Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bierwürze
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bierwürze, die mit Hopfen versetzt anschliessend dem Braugefäss zugeführt wird.
Derartige Würze wird bisher in der Weise hergestellt, dass man mehr oder weniger fein gemahlenes Darrmalz mit Wasser in einem sogenannten Maischbottich ansetzt, um eine Verzuckerung in Maltrose und Dextrin bei etwa 55 bis 75 C zu erreichen.
Diese verzuckerte und vergärungsfähige Maische wird anschliessend geläutert, d.h. die Flüssigkeit wird von den sog. Trebern getrennt. Diese Abläuterung nimmt bisher 3 bis 4 Stunden in Anspruch und kann je nach Güte des verarbeiteten Malzes nach Art der Läutervorrichtung und je nach Aufmahlungsgrad des Malzes 5 Stunden und mehr erfordern. Neben den Läutervorrichtungen benutzt man auch Filter.
Einerseits ist eine möglichst feine Vermahlung des Malzes wegen damit verbundener höherer Würzausbeute erwünscht, andererseits stehen einer solchen Feinaufmahlung bekanntlich beträchtliche Schwierigkeiten beim Läutern bzw. Filtern entgegen, und zwar steigt damit die erforderliche Läuterzeit, es werden in jedem Fall grosse Mengen an sogenanntem Überschwänzwasser benötigt, das dann, um die erforderliche Konzentration zu erreichen, in der Braupfanne wieder unter beträchtlichem Energieaufwand abgetrieben werden muss.
Diese Probleme bei der Herstellung von Bierwürze liessen es bisher nicht zu, die Herstellung der Würze und die Trennung der Treber von der Würze kontinuierlich durchzuführen, und Versuche mit Zentrifugen haben zu nicht brauchbaren Ergebnissen geführt, zumal beispielsweise in sogenannten Schubzentrifugen die Eiweisskörper der Maische zerschlagen wurden. Ausserdem führten diese Versuche auch nicht zu einer Reduktion des Gesamtenergiebedarfes, da auch hierbei noch grosse Mengen von Überschwänzwasser in der Braupfanne bei entsprechendem Energieaufwand ausgetrieben werden musste.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäss die .Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Bierwürze zu schaffen. mit dem die Würze kontinuierlich bei entsprechender Zeitersparnis hergestellt und auch kontinuierlich von den Trebern getrennt und Überschwänzwasser nur in der Menge zugeführt werden kann, dass die erzielte Würze zumindest angenähert bereits die gewünschte Endkonzentration hat, so dass eine abschliessende Erwärmung der Würze mit zugesetztem Hopfen im Braugefäss nur noch der Sterilisation, der Zerstörung der Enzyme, dem Ausfällen der Eiweissstoffe und einem mehr oder weniger starkem Karamelisieren des Zuckers, aber nicht mehr einer Konzentrationserhöhung der Würze zu dienen hat.
Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren gelöst, das nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass die halb- oder vollkontinuierlich hergestellte Mischung aus Wasser und gemahlenem Malz kontinuierlich und mindestens zweistufig in Feststoffe und Flüssigkeit durch Schleudern getrennt wird, wobei mindestens in der letzten Stufe Wasser dosiert auf die weitgehend entwässerten Feststoffe aufgestrahlt, der entwässerte Feststoff weggeführt und die abgeschleuderte Flüssigkeit unter Zwischenschaltung einer Trübeabscheidung dem Braugefäss zugeführt wird.
Das Abschleudern erfolgt dabei vorzugsweise mit einem sogenannten Strahlauswascher, bei dem es sich um eine bekannte Spezialzentrifuge handelt. Diese Spezialzentrifuge besteht aus einem Gehäuse, in dem eine konische Siebtrommel drehbar gelagert ist. Das Gehäuse hat eine zweiteilige Kammer mit getrennten Flüssigkeitsauslässen und eine weitere Kammer am Ende der Trommel mit dem grössten Durchmesser für den Feststoffaustrag. Die Aufgabe der zu separierenden Flüssigkeit erfolgt schonend am Trommelende mit dem kleinsten Durchmesser. Innerhalb der Trommel ist eine hohle Achse angeordnet mit zwei voneinander getrennten Flüssigkeitskanälen, an die Düsenrohre angeschlossen sind.
Diese Achse dreht sich mit geringer Differenzdrehzahl gegenüber der Siebtrommel. Da diese Maschine bekannt ist, ist sie nicht Gegenstand der Erfindung.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann in verschiedener Art durchgeführt werden, nämlich im Gegenstrom, im Gleichstrom und im Gleich-Gegenstrom, was noch näher erläutert wird.
Das erfindungsgemässe kontinuierliche Verfahren hat folgende wesentliche Vorteile:
Es ist eine Energieersparnis von ca. 50% erreichbar.
Die Läuterzeit wird auf ca. 75% gegenüber der erforderlichen Läuterzeit im bisher benutzten Läuterbottich verkürzt. Das Reinigen der Läutevorrichtung entfällt.
Überschwänzwasser kann dank der intensiven Spülung im Strahlauswascher in einer solchen Menge zudosiert werden, dass die Würze bereits in der gewünschten Konzentration dem Braugefäss zugeführt werden kann, wodurch eine Verkürzung der Kochzeit erreichbar ist.
Leichte Säuberungsmöglichkeit der gesamten Anlage durch kontinuierliches Durchspülen. Das Malz kann sehr fein gemahlen werden, womit eine Erhöhung der Würzausbeute verbunden ist.
Weitere Einzelheiten werden-nachfolgend anhand von beispielsweisen zeichnerischen Darstellungen näher erläutert. In dieser Darstellung zeigt:
Fig. 1 schematisch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens, bei dem die Maische einer Separation unterworfen ist;
Fig. 2 schematisch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens, bei dem eine unvermaischte Mischung aus Malz und Wasser einer Separation unterworfen wird,
Fig. 2a ein Fliessband der Separationsstufen gemäss Fig. 1 und 2 mit Gegenstromführung;
Fig. 3 schematisch die Separationsanlage mit Gleichstromführung, wobei einer der Strahlauswascher im Schnitt verdeutlicht ist;
Fig. 3a ein Fliessband der Separationsstufe nach Fig. 3;
Fig. 4 schematisch die Separationsanlage mit Gleich Gegenstromführung und Fig. 4a ein Fliessbild der Separationsstufe nach Fig. 4.
In der Anlage gemäss Fig. 1 wird das Malz in eine Schrotmühle 1 gegeben. Die Spelzen werden bei 2 abgeführt, während das Mehl und Fein- und Grobgriess über eine automatische und selbsttätig gesteuerte Bandwaage 3 in einen Mischbehälter 4 gelangen, dem durch eine Leitung 5 Wasser zugeführt wird. Mit einer Pumpe 6 wird diese Mischung durch die Leitung 7 in einen Zwischenbehälter 8 geleitet, der mit einem Rührwerk 9 versehen ist.
Der Zwischenbehälter 8 ist nicht unbedingt erforderlich. als Reservoir jedoch vorteilhaft. An den Zwischenbehälter 8 schliessen sich Wärmeaustauscher 10, 11, 12 hintereinandergeschaltet an, denen durch eine Leitung 13 ein Heizmedium, wie Heissdampf, zugeführt wird, das durch nicht dargestellte Heizschlangen strömt. Die Wärmeaustauscher 10, 11, 12 sind ebenfalls mit Rührwerken 10', 11', 12' versehen. Jeder Wärmeaustauscher 10, 11, 12 hat drei abgehende, mit Ventilen 17, 18, 19 versehene Leitungen 14, 15, 16, die jeweils in eine gemeinsame Leitung 20 münden, wobei die letzte Leitung 20 in einem Auffangbehälter 21 einmündet.
Durch die Übereinanderordnung der aus den Wärmeaustauschern 10, 11, 12 abgehenden Leitungen 14, 15, 16 wird bei entsprechender Betätigung der zugeordneten Steuerventile 17, 18, 19 die Verweilzeit der Maische in den jeweiligen Wärmeaustauschern bestimmt.
Der erste Wärmeaustauscher 10 wärmt die Maische auf eine Temperatur von etwa 55 C und dient zur Verkleisterung. Im zweiten Wärmeaustauscher 11 wird die Maische auf etwa 60 bis 650C erhitzt und dabei verflüssigt. Im letzten Wärmeaustauscher 12 wird die Maische auf etwa 70 bis 750C erhitzt und damit verzukkert.
Die verzuckerte Maische tritt in den Behälter 21 ein, der ebenfalls mit einem Rührwerk 21' versehen ist. Von diesem Behälter aus gelangt die Maische vermittels einer Pumpe 23 durch eine Leitung 22 in einen Zwischenbehälter 24 mit Rührwerk 24'. An diesen Zwischenbehälter schliesst sich die Separationsanlage 25 an, die im gezeigten Beispiel aus zwei zweistufigen Strahlauswaschern 26, 27 besteht. Die einzelnen Stufen sind mit I, IL III und IV bezeichnet. Das Fliessschema dieser Separationsanlage ist in Fig. 2a übersichtlich verdeutlicht. Die bekannte Konstruktion dieser Strahlauswascher ist der Fig. 3 unten zu entnehmen.
Die vom Behälter 24 kommende Maische wird in die Stufe I des Strahlauswaschers 26 eingeführt, wobei die Flüssigkeit mit gelösten und feinen Teilchen abgeschleudert wird, während zu grobe Teilchen als Schlamm auf dem Trommelkonus in die zweite Stufe II rutschen, wo dieser Schlamm mit abgeschleuderter Flüssigkeit aus der Stufe III des Strahlauswaschers 27 bestrahlt wird. Die in der Stufe I anfallende Würze gelangt über noch zu beschreibende Stationen in das Braugefäss, während die hinter der Stufe II noch anfallenden Feststoffe in die III.
Stufe des Strahlauswaschers 27 gelangen.
In dieser Stufe III werden die Feststoffe mit Flüssigkeit aus der Stufe IV bestrahlt, während in der Stufe IV die Bestrahlung mit warmem Wasser erfolgt, das durch eine Leitung 28 zugeführt wird. Die somit völlig ausgespülten Feststoffe treten bei 29 aus dem Strahlauswascher 27 aus. Der Umlauf der Flüssigkeiten wird mit Pumpen 30, 31 bewirkt und der Weitertransport der fertigen Würze mit einer Pumpe 32.
In den beiden Strahlauswaschern 26, 27 werden im wesentlichen keine Treber ausgeschieden, weil diese in nur geringen Anteilen vorhanden sind, da die Spelzen bereits in der Schrotmühle 1 in angegebener Pfeilrichtung 2 abgeführt worden sind. Abgetrennt wird jedoch durch die Strahlauswascher 26, 27 die Würze von einem Schlamm, der durch Ausscheidungen während des Verzuckerungsprozesses in den Wärmeaustauschern 10, 11, 12 erhalten wurde.
Die aus der Stufe I durch Leitung 33 und die Pumpe 32 abgezogene Flüssigkeit wird entweder direkt in einen Zwischenbehälter 34 geleitet oder, falls erforderlich, zunächst über eine Zentrifuge 35 zur weiteren Trübabscheidung. Vom Behälter wird die fertige Würze in das Braugefäss geleitet. Da die Würze bereits zumindest angenähert die gewünschte Endkonzentration hat, kann das Braugefäss als ein- oder mehrstufiger Durchlauferhitzer 38 ausgebildet sein. Der Würzenabzug erfolgt entweder am Anschluss 36 oder am Anschluss 37.
Der Maischprozess kann selbstverständlich an Stelle der Wärmetauscher 10, 11, 12 auch halb kontinuierlich mit einem oder mehreren der üblichen Maischbottiche erfolgen, die chargenweise in den grossen, ein Zwischenreservoir bildenden Behälter 24 entleert werden.
In der Anlage gemäss Fig. 2, in der entsprechende Anlageteile mit entsprechenden Zahlen bezeichnet sind, wird feingemahlener Malzschrot mit Hülsen oder Spelzen verarbeitet. Das von der Mühle 1 kommende feingemahlene Malzschrot gelangt in den Mischbehälter 4 und wird dort mit durch die Leitung 5 zugeführtem Wasser auf etwa 350C erwärmt. Dieses mit Wasser vermischte Malzschrot, bestehend aus dem Mehl, Griess, Hülsen und Spelzen wird durch den Zwischenbehälter 24 in die beiden Strahlenauswascher 26, 27 geleitet. Diese Strahlauswascher arbeiten und sind genauso wie in der Anlage gemäss Fig. 1 geschaltet, jedoch mit dem Unterschied, dass keine Würze durch die Leitung 33 die Stufe I des Strahlauswaschers 26 verlässt, sondern eine Milch, die aus vom Wasser aufgenommenem Mehl und vom Wasser getragenern Grob- und Feingriess besteht.
In der Separationsanlage 25 werden die Hülsen und Spelzen vom Mehl und Griess getrennt.
Die Milch gelangt durch die Leitung 33 in die Pumpe 32 und von dort durch die Leitung 39, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Behälters 40, in die nachgeschalteten Wärmeaustauscher 10, 11, 12, in denen die Verkleisterung, die Verflüssigung und die Verzuckerung stattfindet. Die Wirkungsweise der Wärmeaustauscher entspricht derjenigen, wie sie zu Fig. 1 im einzelnen beschrieben wurde. An den letzten Wärmeaustauscher 12 ist eine Zentrifuge 35 angeschlossen, die die aus dem Wärmeaustauscher 12 austretende Maische von dem ausgeflockten Schlamm befreit.
Die aus der Zentrifuge 35 austretende Maische gelangt durch die Leitung 41 zum Hopfenmischerbehälter 34 und von dort zu den Wärmeaustauschern 38. Wie in dieser Anlage erfolgt auch in der Anlage gemäss Fig. 1 die Hopfenzugabe in den Behälter 34. Das Schaltschema der Separationsanlage gemäss Fig. 2 entspricht dem gemäss Fig. 2a.
Die Strahlauswascher der Separationsanlagen 25 in den Fig. 1 und 2, bzw. 2a können auch wie folgt geschaltet werden:
Nach Fig. 3 bzw. 3a sind zwei Strahlauswascher 26, 27 hintereinander geschaltet. Die Maische wird durch die Leitung 42 und ein Regulierventil 43 in den Strahlauswascher 26 eingeleitet. Um eine Luftzufuhr zu vermeiden, die zu einer Oxydation der Würze führen könnte, sind die Leitungen vorteilhaft mit ihren Anschlüssen an die Strahlauswascher luftdicht angeschlossen.
In der ersten Stufe I wird die sogenannte Vorderwürze von den Trebern abgeschleudert und gelangt durch die Öffnung 44 und die Leitung 45 in das verkleinert dargestellte Würzsammelgefäss 46. Auch hier sind die Leitungen dicht angeschlossen, um eine Oxydation der Würze zu vermeiden. Der Treber der Stufe I gelangt in die Stufe II des Strahlauswaschers 26 und wird mit warmem Wasser vermischt, das durch die Leitung 47 mit Durchflussmengenmesser 48 und Regulierventil 49 in die Stufe II des Strahlauswaschers gestrahlt wird zur weiteren Auswaschung der Treber. Die in der Stufe II abgeschleuderte Flüssigkeit gelangt durch die Auslassöffnung 50 und die Rohrleitung 51 ebenfalls in das Sammelgefäss 46.
Der ziemlich trocken aus der Stufe II ausgeschleuderte Treber fällt durch die Öffnung 52 und den Trichter 53 in den Strahlauswascher 27 bzw. dessen Stufe III und wird dort nochmals ausgewaschen durch vorzugsweise warmes Wasser, das aus der Hauptleitung 54 durch einen Durchflussmengenregler 55 und ein Regulierventil 56 in die Stufe III des Strahlauswaschers 27 gelangt. Die abgeschleuderte Flüssigkeit dieser Stufe III gelangt durch die Öffnung 57 und die Leitung 58 ebenfalls in das Sammelgefäss 46. Der in der Stufe III ausgelaugte Treber gelangt in die Stufe IV des Strahlauswaschers 27 und wird dort nochmals mit Wasser bestrahlt, das wiederum aus der Hauptwasserleitung 54 kommt und durch einen Durchflussmengenregler 59 und ein Regulierventil 60 in die Stufe IV gelangt. Durch diese Auswaschung in der Stufe IV werden die letzten Spuren an Würze gewonnen.
Das mit der Restwürze angereicherte Wasser tritt durch die Öffnung 61 und über die Leitung 62 ebenfalls in den Würzesammelbehälter 46 ein. Der ausgelaugte Treber wird durch die Öffnung 63 des Strahlauswaschers 27 abgeführt. Gegebenenfalls kann der Treber nochmals ausgepresst werden, beispielsweise durch Quetschwalzen oder eine Pressschnecke. Das erhaltene Presswasser wird dann ebenfalls in das Sammelbecken 46 geleitet. Der Verbrauch des gesamten warmen Wassers wird durch einen Durchflussmesser 64 angezeigt und gegebenenfalls auch registriert. Die ganze Schaltung ist in Fig. 3a nochmals übersichtlich und vereinfacht dargestellt. Diese Schaltung lässt deutlich werden, dass hier mit Gleichstrom gearbeitet wird. Die Separationsanlage gemäss Fig. 4 bzw. 4a ermöglicht eine Produktführung im Gleich-Gegenstrom.
Wie insbesondere Fig. 4a leicht erkennen lässt, entspricht die Schaltung im wesentlichen der gemäss Fig. 3 bzw. 3a, allerdings mit dem Unterschied, dass der hinter der Stufe II anfallende Treber nicht sogleich in die Stufe III des Waschers 27 gelangt, sondern in einen Zwischenbehälter 69 mit Rührer 70, wo er entweder mit Wasser aus der Leitung 71 oder mit der Flüssigkeit in den Stufen III, IV oder aus dem Flüssig keitsgemisch aller Stufen gemischt und wieder aufge mischt werden kann. Der aufgemaischte Treber aus dem Behälter 69 wird dann den Stufen III, IV des Waschers 27 durch die Leitung 72 zugeführt.
Um den Durchfluss des aus dem Strahlauswascher 26 ausgeschleuderten Trebers durch den Trichter 53 zu erleichtern, kann über einen Durchflussmesser 65, die Rohrleitung 66 und ein Regulierventil 67 an diesen Trichter ebenfalls Wasser eingeführt werden.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen hat jeder Strahlauswascher zwei Stufen. Es sei bemerkt, dass auch Strahlauswascher mit nur einer Stufe benutzt werden können, d.h. dass anstelle der Anordnung von zwei oder mehreren zweistufigen Strahlauswaschern auch zwei oder mehrere einstufige Strahlauswascher Anwendung finden können. Selbstverständlich sind auch die Warmwasserzuleitungen 28 in Fig. 1 und 2 mit entsprechenden Durchflussmengenreglern und Ventilen versehen, auf deren Darstellung verzichtet wurde.