DE102007062948A1

DE102007062948A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bierbereitung

Info

Publication number: DE102007062948A1
Application number: DE200710062948
Authority: DE
Inventors: Marcus Hertel
Original assignee: Individual
Current assignee: GEA Brewery Systems GmbH
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-06-25

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bierbereitung angegeben, wobei aus einer Maische eine Würze gewonnen, die Würze anschließend einer Temperaturbehandlung unterzogen, aus der behandelten Würze der Heißtrub abgeschieden und nach der Heißtrubabscheidung aus der Würze durch eine Gärung Bier gewonnen wird. Dabei ist vorgesehen, dass während des Brauprozesses ein, insbesondere wässriges, Fluid separat mit einem Hopfenprodukt versetzt und zu einer Isomerisierung der Bitterstoffe erhitzt wird, und dass das derart vorbehandelte Fluid anschließend der Würze zugeführt wird. Weiter wird eine zur Durchführung des angegebenen Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Bierbereitung angegeben. Durch die separate Aufbereitung des Hopfenprodukts wird gegenüber dem Stand der Technik eine deutliche Erhöhung der Hopfenausbeute erzielt.

Description

#Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bierbereitung, wobei aus einer Maische eine Würze gewonnen, die Würze anschließend einer Temperaturbehandlung unterzogen, aus der behandelten Würze der Heißtrub abgeschieden, und nach der Heißtrubabscheidung aus der Würze durch eine Gärung Bier gewonnen wird. Die Erfindung beschäftigt sich insbesondere damit, wie die Ausbeute aus Hopfenprodukten im Zuge eines Bierbereitungsprozesses gesteigert werden kann. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Ein wesentlicher Kostenfaktor im Bierbereitungsprozess ist der Einsatz von Hopfenprodukten. Da die Preise für Hopfen in den letzten Jahren gestiegen sind, und auf dem Biermarkt ein immer stärkerer Preiskampf entstanden ist, wird die eingesetzte Hopfenmenge reduziert. Dadurch soll erreicht werden, dass die Herstellungskosten sinken und das resultierende Bier für einen geringeren Preis angeboten werden kann. Auf diese Weise wurde in den letzten Jahren der herbe Charakter einiger Biersorten schrittweise immer weiter verringert. Nicht zuletzt deswegen haben auch viele ursprüngliche Pilsbier-Brauereien inzwischen sogenannte „milde" Biere im Sortiment.
Der Ausnutzungsgrad des Hopfens im Zuge der Bierbereitung ist mit ca. 30% bis heute sehr gering. Durch eine gezielte Steigerung der Einbringung von Hopfenbestandteilen in die Würze könnte der Einsatz an Hopfenprodukten, bei gleichbleibender Zusammensetzung des resultierenden Bieres, reduziert werden. Somit könnten Rohstoffkosten gespart und ein geringerer Verkaufspreis erzielt werden, ohne den Charakter eines Bieres zu verändern und die Qualität zu vermindern.
Welche Kostenersparnis eine nur um 3% bessere Ausnutzung der Bitterstoffe im gesamten Brauprozess hat, soll in folgendem Beispiel erläutert werden: Um 35 mg/l Bitterstoffe im fertigen Bier zu erhalten, müssen bei einer 32%igen Bitterstoffausnutzung 10,94 g α-Säuren/hl, die als Bestandteile des Hopfens zu den Bitterstoffen umgesetzt werden, dosiert werden. Bei einer 35%igen Bitterstoffausnutzung müssten nur 10 g α-Säuren/hl in die Würze eingebracht werden. Beträgt die Jahresproduktion 500.000 hl, bedeutet dies eine Hopfeneinsparung von ca. 7 t. Bei einem Preis von 550 EUR je 100 kg Hopfen bedeutet dies eine jährliche finanzielle Einsparung von 38.500 EUR. Diese Berechnung bezieht sich auf den Ausnutzungsgrad über den gesamten Brauprozess, allerdings ist dieser auch maßgeblich vom Ausnutzungsgrad im Sudhaus abhängig.
Neben Wasser, Malz und Hefe ist der Hopfen in Deutschland eine weitere, durch das Reinheitsgebot vorgeschriebene Zutat zur Bierbereitung. Trotz der relativ geringen Menge, in der er der Würze zugegeben wird, besitzt er eine große Bedeutung für das Bier und dessen Herstellung. In der Regel werden Hopfeninhaltstoffe in verschiedenen Formen während der Würzekochung, beispielsweise durch einfache Zugabe oder durch Dosiervorrichtungen in das Bier eingebracht. Als Hopfenprodukte sind Rohhopfen, gemahlener Hopfen, Teile von Hopfen, Hopfenpellets sowie Hopfenextrakte bekannt. Während durch die Würzekochung unerwünschte Aromastoffe ausgetrieben werden, sind die meisten Hopfenkomponenten im Bier erwünscht und sollen, je nach Biertyp, in unterschiedlicher Höhe in die Würze und somit auch ins fertige Bier eingebracht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bierbereitung wie eingangs genannt anzugeben, womit sich die Ausbeute der Hopfenprodukte bei der Bierbereitung erhöhen lässt.
Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird dabei für ein Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass während des Brauprozesses ein, insbesondere wässriges, Fluid separat mit einem Hopfenprodukt versetzt und zur Isomerisierung der Bitterstoffe erhitzt wird, und dass das derart vorbehandelte Fluid anschließend der Würze zugeführt wird.
Unter dem Begriff Würze sollen dabei alle Flüssigkeiten während des Brauprozesses zwischen der Maischebereitung und der Gärung verstanden werden. So werden insbesondere auch Folgebezeichnungen wie beispielsweise Jungbier und dergleichen von dem hier verwendeten Begriff umfasst.
In einem ersten Schritt geht die Erfindung dabei von der Tatsache aus, dass die wichtigsten Inhaltsstoffe des Hopfens, die für die spätere Bitterkeit der Biere sorgen, die erwähnten α-Säuren sind. Zwar stellen per Definition die Gesamtharze des Hopfens die Summe aller Bitterstoffe dar, und es spielen bei der Bitterkeit auch andere Hopfeninhaltsstoffe, wie beispielsweise β-Säuren, eine geringe Rolle, jedoch ist dieser Anteil vernachlässigbar gering, weswegen im Folgenden exemplarisch nur auf die α- oder iso-α-Säuren als Bitterstoffe eingegangen wird. Die beschriebenen Mechanismen und Vorteile sind jedoch auch auf die β-Säuren übertragbar.
Die α-Säuren (und auch die β-Säuren) werden bei der Bierbereitung in ihre isomerisierte Form, die Iso-α-Säuren, überführt. Über Hopfenprodukte werden der Würze α-Säuren zugeführt und in ihr gelöst. Die α-Säuren werden dann durch die hohen Temperaturen bei der Kochung in ihre isomerisierte Form überführt.
Diese Umwandlung folgt einer Reaktion erster Ordnung. Die mittleren Reaktionskonstanten k₁ für den Verlust an α-Säuren und demzufolge für die Bildung der Iso-α-Säuren während der Würzekochung bei den entsprechenden Temperaturen werden bekanntermaßen wie folgt angegeben:
Die Endprodukte dieser Isomerisierung können in der cis- und in der trans-Form vorliegen. Das Verhältnis der Stereoisomere ist für alle Würzen nahezu konstant. Die cis-Form tritt zu 65% und die trans-Form zu 35% auf. In der isomerisierten Form erhalten diese Stoffe einen deutlich bittereren Charakter. Für die unter schiedlichen Stereoisomere ist zwar eine gering differierende Bitterkeit im fertigen Bier gemessen worden, jedoch ist diese Differenz nicht für die Praxis relevant. Die isomerisierten α-Säuren werden auch als die Gruppe der Isohumulone bezeichnet. Diese sind die Stoffe des Hopfens, die hauptsächlich für das Entstehen einer Bitterkeit verantwortlich sind. Die iso-α-Säuren bestehen aus Iso-Humulon, Iso-Co-Humulon, Iso-Ad-Humulon, Iso-Post-Humulon und Iso-Prä-Humulon. Diese unterscheiden sich lediglich gering im Aufbau einer Seitenkette ihrer Moleküle. Andere Substanzen des Hopfens, wie beispielsweise β–Säuren, spielen nur eine untergeordnete Rolle bei der Bitterkeit eines Bieres. Des Weiteren haben Iso-Humulone eine positive Wirkung auf den Bierschaum. Sie reichem sich in ihm an und stabilisieren diesen. Eine nähere Betrachtung der Hopfenbitterstoffe sowie der Isomerisierungsvorgänge kann dem Buch „Chemistry and Analysis of Hop and Beer Bitter Acids" (Developments in Food Science) von M. Verzele und D. Keukeleire, gebundene Ausgabe: 418 Seiten, Elsevier-Verlag (4. Dezember 1991), ISBN-10: 0444881654, ISBN-13: 978-0444881656, entnommen werden.
In einem zweiten Schritt erkennt die Erfindung, dass sich die geringe Ausbeute an Hopfenbitterstoffen vor allem dadurch erklären lässt, dass ein Großteil der α-Säuren nicht in Lösung geht, beziehungsweise nicht ausreichend isomerisiert wird. Sowohl die Lösung als auch die Isomerisierung von α-Säuren ist ein von Zeit und Temperatur abhängiger Vorgang. Je höher die Temperatur ist, umso schneller gehen Isomerisierungsvorgänge vonstatten. Dies kann auch den angegebenen Reaktionskonstanten entnommen werden.
Zur Lösung dieses Problems geht die Erfindung nun von den folgenden Überlegungen aus:
Die maximale Lösung von Bitterstoffen, also Iso-α-Säuren beziehungsweise α-Säuren, ist durch das Flüssig-Flüssig-Gleichgewicht der Substanzen in Wasser physikalisch begrenzt. Weiter ist eine maximal mögliche Lösung der Hopfenbitterstoffe vom pH-Wert der Würze abhängig. Es können umso mehr Hopfenbitterstoffe in Würze beziehungsweise Wasser gelöst werden, je höher der pH-Wert ist.
Darüber hinaus weisen die α-Säuren in ihrer isomerisierten Form eine deutlich höhere maximale Löslichkeit auf. So liegt die Löslichkeit der α-Säuren bei einem pH-Wert von 5,2 bei 84 mg pro Liter. Die Löslichkeit der Iso-α-Säuren liegt bei demselben pH-Wert bereits bei dem mehr als 10-fachen Wert. Bei höheren pH-Werten steigt die maximale Löslichkeit noch weiter stark an, so dass bei einer weiteren Erhöhung des pH-Wertes um nur 0,7 bereits die Löslichkeit der α-Säuren, die generell eine geringere Löslichkeit aufweisen als die Iso-α-Säuren, auf ca. 480 mg pro Liter angestiegen ist.
Im Braubereich können zwei große Felder, in denen die Ausbeuteverluste auftreten, unterschieden werden: der Heißbereich, also die Würzebereitung, und der Kaltbereich, also der Bereich der Gärung, Lagerung, Filtration und Abfüllung. Während im Kaltbereich 20% Verluste auftreten, werden bei der Würzebereitung bereits 50% der zudosierten Hopfenbitterstoffe wieder ausgeschieden beziehungsweise erst gar nicht in die Würze eingebracht.
Werden die Hopfenprodukte, beziehungsweise die α- oder Iso-α-Säuren, im Zuge der Würzebereitung nicht gleichmäßig in der Würze verteilt, so kann es vorkommen, dass an einigen Stellen in der Würze Iso-α-Säuren beziehungsweise α-Säuren lokal über ihrer maximalen Löslichkeit vorliegen, während an anderen Stellen in der Würze nahezu keine α- oder Iso-α-Säuren vorliegen. Dies führt zu der Tatsache, dass, obwohl die Gesamtmenge an Bitterstoffen bei homogener Vermischung in der gesamten Würzemenge löslich wäre, nicht alle Bitterstoffe in Lösung gehen können und somit für den weiteren Brauprozess und schließlich das fertige Bier verloren sind. Darüber hinaus ruft eine mangelnde Homogenisierung der Bitterstoffe in der Würze auch eine verringerte Isomerisierung hervor, da nicht alle Bitterstoffmoleküle vollständig von Wasser umgeben sind.
Bei den gängigen Kochzeiten kommt es ferner auch dazu, dass bei den vorliegenden Kochtemperaturen sowohl die Lösung, aber vor allem auch die Isomerisierung von Hopfenbestandteilen, nicht ausreichend vonstatten gehen kann. Da die Isomerisierung von Bitterstoffen den Gesetzen der Reaktionskinetik unterliegt, ist die zur vollständigen Isomerisierung der zudosierten Bitterstoffe benötigte Reaktionszeit bei einer gegebenen Temperatur und einem gegebenen pH-Wert von der Reaktionskonstante abhängig und kann nicht weiter reduziert werden. Hierbei bedingt eine mangelnde Isomerisierung auch, dass die maximale Löslichkeit der Bitterstoffe stark vermindert ist (s. o.). Längere Koch- oder Heißhaltezeiten würden zwar eine höhere Isomerisierung und Lösung hervorrufen, allerdings wird hierdurch auch die thermische Belastung der Würze stark ansteigen, was vor allem bei gleichbleibenden Gesamtverdampfungen zu geschmacklichen Beeinträchtigungen führt. Einer Erhöhung der Gesamtverdampfung steht der damit verbundene Energieaufwand entschieden entgegen. Eine Erhöhung der Kochtemperatur, welche zu einer Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit führen würde, ist bei atmosphärisch betriebenen Würzepfannen aufgrund des vorgegebenen Umgebungsdruckes nicht möglich. Eine Erhöhung der Kochtemperatur bei gängigen Kochzeiten würde darüber hinaus zu derselben geschmacklichen Beeinträchtigungen führen wie eine längere Kochzeit. Darüber hinaus haben Versuche gezeigt, dass der Dampf-Flüssigkeits-Verteilungsfaktor bei höheren Temperaturen für die meisten Aromastoffe stark abnimmt, so dass die Austreibung dieser Stoffe – bei gleich bleibenden Gesamtverdampfungen – verringert werden würde, was noch zusätzlich zu einem Fehlgeschmack führen kann.
Die Hopfenbestandteile, die trotz allem in die Würze eingebracht wurden, können sich im weiteren Zuge der Würzebereitung auch an Eiweiße oder andere Trubstoffe binden, so dass sie bei der Heißtrubabscheidung aus der Würze wieder entfernt werden und folglich auch nicht mehr in das fertige Bier eingebracht werden können.
Aus den genannten Verlusten resultiert zusammen mit den weiteren Verlusten, die im Kaltbereich entstehen, der geringe Ausnutzungsgrad des Hopfens. Die Verluste im Kaltbereich resultieren vor allem aus der Adsorption und späteren Ausscheidung am durch den Temperaturabfall entstehenden Kühltrub oder an den Hefezellen, aber auch zu geringen Teilen durch die Adsorption am Filtermaterial.
Zur Erhöhung der Hopfenausbeute wird nun ein insbesondere wässriges Fluid zusammen mit einem Hopfenprodukt in eine separate Vorrichtung geführt, welche der Lösung und vor allem der Isomerisierung der α-Säuren dient. Das Fluid wird dort mit dem Hopfenprodukt separat erhitzt, so dass es zu einer verbesserten Isomerisierung sowie einer besseren Lösung der Bitterstoffe bei gleichbleibenden oder verkürzten Kochzeiten kommt. Die Isomerisierung wird somit nicht durch die zur Bierbereitung erfolgende Temperaturbehandlung der Würze als solche, beispielsweise in einer Würzepfanne, sondern durch eine hiervon getrennte, separate Erhitzung durchgeführt. Durch eine Zuführung dieser Mischung des Fluids mit den Hopfenkomponenten, d. h. des derart vorbehandelten Fluids, kommt es zu einer besseren Einbringung der Bitterstoffe in die gesamte Würze, was letztendlich zu einem deutlich höheren Ausnutzungsgrad der verwendeten Hopfenprodukte und somit zu einer Reduzierung der benötigten Menge an Hopfen kommt.
Bei der herkömmlichen Bierbereitung ist die Isomerisierung von Bitterstoffen ein die Temperaturbehandlung der Würze, insbesondere die Kochzeit, limitierender Faktor. Durch die Erfindung ist es erstmalig möglich, die Kochzeit der Würze bzw. die Zeit ihrer Temperaturbehandlung weiter zu verkürzen, wodurch sich neben geschmacklichen auch energetische Vorteile ergeben können.
Als Fluid kann Wasser, aber auch eine Lauge oder dergleichen verwendet werden. Ebenso kann als Fluid ein Dampf oder ein Gas eingesetzt sein. Dabei begünstigt ein höherer pH-Wert und somit eine höhere Konzentration an OH^–-Ionen die Isomerisierung der α-Säuren. Das Verfahren wird problemlos während des Brauprozesses und insbesondere während der Würzekochung parallel oder zeitnah zu dieser durchgeführt. Somit wird eine Umwandlung der entstandenen Iso-α-Säuren oder weiterer Hopfenbestandteile sicher vermieden. Als zeitnah wird insofern die Vorbehandlung des Fluids mit dem Hopfenprodukt während des Sud-Tages verstanden. Die Erhitzung des Fluids kann dabei diskontinuierlich, also chargenweise, oder kontinuierlich in einem Durchlaufverfahren vorgenommen werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann dabei sowohl außerhalb als auch innerhalb bestehender Brauereianlagen oder Leitungen angeordnet sein.
Die Zuführung des vorbehandelten Fluids in die Würze kann an unterschiedlichen Stellen oder Zeitpunkten durch geeignete Vorrichtungen im Sudhaus erfolgen, auf welche später noch näher eingegangen wird. Dadurch, dass die Bitterstoffe nun in ihrer isomerisierten Form vorliegen, weisen sie die oben beschriebene höhere Löslichkeit auf, wodurch sie leichter und in größerer Menge in die Würze eingebracht werden können, was letztendlich dazu führt, dass der Ausnutzungsgrad stark gesteigert wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Fluid auf eine Temperatur oberhalb der von der Würze während der Temperaturbehandlung erreichten Temperatur erhitzt. Dabei wird Bezug darauf genommen, dass bei bisher üblichen Bierbereitungen die Isomerisierung während der Temperaturbehandlung der Würze erfolgt, was den Ausnutzungsgrad limitiert. Durch eine Erhöhung der Temperatur während der separaten Erhitzung des insbesondere wässrigen Fluids kann der Isomerisierungsgrad deutlich verbessert werden. Einschränkungen, wie sie bei der Temperaturbehandlung der Würze vorliegen, gibt es nicht.
Um die gesamte Menge an eingebrachten Hopfenprodukten in Kontakt zum Fluid zu bringen, und um lokale, die Löslichkeit beeinflussende Konzentrationsunterschiede zu vermeiden, empfiehlt es sich, das Fluid mit dem Hopfenprodukt homogen zu vermischen. Eine Homogenisierung der Mischung kann beispielsweise durch ein Umpumpen oder Rühren während des Heißhaltens erfolgen. Auch kann zur Homogenisierung Ultraschall oder Vibrationen eingebracht werden.
Darüberhinaus empfiehlt es sich, den verwendeten Behälter zur Vermeidung von Verlusten im Anschluss an die Behandlung leer zu drücken. Dies kann beispielsweise durch eine Flüssigkeit oder durch entsprechende Stempel geschehen.
Vorteilhafterweise ist der pH-Wert des verwendeten Fluids größer als 5. Hierdurch wird gewährleistet, dass für die Isomerisierung der α-Säuren genügend OH^–-Ionen zur Verfügung stehen. Insbesondere kann auch eine Lauge mit einem pH-Wert von mehr 7 verwendet werden. Durch den im Vergleich zur restlichen Würze geringen Anteil ergeben sich dadurch für das Endprodukt keine Nachteile.
Für einen möglichst hohen Isomerisierungsgrad wird das Fluid auf eine Temperatur oberhalb der atmosphärischen Kochtemperatur (für Wasser bei Normalbedingungen sind dies 100°C) für eine Dauer zwischen 5 und 90 Minuten erhitzt. Je nach Höhe der gewählten Temperatur und abhängig vom pH-Wert lässt sich innerhalb der angegebenen Dauer, die deutlich unter einer heute üblichen Würzekochzeit liegen kann, eine nahezu vollständige Isomerisierung erzielen.
Wird als Fluid gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung als wässriges Fluid ein Würzeteilstrom verwendet, so entspricht dieses Verfahren auch dem Deutschen Reinheitsgebot bzw. dem vorläufigen Biergesetz. Ein dem Reinheitsgebot entsprechendes Hopfenprodukt wird nämlich, wie bei herkömmlichen Verfahren auch, mit der Würze gekocht, um eine Isomerisierung zu erreichen. Dies ist vor allem bei der Verwendung von Extrakten oder Auszügen nötig, da hier das vorläufige Biergesetz den möglichen Zugabezeitpunkt auf den Bereich vor Beginn oder während der Kochung der Würze eingrenzt. Eine geschmackliche Beeinträchtigung durch höhere Kochtemperaturen kann aufgrund der Verwendung nur eines geringen Teilstromes vernachlässigt werden.
Hierzu wird insbesondere im Anschluss an die Fest-Flüssig-Trennung beziehungsweise vor der Würzekochung ein Strom der Würze nicht in die Würzepfanne sondern in einen separaten Behälter geführt. Während die restliche Würze in der Würzepfanne gekocht oder heiß gehalten wird, erfolgt ein Teil oder die gesamte Hopfengabe zu dem abgezogenen Teilstrom in den separaten Behälter. Die Würze wird zusammen mit den Hopfenprodukten auf Temperaturen über 100°C erhitzt und auf diesen Temperaturen für eine vorgegebene Dauer gehalten. Der Behälter kann hierfür abgeschlossen werden. Durch die hohen Temperaturen wird erreicht, dass die Isomerisierungsrate bzw. -geschwindigkeit stark erhöht wird. Dies führt letztendlich dazu, dass, während die restliche Würze gekocht wird, nahezu alle α-Säuren in ihre isomerisierte Form überführt werden. Nachdem der Isomerisierungsprozess zu einem gewünschten Grad abgeschlossen ist, wird der Teilstrom wieder der übrigen Würze zugeführt.
Da in dem abgezogenen Teilstrom der Würze, bedingt durch die höheren Temperaturen, auch eine stärkere Nachbildung an unerwünschten Aromastoffen stattfinden kann, empfiehlt es sich die Menge des abgezogenen Teilstromes auf ein notwendiges Minimum zu beschränken. Dieses Minimum ergibt sich in der Regel daraus, dass für eine vollständige Isomerisierung die gesamte Menge an zugegebenen Hopfenprodukten von Wasser umgeben sein sollten, damit die für eine Isomerisierung benötigten OH^–-Ionen gleichmäßig zur Verfügung stehen. Folglich sollte der Behälter vollständig mit dem abgezogenen Teilstrom gefüllt, beziehungsweise die gesamte Menge an verwendeten Hopfenprodukten vollständig mit der Flüssigkeit umgeben sein. Darüber hinaus kann es in einigen Fällen von Vorteil sein, etwas Sauerstoff (Luft) in dem Behälter zu belassen, um so die Isomerisierungsvorgänge noch beschleunigen zu können.
Für ein wässriges Fluid empfiehlt es sich, die Erhitzung in einem geschlossenen Behälter durchzuführen, oder eine Kochung durchzuführen, bei welcher durch den Einsatz eines Ventils höhere Kochtemperaturen erzielt werden können. Der hierbei entstehende Druck im Inneren des Behälters kann vorteilhaft auch für das Zuführen des Fluids zur Würze nach dem Erhitzen verwendet werden. Die Erhitzung kann mit einer externen elektrischen Heizquelle, einem Wärmetauscher oder alternativ mittels Mikrowelleneinstrahlung oder durch eine Induktion erfolgen.
Um im Falle eines Würzeteilstroms die benötigte Menge des abgezogenen Teilstromes weiter deutlich reduzieren zu können, kann der Behälter auch nach dem Prinzip eines „Schnellkochtopfes" arbeiten. Hierzu wird eine geringe Menge des Teilstromes zusammen mit den Hopfenprodukten in den Behälter gegeben, so dass dieser nicht vollständig gefüllt ist. Hierauf wird der Teilstrom der Würze zum Kochen gebracht, während der Behälter noch offen ist. Durch das Verdampfen wird erreicht, dass die restliche Luft aus dem Behälter ausgetrieben werden kann. Nachdem dies erfolgt ist, wird die Vorrichtung verschlossen und der in ihr befindliche Dampf, zusammen mit den Hopfenprodukten, auf höhere Temperaturen erhitzt. Da das gesamte Innere der Vorrichtung somit mit Wasserdampf ausgefüllt ist und folglich die gesamten Hopfenprodukte von Wasserdampf umgeben sind, können sie problemlos und schnell isomerisieren. Der wesentliche Vorteil dieser Variante, im Gegensatz zu einem vollständigen Befüllen der Vorrichtung mit den Teilstrom, ist, dass eine deutlich geringere Menge eingebracht werden muss, wodurch auch weniger Vorläufer unerwünschter Aromakomponenten mit eingebracht werden. Hierdurch wird erreicht, dass deutlich weniger unerwünschte Aromastoffe in dem Teilstrom gebildet werden.
Die angegebene Verfahrensvariante ist natürlich auch bei der Verwendung eines anderen Fluids vorteilhaft, da sich aufgrund der geringeren benötigten Menge energetische Vorteile ergeben. Es braucht nämlich hierbei stets auch nur die geringere Menge aufgeheizt zu werden.
Darüber hinaus ist es ratsam, anstelle der Hauptgüsse oder der bereits homogenisierten Würze, einen Teil der Nachgüsse, welche dem letzten Auslaugen der Spelzen dienen, als Teilstrom zu verwenden, da dieser hierdurch eine deutlich geringere Konzentration an Vorläufern unerwünschter Aromastoffe besitzt. Folglich können auch weniger Aromastoffe nachgebildet werden, so dass ein nachträglicher Eintrag dieser Stoffe zu keiner geschmacklichen Beeinträchtigung führt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Verwendung eines Teils der Nachgüsse ist, dass diese in der Regel einen deutlich höheren pH-Wert aufweisen als die Hauptgüsse oder die homogene Würze. Hierdurch kommen auch die oberhalb beschriebenen Vorteile höherer pH-Werte zum Tragen. Diese Variante hat den weiteren Vorteil, dass im Teilstrom eine geringere Menge an Heißtrub gebildet wird, da durch die Nachgüsse weniger Eiweiße mit eingebracht werden.
Nachdem die Isomerisierung der Bitterstoffe zu einem gewissen Grad abgeschlossen ist, kann der abgezogene Teilstrom der Würze zusammen mit den Hopfenprodukten der restlichen Würze wieder zugeführt werden.
Dies kann zum einen direkt in die Vorrichtung zur Temperaturbehandlung der Würze bzw. in die Würzepfanne erfolgen. Hierzu wird der abgezogene Teilstrom über geeignete Rohrleitungen und Ventile der Würzepfanne wieder zugefügt. Da die Würze in der Pfanne einer Bewegung unterworfen ist und da nun die Löslichkeit der (isomerisierten) Bitterstoffe deutlich höher ist, ist es möglich, durch ein langsames Zudosieren nahezu alle Iso-α-Säuren in Lösung mit der restlichen Würze zu bringen. Hierdurch können die Verluste vermieden werden, die bei einer herkömmlichen Würzekochung durch eine mangelnde Lösung von Alphasäuren und eine daraus resultierende mangelnde Isomerisierung erfolgt wären. Da diese Verluste nun wegfallen, ist der Ausnutzungsgrad im Gegensatz zu früher deutlich gesteigert. Um die gleichmäßige Verteilung des abgezogenen Teilstromes in der restlichen Würze zu verbessern, kann die Zuführung zur Würzepfanne an mehreren Stellen erfolgen. Hierdurch wird vermieden, dass es zu besagten Zonen in der Würze mit Überschreitung der Löslichkeitsgrenze kommen kann.
In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird der abgezogene Teilstrom zusammen mit den Hopfenprodukten erst im Anschluss an die Würzekochung vor der Heißtrubabscheidung wieder zugeführt. Dies kann entweder durch ein kontinuierliches Zumischen zur restlichen Würze während der Überführung in den Heißtrubabscheider erfolgen. Das Zudosieren erfolgt hier vorteilhafter Weise direkt in die Rohrleitung, während die restliche Würze durch diese geführt wird. Durch ein langsames Zudosieren wird hierdurch erreicht, dass jeder zugeführte Teil der Mischung immer in „frische" Würze eingebracht wird und folglich vollständig gelöst werden kann.
Alternativ kann die Mischung auch im Heißtrubabscheider vorgelegt und die restliche Würze im Anschluss daran zugegeben werden oder der Teilstrom wird während der Heißtrubabscheidung in den Heißtrubabscheider, ähnlich wie in die Wür zepfanne, zugeführt. Bei einem tangentialen Eintritt des Teilstroms oder des vorbehandelten Fluids in einen Whirlpool könnte hierdurch auch die Heißtrubabscheidung verbessert werden.
In einer weiter vorteilhaften Ausführung des Verfahrens empfiehlt es sich, den Teilstrom der Würze beziehungsweise die Mischung erst im Anschluss an die Heißtrubabscheidung der restlichen Würze wieder zuzuführen. Hierdurch können auch die Ausbeuteverluste vermieden werden, welche durch die Heißtrubabscheidung hervorgerufen werden. Im Idealfall kann somit erreicht werden, dass es zu keinen Ausbeuteverlusten im Sudhaus kommt. Der Teilstrom der Würze wird in diesem Fall ebenfalls kontinuierlich der restlichen Würze in einer Rohrleitung wieder zudosiert, während diese im Anschluss an die Heißtrubabscheidung einem Kühler und danach einer Gärvorrichtung oder einem Flotationstank zur Belüftung zugeführt wird. Die oben beschriebenen Vorteile dieser Art der Zudosierung bleiben auch hier erhalten.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführung wird der Teilstrom bei Vorhandensein einer Vorrichtung zur Kühltrubabscheidung – dies kann bspw. ein Flotationstank sein- erst nach dieser wieder zugeführt. Hierbei können auch die Verluste im Kaltbereich vermieden werden, die durch Adsorption am Kühltrub hervorgerufen werden. Die Rückführung erfolgt hier vorteilhafter Weise in die Leitung vom Flotations- zum Gärtank. Bei einer Rückführung des Teilstroms in den Kaltbereich sollte dieser jedoch vorher gekühlt werden, um bspw. Denaturierungen von Hefen zu vermeiden.
Prinzipiell kann der Teilstrom auch an noch späteren Stellen der Würze oder dem aus ihr resultierenden Bier zugeführt werden. Darüber hinaus ist die Zuführung zu anderen Chargen gerade bei der Verwendung von anderen Fluiden möglich. So kann beispielsweise eine mit Lauge hergestellte Mischung im Extremfall auch erst dem fertigen Bier vor oder nach der Filtration zugeführt werden, um auch die weiteren Verluste zu umgehen. Um dem Reinheitsgebot zu entsprechen sollte hierbei, bei der Verwendung von Würze, diese vorher durch die Zugabe von Hefe an gegoren werden. Hieraus resultiert bereits bei geringen Vergärungsgraden per Definition Bier, welches auch nach dem Reinheitsgebot zu jeder Stelle mit anderem Bier verschnitten werden darf.
Wird das Fluid oder der Teilstrom der Würze in einem abgeschlossenen Behälter auf höhere Temperaturen gebracht, ist naturgemäß auch der Druck in dem Behälter stark angestiegen, so dass das Zudosieren des Teilstromes zu restlichen Würze, gleichgültig an welcher Stelle dieser zurückgeführt wird, durch ein einfaches Öffnen von Ventilen erfolgen kann. Durch den hohen Druck im Behälter und den Leitungen wird der Teilstrom beziehungsweise die Mischung aus dem Ventil gedrückt. Je nach Öffnung des Ventils geschieht dies mehr oder weniger schnell. Um diese Forderung noch zu unterstützen beziehungsweise den letzten Rest des vorbehandelten Fluids zu fördern, können darüber hinaus Pumpen zum Einsatz kommen. Auch kann der Behälter wie vorbeschrieben leer gedrückt werden.
In einer alternativen Ausführung wird der Behälter vorher ganz oder teilweise und insbesondere kontinuierlich entspannt, wodurch es zu einem intensiven Ausdampfen nachgebildeter Aromastoffe kommt. Da Iso-α-Säuren in Wasser einen Dampf-Flüssigkeits-Verteilungsfaktor von nahezu Null besitzen, führt dies dazu, dass diese während des Verdampfungsprozesses in der Mischung verbleiben und folglich auch nach dem Verdampfen noch der restlichen Würze zugeführt werden können. Geschmackliche Beeinträchtigungen, welche durch höhere Temperaturen hervorgerufen werden können, werden so vermieden. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass auch der gewünschte Hopfeninhaltsstoff Linalool, welcher maßgeblich für die Entstehung einer Hopfenblume verantwortlich ist, mit ausgedampft wird. Dies ist bei einem Entspannen beziehungsweise Zudosieren in die restliche Würze nicht der Fall, da die Aromastoffe entsprechend ihrem Phasengleichgewicht in der Flüssigkeit absorbiert oder bei vollständiger Kondensation des Dampfes in die restliche Würze überführt werden.
Vorteilhaft können die leicht flüchtigen Aromastoffe durch spezielle Hopfenprodukte auch separat der Würze zugegeben werden. Zur Erzielung hopfenaromatischer Würzen oder Biere kann beispielsweise ein Hopfenprodukt eines Aromahopfens in einem separaten Behälter einem Würzeteilstrom beigegeben und die Mischung erhitzt werden, ohne die Mischung zu verdampfen. Auch die Hopfenaromastoffe, wie beispielsweise Linalool, müssen in der Würze gelöst werden. Die aufgezeigten Vorteile der Erfindung bei der Lösung von Hopfenbestandteilen in Würze bleiben auch hier erhalten. Durch Kombination zweier oder mehrerer Behälter kann dem einen Bitterhopfen zugeführt werden, wobei verdampft wird, um Fehlgeschmäcke zu vermeiden. Dem zweiten Behälter wird Aromahopfen zugegeben und auf eine Verdampfung verzichtet. Durch diese Kombination kann die Einbringung von Hopfenaromastoffen unabhängig von der Einbringung von Hopfenbitterstoffen gesteuert werden und erfolgen.
Des Weiteren empfiehlt es sich, den Behälter während oder im Anschluss an das Zudosieren mit einem weiteren Würzeteilstrom zu spülen, damit auch alle eingesetzten Hopfenprodukte vollständig eingebracht werden können. Hierzu ist der Behälter durch geeignete Rohrleitungen mit der Würzepfanne, den Heißtrubabscheider oder weiteren Rohrleitungen verbunden, in denen zum Spülvorgang benötigte Würze vorhanden ist. Der Anschluss dieser Rohrleitungen empfiehlt sich insofern etwas stromauf des Anschlusses, über welchen das vorbehandelte Fluid der Würze wieder zugeführt wird. Somit kann Würze über eine Bypass-Leitung durch den Heizbehälter geleitet werden und diesen durchspülen.
Zur Durchführung des Verfahrens eignen sich alle gängigen Hopfenprodukte. Da Rohhopfen, gemahlener Hopfen oder Hopfenpellets jedoch auch immer Schale des Hopfens mit in die Würze einbringen, welche im Zuge der Heißtrubabscheidung oder durch so genannte Hopfenseiher aus der Würze entfernt werden muss, empfiehlt sich bei Verwendung dieser Produkte immer eine Zudosierung vor der Heißtrubabscheidung, um mögliche Beeinträchtigungen bei der weiteren Bierbereitung zu vermeiden. Werden jedoch Hopfenextrakte verwendet, bei welchen keine Zellstruktur mit eingebracht wird, empfiehlt sich eine Zudosierung nach der Heißtrubabscheidung, um auch die durch die Heißtrubabscheidung hervorgerufenen Ausbeuteverluste verhindern zu können.
Bei Verwendung von Extrakten ist darüber hinaus auch eine Zuführung nach der Kühltrubabscheidung vorteilhaft, da hierdurch auch die durch diesen Klärungsprozess hervorgerufenen Verluste umgangen werden. Gleiches gilt für eine Zuführung an späteren Stellen.
In einigen Fällen kann es von Vorteil sein, nur einen Teil der verwendeten Hopfenprodukte über die Vorrichtung in die Würze einzubringen, während der restliche Teil wie herkömmlich in der Würzepfanne zugegeben wird. Hierdurch können speziell bei der Verwendung von Aromahopfen geschmackliche Vorteile der resultierenden Biere erzielt werden. Darüber hinaus können einige Inhaltsstoffe des Hopfens die Koagulation von Eiweißen fördern. Somit kann die Zugabe einer Teilmenge des Hopfenprodukts in die Würzepfanne die dort benötigte Eiweißausscheidung forcieren.
Auch kann es wie vorbeschrieben vorteilhaft vorgesehen sein, dem zu erhitzenden Fluid ein Hopfenprodukt eines Bitterhopfens zuzumischen, während ein anderes Fluid ohne Verdampfung separat mit einem Hopfenprodukt eines Aromahopfens versehen wird. Beide vorbehandelten Fluide werden unabhängig an geeigneter Stelle der Würze zugeführt. Diese Kombination kann ebenfalls zur Erzielung geschmacklicher Vorteile des hergestellten Bieres eingesetzt werden.
Die auf eine Vorrichtung gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Vorrichtung zur Bierbereitung mit einem Behälter zur Maischebereitung, mit einer Vorrichtung zur Temperaturbehandlung der Würze, mit einem Heißtrubabscheider und mit einem Gärbehälter dadurch gelöst, dass ein Heizbehälter, umfassend eine Einbringstelle für ein Hopfenprodukt und einen Fluideinlass für ein insbesondere wässriges Fluid, zur Erhitzung des Fluids mit dem Hopfenprodukt vorgesehen ist, wobei der Heizbehälter weiter einen Fluidauslass aufweist, der an eine Würze führende Stelle angeschlossen ist.
Für die Vorrichtung ist es dabei nicht nötig, dass die angegebenen Prozesse alle in verschiedenen Behältern ablaufen. Es soll von der erfindungsgemäßen Vorrichtung genauso umfasst sein, dass die Maischebereitung, die Temperaturbehandlung, die Heißtrubabscheidung und/oder die Gärung auch in einem einzigen Behälter oder jeweils einzelne dieser Prozesse in einem gemeinsamen Behälter zusammengefasst sein können. So wird insbesondere eine Ausgestaltung umfasst, gemäß der die Maischebereitung und die Temperaturbehandlung in einer Pfanne, oder die Temperaturbehandlung und die Heißtrubabscheidung in einer Pfanne durchgeführt werden.
Der angegebene Heizbehälter kann sich grundsätzlich außerhalb der vorhandenen Brauereianlagen befinden. Der Heizbehälter kann aber ebenso vom Inneren der vorhandenen Anlagen angeordnet sein. So kann der Heizbehälter beispielsweis im Inneren einer bestehenden Würzepfanne eingebaut sein.
Die für das Verfahren zur Bierbereitung genannten Vorteile können hierbei sinngemäß auf die Vorrichtung übertragen werden. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Vorrichtung können den hierzu formulierten Unteransprüchen entnommen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung zur Bierbereitung ist der Fluidauslass an eine Zuführleitung angeschlossen, die eine Anzahl von Abzweigleitungen aufweist, wobei die Abzweigleitungen in die Vorrichtung zur Temperaturbehandlung der Würze, in die Würzeleitung zwischen der Vorrichtung zur Temperaturbehandlung der Würze und dem Heißtrubabscheider, in den Heißtrubabscheider, in die Würzeleitung aus dem Heißtrubabscheider, in einen dem Heißtrubabscheider nachgeschalteten Kühler, in eine Würzeleitung zwischen dem Kühler und einem Kühltrubabscheider und/oder in die Würzeleitung aus dem Kühltrubabscheider münden, und wobei den Abzweigleitungen jeweils ein Ventil zur Absperrung oder Freischaltung zugeordnet ist.
Bei dieser Ausgestaltung ist die Zuführung des vorbehandelten Fluids bzw. des Würzeteilstroms mit zugesetztem Hopfenprodukt zurück in den Würzestrom des eigentlichen Brauvorganges über beispielsweise zwei Abzweigleitungen variabel. Zum einen kann somit die Vorrichtung an die entsprechenden Wünsche des Bierbrauers angepasst werden. Zum anderen ist aber auch bei einer bestehenden Anlage eine geänderte Rückführung des Fluids oder des Würzeteilstroms bei einer Abwandlung des verwendeten Hopfenprodukts oder bei der Bereitung unterschiedlicher Biere anpassbar.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist dem Heizbehälter ein Temperatursensor zugeordnet, sind der Fluideinlass, gegebenenfalls die Zufuhr des Hopfenprodukts, die Heizeinrichtung zur Erhitzung des Fluids mit dem Hopfenprodukt und der Fluidauslass steuerbar ausgebildet, und es ist eine mit dem Temperatursensor, dem Fluideinlass, dem Fluidauslass und der Heizeinrichtung verbundene Steuervorrichtung zur Steuerung der Aufbereitung des Fluids bzw. des Würzeteilstroms unter Zugabe des Hopfenprodukts vorgesehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 schematisch eine Vorrichtung zur Bierbereitung gemäß einer ersten Ausführungsform und
2 schematisch eine Vorrichtung zur Bierbereitung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
In 1 ist schematisch eine Vorrichtung 1 zur Bierbereitung dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst hierbei einen Maischebottich 3, der der Zubereitung von Maische, insbesondere unter der Verwendung von Malz dient. An den Maischebottich 3 ist ein so genannter Läuterbottich 5 angeschlossen, in welchem eine Fest-Flüssig-Trennung der Maische durchgeführt wird. Insbesondere werden dabei Spelzen und andere feste Malzbestandteile abfiltriert. Die aus dem Läuterbottich 5 gewonnene Würze fließt anschließend in eine Würzepfanne 7, in welcher die Temperaturbehandlung der Würze zum Abreichern unerwünschter und Anreichern gewollter Aromastoffe durchgeführt wird. Bei üblichen Brauvorgängen spricht man hierbei auch von der „Würzekochung". Die Würze kann aber auch einer Rektifizierung unterzogen oder in einer sonstigen Art und Weise temperaturbehandelt werden. Der Würzepfanne 7 ist ein Heißtrubabscheider 9 nachgeschaltet, in welchem die sich während der Temperaturbehandlung der Würze gebildeten Eiweiße und sonstigen Feststoffe abgeschieden werden. Geschieht dies durch eine Zirkulation, so spricht man auch von einem „Whirlpool". Die aus dem Heißtrubabscheider 9 gewonnene Würze gelangt schließlich in einen Kühler 11, in dem die Würze auf eine gewünschte Temperatur abgekühlt wird. Anschließend wird die Würze gegebenenfalls unter Zusatz von Hefe in einem Gärbehälter 13 zu Bier vergoren.
Für eine Unterscheidung ist die Würzeleitung zwischen dem Läuterbottich 5 und der Würzepfanne 7 mit 15a, die Würzeleitung zwischen der Würzepfanne 7 und dem Heißtrubabscheider 9 mit 15b, die Würzeleitung zwischen dem Heißtrubabscheider 9 und dem Kühler 11 mit 15c und die Würzeleitung zwischen dem Kühler 11 und dem Gärbehälter 13 mit 15d bezeichnet.
Im Unterschied zu einer herkömmlichen Vorrichtung zur Bierbereitung wird bei der in 1 gezeigten Vorrichtung 1 ein zur Herstellung des Bieres benötigtes Hopfenprodukt nicht der Würze in die Würzepfanne 7 zugegeben. Stattdessen zweigt der Würzeleitung 15a zwischen dem Läuterbottich 5 und der Würzpfanne 7 eine Würzeanzapfleitung 18 ab, die in einen Heizbehälter 20 mündet. Der Heizbehälter 20 weist eine Einbringöffnung 23 zur Einbringung eines Hopfenprodukts auf und umfasst weiter eine Heizung 24 zur Erhitzung des abgezweigten Würzeteilstroms gemeinsam mit dem eingebrachten Hopfenprodukt. Auslassseitig ist an dem Heizbehälter 20 eine Zuführleitung 27 angeschlossen, die in die Würzeleitung 15c zwischen dem Heißtrubabscheider 9 und dem Kühler 11 mündet. Die Würzeanzapfleitung 18 und die Zuführleitung 27 sind jeweils mittels steuerbaren Ventilen 30 bzw. 31 abzusperren bzw. zu öffnen.
Der Heizbehälter 20 ist als ein abgeschlossener Behälter ausgeführt und weist einen steuerbaren Fluideinlass 34 sowie eine steuerbaren Fluidauslass 35 auf. Im Inneren befindet sich ein Rührwerk 36 zur homogenen Durchmischung des einströmenden Würzeteilstroms mit dem zuzugebenden Hopfenprodukt. Weiter ist ein Temperatursensor 37 vorgesehen, der der Kontrolle der erzielten Temperatur in dem Heizbehälter 20 dient. Ferner ist an dem Heizbehälter 20 ein Dampfablassventil 38 zur Entspannung des Heizbehälters 20 angeordnet.
Mit den Ventilen 30 und 31, dem Fluideinlass 34, dem Fluidauslass 35, dem Rührwerk 36, dem Temperatursensor 37 und dem Dampfablassventil 38 ist eine Steuervorrichtung 40 verbunden, die der Steuerung der Abzweigung des Würzeteilstroms aus der Würzeleitung 15a, der Aufbereitung des abgezweigten Würzeteilstroms unter Zugabe eines Hopfenprodukts in dem Heizbehälter 20 und der Zuführung des aufbereiteten Würzeteilstroms in die Würzeleitung 15c dient.
Während Würze über die Würzeleitung 15a aus dem Läuterbottich 5 in die Würzepfanne 7 fließt, öffnet die Steuervorrichtung 40 das Einlassventil 30 der Würzeanzapfleitung 18. Auch wird der Fluideinlass 34 geöffnet. Als Folge strömt ein Würzeteilstrom aus der Würzeleitung 15a über die Würzeanzapfleitung 18 in den Heizbehälter 20. Vorab oder zugleich wird die Einbringöffnung 23 geöffnet, wodurch eine bestimmte Menge eines Hopfenprodukts, beispielsweise Hopfenextrakt, in den Heizbehälter 20 gelangt. Nachdem eine bestimmte Menge Würzeteilstrom eingeströmt ist, wird der Fluideinlass 34 über die Steuervorrichtung 40 wieder geschlossen. Anschließend wird die Heizvorrichtung 24, die als ein elektrisches Heizelement ausgebildet ist, zu einer Teilverdampfung des eingeströmten Würzeteilstroms bei geöffnetem Dampfablassventil 38 angesteuert. Anschließend wird das Dampfablassventil 38 geschlossen und die Mischung aus eingebrachtem Hopfenprodukt und Würzeteilstrom im abgeschlossenen Heizbehälter 20 für etwa 30 Minuten auf einer Temperatur von ca. 130°C gehalten. Der Heizbehälter 20 wirkt dabei gewissermaßen als eine Art „Schnellkochtopf".
Da der Heizbehälter 20 im Inneren vollständig mit dem Dampf aus dem eingeströmten Würzeteilstrom ausgefüllt ist, sind auch die eingebrachten Hopfenpellets vollständig vom Dampf umgeben. Es sind genügend OH^–Ionen vorhanden, so dass eine Isomerisierung der α-Säuren erfolgen kann. Die Iso-α-Säuren lösen sich bereits teilweise in dem eingebrachten Würzeteilstrom bzw. in seinem Dampf, so dass eine optimale Ausnutzung des eingebrachten Hopfenprodukts hinsichtlich seiner Bitterstoffe erfolgt.
Nach erfolgter Temperaturbehandlung des Würzeteilstroms in dem Heizbehälter 20 wird mittels der Steuervorrichtung 40 der Fluidauslass 35 und das Ventil 31 geöffnet. Der aufbereitete Würzeteilstrom strömt als Folge des Innendruckes im Behälter 20 über die Zuführleitung 27 in die Würzeleitung 15c und vermischt sich dort mit dem Würzehauptstrom aus dem Heißtrubabscheider 9.
Die Zugabe des Hopfenprodukts bzw. die Aufbereitung des abgezweigten Würzeteilstroms benötigt insgesamt weniger Zeit als die Temperaturbehandlung der Würze in der Würzepfanne 7 sowie die nachgeschaltete Heißtrubabscheidung im Heißtrubabscheider 9. Während die Würze im Hauptstrom temperaturbehandelt und der Heißtrub anschließend abgeschieden wird, kann demzufolge die Aufbereitung des abgezweigten Würzeteilstroms unter Zugabe des Hopfenprodukt erfolgen. Durch die aufgezeigte separate Aufbereitung des Würzeteilstroms unter Zugabe des Hopfenprodukts aufgrund der hohen Temperaturen wird eine nahezu vollständige Isomerisierung der α-Säuren und somit ein hoher Ausnutzungsgrad des Hopfens erzielt. Ohne geschmackliche Veränderung des hergestellten Bieres und unter Einhaltung des deutschen Reinheitsgebots wird somit weniger Hopfen als bei herkömmlicher Bierbereitung benötigt. Dies führt zu einer deutlichen Kostenreduktion.
Zur Zuführung des Würzeteilstroms nach erfolgter Aufbereitung über die Zuführleitung 27 kann auch eine Pumpe eingesetzt werden. Dann ist es möglich, den Heizbehälter 20 nach der Temperaturbehandlung zu entspannen, wodurch unerwünschte Aromastoffe abgetrennt werden.
In 2 ist eine alternative Ausgestaltung einer Vorrichtung 1' zur Bierbereitung dargestellt. Die Vorrichtung 1' unterscheidet sich hierbei von der Vorrichtung 1 durch die Art der Aufbereitung eines Fluids unter Zugabe eines Hopfenprodukts. Zwischen dem Kühler 11 und dem Gärbehälter 13 ist weiter ein Kühltrubabscheider 41 angeordnet. In der Vorrichtung 1' gemäß 2 wird nicht ein Würzeteilstrom abgezweigt, sondern es wird aus einem Fluidtank 44 mittels einer Fluidleitung 42 ein Fluid separat in den Heizbehälter 20' eingebracht. Bei diesem Fluid handelt es sich beispielsweise um Wasser.
Während die Würze in der Würzepfanne 7 einer Temperaturbehandlung unterzogen wird, wird mittels der Steuervorrichtung 40 durch entsprechende Ansteuerung des Ventils 45 und des Fluideinlasses 34 eine bestimmte Menge an Wasser aus dem Fluidtank 44 in den Heizbehälter 20' geführt. Dem eingebrachten Wasser werden mittels der Einbringöffnung 23 wiederum ein Hopfenprodukt zugeführt. Über einen Ultraschallgenerator 46 wird die Mischung homogenisiert.
Anschließend wird bei geschlossenem Fluideinlass 34 und geschlossenem Fluidauslass 35 der Heizbehälter 20' mittels der elektrischen Heizvorrichtung 24 erhitzt. Die Temperatur wird auf etwa 130°C gebracht und mittels des Temperatursensors 37 überwacht. Während des Heizvorganges wird der Ultraschallgenerator 36 kontinuierlich betrieben.
Nach vollzogener Kochung des eingebrachten Fluids mit den Hopfenprodukten wird der Fluidauslass 35 geöffnet und die entstandene wässrige Lösung, die nun reich an Iso-α-Säuren ist, mittels einer Pumpe 48 in die Zuführleitung 27 gefördert. Die Zuführleitung 27 weist drei Abzweigleitungen 27b, 27c und 27d auf, die jeweils in die Würzeleitungen 15b, 15c bzw. 15d münden. Über entsprechende Abzweigventile 54b, 54c und 54d ist eine gesteuerte Öffnung jeweils einer der Abzweigleitungen 27b, 27c und 27d möglich. Auf diese Weise kann das aufbereitete Fluid über die Abzweigleitung 27b der Würzeleitung 15b vor dem Heißtrubabscheider 9, über die Abzweigung 24c der Würzeleitung 15c vor dem Kühler 11 oder über die Abzweigung 27d der Würzeleitung 15d vor dem Gärbehälter 13 und nach dem Kühltrubabscheider 41 zugeführt werden. Somit ist eine Anpassung an verschiedene Biere oder an verschiedene eingesetzte Hopfenprodukte möglich.
Enthalten beispielsweise die eingebrachten Hopfenprodukte viele Feststoffe, so bietet es sich an, das aufbereitete Fluid über die Abzweigung 27b der Würzeleitung 15b vor dem Heißtrubabscheider 9 zuzuleiten. In diesem Fall erfolgt in dem Heißtrubabscheider 9 eine Abtrennung dieser unerwünschten Feststoffe. Wird andererseits als ein Hopfenprodukt ein Hopfenextrakt zugesetzt, so kann das aufbereitete Fluid mittels der Abzweigung 27d der Würzeleitung 15d direkt vor dem Gärbehälter 13 zugeleitet werden. In diesem Fall findet vor Zuleitung in die Würzeleitung 15d mittels eines Kühlers 56 eine Kühlung des aufbereiteten Fluids statt.
Auch die Vorrichtung 1' zeichnet sich aufgrund der hohen Temperaturen in dem Heizbehälter durch eine hohe Hopfenausbeute aus. Die nahezu vollständige Isomerisierung der α-Säuren führt zudem zu einer höheren Löslichkeit in dem Fluid bzw. in der Würze, in welche das aufbereitete Fluid eingebracht wird.

1, 1': Vorrichtung
3: Maischebottich
5: Läuterbottich
7: Würzepfanne
9: Heißtrubabscheider (Whirlpool)
11: Kühler
13: Gärbehälter
15a: Würzeleitung
15b: Würzeleitung
15c: Würzeleitung
15d: Würzeleitung
18: Würzeanzapfleitung
20: Heizbehälter
23: Einbringöffnung
24: Heizung
27: Zuführleitung
27b: Abzweigung
27c: Abzweigung
27d: Abzweigung
30: Ventil
31: Ventil
34: Fluideinlass
35: Fluidauslass
36: Rührwerk
37: Temperatursensor
38: Dampfablassventil
40: Steuervorrichtung
41: Kühltrubabscheider
42: Fluidleitung
44: Fluidtank
45: Ventil
46: Ultraschallgenerator
48: Pumpe
49: Ventil
50: Ventil
54b: Abzweigventil
54c: Abzweigventil
54d: Abzweigventil
56: Kühler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Chemistry and Analysis of Hop and Beer Bitter Acids" (Developments in Food Science) von M. Verzele und D. Keukeleire, gebundene Ausgabe: 418 Seiten, Elsevier-Verlag (4. Dezember 1991), ISBN-10: 0444881654, ISBN-13: 978-0444881656 [0012]

Claims

Verfahren zur Bierbereitung, wobei aus einer Maische eine Würze gewonnen, die Würze anschließend einer Temperaturbehandlung unterzogen, aus der behandelten Würze der Heißtrub abgeschieden, und nach der Heißtrubabscheidung aus der Würze durch eine Gärung Bier gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Brauprozesses ein, insbesondere wässriges, Fluid separat mit einem Hopfenprodukt versetzt und zu einer Isomerisierung der Bitterstoffe erhitzt wird, und dass das derart vorbehandelte Fluid anschließend der Würze zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid während einer Temperaturbehandlung der Würze erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid auf eine Temperatur oberhalb der von der Würze während der Temperaturbehandlung erreichten Temperatur erhitzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid mit dem Hopfenprodukt homogen vermischt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluid mit einem pH-Wert größer als 5 verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid für eine Dauer zwischen 5 und 90 Minuten auf eine Temperatur oberhalb der atmosphärischen Kochtemperatur erhitzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als wässriges Fluid ein Würzeteilstrom aus der Würze entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Würzeteilstrom vor der Temperaturbehandlung entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Zuführung des vorbehandelten Fluids zur Würze eine Nachspülung mit einem weiteren Würzeteilstrom erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Würzeteilstrom aus den Nachgüssen der Würze entnommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid nur soviel Würzeteilstrom entnommen wird, wie zur Bedeckung des zuzusetzenden Hopfenprodukts notwendig ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid in einem geschlossenen Behälter (20) erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid in dem geschlossenen Behälter (20) zumindest teilweise in seinen dampfförmigen Zustand überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (20) nach der Erhitzung unter Druckreduzierung geöffnet und das verbleibende Fluid in die Würze geführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorbehandelte Fluid der strömenden Würze vor der Heißtrubabscheidung zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fluid ein Hopfenprodukt mit wenig Feststoffen, insbesondere ein Hopfenextrakt, zugegeben und das vorbehandelte Fluid der Würze nach der Heißtrubabscheidung zugeführt wird.
Vorrichtung zur Bierbereitung (1, 1'), mit einem Behälter (3) zur Maischebereitung, mit einer Vorrichtung (7) zur Temperaturbehandlung der Würze, mit einem Heißtrubabscheider (9) und mit einem Gärbehälter (13), dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizbehälter (20, 20'), umfassend eine Einbringstelle (23) für ein Hopfenprodukt und einen Fluideinlass (34) für ein insbesondere wässriges Fluid, zur Erhitzung des Fluids mit dem Hopfenprodukt vorgesehen ist, wo bei der Heizbehälter (20, 20') weiter einen Fluidauslass (35) aufweist, der an eine Würze führende Stelle angeschlossen ist.
Vorrichtung (1, 1') nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizbehälter (20, 20') Mittel (36, 46) zur Vermischung des Fluids mit dem Hopfenprodukt umfasst.
Vorrichtung (1, 1') nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass dem Heizbehälter (20, 20') eine externe Heizvorrichtung (24) zugeordnet ist.
Vorrichtung (1, 1') nach einem der Ansprüche 17 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass der Fluideinlass (34) mit einer Würzeanzapfleitung (18) verbunden ist, die einer Würzeleitung (15a) zwischen dem Behälter (5) zur Maischebereitung und der Vorrichtung (7) zur Temperaturbehandlung der Würze abzweigt.
Vorrichtung (1, 1') nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizbehälter (20) geschlossen ist.
Vorrichtung (1, 1') nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Heizbehälter (20) als ein Dampfkochbehälter ausgebildet ist.
Vorrichtung (1, 1') nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizbehälter ein Dampfablassventil (38) aufweist.
Vorrichtung (1, 1') nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidauslass (35) an eine Würzeleitung (15b) zwischen der Vorrichtung (7) zur Temperaturbehandlung der Würze und dem Heißtrubabscheider (9) angeschlossen ist.
Vorrichtung (1, 1') nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidauslass (35) an eine dem Heißtrubabscheider (9) austretende Würzeleitung (15c) angeschlossen ist.
Vorrichtung (1, 1') nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidauslass (35) an eine Zuführleitung (27) angeschlossen ist, die eine Anzahl von Abzweigleitungen (27b, 27c, 27d) aufweist, wobei die Abzweigleitungen (27b, 27c, 27d) in die Vorrichtung (7) zur Temperaturbehandlung der Würze, in die Würzeleitung (15b) zwischen der Vorrichtung (7) zur Temperaturbehandlung der Würze und dem Heißtrubabscheider (9), in den Heißtrubabscheider (9), in die Würzeleitung (15c) aus dem Heißtrubabscheider (9), in einen dem Heißtrubabscheider (9) nachgeschalteten Kühler (11), in die Würzeleitung (15d) aus dem Kühler (11), in einen Kühltrubabscheider (12), und/oder In die Würzeleitung (15e) aus dem Kühltrubabscheider (12) münden, und wobei den Abzweigleitungen (27b, 27c, 27d, 27e) jeweils ein Ventil (49, 31, 50) zur Absperrrung oder Freischaltung zugeordnet ist.
Vorrichtung (1, 1') nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass dem Heizbehälter (20, 20') ein Temperatursensor (37) zugeordnet ist, dass der Fluideinlass (34), gegebenenfalls die Zufuhr des Hopfenprodukts, die Heizeinrichtung (24) zur Erhitzung des Fluids mit dem Hopfenprodukt, und der Fluidauslass (35) steuerbar ausgebildet sind, und dass eine mit dem Temperatursensor (37), dem Fluideinlass (34), dem Fluidauslass (35) und der Heizeinrichtung (24) verbundene Steuervorrichtung (40) zur Durchführung eines Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist.
Vorrichtung (1, 1') nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (49, 31, 50) in der Zuführleitung (27) steuerbar ausgebildet sind, und dass die Steuervorrichtung (40) zur bedarfsweisen Freischaltung der Abzweigleitungen (27b, 27c, 27d, 27e) ausgebildet ist.