablagerung erforderlichen Aufwendungen vorzugsweise noch weiter zu verringern.
Das zu verarbeitende, auf mindestens 80o/oTrocken- substanz eingedickte Würzekonzentrat hat eine ausseror- dentlich hohe Zähigkeit und die besondere Eigenschaft, dass es in einem üblichen Rührwerk Fäden bildet, die sich um die Flügel und die Welle des Rührwerkes wik- keln und sich unter normalen Verhältnissen nur langsam auflösen.
Die bei dem älteren Verfahren angewandte Siedeerhitzung unter starkem Rühren erschien infolge dessen unvermeidlich. überraschenderweise wurde je doch gefunden, dass sich eine Auflösung des zähen und fädenziehenden Würzekonzentrates in der Kälte und sogar in kontinuierlicher Arbeitsweise durchführen lässt, wenn die Auflösung in besonderer Weise durchgeführt wird.
Gemäss der Erfindung wird das Würzekonzentrat dem fliessenden Brauwasser zudosiert. Die in der erhalte nen Mischung vorhandenen Konzentratfäden werden unter Ausschluss von Luft mit messerartigen Zerklei nerungseinrichtungen zerschnitten. Diese Mischung wird mittels einer intensiv wirkenden Mischvorrichtung ohne Erwärmung in eine Lösung umgewandelt, und die so aufgelöste Würze wird der Gärungsanlage zugeführt. Die aufgelöste Würze wird in einem gekühlten Behälter mit Hefe versetzt, vorzugsweise innerhalb des Behälters ständig umgewälzt, und bis zur Gewinnung von Bier vergoren, immer unter Luftausschluss.
Da die schneidend wirkende Zerteilungseinrichtung und die anschliessende Mischvorrichtung innerhalb we niger Sekunden die völlige Auflösung des Würzekonzen- trates bewirken, können die erforderlichen Einrichtun gen in die Zuführungsleitung für den Gärbehälter ein gebaut und kontinuierlich durchströmt werden. Es ent fällt ausserdem die Notwendigkeit einer Abkühlung der Würze von der Siedetemperatur auf Gärtemperatur und bei der bevorzugten Durchführung der Gärung in einem gekühlten Behälter kann die gesamte Gärung in etwa 1 bis 2 Tagen durchgeführt werden.
Werden zwei oder mehrere derartige Kühlgärbehälter parallel geschaltet, so kann der Fluss durch die Zerkleinerungs- und Misch einrichtung während der ganzen Betriebsperiode ohne Unterbrechung laufen, um nacheinander die Gärbehälter zu beschicken.
Die Gärdauer lässt sich durch Einstellung hoher Hefekonzentration beeinflussen, und die gewünschten Gär- und Lagertemperaturen lassen sich durch automa- tische Messgeräte, gegebenenfalls mit Zeitrelais. genau einstellen. Da das Verfahren bis zur Überführung in die Flaschenabfüllanlage in geschlossenen Leitungen und Gefässen unter einer Kohlensäureatmosphäre. durchge führt wird, ist auch eine erhöhte biologische Sicherheit gegeben.
Der Gärvorgang in dem gekühlten, mit Umwälzein- richtung versehenen Behälter wird zweckmässig in der Weise geleitet, dass die Würze durch Zentrifugalkraft- wirkung nach Zusatz von mindestens der Hälfte der er forderlichen Hefe etwa zu 50 bis 60 n/o des Extraktes vergoren und dann unter Zusatz der restlichen Hefe fertig vergoren wird.
Bei der bevorzugten Ausführungs form der Erfindung sind ausserdem folgende Massnah- men einzeln oder gemeinsam anzuwenden: Die Würze wird unter einem auf 1,2 bis 1,5 atü ansteigenden Druck bei einer von etwa 10 C auf etwa 14 C ansteigenden Temperatur vergoren.
Man kann in mehreren Stufen, beispielsweise in der ersten Stufe 60 % des vergärbaren Extraktes unter 0,5 atü, 25 % unter 1 atü und den restlichen vergärbaren Extrakt von etwa 15 % unter 1,5 atä vergären. Wenn man aber die bei der Gärung entstehende Kohlensäure gewinnt, so wird der Druck während der gesamten Gärung auf 0,5 atü ge halten.
Nach beendeter Gärung wird die Hefe durch Zentri fugalkraft im Gärbehälter von dem Bier abgetrennt. Während des Verlaufs der Gärung wird Hefe, die z. B. zu 50 bis 60 fl/o des Extraktes vergoren hat, durch Zen trifugalkraft abgetrennt und durch-neue oder ausgeruhte Hefe ersetzt. Die Separierung der Hefe wird eingeleitet, wenn noch ein Teil des Extraktes; z. B. 10 bis 20 % un vergoren ist, und die Vergärung wird während der Hefe- separierung zu Ende geführt.
Nach der Abtrennung der Hefe wird das Bier- eben falls in dem Gärlagerbehälter auf minus 1,5 bis minus 2,5 C abgekühlt und ein bis zwei Tage lang auf dieser Temperatur gehalten. Die Umwälzung der Würze bzw. des Jungbieres im Gärbehälter wird- zweckmässig in mehreren Geschwindigkeitsstufen derart durchgeführt, dass während der Gärung die Umwälzvorrichtung mit niedriger Drehzahl von z. B. 500 Umdrehungen/Minute (U/min) betrieben. wird, die Trennung der Hefe von dem Bier bei mittlerer Geschwindigkeit (Drehzahl) von z. B.
2000-3000 U/min erfolgt und kurz vor der Beendigung der Lagerung des Bieres mit höchster Drehzahl das Bier vorgeklärt oder fertig geklärt wird. Wenn die Abtren nung der Hefe im Gärbehälter durchgeführt wird, wer den dem Bier zweckmässig im Gärbehälter zur leichte ren Abtrennung der Hefe und Klärung Trennhilfsmittel, wie z. B. Kieselgur, zugesetzt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung und Vorteile er geben sich aus der nachstehenden Erläuterung einer bei spielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Fig.1- erläutert in einem Fliessbild die Durchfüh rung des Verfahrens.
Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Zerkleinerungs- und Mischbehälter.
Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch ein Gärlagerbehäl- ter.
Das zur Verfügung stehende Wasser wird in - der Aufbereitungsanlage 1 vollständig entsalzt, entkeimt und mit den gewünschten Mineralstoffen, insbesondere Sal zen versetzt. Durch Leitung 2 fliesst es in den Vorrats behälter 3 und von dort in die Förderleitung 4, in-wel- cher die Förderpumpe- 5, die Würzeauflösungseinrich- tung 6 und gegebenenfalls weitere Förderpumpe 5 an eine Verbindungsleitung 9 zu dem Behälter 10 mit Würzekonzentrat angeschlossen ist.
In die Leitung 9 ist eine zusätzliche Förderpumpe 11 für das Konzentrat eingefügt.
Der Vorratsbehälter 3 ist zweckmässig mit mehreren Reaktionskammern versehen, in denen durch Einwir kung von Ozon das Brauwasser von etwa vorhandenen Keimen einwandfrei befreit wird, kurz bevor- es in- das Leitungssystem eintritt, was besonders in geographischen Gebieten -mit starker- Keimzahl- in der Atmosphäre vor teilhaft ist. Zur Förderung des Extraktes in die Wasser- förderpumpe 5 wird zweckmässig eine Schneckenrad pumpe verwendet, welche in der Lage ist, das Würze konzentrat _ aus dem Behälter 10 abzuziehen.
Es hat sich als zweckmässig erwiesen, das Gebinde, z. B. Fass oder Trommel, in welcher das Würzekonzentrat angeliefert wird, unmittelbar als Behälter 10 an die Schneckenrad pumpe 11 anzuschliessen.
Die Förderpumpe 5 hat zweckmässig solche Kon struktion, dass sie als hochtouriger Rührer mit kleinen scharfkantigen Rührschaufeln ausgebildet ist und damit den zufliessenden Extrakt weitgehend im Wasser ver teilt. In der Zerkleinerungs- und Mischvorrichtung 6 er folgt dann die Überführung in eine Würzelösung. Die Vorrichtung 6 ist in Fig. 2 in grösserem Massstab dar gestellt.
Sie hat im wesentlichen die Form eines an den Enden verjüngten Zylinders, in welchem quer zur Längsachse. mehrere Zerkleinerungs- und Mischwerk zeuge gelagert sind. Auf- den beiden parallelen Wellen 12 sind achsparallel mehrere, beispielsweise 4, Messer schaufeln 13 befestigt, die, wie- aus der Zeichnung er sichtlich, ein wenig-übereinander greifen, Diese Messer zerteilen die ankommenden Fäden 14 des Würzekon- zentrates in der angedeuteten Weise zu kleinen Würze teilchen, und das entstandene Gemisch gelangt dann in den Bereich der auf den Wellen 15 befestigten Rührflü- gel 16.
Auch diese greifen übereinander, um eine mög lichst intensive Misch- und Zerkleinerungswirkung her vorzurufen, so dass am rechten Ende des Behälters 6 praktisch eine Würzelösung austritt. Wichtig ist; dass der Zerkleinerungsmischvorgang vollkommen gegen Luft abgeschlossen ist. Ein Zutritt von Luft würde den Ei- weissstand der. Würze verändern und zu einem Bier von dunkler Farbe führen.
Der Antrieb der- Wellen 12 und 15 erfolgt in geeig neter Weise. Die Zeichnung zeigt auf die Wellen auf gesetzte Antriebsritzel 17, jedoch ist auch ein anderer Antrieb brauchbar, sofern hierdurch die Wellen 12 und 1<B>5</B> eine hohe Drehzahl "erhalten.
Hinter die Zerkleinerungs- und Mischvorrichtung 6 sind in die. Leitung- 4 ein oder im dargestellten Fall 2 weitere Förderpumpen eingeschaltet, welche die aufge löste Würze in den Gärlagertank 18 drücken. Dieser vorzugsweise aus. Chromnickelstahl oder emailliertem Stahlblech hergestellte Behälter. ist in Fig. 3 in grös serem Massstab gezeigt. Er ist so ausgeführt, dass er für einen Betriebsdruck von 3 atü verwendet werden kann.
Um den Gärlagertank nicht in einem besonders gekühlten Raum aufstellen zu-müssen, ist er mit einem Isoliermantel 19 vollständig umhüllt.
Während in dem Fliessschema der Fig. 1 der Zulauf zum Gärlägertank 18 etwa auf seiner halben Höhe und der Ablauf- am Boden dargestellt ist, befindet sich bei der- bevorzugten Ausführung nach Fig. 3 ein Zu- und Ablaufstutzen 20 am Boden des Tanks. Wesentlicher Bestandteil des Behälters ist der konzentrisch angeord- nete doppelwandige Kühlzylinder 21, dessen Kühlmittel zulauf 22 und 23 schematisch angedeutet sind. Der Kühlmantel 21 ist am oberen und unteren Ende offen und mit nicht dargestellten Halterungen im Innern des Behälters 18 befestigt.
An das untere schwach konisch erweiterte Ende des Kühlmantels schliesst sich die Trommel 24 einer Teller- oder Schälzentrifuge an. In nerhalb der Zentrifuge ist axial im Behälter 18 die An triebswelle 25 gas- und flüssigkeitsdicht gelagert, auf deren Ende ein Antriebsmotor 26 aufgesetzt ist, jedoch kann der Antrieb der Welle auch in anderer Weise er folgen.
An ihrem oberen Ende trägt die Welle 25 ein Flügelrad 27, das bei seinem Umlauf als Pumpe wirkt und die eingefüllte Würze, wie durch Pfeile angedeutet, derart umwälzt, dass sie innerhalb des Kühlmantels 21 aufsteigt und in den Ringraum zwischen Kühlmantel und Behälterwand 18 nach unten fliesst, um am Boden durch den Zwischenraum 28 zwischen Zentrifugentrommel und Behälterwand in den Zentrifugenraum einzutreten. Auf der Welle 25 sind ausser dem Flügelrad 27 die Zentrifugenteller 29 befestigt, so dass gleichzeitig die Zentrifuge in Betrieb gesetzt wird.
Etwa in der oberen Hälfte der Zentrifugentrommel 24 ist an dieser ein konzentrischer, annähernd zylindri scher oder kegelstumpfförmiger Ring 30 angeschweisst oder in sonstiger Weise befestigt, so dass zwischen die sem und der Trommel 24 eine ringförmige Tasche 31 gebildet wird. An diese Tasche ist eine nicht darge stellte, mit Ventil versehene Zu- und Abführleitung 32 angeschlossen.
An der Übergangsstelle zwischen Kühl zylinder 21 und Zentrifugentrommel 24 sind mehrere, beispielsweise 2, Ringschieber 33 eingebaut, die in der dargestellten Lage den Zwischenraum zwischen Kühl mantel und Zentrifugentrommel abdichten, aber mittels eines nicht dargestellten Mechanismus von aussen be tätigt werden können, so dass sie den Zwischenraum zwischen Kühlmantel und Trommel freigeben.
In dem gewölbten Behälterboden sind mehrere po röse Verteilerkerzen 34 zur Einführung von Kohlen säure und gegebenenfalls Luft in feiner Verteilung in das in Gärung befindliche Bier eingebaut. An der Decke des Behälters befindet sich ein verschliessbarer Abzugs stutzen 35 für Luft und Kohlensäure. Das zweckmässig einzuhaltende Niveau der Würze ist gestrichelt bei 36 angedeutet. Der gesamte Behälter ruht mittels Stützen 37 auf dem Boden des Gebäudes. Diese Stützen und zweckmässig auch alle sonstigen Verbindungen mit Aus senleitungen usw. sind zur Vermeidung von Schwin gungsübertragungen in elastisches Material, wie Gummi oder Kunststoff, gelagert oder hiermit überzogen.
Die Hefe befindet sich in dem in Fig. 1 ersichtlichen Behälter 38, der über die Leitung 32 an die Zentrifugen trommel angeschlossen ist. Der Behälter 38 ist zweck- mässig mit einem Kühlmantel versehen und trägt eine äussere Isolierung. Zur Durchmischung der Hefe kann er mit einem nicht dargestellten Rührwerk versehen sein.
Die Grösse des Behälters 38 ist auf die Grösse des Gär- lagertankes 18 abgestimmt und soll zweckmässig 10 bis 15 % von dessen Volumen aufweisen. In die Leitung 32 ist eine Pumpe für die Dosierung der Hefe eingeschaltet (nicht dargestellt), durch deren Umschaltung die Hefe abgezogen oder in den Gärlagertank befördert werden kann.
In dem Behälter 38 befindet sich die Hefe aufge schlämmt in Bier bei einer Temperatur von etwa 0 bis 1 C unter einer Kohlensäureatmosphäre.
Die Gärung wird in folgender Weise vorgenommen: Der Tank 18 wird zu etwa 80 % seines Volumens mit der Würze gefüllt. Mit Hilfe des Kühlzylinders 21 wird sie rasch auf die gewünschte Anstelltemperatur gebracht, die zweckmässig 8 bis 10 C beträgt. Durch die Kerzen 34 wird die Würze vom Boden aus durch Steuerung mit einem Strömungsmesser belüftet; der die Luftmenge auf 30 bis 50 ml Luft je Liter Würze in der Stunde einregelt.
Die Würze wird mit 3 1 dickbreiiger Hefe je Hekto liter Würze angestellt, die aus dem Behälter 38 durch Leitung 32 eingeführt wird. Während der Anstellung läuft die Welle 25 mit niedrigster Drehzahl von beispiels weise 500 U/min. Während dieser Zeit sind die Ring schieber 33 geöffnet, so dass der Würzeumlauf möglichst geringen Widerstand findet. Die Flüssigkeit wird im wesentlichen durch Zentrifugalwirkung und Wirkung des Schaufelrades 27 im Kühlzylinder nach oben ge drückt, läuft über dessen Oberkante über und bewegt sich im äusseren Raum nach unten.
Um die Umwälzung möglichst gleichmässig zu gestalten, können bei grösse- ren Gärlagertanks am oberen Ende des Kühlzylinders Leitbleche angebracht sein.
Während der gesamten Gärzeit, die etwa 1 bis 2 Tage beträgt, wird das Bier in dieser Weise bewegt. Wenn 50 bis 60 % des vergärbaren Extraktes vergoren sind, werden nochmals zwei Liter dickbreiige Hefe je Hektoliter Bier zugegeben. Dann wird zu Ende vergoren. Die Differenz zwischen Ausstossvergärungsgrad und Endvergärungsgrad kann beliebig eingehalten werden. Natürlich kann auch kurzzeitig mit einer höheren Hefe konzentration vergoren werden.
Zu jedem Zeitpunkt kann die Hefe im Gärlagertank durch frische ausgeruhte und gärkräftige Hefe ersetzt werden, so dass die kurze Gärdauer immer eingehalten werden kann.
Nach der Anstellperiode wird die Gärtemperatur auf etwa 10 bis 14 C ansteigen gelassen. Während der Gärung steigt der Druck im Tank auf 1,5 bis 1,6 atü an. Unter diesen Druck- und Temperaturbedingungen er hält das Bier die für Abfüllung notwendige Kohlensäure menge.
Der Druckanstieg erfolgt zweckmässig in drei Stufen, und zwar wird in der ersten Stufe bis zu 50 % unter 0,4 atü, in der zweiten Stufe bei 1 atü und in der dritten Stufe bei 1,6 atü vergoren. Wenn man jedoch die bei der Gärung entstehende Kohlensäure zurückgewinnen will, so erfolgt die Gärung insgesamt bei etwa 0,5 atü Gegendruck.
Dem fertig vergorenen und gekühlten Bier wird dann die gereinigte Kohlensäure über die Verteiler kerzen 34 zugeführt.
Die Entfernung der Hefe aus dem Bier erfolgt spä testens nach beendeter Gärung. Sie kann jedoch schon eingeleitet werden, wenn noch ein geringer Prozentsatz vergärbarer Extrakt vorhanden ist, der dann noch ver goren wird, während die Hefe aus dem Bier abgetrennt wird. Das Ausmass der Vergärung, bei welchem die Se- parierung der Hefe eingeleitet werden kann, hängt von der Grösse des Gärbehälters ab.
Als allgemeine Richt linie lässt sich jedoch sagen, dass beispielsweise noch 10 bis 20 % des Extraktes unvergoren sind, wenn die Hefe- separierung eingeleitet wird.
Diese Separierung erfolgt durch Abschleudern, und zu diesem Zweck werden die Ringschieber 33 durch ein nicht dargestelltes Gestänge von aussen in den Zwi schenraum zwischen Kühlmantel und Zentrifugentrom- mel eingeschoben, so dass die Wand geschlossen ist. Ferner wird die Drehkraft der Zentrifuge in dieser zwei ten Stufe erhöht, und zwar beispielsweise auf 2000 bis 3000 U/min. Die Hefe sammelt sich jetzt in der Schlammtasche 31 und kann nach Öffnung des Ventils in der Leitung 32, bzw. Umschaltung der darin vorge sehenen Dosierpumpe abgeführt werden.
Nachdem das Bier fertig vergoren ist, wird es durch Steigerung des Kühlmittelumlaufes in dem Kühlmantel 21 in kurzer Zeit auf minus 1,5 bis 2,5 C abgekühlt. Diese Temperatur wird 1 bis 2 Tage eingehalten, worauf das Bier fertig ist und eine einwandfreie Beschaffenheit hat. Vor dem Abziehen aus dem Gärlagertank 19 er folgt noch eine weitere Klärung durch Zentrifugieren. Zu diesem Zweck wird die Zentrifuge auf ihre Höchst umlaufgeschwindigkeit von beispielsweise 5000 U/min geschaltet (wie erwähnt beträgt der Druck in der zweiten Stufe 1 atü und in der dritten Stufe 1,6 atü).
Die Abtrennung der ausgeflockten Eiweiss- und Trubteile während dieser Reifung des Bieres kann noch durch Zugabe von Adsorptionsmitteln, wie Kieselgur, gesteigert werden, so dass das Bier während der dritten Stufe im Tank 18 auch völlig geklärt wird.
Die Abzugsleitung 38 führt zu einem Filter 39 be kannter Art, wo das Bier von den ausgeschleuderten Eiweiss- und Trubteilen sowie gegebenenfalls vom Ad sorptionsmittel befreit wird. Falls es forderlich erscheint, kann an dieser Stelle auch ein Entkeimungsfilter ver wendet werden. Diese Nachfiltration erfolgt völlig stoss- frei, da das Bier im Behälter 18 unter Kohlensäuredruck steht und deshalb keine Pumpe eingeschaltet werden muss.
Von dem Filter 39 fliesst das Bier durch Leitung 40 über einen Abfülldrucktank 41 zur Flaschenabfüll- anlage 42.
Nachdem der Gärlagertank 18 entleert ist, kann er sofort wieder mit Würze gefüllt und angestellt werden. Eine Reinigung des Gärlagertanks ist nur in grösseren Zeitabständen erforderlich. Sofern mehrere Tanks 18 parallel geschaltet sind, kann die Füllung und Anstellung eines oder mehrerer Tanks bereits erfolgen, während sich die Gärung und Separierung in einem Tank voll zieht.
Method and apparatus for producing beer from wort concentrate Based on our own proposals, it is known to divide the production of beer into two stages, which can be carried out spatially far apart from each other, namely in a location that is conveniently close to the growing areas for barley and hops a wort concentrate with a content of more than 80%,
for example to produce 83% dry matter and at the other place to brew beer in a relatively short time using brewing water that has been brought to the desired composition.
In order to ensure perfect beer quality of the desired character, the water available at the respective location is first completely desalinated, disinfected if necessary and the salts or other minerals required for the desired composition are added. The prepared water is collected in a collecting tank and from there via pressure lines into a brewing boiler, in which it is mixed with the wort extract.
While stirring, heating and boiling for about half an hour, a wort is made in the brewing kettle, which is passed through a plate cooler into the fermentation cellar and fermented there using a pressure fermentation process.
This older process allows a considerable reduction in the size of the premises and investment costs for the actual brewing process. The invention, however, has set itself the task of simplifying the brewing system even further and reducing the size of the brewery even further, in particular the need to dissolve the wort concentrate by boiling it, which requires periodic work, and to make it unnecessary for vaccination Yeast fermentation, fermentation and aging preferably further reduce the expenses required.
The wort concentrate to be processed, thickened to at least 80% dry matter, has an extraordinarily high viscosity and the special property that it forms threads in a conventional agitator, which wrap around the blades and the shaft of the agitator and underneath dissolve slowly under normal conditions.
As a result, the boiling with vigorous stirring used in the older method appeared inevitable. Surprisingly, however, it was found that the viscous and stringy wort concentrate can be dissolved in the cold and even in a continuous mode of operation if the dissolution is carried out in a special way.
According to the invention, the wort concentrate is added to the flowing brewing water. The concentrate threads present in the mixture obtained are cut with knife-like crushing devices in the absence of air. This mixture is converted into a solution by means of an intensive mixing device without heating, and the wort thus dissolved is fed to the fermentation plant. The dissolved wort is mixed with yeast in a cooled container, preferably constantly circulated within the container, and fermented until beer is obtained, always with exclusion of air.
Since the cutting-acting dividing device and the subsequent mixing device cause the wort concentrate to dissolve completely within a few seconds, the necessary devices can be built into the feed line for the fermentation tank and flowed through continuously. There is also no need to cool the wort from the boiling temperature to the fermentation temperature and if fermentation is preferably carried out in a cooled container, the entire fermentation can be carried out in about 1 to 2 days.
If two or more such cooling fermentation tanks are connected in parallel, the flow through the comminution and mixing device can run without interruption during the entire operating period in order to feed the fermentation tanks one after the other.
The duration of fermentation can be influenced by setting a high yeast concentration, and the desired fermentation and storage temperatures can be set using automatic measuring devices, possibly with time relays. set exactly. Since the process is carried out in closed lines and vessels under a carbonic acid atmosphere until it is transferred to the bottling plant. is carried out, there is also an increased biological safety.
The fermentation process in the cooled container equipped with a circulation device is expediently conducted in such a way that the wort is fermented by centrifugal force after adding at least half of the required yeast to about 50 to 60 n / o of the extract and then under Adding the remaining yeast is ready to ferment.
In the preferred embodiment of the invention, the following measures are also to be applied individually or together: The wort is fermented under a pressure that increases to 1.2 to 1.5 atmospheres at a temperature that increases from about 10 ° C. to about 14 ° C.
You can ferment in several stages, for example in the first stage 60% of the fermentable extract below 0.5 atm, 25% below 1 atm and the remaining fermentable extract of about 15% below 1.5 atm. If, however, the carbonic acid produced during fermentation is obtained, the pressure is kept at 0.5 atmospheres throughout the fermentation.
After fermentation has ended, the yeast is separated from the beer by centrifugal force in the fermentation tank. During the course of fermentation, yeast, which z. B. fermented to 50 to 60 fl / o of the extract, separated by centrifugal force and replaced by new or rested yeast. The yeast separation is initiated when part of the extract is still present; z. B. 10 to 20% is unfermented, and the fermentation is carried out during the yeast separation to the end.
After the yeast has been separated, the beer is also cooled in the fermentation storage tank to minus 1.5 to minus 2.5 C and kept at this temperature for one to two days. The circulation of the wort or the green beer in the fermentation tank is expediently carried out at several speed levels in such a way that the circulation device is operated at a low speed of e.g. B. 500 revolutions / minute (rpm) operated. the separation of the yeast from the beer at medium speed (number of revolutions) of e.g. B.
2000-3000 rpm takes place and shortly before the end of the storage of the beer at the highest speed, the beer is pre-clarified or clarified completely. If the separation of the yeast is carried out in the fermentation tank, whoever the beer expediently in the fermentation tank for easier ren separation of the yeast and clarification separation aids such. B. kieselguhr added.
Further details of the invention and advantages will become apparent from the following explanation of an exemplary embodiment with reference to the drawing.
Fig.1- explains the implementation of the method in a flow diagram.
Fig. 2 is a section through a grinding and mixing container.
Fig. 3 is a longitudinal section through a fermentation storage container.
The available water is completely desalinated and sterilized in the treatment plant 1 and the desired minerals, in particular salts, are added. It flows through line 2 into the storage container 3 and from there into the delivery line 4, in which the delivery pump 5, the wort dissolving device 6 and possibly further delivery pump 5 are connected to a connection line 9 to the container 10 with wort concentrate .
An additional feed pump 11 for the concentrate is inserted into the line 9.
The storage container 3 is expediently provided with several reaction chambers in which the brewing water is properly freed of any germs present by ozone exposure, shortly before it enters the pipeline system, which is particularly in geographical areas -with a high germ count- in the Atmosphere is beneficial. To convey the extract into the water feed pump 5, a worm gear pump is expediently used, which is able to draw off the wort concentrate from the container 10.
It has proven to be useful to use the container, e.g. B. barrel or drum, in which the wort concentrate is delivered, directly as a container 10 to the worm gear pump 11 to connect.
The feed pump 5 appropriately has such a construction that it is designed as a high-speed stirrer with small sharp-edged stirring blades and thus largely divides the inflowing extract in the water. In the comminution and mixing device 6 it then follows the transfer into a wort solution. The device 6 is shown in Fig. 2 on a larger scale represents.
It has essentially the shape of a cylinder tapered at the ends, in which it is transverse to the longitudinal axis. several grinding and mixing tools are stored. Several, for example 4, knife blades 13 are attached axially parallel to the two parallel shafts 12, which, as can be seen in the drawing, overlap a little. These knives cut the incoming threads 14 of the wort concentrate in the indicated manner wort particles that are too small, and the resulting mixture then reaches the area of the agitator blades 16 attached to the shafts 15.
These also overlap in order to produce the most intensive mixing and crushing effect possible, so that a wort solution practically emerges at the right-hand end of the container 6. Important is; that the comminution-mixing process is completely closed against air. An admission of air would reduce the protein level. Change the flavor and result in a beer with a dark color.
The drive of the shafts 12 and 15 takes place in a suitable manner. The drawing shows the drive pinion 17 placed on the shafts, but another drive can also be used, provided that this gives the shafts 12 and 1 a high speed.
Behind the crushing and mixing device 6 are in the. Line 4 switched on or, in the case shown, 2 other feed pumps which press the dissolved wort into the fermentation storage tank 18. This preferably off. Containers made from chrome-nickel steel or enamelled sheet steel. is shown in Fig. 3 on a larger scale. It is designed so that it can be used for an operating pressure of 3 atm.
In order not to have to set up the fermentation storage tank in a particularly cooled room, it is completely covered with an insulating jacket 19.
While in the flow diagram of FIG. 1 the inlet to the fermentation storage tank 18 is shown at about half its height and the outlet at the bottom, in the preferred embodiment according to FIG. 3 there is an inlet and outlet connection 20 at the bottom of the tank. An essential component of the container is the concentrically arranged double-walled cooling cylinder 21, the coolant inlet 22 and 23 of which are indicated schematically. The cooling jacket 21 is open at the upper and lower ends and is fastened in the interior of the container 18 with brackets (not shown).
The drum 24 of a plate or peeler centrifuge is attached to the lower, slightly conically widened end of the cooling jacket. In within the centrifuge, the drive shaft 25 is axially mounted in the container 18 in a gas- and liquid-tight manner, on the end of which a drive motor 26 is mounted, but the drive of the shaft can also be followed in other ways.
At its upper end, the shaft 25 carries an impeller 27 which, as it rotates, acts as a pump and, as indicated by arrows, circulates the wort in such a way that it rises inside the cooling jacket 21 and down into the annular space between the cooling jacket and container wall 18 flows in order to enter the centrifuge space at the bottom through the space 28 between the centrifuge drum and the container wall. In addition to the impeller 27, the centrifuge plates 29 are attached to the shaft 25, so that the centrifuge is started up at the same time.
Approximately in the upper half of the centrifuge drum 24 a concentric, approximately cylindri shear or frustoconical ring 30 is welded or otherwise attached, so that an annular pocket 31 is formed between the sem and the drum 24. To this bag is a not illustrated, provided with a valve supply and discharge line 32 is connected.
At the transition point between the cooling cylinder 21 and the centrifuge drum 24, several, for example 2, ring slides 33 are installed, which in the position shown seal the space between the cooling jacket and the centrifuge drum, but can be operated from the outside by means of a mechanism not shown, so that they clear the space between the cooling jacket and drum.
In the arched container bottom several porous distributor candles 34 are built into the fermenting beer for the introduction of carbonic acid and optionally air in fine distribution. On the ceiling of the container there is a lockable trigger nozzle 35 for air and carbon dioxide. The level of the wort that is expediently to be maintained is indicated by dashed lines at 36. The entire container rests on the floor of the building by means of supports 37. These supports and, expediently, all other connections with external lines, etc., are stored in or coated with elastic material, such as rubber or plastic, in order to avoid vibration transmission.
The yeast is located in the container 38 which can be seen in FIG. 1 and which is connected via line 32 to the centrifuge drum. The container 38 is expediently provided with a cooling jacket and has external insulation. To mix the yeast, it can be provided with a stirrer (not shown).
The size of the container 38 is matched to the size of the fermentation storage tank 18 and should expediently have 10 to 15% of its volume. In line 32, a pump for metering the yeast is switched on (not shown), by switching it over, the yeast can be drawn off or conveyed into the fermentation storage tank.
In the container 38 is the yeast slurried in beer at a temperature of about 0 to 1 C under a carbonic acid atmosphere.
The fermentation is carried out in the following way: The tank 18 is filled to about 80% of its volume with the wort. With the aid of the cooling cylinder 21, it is quickly brought to the desired setting temperature, which is expediently 8 to 10 C. Through the candles 34, the wort is aerated from the bottom by control with a flow meter; which regulates the amount of air to 30 to 50 ml air per liter of wort per hour.
The wort is made with 3 liters of thick yeast per hecto liter of wort, which is introduced from the container 38 through line 32. During the employment, the shaft 25 runs at the lowest speed of example, 500 rpm. During this time, the ring slide 33 is open so that the wort circulation has the least possible resistance. The liquid is essentially pushed by centrifugal action and the action of the paddle wheel 27 in the cooling cylinder upwards, runs over its upper edge and moves downward in the outer space.
In order to make the circulation as even as possible, baffles can be attached to the upper end of the cooling cylinder in the case of larger fermentation storage tanks.
During the entire fermentation period, which is around 1 to 2 days, the beer is agitated in this way. When 50 to 60% of the fermentable extract has fermented, another two liters of thick yeast per hectolitre of beer are added. Then fermentation is over. The difference between the output degree of fermentation and the final degree of fermentation can be maintained as required. Of course, fermentation with a higher yeast concentration can also be used for a short time.
At any point in time, the yeast in the fermentation storage tank can be replaced with fresh, rested and strong fermentation yeast, so that the short fermentation time can always be maintained.
After the pitching period, the fermentation temperature is allowed to rise to around 10 to 14 C. During fermentation, the pressure in the tank rises to 1.5 to 1.6 atmospheres. Under these pressure and temperature conditions, the beer keeps the amount of carbon dioxide required for filling.
The pressure increase is expediently carried out in three stages, namely fermentation takes place in the first stage up to 50% below 0.4 atmospheres, in the second stage at 1 atmospheres and in the third stage at 1.6 atmospheres. However, if you want to recover the carbonic acid produced during fermentation, fermentation takes place at a counter pressure of around 0.5 atmospheres.
The finished fermented and cooled beer is then supplied with the purified carbon dioxide via the distributor candles 34.
The yeast is removed from the beer at the latest after fermentation has ended. However, it can already be initiated when there is still a small percentage of fermentable extract present, which is then fermented while the yeast is separated from the beer. The extent of fermentation at which the yeast separation can be initiated depends on the size of the fermentation tank.
As a general guideline, however, it can be said that, for example, 10 to 20% of the extract is still unfermented when yeast separation is initiated.
This separation takes place by spinning off, and for this purpose the ring slides 33 are pushed into the intermediate space between the cooling jacket and the centrifuge drum from the outside by means of a rod (not shown) so that the wall is closed. Furthermore, the rotational force of the centrifuge is increased in this second stage, for example to 2000 to 3000 rpm. The yeast now collects in the sludge pocket 31 and can be discharged after opening the valve in the line 32 or switching the metering pump provided therein.
After the beer has finished fermenting, it is cooled to minus 1.5 to 2.5 C in a short time by increasing the coolant circulation in the cooling jacket 21. This temperature is maintained for 1 to 2 days, after which the beer is ready and has a perfect condition. Before it is removed from the fermentation storage tank 19, it is followed by a further clarification by centrifugation. For this purpose, the centrifuge is switched to its maximum rotational speed of, for example, 5000 rpm (as mentioned, the pressure in the second stage is 1 atm and in the third stage 1.6 atm).
The separation of the flocculated protein and trub parts during this maturation of the beer can be increased by adding adsorbents such as kieselguhr, so that the beer is also completely clarified in the tank 18 during the third stage.
The discharge line 38 leads to a filter 39 be known type, where the beer is freed from the thrown-out protein and trub and possibly from adsorbent. If it appears necessary, a disinfection filter can also be used at this point. This post-filtration takes place completely smoothly, since the beer in the container 18 is under carbonic acid pressure and therefore no pump has to be switched on.
The beer flows from the filter 39 through line 40 via a filling pressure tank 41 to the bottle filling system 42.
After the fermentation storage tank 18 has been emptied, it can immediately be refilled with wort and turned on. A cleaning of the fermentation storage tank is only required at longer intervals. If several tanks 18 are connected in parallel, one or more tanks can be filled and positioned while fermentation and separation are taking place in one tank.