DE102011077500A1

DE102011077500A1 - Brauwasseraufbereitungsverfahren, Brauverfahren sowie Brauwasseraufbereitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011077500A1
Application number: DE201110077500
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-15
Also published as: DE102011077500B4

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Brauwasseraufbereitungsverfahren zum Aufbereiten von Rohwasser (12) zu Brauwasser (60) für das Brauen von Bier, mit den folgenden Verfahrensschritten: Aufspalten des Rohwassers (12) in ein Konzentrat (52) und ein Filtrat (50) im Wege einer Nanofiltration und Gewinnen eines Permeats (20) aus dem Filtrat (50) im Wege einer Umkehrosmose oder Gewinnen eines Permeats (20) und eines Retentats (32) aus dem Rohwasser (12) im Wege einer Umkehrosmose und Aufspalten des Retentats (32) in ein Filtrat (50) und ein Konzentrat (52) im Wege einer Nanofiltration. Das im Wege der Nanofiltration aus dem Rohwasser (12) gewonnene Konzentrat (52) wird mit dem im Wege der Umkehrosmose gewonnenen Permeat (20) in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis zu dem aufbereiteten Brauwasser (60) vermischt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brauwasseraufbereitungsvorrichtung (10) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Brauwasseraufbereitungsverfahrens sowie ein Brauverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brauwasseraufbereitungsverfahren zum Aufbereiten von Rohwasser zu Brauwasser für das Brauen von Bier, ein Brauverfahren zum Brauen von Bier sowie eine Brauwasseraufbereitungsvorrichtung.
Beim Bierbrauen kommt dem Calciumgehalt des Brauwassers, d. h. des beim Brauprozess eingesetzten Wassers, eine entscheidende Bedeutung zu. Neben der positiven Beeinflussung des Maische-pH-Wertes verbessert Calcium die Enzymwirkung von aus dem Malz gelösten Enzymen, unterstützt die Kochtrubbildung und stimuliert die Hefevermehrung und -flockung. Wesentlich ist zudem die Ausfällung von Oxalaten während des Bierbrauens durch Calcium, die notwendig ist, um ein spontanes Überschäumen des Bieres beim Öffnen einer Bierflasche, also das sogenannte sekundäre Gushing, zu vermeiden bzw. zu vermindern.
Demgegenüber wirken sich im Brauwasser enthaltenes Carbonat sowie Hydrogencarbonat ungünstig auf den pH-Wert von Maische und Würze aus. Diese beim Bierbrauen unerwünschten Ionen werden daher im Rahmen der Brauwasseraufbereitung nach Möglichkeit aus dem eingesetzten Rohwasser, wie beispielsweise Leitungswasser oder auch Quellwasser, entfernt. Das wesentliche Problem bei den gängigen Brauwasseraufbereitungsverfahren besteht jedoch darin, dass dabei grundsätzlich auch das für den Brauprozess bzw. das Brauergebnis, d. h. das Bier, bedeutsame Calcium ganz oder teilweise aus dem Rohwasser mit entfernt wird.
In der Praxis muss das Calcium daher in Abhängigkeit von an das Brauwasser gestellten Güteanforderungen, die je nach zu brauendem Bier variieren können, erneut in einem separaten Schritt durch eine externe Zufuhr von Calcium, beispielsweise in Form von CaCl₂, CaSO₄ oder Ca(OH)₂ und H2SO₄ bzw. HCl, zugegeben werden, d. h. das Brauwasser muss „künstlich” aufgehärtet werden. Abgesehen von den damit verbundenen Kosten ist das Zudosieren von CaCl₂ nicht zuletzt aufgrund der damit verbundenen Korrosionsgefahr von Anlagenteilen problematisch, während ein Zudosieren von CaSO₄ aufgrund dessen schlechter Löslichkeit in Wasser nur bedingt steuerbar ist. Auch kann es durch ein solches Aufhärten des Brauwassers grundsätzlich zu einem unerwünschten Eintrag von Verunreinigungen, beispielsweise von Schwermetallen, in das Brauwasser kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Brauwasseraufbereitungsverfahren anzugeben, mittels dessen ein Brauwasser definierter Güte, d. h. insbesondere mit einem definierten Calciumgehalt, auf einfachere und weniger kostenintensive Weise bereitgestellt werden kann. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Brauverfahren mit einem aufbereiteten Brauwasser und eine Brauwasseraufbereitungsvorrichtung zur Durchführung des Brauwasseraufbereitungsverfahrens anzugeben.
Die das Brauwasseraufbereitungsverfahren betreffende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Brauwasseraufbereitungsverfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die das Brauverfahren betreffende Aufgabe wird mit einem Brauverfahren mit den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen und die die Brauwasseraufbereitungsvorrichtung betreffende Aufgabe mit einer Brauwasseraufbereitungsvorrichtung mit den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung.
Der mit dem erfindungsgemäßen Brauwasseraufbereitungsverfahren verbundene Vorteil besteht im Wesentlichen darin, dass im Rohwasser von Natur aus enthaltene Nichtcarbonathärte, d. h. zweiwertige Ionen, wie insbesondere Calcium oder Sulfat und teilweise insofern zugehörig auch Chlorid, mittels der Nanofiltration in einem Konzentrat aufkonzentriert werden und so in dem aus dem Permeat und dem Konzentrat gebildeten Brauwasser fraktioniert oder auch vollständig bewahrt werden. Dadurch kann ein Brauwasser mit einem auf den für einen jeweiligen Brauprozess, d. h. zu brauendes Bier, abgestimmten Gehalt an Calcium bereitgestellt werden. Ein bislang erforderliches Aufhärten des Brauwassers mit extern zugeführtem Calcium, beispielsweise in Form von CaCl₂, CaSO₄, Ca(OH)₂ und H2SO₄ und HCl, erübrigt sich insgesamt bzw. muss nur noch im Bedarfsfall vorgenommen werden. Darüber hinaus wird aufgrund der eingesetzten Umkehrosmose ein nicht zu Brauwasser aufbereiteter Rohwasseranteil minimiert. Insgesamt wird dadurch die Brauwasseraufbereitung bei reduzierten Kosten vereinfacht. Im Rohwasser enthaltene und beim Brauprozess unerwünschte einwertigen Ionen wie beispielsweise Natrium (z. B. in Form von Natriumcarbonat) sowie Hydrogencarbonat (HCO₃), aber auch Nitrat können mittels der Nanofiltration weitgehend selektiv aus dem Rohwasser bzw. einem im Wege der Umkehrosmose aus dem Rohwasser gebildeten Retentat in ein Filtrat abgetrennt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Carbonathärte des Rohwassers oder des bei der Nanofiltration aus dem Rohwasser gewonnenen Konzentrats oder des im Wege der Umkehrosmose aus dem Rohwasser gewonnenen Retentats vor dessen Nanofiltration durch Zugabe eines Fällungsmittels reduziert. Ein aus der Fällungsreaktion hervorgehendes Fällungsprodukt (Calciumcarbonat) wird dabei nachfolgend vorzugsweise abgetrennt (z. B. herausgefiltert). Dadurch kann einerseits dass im Brauwasser unerwünschte Hydrogencarbonat reduziert werden. Als Fällungsmittel kann insbesondere eine untersättigte, gesättigte oder auch übersättigte Calciumhydroxidlösung eingesetzt werden. Hierdurch kann ggf. insgesamt auf eine, insbesondere vor einer Umkehrosmose übliche, weitere Vorkonditionierung des Rohwassers, beispielsweise durch Zugabe von Antiscalants bzw. von Säuren, verzichtet werden. Dies bietet einerseits wirtschaftliche Vorteile sowie eine vereinfachte Verfahrensführung. Andererseits kann dadurch die Anzahl eingesetzter chemischer Hilfsmittel auf ein Minimum, hier beispielsweise – für die Umwelt unproblematischen – Weißkalk, reduziert werden. Darüber hinaus kann die Nichtcarbonathärte im Falle der nachfolgenden Nanofiltration des Rohwassers bzw. des Retentats noch selektiver rückgewonnen, d. h. im Wege der Nanofiltration aufkonzentriert, werden. Das Fällungsprodukt der Fällungsreaktion wird vorzugsweise nicht lediglich entsorgt, sondern das darin enthaltene Calcium kann vielmehr ebenfalls rückgewonnen werden. Das Fällungsprodukt wird dazu, vorzugsweise durch Zugabe von Säuren, erneut in Lösung gebracht und nachfolgend dem Konzentrat, insbesondere als CaCl₂ bzw. CaSO₄ erneut zugesetzt.
Die Effizienz des Brauwasseraufbereitungsverfahrens kann im Hinblick auf eine Ausbeutesteigerung von im Rohwasser enthaltenem Calcium auch dadurch nochmals weiter verbessert werden, dass eine im Rohwasser bzw. im Retentat enthaltene Carbonathärte durch Zugabe einer Säure, ggf. vor dem vorstehend erläuterten Fällungsschritt, zumindest teilweise zu einer Nicht-Carbonathärte umgesetzt wird. Die Säuren können dem Rohwasser vor dessen umkehrosmotischen Behandlung oder aber dem Retentat zugeführt werden, bevor dieses der Nanofiltration unterzogen wird.
Das mit dem Fällungsmittel versetzte Retentat/Konzentrat wird vorzugsweise unter Ablauf einer Fällungsreaktion innerhalb einer mittleren Verweilzeit von T ≤ 6 Minuten, bevorzugt T ≤ 4 Minuten, und bei einem definierten Druck > Atmosphärendruck innerhalb eines Rohrleitungssystems strömend geführt. Dadurch können beliebige Volumenmengen des Retentats/Konzentrats pro Zeiteinheit auf effiziente und zügige Weise in ihrer Carbonathärte kontinuierlich unter Druck strömend reduziert werden. Die im Stand der Technik für eine solche Entcarbonisierung, d. h. Kalkfällung, üblicher Weise eingesetzten Reaktionsbehälter entfallen dadurch ersatzlos, wodurch ein für die Durchführung des Verfahrens erforderlicher Kosten- und Platzbedarf insgesamt erheblich reduziert ist. Der Ablauf der Entcarbonisierungsreaktion ist unter dem gegenüber einem Umgebungsdruck erhöhten Druck bzw. Druckgefälle im Inneren des Rohrleitungssystems insgesamt beschleunigt. Das Rohrleitungssystem ist in seiner aktiven Länge sowie seinem Strömungsquerschnitt insgesamt auf einen jeweiligen Mengenfluss des mit dem Fällungsmittel, beispielsweise einer Calciumhydroxidlösung, versetzten und zu entcarbonisierenden Rohwassers/Retentats/Konzentrats pro Zeiteinheit ausgerichtet und kann im Hinblick auf einen möglichst geringen Platzbedarf im Wesentlichen wendelförmig ausgebildet sein.
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn das mit dem Fällungsmittel versetzte Rohwasser/Retentat/Konzentrat dem Rohrleitungssystem eingangsseitig mit einem Druck von 3 bis 10 bar zugeführt wird. Dadurch ist eine besonders schnelle und effektive Entcarbonisierung möglich. Zugleich ergeben sich dadurch konstruktive und fertigungstechnische Vorteile.
Das Rohwasser, Retentat bzw. Konzentrat kann mit dem Fällungsmittel insbesondere mittels eines Mischers vermischt werden. Unter einem Mischer wird vorliegend beispielsweise ein Strömungsmischer, ein Rührer, oder dergl. verstanden und nicht etwa ein als Durchlaufmischer fungierendes Absetzbecken bzw. Absetzbehältnis. Der Mischer ist vorzugsweise innerhalb eines durchströmten Querschnitts des Rohrleitungssystems angeordnet.
Erfindungsgemäß kann ein im Wege der Umkehrosmose aus dem Permeat der Nanofiltration gewonnenes Retentat bzw. ein im Wege der Nanofiltration aus dem Retentat der Umkehrosmose gewonnenes Filtrat zusätzlich über einen Ionenaustauscher geführt werden, um darin jeweils enthaltene mehrwertige Ionen abzutrennen. Auf diese Weise kann eine Salzsole generiert werden, die beispielsweise bei der Herstellung von Desinfektionsmitteln bzw. zur Regeneration von Ionenaustauschern bzw. Wasserenthärtern nutzbringend eingesetzt werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Brauverfahren zum Brauen von Bier wird das Brauwasser im Wege der vorstehend erläuterten Brauwasseraufbereitungsverfahrens aus Rohwasser gewonnen, d. h. aufbereitet. Besonders bevorzugt wird das bei der Nanofiltration gewonnene Konzentrat dem bei der Umkehrosmose gewonnenen Permeat erst bei einem Maischen und/oder Läutern zugemischt und so das aufbereitete Brauwasser gewonnen.
Vorgeschlagen wird ein Brauwasseraufbereitungsverfahren zum Aufbereiten von Rohwasser zu Brauwasser für das Brauen von Bier, mit den folgenden Verfahrensschritten: Aufspalten des Rohwassers in ein Konzentrat und ein Filtrat im Wege einer Nanofiltration und Gewinnen eines Permeats aus dem Filtrat im Wege einer Umkehrosmose oder Gewinnen eines Permeats und eines Retentats aus dem Rohwasser im Wege einer Umkehrosmose und Aufspalten des Retentats in ein Filtrat und ein Konzentrat im Wege einer Nanofiltration. Das im Wege der Nanofiltration aus dem Rohwasser gewonnene Konzentrat wird mit dem im Weg der Umkehrosmose gewonnenen Permeat in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis zu dem aufbereiteten Brauwasser vermischt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brauwasseraufbereitungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Brauwasseraufbereitungsverfahrens.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die gezeigte und beschriebene Ausführungsform ist nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern hat vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Die Figuren der Zeichnung zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand stark schematisiert und sind nicht maßstäblich zu verstehen. Die einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Gegenstands sind so dargestellt, dass ihr Aufbau gut gezeigt werden kann.
In der Zeichnung zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer ersten erfindungsgemäßen Brauwasseraufbereitungsvorrichtung mit einer Umkehrosmoseeinheit und einer dieser retentatseitig nachgeschalteten Einrichtung zur Nanofiltration.
2 ein Blockschaltbild einer zweiten erfindungsgemäßen Brauwasseraufbereitungsvorrichtung, bei der die Umkehrosmoseeinheit der Einrichtung zur Nanofiltration filtratseitig nachgeschaltet ist.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Brauwasseraufbereitungsvorrichtung 10, der Rohwasser 12 über einen Zuführstrang 14 strömend zugeführt wird. Der Zuführstrang 14 ist einenends mit einer Umkehrosmoseeinheit 16 verbunden, die permeatseitig über einen Permeatleitungsstrang 18 für ein im Wege einer Umkehrosmose aus dem Rohwasser 12 gewonnenes Permeat 20 mit einer Mischeinheit 22 verbunden ist.
Die Umkehrosmoseeinheit 16 ist retentatseitig über einen ersten Retentatleitungsstrang 24 mit einer ersten Mischeinrichtung 26 verbunden, die einem Zumischen von zumindest einer über eine Verschneideleitungsstrang 28 bereitgestellten Säure 30, hier Salzsäure und Schwefelsäure, in ein in der Umkehrosmoseeinheit 16 gewonnenes Retentat 32 dient.
Die erste Mischeinrichtung 26 ist über einen zweiten Retentatleitungsstrang 24 mit einer Fällungseinrichtung 34 zum Ausfällen von in dem Retentat 32 enthaltenem Calicumhydrogencarbonat (Carbonathärte) verbunden.
Die Fällungseinrichtung 34 weist eine zweite Mischeinrichtung 36 zum Zumischen eines über einen Fällungsmittelstrang 38 herangeführten Fällungsmittels 40, hier einer Calciumhydroxidlösung, in das Retentat 32 auf. Die zweite Mischeinrichtung 36 ist über ein Rohrleitungssystem 42 der Fällungseinrichtung 34 mit einer durch eine Vorrichtung zur Membranfiltration gebildete Abscheideeinrichtung 44 zum Abscheiden von aus dem Retentat 32 ausgefälltem Calicumcarbonat verbunden. Zwecks eines möglichst hohen Durchmischungsgrads des Retentats 32 mit der Calciumhydroxidlösung und damit einer möglichst suffizienten und schnellen Kalkfällung ist innerhalb des Rohrleitungssystems 42 ein statischer Mischer 46 vorgesehen, der in bekannter Weise mit sich in Strömungsrichtung des zu entcarbonisierenden Retentats 32 einander teilweise überdeckenden Anströmplatten (nicht gezeigt) versehen ist. Nach in der Zeichnung nicht näher wiedergegebenen Ausführungsbeispielen kann das Rohrleitungssystem 42 auch weitere bzw. andere Strömungsmischer, wie zum Beispiel einen dynamischen Mischer (z. B. eine Mischpumpe) oder auch einen Strahlmischer aufweisen.
Das Rohrleitungssystem 42 weist einen mäanderförmigen Verlauf auf und besteht in nicht näher wiedergegebener Weise aus einer Vielzahl seriell miteinander verbundener Leitungsrohre. Das Rohrleitungssystem 42 ist in seinem von dem mit der Calciumhydroxidlösung versetzten Retentat 32 durchströmbaren Querschnittsverlauf sowie seiner Länge derart ausgelegt, dass das Retentat 32, d. h. der Retentatstrom, das Rohrleitungssystem 42 innerhalb einer mittleren Verweilzeit von T ≤ 6 Minuten durchströmt und während dieser Zeitdauer innerhalb des Rohrleitungssystems 42 im Wege der durch die Zugabe des Calciumhydroxids ausgelösten Fällungsreaktion in seiner Carbonathärte reduziert wird.
Die Abscheideeinrichtung 44 ist über einen dritten Retentatleitungsstrang 24 mit einer Einrichtung zur Nanofiltration 48 verbunden. Die Einrichtung zur Nanofiltration 48 weist in hier nicht näher wiedergegebener Weise eine Filtrationsmembran mit einer mittleren Porengröße auf, durch die vorwiegend einwertige Ionen, insbesondere Hydrogencarbonat, in einem Filtrat 50 abgeschieden werden, während mehrwertige Ionen, insbesondere Calcium und Sulfat, von der Filtrationsmembran zurückgehalten und in einem aus dem Retentat 32 der Umkehrosmose gewonnenen Konzentrat 52 aufkonzentriert werden können.
Die Einrichtung zur Nanofiltration 48 weist einen Filtratleitungsstrang 54 auf, der dem Abführen des in der Einrichtung zur Nanofiltration erzeugten Filtrats 50 dient. Die Einrichtung zur Nanofiltration 48 ist konzentratseitig über eine Konzentratleitungsstrang 56 mit der Mischeinheit 22 verbunden. Die Mischeinheit 22 dient einem dosierten Zumischen des Konzentrats 52 in das über den Permeatleitungsstrang 18 herangeführte Permeat 20 der Umkehrosmoseeinheit 16. Die Mischeinheit 22 ist ausgangsseitig mit einem Brauwasserleitungsstrang 58 verbunden, über den das aufbereitete Brauwasser 60 für einen Brauprozess bereitgestellt wird.
Die erste und zweite Mischeinrichtung 26, 36 sowie die Mischeinheit 22 sind jeweils über eine Steuerleitung 62 mit einer Steuereinheit 64 verbunden.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Brauwasseraufbereitungsvorrichtung 10 erläutert.
Das Rohwasser 12 wird der Brauwasseraufbereitungsvorrichtung 10 als Rohwasserstrom über den Zuführstrang 14 strömend zugeleitet und in die Umkehrosmoseeinheit 16 geführt. In der Umkehrosmoseeinheit wird im Wege einer Umkehrosmose aus dem Rohwasser 12 ein salzarmes, d. h. im Wesentlichen vollentsalztes, Permeat 20 abgeschieden, der über den Permeatleitungsstrang 18 zur Mischeinheit 22 geleitet wird.
Das in der Umkehrosmoseeinheit 16 zu einem gegenüber dem Permeat 20 salzreichen Retentat 32 aufkonzentrierte Rohwasser strömt über den ersten Retentatleitungsstrang 24 in die erste Mischeinrichtung 26, in der dem Retentat 32 die über den Verschneideleitungsstrang 28 bereitgestellten Säuren 30 dosiert zugemischt werden, um eine im Retentat 32 enthaltene Carbonathärte möglichst weitgehend in eine Nichtcarbonathärte umzuwandeln.
In der zweiten Mischeinrichtung 36 der Fällungseinrichtung 34 wird dem so vorbehandelten Retentat 32 das Fällungsmittel 40, hier die Calciumhydroxidlösung, zum Ausfällen der im Retentat 32 verbliebenen Carbonathärte zugemischt. Das mit der Calciumhydroxidlösung versetzte Retentat 32 wird dem Rohrleitungssystem 42 der Fällungseinrichtung 34 mit einem Druck von 3 bis 10 bar zugeführt. Im Rohrleitungssystem 42 der Fällungseinrichtung 34 wird das in der Calciumhydroxidlösung enthaltene Calciumhydroxid mit den im Retentat 32 enthaltenen Calciumionen und dem Hydrogencarbonat zu Calciumcarbonat und Wasser gemäß der nachstehenden Reaktionsgleichung umgesetzt:
Das während des Durchströmens des Rohrleitungssystem 42 in seiner Carbonathärte reduzierte Retentat 32 enthält den ausgefällten Kalk (CaCO3) in Form von kleinen Schwebepartikel oder auch größeren Kalkagglomeraten, die in der Abscheideeinrichtung 44 aus dem Retentat 32 abgeschieden werden.
Aus dem so vorbehandelten (geklärten) Retentat 32 wird in einem nachfolgenden Schritt in der Einrichtung zur Nanofiltration 48 das Filtrat 50 abgetrennt. Das Filtrat enthält einen Großteil der im Retentat 32 (und somit im Rohwasser 12) enthaltenen einwertigen Ionen wie insbesondere Natrium, Nitrat-Anionen und auch darin verbliebenes Hydrogencarbonat. Das bei der Nanofiltration anfallende Filtrat 50 wird über den Filtratleitungsstrang 54 abgeführt. Das Hydrogencarbonat sowie auch Natrium (bzw. Natriumchlorid, Natriumnitrat, Natriumhydrogencarbonat) können ggf. im Wege einer weiteren Aufbereitung rückgewonnen und, beispielsweise für den Einsatz in Desinfektionsmitteln, entsprechend weiterverarbeitet bzw. aufbereitet werden.
Im Retentat 32 enthaltene und im Brauwasser erwünschten zweiwertigen Ionen, insbesondere Calcium, Sulfat und teilweise auch (einwertige) Chloridionen werden in der Einrichtung zur Nanofiltration 48 in einem Konzentrat 52 als Calciumsulfat bzw. Calciumchlorid aufkonzentriert. Das so gebildete Konzentrat 52 wird dem Permeat 20 in der Mischeinheit 22, vorzugsweise mengenproportional, zugemischt und so das Brauwasser 60 gebildet. Der Mischprozess wird mittels der Steuereinrichtung 64 gesteuert. Das aus der Einrichtung zur Nanofiltration 48 herausgeführte Konzentrat 52 kann dabei vor dessen Zusammenführen mit dem Permeat 20 in hier nicht näher wiedergegebener Weise weiter aufbereitet werden, insbesondere können einzelne oder auch mehrere im Konzentrat 52 enthaltene Stoffe aus dem Konzentrat 52 abgetrennt werden.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Brauwasseraufbereitungsvorrichtung 10', bei der die Umkehrosmoseeinheit 16 der Einrichtung zur Nanofiltration 48 filtratseitig nachgeschaltet ist.
Der Zuführstrang 14 ist hier direkt mit der Einrichtung zur Nanofiltration 48 verbunden, die konzentratseitig über den Konzentratleitungsstrang 56 mit der Mischeinheit 22 verbunden ist. Die Einrichtung zur Nanofiltration 48 ist filtratseitig über den Filtratleitungsstrang 54 mit der Umkehrosmoseeinheit 16 verbunden. Die Umkehrosmoseeinheit 16 ist zum Ableiten des in der Einrichtung zur Nanofiltration 48 aus dem Filtrat 50 gewonnenen Retentats 32 mit dem Retentatleitungsstrang 24 verbunden. Der Permeatleitungsstrang 18 verbindet die Umkehrosmoseeinheit 16 mit der Mischeinheit 22. Nach einem in der Zeichnung nicht näher wiedergegebenen Ausführungsbeispiel kann der Einrichtung zur Nanofiltration 48 die vorstehend im Zusammenhang mit 1 erläuterte Fällungseinrichtung 28 vor- bzw. nachgeschaltet sein.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Brauwasseraufbereitungsvorrichtung 10' näher erläutert.
Das Rohwasser 12 wird der Brauwasseraufbereitungsvorrichtung 10' über den Zuführstrang 14 zugeführt und in der Einrichtung zur Nanofiltration 48 in einer dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel entsprechenden Weise in das Konzentrat 52 und das Filtrat 50 aufgespalten. Das Konzentrat 52 wird über den Konzentratleitungsstrang 56 der Mischeinheit 22 zugeführt. Der in der Einrichtung zur Nanofiltration 48 aus dem Rohwasser 12 abgetrennte Filtrat 50 wird über den Filtratleitungsstrang 54 der Umkehrosmoseeinheit 16 zugeführt. In der Umkehrosmoseeinheit 16 wird aus dem Filtrat 50 das im Wesentlichen salzfreie Permeat 20 gewonnen und über den Permeatleitungsstrang 18 der Mischeinheit 22 zugeführt. Das aus dem Filtrat 50 gewonnene Retentat 32 wird über den Retentatleitungsstrang 24 abgeführt, d. h. entsorgt oder für eine weitere Aufbereitung, etwa mittels eines Ionenaustauschers, abgeleitet.
Grundsätzlich wird das Mischungsverhältnis des Konzentrats 52, d. h. somit auch des darin enthaltenen Calciums, mit dem Permeat 20 in Abhängigkeit von den an das Brauwasser 60 für das jeweilige Brauverfahren bzw. das jeweilig herzustellende Bier gestellten Anforderungen gewählt.
Es versteht sich, dass das in der vorstehend beschriebenen Weise gewonnene Brauwasser 60 vor seinem bestimmungsgemäßen Einsatz beim Brauen von Bier auch weiter behandelt bzw. aufbereitet werden kann bzw. auch mit anderen Teilströmen, wie beispielsweise einem unbehandelten oder in anderer Weise als der hier dargestellten behandelten Rohwasserstrom verschnitten werden kann.

Claims

Brauwasseraufbereitungsverfahren zum Aufbereiten von Rohwasser (12) zu Brauwasser (60) für das Brauen von Bier, mit den folgenden Verfahrensschritten: – Aufspalten des Rohwassers (12) in ein Konzentrat (52) und ein Filtrat (50) im Wege einer Nanofiltration und Gewinnen eines Permeats (20) aus dem Filtrat (50) im Wege einer Umkehrosmose oder – Gewinnen eines Permeats (20) und eines Retentats (32) aus dem Rohwasser (12) im Wege einer Umkehrosmose und Aufspalten des Retentats (32) in ein Filtrat (50) und ein Konzentrat (52) im Wege einer Nanofiltration; und – Vermischen des bei der Nanofiltration gewonnenen Konzentrats (52) mit dem bei der Umkehrosmose gewonnenen Permeat (20) in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis zu dem aufbereiteten Brauwasser (60).
Brauwasseraufbereitungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Carbonathärte des Rohwassers (12) oder des im Wege der Nanofiltration aus dem Rohwasser (12) gewonnenen Konzentrats (52) oder des im Wege der Umkehrosmose aus dem Rohwasser (12) gewonnenen Retentats (32) vor dessen Nanofiltration durch Zugabe eines Fällungsmittel (40) reduziert wird.
Brauwasseraufbereitungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonathärte vor der Zugabe des Fällungsmittels (40) durch Zugabe einer Säure (30) zumindest teilweise zu einer Nicht-Carbonathärte umgesetzt wird.
Brauwasseraufbereitungsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Fällungsmittel (40) versetzte Rohwasser (12)/Konzentrat (52)/Retentat (32) unter Ablauf einer Fällungsreaktion innerhalb einer mittleren Verweilzeit von T ≤ 6 Minuten, bevorzugt T ≤ 4 Minuten, und bei einem definierten Druck > Atmosphärendruck innerhalb eines Rohrleitungssystems (42) strömend geführt wird.
Brauwasseraufbereitungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Fällungsmittel (40) versetzte Rohwasser (12)/Konzentrat (52)/Retentat (32) dem Rohrleitungssystem (42) eingangsseitig mit einem Druck von 3 bis 10 bar zugeführt wird.
Brauwasseraufbereitungsverfahren nach eine der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Wege der Fällungsreaktion ausgefälltes und abgeschiedenes Calciumcarbonat durch Zugabe von Säure (30) erneut in Lösung gebracht und eine dabei gebildete Nichtcarbonathärte dem Rohwasser (12), dem Permeat (20) und/oder dem Konzentrat (52) zugeführt wird.
Brauverfahren zum Brauen von Bier, bei dem ein beim Brauen eingesetztes Brauwasser (60) mittels eines Brauwasseraufbereitungsverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche gewonnen wird.
Brauverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Konzentrat (52) dem Permeat (20) beim Maischen und/oder beim Läutern zugemischt wird.
Brauwasseraufbereitungsvorrichtung (10; 10') zum Aufbereiten von Rohwasser (12) zu Brauwasser (60) für das Brauen von Bier, mit einer Einrichtung zur Nanofiltration (48), mit einer Umkehrosmoseeinheit (16), wobei die Umkehrosmoseeinheit (16) der Einrichtung zur Nanofiltration (48) filtratseitig nachgeschaltet ist oder wobei die Einrichtung zur Nanofiltration (48) der Umkehrosmoseeinheit (16) retentatseitig nachgeschaltet ist; und mit einer Mischeinheit (20) zum Vermischen eines in der Einrichtung zur Nanofiltration (48) gewonnenen Konzentrats (52) mit einem in der Umkehrosmoseeinheit (16) gewonnenen Permeat (20) in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis zu dem aufbereiteten Brauwasser (60).