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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Bierwürze.
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Bierwürze ist eine wässrige zuckerhaltige Lösung, die als Grundlage für die alkoholische Gärung bei der Bierherstellung dient. Für die Bereitung der Bierwürze werden Ausgangsstoffe, wie vermälztes Getreide oder unvermälzte Stärkelieferanten, z. B. Reis, Mais, Hirse, vermahlen oder pulverisiert, um unter Anwesenheit von Enzymen und der Zugabe von Wasser das biersortentypische Zuckerspektrum für die Hefe bereitzustellen. Im Weiteren wird die Bierwürze auch einfach als Würze bezeichnet.
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Für das spätere Aromaprofil und die physikalische bzw. geschmackliche Stabilität des herzustellenden Biers kommt der Kochung der Würze eine entscheidende Bedeutung zu. Im zeitlichen Verlauf der Würzekochung werden durch thermische Umsetzungen aus Vorläuferkomponenten bestimmte Aromastoffe, insbesondere DMS, gebildet, die in höherer Konzentration eine negative Wirkung auf den Geschmack des fertigen Biers haben können. Aus diesem Grund werden diese Aromastoffe unter Einsatz verschiedenster Verfahren so weit wie möglich aus der Würze entfernt. Die unerwünschten Aromastoffe können insbesondere durch das Ausdampfen bei der Würzekochung reduziert werden. Aus Gründen der energetischen Einsparungen wurden die Gesamtverdampfung und damit auch die Dauer der Würzekochung bei modernen Brauereianlagen zunehmend reduziert. Dadurch wurde allerdings das Problem der Entfernung der unerwünschten Aromastoffe in der Würze vergrößert.
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Ein weiteres Problem ergibt sich dadurch, dass im Anschluss an den Prozess der Würzekochung und während der Abscheidung der bei der Kochung der Würze ausflockenden Eiweißpartikel und unlöslichen Hopfenbestandteile (Trub), teilweise lange Heißhaltezeiten in den dazu verwendeten Whirlpools entstehen. Bei den dabei auftretenden Würzetemperaturen kommt es zur ungewollten Nachbildung weiterer unerwünschter Aromastoffe, insbesondere DMS, die anschließend ohne Zusatzverfahren nicht mehr durch Ausdampfung entfernt werden können. Somit ist insbesondere bei sehr niedrigen Verdampfungsraten bzw. Würzekochsystemen mit Heißhaltephasen zur thermischen Umsetzung eine Nachbehandlung der Würze notwendig, um die unerwünschten Aromastoffe zu entfernen. Für die Durchführung solcher Nachbehandlungsverfahren zur Entfernung der unerwünschten Aromastoffe sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Systeme bekannt.
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Die
EP 0 873 395 B2 beschreibt ein Verfahren, bei dem Würze mit einer Temperatur von 90°C bis 150°C von oben über eine Verteilervorrichtung in eine Kolonne eingeleitet wird. In der Kolonne befindet sich eine Vielzahl von Ringen, über die die fein verteilte Würze unter Schwerkrafteinfluss nach unten rieselt. Unter der die Ringe tragenden Bodenplatte ist eine Gaszufuhr zur Zufuhr von Reinigungsgas vorhanden, das in der Kolonne den nach unten rieselnden Würzepartikeln entgegenströmt. Durch den Kontakt zwischen den fein verteilten Würzepartikeln und der nach oben strömenden Reinigungsgasströmung werden die gaslöslichen Aromastoffe in der Würze reduziert. Nachteilig an dieser Vorrichtung sind die schwierige Reinigung der beschriebenen Reinigungskolonne und deren relativ geringe Durchlaufkapazität. Außerdem ist eine große Menge Reinigungsgas notwendig, um die unerwünschten Aromastoffe im erforderlichen Maße zu reduzieren. Durch das feine Verteilen der Würze innerhalb der Kolonne wird außerdem sehr leicht Schaum gebildet, was wiederum nachteilige Effekte auf nachfolgende Bearbeitungsschritte hat.
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Die
EP 0 751 985 B1 beschreibt eine Strippingkolonne, die bei einem Druck von 1 bis 2 bar und bei einer Temperatur von 75°C bis 125°C betrieben wird. Die von oben eingebrachte Würze wird dabei mit von unten einströmendem Dampf in Kontakt gebracht und in einen nachfolgenden Pufferkessel überführt. Der Nachteil dieser Reinigungsvorrichtung besteht im Einsatz zusätzlicher Primärenergie in Form von Dampf, wodurch hohe Energiekosten verursacht werden. Da der verwendete Dampf mit dem Produkt in Kontakt kommt, muss der Dampf eine hohe Reinheit aufweisen („kulinarischer Dampf”), was zusätzlichen apparativen Aufwand zur Reindampferzeugung bedeutet. Außerdem ist ein zusätzliches Sammelgefäß erforderlich. Auch die Reinigung der Strippingkolonne ist wiederum mit sehr hohem Aufwand realisierbar.
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Die
EP 1 253 194 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Würze nach einer Schonkochphase zur thermischen Umsetzung und der sich daran anschließenden Heißtrubabscheidung in einem evakuierten Expansionsbehälter zur Verdampfung gebracht wird. Die bei der Vakuumverdampfung frei werdenden Schwaden werden mit Hilfe eines Brüdenkondensators niedergeschlagen. Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt in dem hohen apparativen Aufwand, dem erhöhten Energiebedarf zum Betrieb der Vakuumpumpen, sowie der Verschiebung des Wasserhaushalts durch die prozessbedingte Temperaturabsenkung im Warmwassersystem.
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Die
EP 1 820 845 A1 beschreibt eine Austreibvorrichtung, mit der die Heißtrubabscheidung und die Ausdampfung des nachgebildeten DMS in einem Gefäß kombiniert werden. Im Gefäßinneren ist dazu ein Whirlpool angeordnet, um dessen Außenzarge sich im Abstand von 0,4 m bis 1 m eine weitere Zarge befindet, um eine ringförmige Kammer um den zentral angeordneten Whirlpool zu bilden. Nach der Heißtrubabscheidung im Whirlpool wird die zu behandelnde Würze als dünner Film auf die Wandungen der äußeren Kammer versprüht und am Boden der äußeren Kammer gesammelt und abgezogen. Durch die feine Verteilung der Würzepartikel in der zweiten Kammer und das Abfließen des dünnen Würzefilms auf der Wandung der äußeren Kammer entsteht eine große Oberfläche, die ein Ausdampfen bzw. Verdunsten der unerwünschten Aromastoffe ermöglichen soll. Auch eine Partialdruckänderung durch Druckentlastung an den Düsen führt zu einer zusätzlichen Verdampfung. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist ihr sehr großer Platzbedarf, da eine große Oberfläche geschaffen werden muss. Außerdem wird insbesondere zu Beginn des Austreibens der unerwünschten Aromastoffe ein unerwünschter Kontakt zwischen den Würzepartikeln und Luftsauerstoff bedingt, der für die Würzequalität nachteilig ist.
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Die
DE 297 13 679 U1 beschreibt eine Austreibvorrichtung, bei der die zu reinigende Würze in einer Zuführleitung mit einem Inertgas gemischt wird. Anschließend an die Mischung des Inertgases in die Würze wird das Gemisch unmittelbar auf einen Umlenkschirm gerichtet, so dass sich das Inertgas und die Würze beim Aufprall auf den Umlenkschirm wieder voneinander trennen und die unerwünschten Aromastoffe zumindest teilweise mit dem Inertgas aus der Würze heraus getragen werden. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist es, dass im Gemisch zwischen Würze und Reinigungsgas keine Relativbewegung stattfindet und deshalb der Reinigungseffekt relativ gering ist.
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Die Schrift
DD 85 545 A2 offenbart ein Verfahren zum kontinuierlichen Schroten, Maischen und Läutern bei der Bierherstellung. Insbesondere wird hierbei ein vorteilhaftes kontinuierliches Verfahren zur Kochung der Würze vorgestellt. Zu diesem Zwecke wird der von der Läuterung kommenden Würze in einem Strömungsrohr unter hohem Druck ein heißer Dampf beigemischt, wobei der Dampf zur Erhöhung der Temperatur auf das gewünschte Maß und somit zur Kochung der Würze führt. Des Weiteren wird über eine Dosierpumpe der Hopfenextrakt in das Würze-Dampf-Gemisch eingebracht. Nach einer Verweilzeit aufgrund der Transportstrecke erfolgt ein Ausgasen des Dampfes in einem Entspannungsgefäß. Abschließend wird die Würze zur Heißtrubabscheidung vom Boden des Entspannungsgefäßes weitergeleitet. Durch die Dampfabscheidung kann ein Teil der flüchtigen unerwünschten Aromastoffe entfernt werden. Jedoch verbleibt noch ein erheblicher Teil unerwünschter DMS in der Würze, welchen es nach der Heißtrubabscheidung zu entfernen gilt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zum Herstellen von Würze vorzuschlagen, mit denen die Nachteile der vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen vermieden werden. Zusätzlich soll die Erfindung in jedem Sudhaus mit wenig Aufwand nachrüstbar sein.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Austreibgefäß nach der Lehre der beiden unabhängigen Hauptansprüche gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass zur Reinigung der Würze diese nicht in feine Tröpfchen verteilt wird, um sie mit dem Gasstrom des Reinigungsgases in Verbindung zu bringen, sondern dass stattdessen das Reinigungsgas in feinen Blasen in die Würze eingeleitet wird. Denn die fein verteilten Blasen des Reinigungsgases ergeben insgesamt eine sehr große Oberfläche, so dass an der Grenzfläche zwischen den Gasblasen und der Würze eine entsprechend große Menge der unerwünschten Aromastoffe aus der Würze in das Reinigungsgas übergehen kann. Versuche haben dabei gezeigt, dass die Effektivität des Übergangs der unerwünschten Aromastoffe aus der Würze in die Gasblasen des Reinigungsgases signifikant dadurch erhöht werden kann, dass sich die Gasblasen durch die Würze bewegen. Denn an der Grenzfläche zwischen dem Reinigungsgas und der Würze stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, so dass sich aus der Würze nur dann zusätzliche Aromastoffe in das Reinigungsgas lösen können, wenn ein entsprechender Konzentrationsunterschied vorhanden ist. Durch die Relativbewegung der Gasblasen durch die Würze wird also verhindert, dass die eingeleiteten Gasblasen nach kurzer Zeit in einen Gleichgewichtszustand übergehen und keine zusätzlichen Aromastoffe mehr aufnehmen können.
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Um die notwendige Relativbewegung zwischen den Gasblasen und der Würze zu realisieren, wird das Gemisch aus Würze und dem darin enthaltenen Reinigungsgas entlang einer Reinigungsstrecke gefördert und dafür gesorgt, dass die Gasblasen und die Würze entlang der Reinigungsstrecke eine zumindest abschnittsweise unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit aufweisen. In der erfinderischen Ausführung wird eine kombinierte Vertikal- und Horizontalströmung erzeugt. Der Unterschied der Strömungsgeschwindigkeit ergibt sich dabei sowohl betragsmäßig als auch richtungsmäßig. Hierbei weisen die Horizontalgeschwindigkeiten von Würze und Gas gleiche bzw. weitgehend gleiche Werte auf, wohingegen sich die Vertikalgeschwindigkeit unterschiedlich über die Reinigungsstrecke ausbildet.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren notwendige Relativgeschwindigkeit zwischen der Würze und dem Reinigungsgas kann besonders einfach realisiert werden, wenn dazu der Dichteunterschied zwischen der Würze und dem Reinigungsgas ausgenutzt wird. Denn das Reinigungsgas hat aufgrund seiner geringen Dichte das natürliche Bestreben in der Würze nach oben zu strömen, wohingegen die Würze höheren Gewichtskräften unterliegt. Der Dichteunterschied zwischen der Würze und dem Reinigungsgas erlaubt es also ohne aufwändige Zusatzmittel die notwendige Relativbewegung der Gasblasen in der Würze zu erzeugen.
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Gemäß der erfinderischen Verfahrensvariante wird das Gemisch aus Würze und dem darin verteilten Reinigungsgas mit einer Vertikalströmungsgeschwindigkeit von unten in ein die Reinigungsstrecke bildendes Austreibgefäß eingepumpt. Das Gemisch aus Würze und Reinigungsgas strömt also gemeinsam in einer vertikalen Strömung von unten nach oben, wobei sich jedoch die Strömungsgeschwindigkeit der Gasblasen aufgrund des Dichteunterschieds entlang der Reinigungsstrecke zunehmend erhöht, wohingegen die Würze aufgrund des aus dem Gemisch ausströmenden Reinigungsgases zunehmend langsamer strömt. Sowohl das Reinigungsgas als auch die Würze weisen also eine nach oben gerichtete Geschwindigkeitskomponente auf, wobei jedoch die Vertikalströmungsgeschwindigkeit betragsmäßig unterschiedlich ist, so dass sich die notwendige Relativbewegung zwischen den Gasblasen und der Würze ergibt. Durch Änderung der Vertikaleinströmgeschwindigkeit des Gemisches aus Würze und Reinigungsgas, die durch Regulation der Pumpleistung beim Einpumpen in einfacher Weise beeinflusst werden kann, kann somit sehr einfach Einfluss auf die Relativbewegung zwischen den Gasblasen und der Würze und der durchschnittlichen Verweildauer der Gasblasen in der Würze genommen werden.
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Um einen längeren Kontakt zwischen den Gasblasen und der Würze zu realisieren, ohne dazu die Höhe des verwendeten Austreibgefäßes vergrößern zu müssen, ist es erforderlich, der Vertikalströmung des Gemisches aus Würze und Reinigungsgas eine zirkulare Horizontalströmung zu überlagern. Durch die Überlagerung von Vertikalströmung und zirkularer Horizontalströmung ergibt sich eine spiralförmig nach oben gerichtete Kreisströmung, wobei die Spiralwindungen der Würze aufgrund der geringeren Vertikalströmungsgeschwindigkeit enger als die Spiralwindungen der Gasblasen sind und sich somit wiederum die notwendige Relativbewegung zwischen den Gasblasen und der Würze ergibt.
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Am Ende der Reinigungsstrecke wird dann das Reinigungsgas von der Würze wieder abgetrennt, um auf diese Weise die im Reinigungsgas enthaltenen unerwünschten Aromastoffe aus der Würze zu entfernen. Die Würze wird anschließend in üblicher Weise weiterverarbeitet.
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Um den Eintrag unerwünschter Gasblasen und der darin enthaltenen Aromastoffe in nachgelagerte Bearbeitungsschritte weitgehend zu vermeiden und zu reduzieren, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Würze nach der Abtrennung des Reinigungsgases entlang einer Beruhigungsstrecke gefördert wird. Entlang dieser Beruhigungsstrecke können dann noch verbliebene Restblasen und eventuell gebildeter Schaum aus der Würze entfernt werden.
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Welches Reinigungsgas zur Reinigung der Würze verwendet wird, ist grundsätzlich beliebig. Als besonders geeignet haben sich Stickstoff oder Kohlendioxid erwiesen, da diese Inertgase zum einen kostengünstig zur Verfügung gestellt werden können und zum anderen eine sehr effektive Reinigung der Würze ermöglichen. Kohlendioxid hat dabei zusätzlich den Vorteil, dass es in vielen Brauereien ohnehin zur Verfügung steht. Stickstoff hat den Vorteil, dass es relativ einfach und kostengünstig aus der Umgebungsluft durch Luftzerlegung hergestellt werden kann.
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Zur Erhöhung des Reinigungseffekts ist es sinnvoll, wenn das Reinigungsgas vor dem Einleiten in die Würze auf eine Vorwärmtemperatur vorgewärmt wird. Die Vorwärmtemperatur sollte dabei bevorzugt im Wesentlichen der Würzetemperatur entsprechen.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Austreibgefäß mit einer Würzezuführung, einer Würzeabführung und einer Gaszuführung vorgeschlagen. Mit der Gaszuführung kann dabei das Reinigungsgas in die Würze eingeleitet und in feine Blasen verteilt werden, um die notwendige Mischung aus Würze und Reinigungsgasblasen zu erzeugen. Das erfindungsgemäße Austreibgefäß zeichnet sich durch eine Reinigungsstrecke aus, entlang der die Würze und das Reinigungsgas gemeinsam strömen, wobei Reinigungsgas und Würze entlang der Reinigungsstrecke eine Relativgeschwindigkeit aufweisen, um die notwendige Relativbewegung zwischen dem Reinigungsgas und der Würze zu realisieren.
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Zur Lösung der Aufgabe weist das erfinderische Austreibgefäß zwei durch eine Trennwand getrennte Gefäßteile auf. Im Bereich des Bodens des ersten Gefäßteils kann dann das Gemisch aus Reinigungsgas und Würze zugeführt bzw. durch Mischung von getrennt eingeleitetem Reinigungsgas und Würze gebildet werden. Aufgrund der unterschiedlichen Dichte strömen dann die Würze und die darin verteilten Gasbläschen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Richtung der Oberfläche des ersten Gefäßteils. An der Flüssigkeitsoberfläche des ersten Gefäßteils tritt das Reinigungsgas dann ohne weiteres aus der Würze aus und kann somit sehr einfach abgetrennt werden. Die verbleibende gereinigte Würze strömt über den oberen Rand der Tennwand in das zweite Gefäßteil über und kann am Boden des zweiten Gefäßteils in einfacher Weise abgezogen werden. Im Ergebnis strömt also die gereinigte Würze im zweiten Gefäßteil von der Flüssigkeitsoberfläche nach unten in Richtung des Bodens, so dass sich die Würze weiter beruhigen kann und Schaum bzw. verbliebene Restblasen entfernt werden.
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Für den Eintritt des Reinigungsgases in die Würze gibt es im Grundsatz zwei verschiedene Varianten. Gemäß der ersten Variante werden das Reinigungsgas und die Würze stromaufwärts des Austreibgefäßes in einer beliebigen Mischeinrichtung gemischt und dann gemeinsam durch eine Zuführleitung in das Austreibgefäß eingeströmt.
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Alternativ dazu kann gemäß einer zweiten Ausführungsvariante das Reinigungsgas und die Würze auch getrennt voneinander in das Austreibgefäß eingeströmt werden. In diesem Falle ist im Bereich des Bodens des ersten Gefäßteils eine Mischeinrichtung, beispielsweise ein Begasungsrohr mit Bohrungen zum Austritt des Reinigungsgases bzw. Begasungsdüsen oder eine Begasungsfritte, vorgesehen, um die Reinigungsgasblasen in die Würze einzuleiten und dadurch für das notwendige Flüssigkeits-Gasgemisch zu sorgen.
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Um einen eventuell auf der Würzeoberfläche entstehenden Schaum mit einfachen Mitteln entfernen zu können, kann die Würzeoberfläche im Bereich des zweiten Gefäßteils unterhalb des oberen Rands der Trennwand gehalten werden. Auf diese Weise bildet der obere Rand der Trennwand dann ein Wehr zwischen den beiden Gefäßteilen, über das die Würze überströmt. Nach Übertritt der Würze über den oberen Rand der Trennwandung fließt die Würze dann ein Stück weit an der Innenseite des zweiten Gefäßteils herunter, bis sie auf die darunter liegende Würzeoberfläche trifft.
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Zur weiteren Verbesserung der Schaumreduktion kann der obere Rand der Trennwand eine regelmäßige bzw. unregelmäßige, insbesondere wellenförmige, zackenförmige oder zinnenförmige, Höhenkontur aufweisen. Durch diese Höhenkontur kann die Überströmgeschwindigkeit der Würze, mit der die Würze aus dem ersten Gefäßteil in den zweiten Gefäßteil überströmt, entlang des oberen Randes variiert werden. Aufgrund der sich dabei ergebenden Strömungsgeschwindigkeitsunterschiede werden Schaumpartikel im Bereich der niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten zurückgehalten und im Bereich der hohen Strömungsgeschwindigkeiten eliminiert.
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Um das Austreibgefäß mit den beiden Gefäßteilen in einfacher Weise herstellen zu können, ist die Verwendung eines zylindrischen Behälters besonders vorteilhaft. In diesem zylindrischen Behälter wird dann eine kreiszylindrische Trennwand am Boden befestigt, um auf diese Weise die beiden konzentrisch angeordneten Gefäßteile zu bilden. Ob dabei das innere oder das äußere Gefäßteil als Reinigungsstrecke Verwendung findet und der verbleibende Gefäßteil als Beruhigungsstrecke eingesetzt wird, ist dabei grundsätzlich beliebig. Bevorzugt ist es allerdings, wenn der äußere, kreisringförmige Gefäßteil als Reinigungsstrecke dient und von dort in den inneren, kreisförmigen Gefäßteil als Beruhigungsstrecke überströmt.
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Um die wünschenswerte Horizontalströmung entlang der Reinigungsstrecke zu erzeugen, die der Vertikalströmung überlagert wird, kann die Würze bzw. das Gemisch aus Reinigungsgas und Würze tangential durch eine Einströmöffnung in den zylindrischen oder kreiszylindrischen ersten Gefäßteil eingeströmt werden.
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Zur einfachen Sammlung und Abfuhr des mit den Aromastoffen belasteten Reinigungsgases kann auf der Oberseite des Austreibgefäßes eine Abdeckhaube vorgesehen werden. Das aus der Würze austretende Reinigungsgas steigt über die Würze nach oben und wird an der Innenseite der Abdeckhaube in Richtung eines Abführrohrs gesammelt und schlussendlich durch das Abführrohr abgeleitet.
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Um die beiden Gefäßteile des Austreibgefäßes in einfacher Weise befüllen und/oder entleeren zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn zwischen den beiden Gefäßteilen eine Verbindungsleitung vorgesehen ist. Auf diese Weise können die beiden Gefäßteile hydraulisch miteinander verbunden werden, so dass die beiden Gefäßteile durch eine gemeinsame Zuleitung befüllt bzw. durch eine gemeinsame Ableitung entleert werden können.
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Zur weiteren Reduktion des eventuell entstehenden Schaums kann oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche des ersten Gefäßteils eine Schaumrückhalteeinrichtung und/oder eine Schaumreduktionseinrichtung vorgesehen werden.
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Zur einfachen bzw. kostengünstigsten Herstellung des für die Reinigung der Würze erforderlichen Reinigungsgases ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Luftzerlegungseinrichtung Verwendung findet. Mit dieser Luftzerlegungseinrichtung kann der in der Umgebungsluft enthaltene Stickstoff abgetrennt und anschließend als Reinigungsgas verwendet werden. Anschließend kann der Stickstoff wieder der Umgebungsluft zugeführt und dadurch entsorgt werden.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein schematisch dargestelltes Austreibgefäß zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Querschnitt;
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2 einen vergrößert dargestellten schematischen Ausschnitt aus der Gemischströmung entlang der Reinigungsstrecke des Austreibgefäßes gemäß 1;
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3 die Strömungsgeschwindigkeiten der Würze und der Gasblasen in der Gemischströmung gemäß 2;
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4 die unterschiedlichen Ganghöhen der Würzeteilchen und der Gasblasen in der Gemischströmung eines Austreibgefäßes.
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1 zeigt ein Austreibgefäß 01 zur Reinigung der bei der Bierherstellung nach der Würzekochung anfallenden Würze 02. Das Austreibgefäß 01 ist in der Art eines hohlzylindrischen Behälters 03 mit einer darin konzentrisch angeordneten Trennwandung 04 ausgebildet. Durch die Trennwandung 04 wird im Behälter 03 ein erstes kreisringförmiges Gefäßteil 05 und ein konzentrisch dazu angeordnetes, kreisförmiges zweites Gefäßteil 06 gebildet. Das erste Gefäßteil 05 dient dabei als Reinigungsstrecke zur Reinigung der Würze 02 und das zweite Gefäßteil 06 als Beruhigungsstrecke zur Beruhigung der Würze 02 nach dem Reinigungsprozess.
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Nach der Würzekochung und der anschließenden Trubentfernung in einem Whirlpool wird die Würze 02 durch eine Würzezuleitung 07 in das erste Gefäßteil 05 eingepumpt. Kurz stromaufwärts vor der Einströmöffnung 08, durch die die Würze tangential in das kreisringförmige Gefäßteil 05 einströmt, wird in die Würze 02 durch eine Gaszuführleitung 09 ein zur Reinigung der Würze 02 vorgesehenes Inertgas, insbesondere durch Zerlegung von Umgebungsluft erhaltener Stickstoff, mittels einer Mischeinrichtung 21 in die Strömung der Würze 02 injiziert, um so eine Mischung 11 aus der Würze 02 und dem darin in Blasen fein verteilten Inertgas 10 zu bilden. Um das Reinigungsgas 10 vor der Injektion in die Würze auf eine der Würzetemperatur im wesentlichen entsprechende Vorwärmtemperatur zu erwärmen, ist in der Gaszuführleitung 09 der Mischeinrichtung 21 eine Heizeinrichtung 22 vorgeschaltet.
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Die Mischung 11 aus Würze 02 und Inertgas 10 gelangt durch die Einströmöffnung 08 im Bereich des Bodens 12 des Behälters 03 in den ersten Gefäßteil 05 und strömt dort, wie durch die Strömungspfeile angedeutet, vertikal nach oben. Aufgrund der tangentialen Einströmung des Gemisches 11 in das erste Gefäßteil 05 strömt die Mischung 11 außerdem auch noch horizontal, so dass sich insgesamt eine spiral- bzw. wendelförmige Strömung im ersten Gefäßteil 05 ergibt.
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Aufgrund des Dichteunterschieds zwischen der Würze 02 und dem darin injizierten Inertgas 10 strömen die Inertgasbläschen 10 mit zunehmender Geschwindigkeit vertikal nach oben durch die Flüssigkeitssäule und nehmen bei dieser Relativbewegung durch die Würze unerwünschte gaslösliche Aromastoffe, insbesondere DMS, aus der Würze 02 auf. An der Oberfläche 13 der Würze im Bereich des ersten Gefäßteils 05 treten die Gasblasen des Inertgases 10 dann aus der Würze aus und werden an der Innenseite der Behälterhaube 14 gesammelt und durch eine Leitung 15 abgeführt. Die durch das Inertgas 10 gereinigte Würze 02 tritt an der Oberfläche 13 über den oberen Rand 16 der Trennwandung 04 über und strömt auf die kurz darunter liegende Oberfläche 17 im Bereich des zweiten Gefäßteils 06. Um die Oberfläche der Würze möglichst klein zu halten, ist der Höhenunterschied zwischen den Oberflächen 13 und 17 sehr gering.
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Im zweiten Gefäßteil 06 strömt die Würze 02 dann im Wesentlichen nur noch vertikal nach unten in Richtung einer Würzeabführleitung 18, durch die die Würze 02 aus dem Austreibgefäß 01 wieder abgezogen und weitergehenden Bearbeitungsschritten zugeführt werden kann. Während des Durchlaufs der Würze 02 durch den zweiten Gefäßteil 06 kann sich die Würze beruhigen und verbliebene Restblasen an die Oberfläche 17 aufsteigen. Soweit an der Oberfläche 13 Schaum gebildet wird, wird dieser Schaum durch das Überströmen der Würze am oberen Rand 16 der Trennwandung 04 weitgehend eliminiert. Um die beiden Gefäßteile 05 und 06 beim Anfahren bzw. am Ende des Reinigungsprozesses einfach befüllen bzw. entleeren zu können, sind beide Gefäßteile durch eine Verbindungsleitung 19 miteinander verbunden, wobei die Verbindungsleitung 19 durch ein Sperrventil 20 verschlossen werden kann. Durch Öffnen des Sperrventils 20 kann die am Ende des Reinigungsprozesses im Gefäßteil 05 verbliebene Restwürze in die Würzeabführleitung 18 übergeführt und dann abgeleitet werden.
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2 zeigt schematisch einen Ausschnitt der Strömung des Gemisches 11 im ersten Gefäßteil 05. Die schematisch dargestellten Gasblasen des Inertgases 10 strömen durch die schematisch dargestellten Flüssigkeitsteile der Würze 02 wobei die Würzeflüssigkeitsteile eine geschlossene Flüssigkeitssäule bilden.
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Die Geschwindigkeitsverteilung der Gasblasen 10 im Vergleich zu den Würzeflüssigkeitsteilen 02 ist in 3 schematisch dargestellt. Sowohl die Gasblasen 10 als auch die Würzeflüssigkeitsteile 02 bewegen sich mit beinahe gleichgroßer Horizontalgeschwindigkeitskomponente, die durch die tangentiale Einströmung durch die Einströmöffnung 08 bestimmt wird. Die Vertikalgeschwindigkeit der Gasblasen 10 ist dagegen im Vergleich zu den Würzeflüssigkeitsteilen erheblich größer, da die Gasblasen aufgrund der geringeren Dichte zusätzlich beschleunigt werden. Diese durch den Dichteunterschied zwischen der Würze und dem Inertgas verursachte Differenzgeschwindigkeit der Gasblasen 10 zu den Würzeflüssigkeitsteilen 02 führt dazu, dass die Gasblasen durch die Würze hindurch nach oben aufsteigen und dabei den erwünschten Reinigungseffekt zur Entfernung unerwünschter Aromastoffe aus der Würze 02 realisieren.
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4 zeigt schematisiert die unterschiedlichen Ganghöhen eines Würzeteilchens 02 und einer Gasblase 10 in der Gemischströmung des Austreibgefäßes. Aufgrund der Überlagerung der verschiedenen Strömungskomponenten ergibt sich eine wendelförmige Strömung, wobei die Gasblase 10 aufgrund ihrer geringeren Dichte schneller an die Oberfläche 13 strömt als das gleichzeitig eingeströmte Würzeteilchen 02.
