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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Würzevorkühlen nach einem Würzekochprozess und vor einer Heißtrubabscheidung insbesondere im Rahmen eines Bierbrauprozesses.
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Stand der Technik
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Im Sudhaus wird aus stärkehaltigen Braurohstoffen, z. B. Gerste, Malz, Reis oder Mais, eine Bierwürze hergestellt, die unter Zugabe von Hefe vergoren wird. Nach dem Maischprozess findet eine Fest-/Flüssig-Trennung statt, welche meist in einem Läuterbottich oder Maischefilter durchgeführt wird. Bei diesem Prozess werden die löslichen (flüssigen) Bestandteile von den unlöslichen Bestandteilen der Maische abgetrennt. Während die verbleibenden unlöslichen Bestandteile, die Treber, aus der Maische abgetrennt und zum Beispiel als Viehfutter oder zur Energiegewinnung verwendet werden, wird die abgetrennte flüssige Phase, die Würze, in einer Würzepfanne unter Zugabe von Hopfen gekocht.
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In einem ersten Schritt wird die sogenannte Vorderwürze abgezogen, d. h. man lässt die Flüssigkeit der im Läuterbottich oder Maischefilter (oder anderen Filtrationsgeräten) befindlichen Maische ablaufen, wobei die Festbestandteile, wie beispielsweise Spelzen, nach dem Ablagern auf dem Boden des Läuterbottichs als Filterkuchen/Filterschicht wirken, der die Trubstoffe aus der Flüssigphase zurückhält. Der Treberkuchen enthält noch relativ große Mengen Extrakt. Um möglichst wenig Extrakt in den Trebern zurückzulassen, muss in einem zweiten Schritt der noch in dem Treberkuchen verbliebene Extrakt mit Wasser (Anschwänzwasser) ausgewaschen werden.
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Die abgezogene (abgeläuterte) Würze wird einem Würzekochprozess/Würzeheißhaltungsprozess unterzogen, um u.a. die Würze zu sterilisieren, Enzyme zu inaktivieren und Dimethylsulfid (DMS) frei auszutreiben/auszudampfen. Freies DMS entsteht vorwiegend durch thermische Einwirkung und der daraus resultierenden Spaltung/Umsetzung von DMS-Precusor (DMS-P). Das Austreiben des freien DMS ist unter geschmacklichen Aspekten notwendig. Jedoch wird im Allgemeinen nicht das gesamte DMS-P beim Würzekochprozess/Würzeheißhaltungsprozess gespalten. Da aber die Heißtrubabscheidung ebenfalls bei relativ hohen Temperaturen, nahe der Kochtemperatur stattfindet, kann auch bei dieser Abscheidung unerwünschterweise verbliebenes DMS-P in freies DMS gespalten werden, das nunmehr jedoch nicht wieder ausgetrieben werden kann.
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Daher ist es im Stand der Technik bekannt, die Würze nach dem Würzekochprozess/Würzeheißhaltungsprozess einer Würzevorkühlung zu unterziehen, so dass sie auf eine Temperatur (z. B. unterhalb von 90 °C) gebracht wird, bei der eine Spaltung des verbliebenen DMS-P deutlich reduziert wird. Jeder Kühl- oder Aufheizprozess ist jedoch energetisch und bautechnisch aufwändig. Ein Großteil der Kühl- und Aufheizprozesse im Sudhaus wird häufig mithilfe von Wärmetauschern/-übertragern ausgeführt. So ist es im Stand der Technik bekannt (
EP 1 264 876 A1 und
WO 2011/076410 A1 ), die Läuterwürze vor dem Zuführen zur Würzepfanne in einem Läuterwürzeerhitzer zu erhitzen, die Würze nach dem Würzekochen in einem weiteren Wärmetauscher vorzukühlen, um, wie oben beschrieben, eine unerwünschte Spaltung von DMS-P während einer nachfolgenden Heißtrubabscheidung zu vermeiden und die Würze nach der Heißtrubabscheidung in einem Whirlpool, in einem weiteren Wärmetauscher auf die Anstelltemperatur, bei welcher die Gärung eingeleitet wird, zu kühlen.
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Die Notwendigkeit, gemäß dem Stand der Technik eine Vielzahl an Wärmetauschern bereitstellen zu müssen, führt jedoch zu einem hohen Investitionsaufwand und bedingt aufwändige Baugruppen mit entsprechendem Platzbedarf. Zudem müssen Wärmetauscher regelmäßig gereinigt werden, wodurch unvermeidlich Stillstandzeiten und erhöhte Medienverbräuche (z. B. Reinigungsmittel) auftreten. Wenngleich die oben genannten Läuterwürzeerhitzer und Würzevorkühleinrichtungen pro Sud für eine nur relative kurze Zeitspanne Verwendung finden (Läuterwürzeerhitzer etwa 20 bis 30 Minuten pro Sud, Würzevorkühleinrichtung etwa 10 bis 15 Minuten pro Sud), so erfordert doch ein Läuterwürzeerhitzer alle 8 bis 12 Sude und eine Würzevorkühleinrichtung gar mehr als alle 3 bis 5 Sude, da sehr viel Heißtrub enthalten ist, welcher den Würzevorkühler stark verschmutzt, eine Reinigung. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den konstruktiven Aufwand und die Investitionskosten bei der Auslegung der Anlagen- und Verfahrenstechnik insbesondere hinsichtlich der Würzevorkühlung vor der Heißtrubabscheidung zu verringern.
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Beschreibung der Erfindung
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Die oben genannte Aufgabe wird durch das Verfahren zur thermischen Behandlung einer Würze, insbesondere bei der Bierherstellung, gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Erhitzen der Würze in einem Wärmetauscher;
Zuführen der in dem Wärmetauscher erhitzten Würze zu einer Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung;
Zuführen der in der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung verarbeiteten Würze zu dem Wärmetauscher; und
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Kühlen der von der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung dem Wärmetauscher zugeführten Würze in dem Wärmetauscher.
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In dieser Anmeldung wird der Begriff „Würze“ für eine Bierwürze in verschiedenen Verarbeitungsstufen derselben innerhalb eines Sudhauses wie auch für andere Produkte, die im Sudhaus auf Malzbasis hergestellt werden können, verwendet.
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In dieser Anmeldung wird der Begriff Würzekocheinrichtung und Würzeheißhaltungseinrichtung genannt. Darunter sind sämtliche Vorrichtungen zu verstehen welche geeignet sind, die Würze thermisch zu behandeln, beispielsweise eine Würzepfanne, (z. B. mit Innen- oder Außenkocher, Brüdenverdichtung, Druckkochung, Direktdampfeinspritzung) eine Hochtemperaturwürzekochung, eine Kurzzeiterhitzungsanlage oder auch Systeme, welche mit Vakuum arbeiten. Darüber hinaus sind auch andere Systeme umfasst, welche die Aufgaben der Würzekochung/Würzeheißhaltung ohne oder nur teilweise durch Einwirkung von thermischer Energie lösen, jedoch trotzdem eine Heißtrubentfernung benötigen.
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Erfindungsgemäß wird ein und derselbe Wärmetauscher dazu verwendet, Würze die von einer Maische in einer Läutereinrichtung abgeläutert wurde, vor dem Zuführen zu einer Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung, beispielsweise einer Würzepfanne, zu erhitzen, und Würze, die in der Würzekocheinrichtung gekocht oder in einer Würzeheißhaltungseinrichtung gehalten wurde, vor dem Zuführen zu einer Heißtrubabscheidungseinrichtung, beispielsweise einem Whirlpool, zu kühlen. Im Stand der Technik mussten für diese beiden Prozessschritte des Erhitzens und Kühlens zwei separate Wärmetauscher vorgesehen werden. Gemäß der Erfindung wird somit gegenüber dem oben beschriebenen Stand der Technik ein Wärmetauscher eingespart, wodurch Investitionskosten gesenkt und Stillstandzeiten aufgrund von Reinigungsvorgängen verringert werden können.
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Der Wärmetauscher wird gemäß einer Weiterbildung von einem Heizmedium einer ersten Temperatur zum Erhitzen der Würze und einem Kühlmedium einer zweiten Temperatur, die beispielsweise niedriger als die erste Temperatur ist, zum Kühlen der Würze durchströmt. Das Kühlmedium kann von dem Heizmedium verschieden sein, es kann jedoch dasselbe Medium wie das Heizmedium, beispielsweise bei niedrigerer Temperatur, sein. Ebenso kann das Heizmedium kälter als das Kühlmedium sein, oder es können die Temperaturen beider Medien gleich sein. Insbesondere kann das Heizmedium und/oder das Kühlmedium von einem Energiespeicher(tank) an den Wärmetauscher geliefert werden. Bei dem Heizmedium bzw. dem Kühlmedium kann es sich insbesondere um Wasser, beispielsweise Brau- oder Brauchwasser handeln. Die zum Erhitzen der Würze in dem Wärmetauscher auf die Würze übertragene Energie kann ganz oder zumindest teilweise, durch innerhalb eines oder mehrerer Brauprozesse (z. B. zwei aufeinanderfolgende Sude) rückgewonnene Energie, insbesondere Energie, die aus einem Pfannendunstkondensator, in dem Brüden, die in der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung entstehen, niedergeschlagen werden, und/oder bei der Würzekühlung und/oder bei der Würzevorkühlung der Würze nach und/oder vor Durchlaufen einer Heißtrubabscheidung, gewonnen wird, sein.
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Das Heizmedium und/oder das Kühlmedium können von dem Wärmetauscher nach dem Wärmeaustausch zwischen Medium und Würze im Rahmen einer Energierückgewinnung an den Energiespeicher zurück geliefert werden. Zudem kann vorgesehen werden, dass das Heizmedium, bevor es an den Wärmetauscher geliefert wird, außerhalb des Energiespeichers erhitzt wird.
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In den oben beschriebenen Weiterbildungen kann die bei dem Kühlen der Würze gewonnene thermische Energie in einem Energiespeicher (insbesondere in dem bereits erwähnten Energiespeicher gespeichert werden, wobei hierfür insbesondere ein Brauwasserspeicher, Brauchwasserspeicher, Heizwasserpufferspeicher, Schichtenspeicher oder Verdrängungsspeicher oder eine Kombination davon vorgesehen sein kann.
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Der Wärmetauscher kann in Form eines Gegenstromwärmetauschers, Gleichstrom- und/oder Kreuzstromwärmetauschers vorgesehen sein. Unter einem Gleichstromwärmetauscher wird ein Wärmetauscher verstanden, in dem die Produktströmungsrichtung (also die Flussrichtung der Würze) und die Heizmediumsströmungsrichtung bzw. Kühlmediumsströmungsrichtung die gleiche Flussrichtung aufweisen. Bei dem Gegenstromwärmetauscher weisen Produktströmungsrichtung und Heiz-/Kühlmediumsströmungsrichtung eine entgegengesetzte Flussrichtung auf. Gemäß einem Beispiel durchströmt das Heizmedium den Wärmetauscher in einer ersten Richtung, und das Kühlmedium durchströmt den Wärmetauscher in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Richtung.
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In sämtlichen oben beschriebenen Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Würze den Wärmetauscher beim Erhitzen derselben in einer Leitung (oder mehreren Leitungen) in einer ersten Richtung durchströmt und beim Kühlen derselben den Wärmetauscher in der Leitung (oder den mehreren Leitungen) in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Richtung durchströmt. Diese Weiterbildung ist dahingehend vorteilhaft, dass ein bestimmter Spüleffekt bzw. Reinigungseffekt bewirkt wird. Die von der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung an den Wärmetauscher gelieferte Würze beinhaltet Feststoffe (Heißtrub), die zu einer relativ schnellen Verschmutzung des Wärmetauschers führen können. Dieser Verschmutzung kann entgegengewirkt werden, indem die Würze, die über den Wärmetauscher an die Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung geliefert wird, in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung, in der die Würze von der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung durch den Wärmetauscher strömt, den Wärmetauscher durchströmt, und so Feststoffteilchen, Feststoffe und Ablagerungen aus dem Wärmetauscher herausspült.
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Die oben genannten Beispiele für das erfindungsgemäße Verfahren können die folgenden weiteren Schritte umfassen:
Zuführen der in dem Wärmetauscher gekühlten Würze zu einer Heißtrubabscheidungseinrichtung, insbesondere einem Whirlpool;
Abscheiden des Heißtrubs und Gewinnen von geklärter Ausschlagwürze in der Heißtrubabscheidungseinrichtung;
Ausleiten der geklärten Ausschlagwürze aus der Heißtrubabscheidungseinrichtung;
Kühlen der ausgeleiteten geklärten Ausschlagwürze in einem Würzekühler; und Rückführen von Energie von dem Würzekühler zu einem Energiespeicher, der das Heizmedium und/oder das Kühlmedium bereitstellt. Die rückgeführte Energie liegt in Form von Wärme vor, die von der Ausschlagwürze in dem Würzekühler bzw. Wärmetauscher auf das Kühlmedium übertragen wird. Durch diese Rückführung der beim Würzkühler übertragenen Energie wird die Energieeffizienz des Verfahrens zur thermischen Behandlung einer Würze weiter gesteigert.
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Es wird weiterhin bereitgestellt eine Verwendung eines zum Erhitzen einer Würze, die einer Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung zugeführt wird, verwendeten Wärmetauschers zum Kühlen der von der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung dem Wärmetauscher zugeführten Würze.
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Die oben genannte Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 14 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Brauen von Bier, umfasst
Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung;
eine Heißtrubabscheidungseinrichtung; und einen
Wärmetauscher, der derart mit der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung und der Heißtrubabscheidungseinrichtung (durch Rohrleitungen) verbunden ist, dass Würze durch den Wärmetauscher zur Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung geliefert werden kann, so dass die Würze in dem Wärmetauscher erhitzt wird, und die Würze von der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung durch den Wärmetauscher zu der Heißtrubabscheidungseinrichtung geliefert werden kann, so dass die Würze in dem Wärmetauscher gekühlt wird. Die Würze strömt also durch den Wärmetauscher in die Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung, beispielsweise eine Würzepfanne, und nach Verlassen der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung wiederum durch denselben Wärmetauscher zu der Heißtrubabscheidungseinrichtung, beispielsweise einem Whirlpool, wobei sie vor Eintritt in die Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung erhitzt wird und vor Eintritt in die Heißtrubabscheidungseinrichtung gekühlt wird, so dass eine unerwünschte Spaltung von DMS-P, das nach dem Kochen in der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung noch vorhanden sein kann, reduziert wird.
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Sämtliche oben beschriebenen Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur thermischen Behandlung einer Würze können in der Vorrichtung implementiert sein. Der Wärmetauscher kann ein Gleichstromwärmetauscher oder ein Gegenstromwärmetauscher sein. Insbesondere kann der Wärmetauscher derart mit der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung und der Heißtrubabscheidungseinrichtung verbunden sein, dass die Würze durch den Wärmetauscher zur Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung in einer Leitung in einer ersten Richtung geliefert werden kann und die Würze durch den Wärmetauscher zu der Heißtrubabscheidungseinrichtung in der Leitung in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, geliefert werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Vorrichtung weiterhin einen Energiespeicher, der ein Heizmedium und ein Kühlmedium (z.B. ein und dasselbe Medium bei unterschiedlichen Temperaturen) speichert und mit dem Wärmetauscher (über entsprechende Rohrleitungen) in Fluidverbindung steht. Der Energiespeicher kann mehrer Tanks mit unterschiedlichen gespeicherten Medien umfassen. Weiterhin kann die Vorrichtung einen Würzekühler umfassen, der mit der Heißtrubabscheidungseinrichtung derart verbunden ist, dass Ausschlagwürze von der Heißtrubabscheidungseinrichtung zu dem Würzekühler zur Kühlung derselben geliefert werden kann, wobei der Würzekühler mit dem Energiespeicher derart verbunden ist, dass thermische Energie von dem Würzekühler zu dem Energiespeicher geliefert werden kann.
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Im Folgenden werden Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht lediglich als illustrativ und nicht als einschränkend anzusehen und verschiedene Kombinationen der angeführten Merkmale sind in der Erfindung eingeschlossen.
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1 veranschaulicht die erfindungsgemäße Verwendung eines einzigen Wärmetauschers sowohl zur Läuterwürzeerhitzung vor dem Würzekochen/Würzeheißhalten als auch zur Würzevorkühlung vor dem Heißtrubabscheiden.
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2 zeigt einen Teil eines Sudhauses mit der erfindungsgemäßen Kombination von Läuterwürzeerhitzung und Würzevorkühlung in einem Wärmetauscher.
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Gemäß der Erfindung erfolgt das Erhitzen von Würze vor der Verarbeitung in einer Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung 1 in einem Wärmetauscher 2, der ebenso für die Kühlung der aus der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung 1 gelieferten (ausgeschlagenen) Würze vor Verarbeitung in einer Heißtrubabscheidungseinrichtung 3 verwendet wird. Die Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung 1 kann eine Würzpfanne sein, und die Heißtrubabscheidungseinrichtung 3 kann ein Whirlpool sein. Die Pfeile in 1 zeigen die Transportrichtungen der Würze an. Die Würze kann den Wärmetauscher 2, den kombinierten Läuterwürzeerhitzer und Würzevorkühler, in derselben Leitung oder in denselben Leitungen zum Erhitzen Richtung Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung 1 und zum Kühlen Richtung Heißtrubabscheidungseinrichtung 3 durchströmen.
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Prinzipiell kann der kombinierte Wärmetauscher 2 mit jedem geeigneten Medium zum Kühlen bzw. Erhitzen der Würze beschickt werden. So kann zur Läuterwürzeerhitzung beispielsweise Heißwasser aus Energierückgewinnungssystemen und/oder Heizmedien, die durch einen Dampf- und/oder Heißwasser- und/oder Hochdruckheißwasserversorgten Booster stammen, verwendet werden. Das Heizmedium kann also entweder direkt über einen Energiespeicher, der durch ein Energierückgewinnungssystem mit und ohne Nachheizmöglichkeit an/vor/nach diesem Energiespeicher ausgestattet ist, ohne Energierückgewinnungssystem über einen direkt beheizten Booster und/oder Kombinationen hieraus bereitgestellt werden. Der Booster kann in oder angeschlossen an einem Energiespeicher 8 (s. unten), insbesondere in einer Leitung zum Wärmetauscher 2 vorgesehen werden. Als Energierückgewinnungssysteme werden alle dem Stand der Technik bekannten Möglichkeiten und/oder Kombinationen zur Rückgewinnung von Energie aus Prozessschritten vorwiegend des Brauprozesses, beispielsweise der Würzekochung und/oder Würzekühlung, verstanden.
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Unter „Booster“ wird ein Wärmetauscher verstanden, welcher mit Primärenergie und/oder mit einer anderen (sekundären) Energiequelle, wie beispielsweise ein BHKW oder Fernwärme, das Temperaturniveau des Heißwassers beispielsweise auf eine Temperatur von 100–120 °C erhöht.
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Als Wärmeträgermedium kann auch Brauwasser verwendet werden, womit der Energiespeichertank und der Warmwassertank kombiniert werden können. Von Vorteil ist jedoch ein separater Kreislauf für das Wärmeträgermedium, d. h. dass Wärmeträgermedium und Warmwasser getrennt sind, so dass Ablagerungen von Mineralien (Verkalken) der beteiligten Wärmetauscher und Anlagenkomponenten wirksam verhindert werden können. Auch aus lebensmittelhygienischen Gründen ist es vorteilhaft, wenn man den Warmwasser- bzw. Brauwasserkreislauf und den Wärmeträger- bzw. Heizmediumkreislauf/Kühlmediumkreislauf voneinander trennt.
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Zur Würzevorkühlung kann ebenfalls jegliches oben genannte Wärmeübertragermedium eingesetzt werden, allerdings wird hier beispielsweise aus Energiespeicherwasser (z.B. 78 °C–90 °C) Heißwasser (z.B. 94 °C–98 °C) erzeugt. In einer beispielhaften Ausgestaltung kann zur Läuterwürzeerhitzung Energiespeicherwasser, zur Würzevorkühlung kaltes Brauwasser/Brauchwasser jeglicher Temperatur (2–88 °C) zur Erzeugung von heißem Brauwasser (76–92 °C) und/oder Brauchwasser verwendet werden.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der kombinierte Wärmetauscher 2 sowohl zur Läuterwürzeerhitzung als auch zur Würzevorkühlung durch einen Schichtenspeicher und/oder Verdrängungsspeicher und/oder Brauwassertank (warm und/oder kalt), der als Wärmeträgermedium Brauchwasser, Brauwasser, Heizungswasser oder ein anderes geeignetes Wärmeträgermedium enthält, gespeist werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass der Speicher im unteren Bereich beispielsweise eine Temperatur von 2–88 °C enthält um die Würzevorkühlung zu bewerkstelligen. Die obere Temperatur sollte nicht unter 92–96 °C betragen, kann aber auch deutlich darüber liegen. Diese Schichtenspeicher und/oder Verdrängungsspeicher und/oder Kombinationen hieraus können durch Energierückgewinnungssysteme, Blockheizkraftwerke, Fernwärme, Gasturbinen, Solaranlagen oder andere Wärmelieferanten, -produzenten und/oder Kombinationen hieraus versorgt werden.
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In jedem Fall ist der Platzbedarf bei einem kombinierten Wärmetauscher 2 gegenüber dem Vorsehen von zwei separaten Wärmetauschern, wie es im Stand der Technik bekannt ist, verringert. Zudem sind weniger Reinigungen für einen kombinierten Wärmetauscher 2 als für zwei einzelne Wärmetauscher erforderlich. Auch ist der Verrohrungsaufwand auf der nicht produktberührten Seite erfindungsgemäß geringer, da dieselben Leitungen beispielsweise von einem Energiespeicher zum Wärmetauscher für das Erhitzen und Abkühlen genutzt werden können. Auch sind die Investitionskosten für einen kombinierten Wärmetauscher 2 geringer als für zwei einzelne Wärmetauscher. Hinzu wird die Nutzung der Ressourcen erhöht, da die Prozesse der Würzevorkühlung und Läuterwürzeerhitzung nie gleichzeitig ablaufen und es somit möglich ist, beide Prozesse in einer Vorrichtung durchzuführen, wodurch sich die Amortisationsdauer verringert.
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Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Durchströmung der Produktseite am Wärmetauscher bei Erhitzung und Würzevorkühlung wechselseitig, wodurch eine geringere Feststoffablagerung und somit ein nochmals verringerter Reinigungsaufwand erreicht werden kann. Die mitgeführten Feststoffteilchen (Heißtrub) der zu kühlenden Würze (die der Heißtrubabscheidungseinrichtung 3 zuzuführen ist) können in der Tat wirksam durch die gegenläufige „Spülung“ mit der zu erhitzenden Würze (die der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung 1 zuzuführen ist) aus dem Wärmetauscher 2 entfernt werden. Zudem kann eine Reinigung mithilfe eines Reinigungsmediums, das entgegen der Produktströmungsrichtung der Würzevorkühlung in den Wärmetauscher eingeleitet wird, durchgeführt werden.
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2 zeigt einen Teil eines Sudhauses mit dem erfindungsgemäßen kombinierten Wärmetauscher 2. Die der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung 1 nach Durchlaufen des Wärmetauscher 2 zugeführte Würze wird von einer Läuterreinrichtung 4, z.B. einem Läuterbottich, oder einem Vorlaufgefäß 5 geliefert. Nach Abziehen der Vorderwürze muss der noch in dem Treberkuchen verbliebene Extrakt mit Wasser (Anschwänzwasser) ausgewaschen werden. Dieses Wasser wird bevorzugt aus einem Kaltwassertank 6 und einem Warmwassertank 7 entnommen. In einem Wassermischer 11 wird die gewünschte Anschwänzwassertemperatur eingestellt. Diese Temperatur kann bevorzugt zwischen 10 bis 80 °C liegen.
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Der Wärmetauscher 2 heizt die Würze beispielsweise von 74 °C auf über 92 °C auf. Der Wärmetauscher 2 kann ein Gegenstromwärmetauscher, Gleichstrom- und/oder Kreuzstromwärmetauscher sein. Der Wärmetauscher 2 kann als Plattenwärmetauscher oder auch Röhren- und Spiralwärmetauscher ausgeführt sein.
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Als Heizmedium für den Wärmetauscher 2 wird in dem dargestellten Beispiel Heißwasser aus einem Energiespeichertank 8 verwendet. Dieses Heißwasser weist beispielsweise eine Temperatur von etwa 96 °C auf. Wenn die Energie in dem Wärmetauscher 2 an die Würze abgegeben wird, verlässt das abgekühlte Heißwasser den Wärmetauscher 2 und strömt zurück in den Energiespeichertank 8. Bei dem Energiespeichertank 8 handelt es sich beispielsweise um einen Tank, welcher Wasser mit verschiedenen Temperaturniveaus zwischenlagert. Das kälteste Wasser wird unten entnommen/zugegeben, das wärmste Wasser wird im oberen Bereich entnommen/zugegeben.
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Von dem Energiespeichertank 8 gehen weitere Abgänge zur Versorgung anderer Wärmeverbraucher ab. Über die Leitungsabgänge werden Wärmeverbraucher, wie zum Beispiel eine Heizeinrichtung einer Maischeinrichtung, eine Würzekoch- oder Heißhalteeinrichtung, ein „Cleaning-in-Place“ (CIP)-Verbraucher, ein Kurzzeiterhitzer oder eine Heizeinrichtung für das Reinigungsmedium in einer Flaschenwaschmaschine, beheizt (die Verbraucher sind nicht dargestellt). Wenn die Abgabe der Energie in den Wärmeverbrauchern erfolgt ist, dann wird das abgekühlte Wärmeträgermedium über die Leitungszugänge wieder dem Energiespeichertank 8 zugeführt.
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Die bei der Würzekochung in der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung 1 entstehenden Brüden werden in einem Pfannendunstkondensator 9 mittels Warmwasser (etwa 78 °C) aus dem Energiespeichertank 8 niedergeschlagen. Dadurch erwärmt sich das Warmwasser auf beispielsweise auf 96 °C und wird dem Energiespeichertank 8 wieder zugeführt. Im Kondensatkühler 10 wird den niedergeschlagenen Brüden nochmals Energie entzogen. Die niedergeschlagenen Brüden (etwa 99 °C) werden dem Kondensatkühler 10 zugeführt. Der Kondensatkühler 10 ist beispielhaft als Plattenwärmetauscher ausgeführt und kühlt das Kondensat etwa auf 30 °C. Das kalte Wasser zum Abkühlen der Brüden im Kondensatkühler 10 stammt beispielsweise aus dem Kaltwassertank 6. Das im Kondensatkühler 10 erwärmte Wasser kann dem Warmwassertank 7 zugeführt werden.
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Nach dem Würzekochprozess in der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung 1 wird die Würze der Heißtrubabscheideeinrichtung 3 zugeführt. In dem gezeigten Beispiel handelt es sich bei der Heißtrubabscheideeinrichtung 3 um einen Whirlpool 3, es könnte sich jedoch auch um einen Sedimentationstank oder eine andere Einrichtung handeln, welche geeignet ist, den Heißtrub abzutrennen. Durch die Vorkühlung der heißen von der Würzekocheinrichtung oder Würzeheißhaltungseinrichtung 1 gelieferten (ausgeschlagenen) Würze wird durch den Wärmetauscher 2 der Gehalt an DMS weitgehend fixiert, bzw. die Spaltung von DMS-P stark reduziert. Eine Nachbildung von DMS aus dem Vorgängerprodukt DMS-P und den dadurch entstehenden Nachteilen im Produkt, wird somit verhindert bzw. minimiert.
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Die Würze wird mithilfe der Pumpe 11 dem Wärmetauscher 2 zugeführt. Die Eintrittstemperatur des Produkts in den Wärmetauscher 2 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel nahezu Kochtemperatur, sprich 99 °C. In dem Wärmetauscher 2 wird die Würze nun etwa auf 94–85 °C gekühlt und über entsprechende Leitungen dem Whirlpool 3 zugeführt. Wie bereits mit Bezug auf 1 beschrieben, kann es vorteilhaft sein, Durchströmung der Produktseite am Wärmetauscher bei Erhitzung und Würzevorkühlung wechselseitig in derselben Leitung/denselben Leitungen durch den Wärmetauscher 2 durchzuführen.
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Als Kühlmedium werden im Gegenstromprinzip aus dem Energiespeichertank 8 stammendes Wasser (etwa 78–80 °C) dem Wärmetauscher 2 zugeführt. Durch den Wärmeaustausch im Wärmetauscher 2 erwärmt sich dieses Wasser auf etwa 96 °C und wird dem Energiespeichertank 8 über entsprechende Leitungen wieder zugeführt.
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Vom Whirlpool 3 wird die vom Heißtrub abgeschiedene Würze (geklärte Ausschlagwürze) einem zweistufigen Würzekühler 12 zugeführt. In der ersten Stufe wird die Würze mittels des Wärmeträgermediums aus dem Energiespeichertank 8 gekühlt. Das Energieträgermedium heizt sich somit auf und wird dem Energiespeichertank 8 wieder zugeführt. In der ersten Stufe kann das Wärmeträgermedium, welches wieder zurück in den Energiespeichertank 8 geleitet wird, auf eine Temperatur von über 85 °C, insbesondere über 90 °C, aufgeheizt werden. In der zweiten Stufe des Würzekühlers 12 wird die Würze durch Eiswasser mit einer Temperatur von etwa 2–5 °C (nicht dargestellt) auf Anstelltemperatur gekühlt. Das durch die Würze erwärmte Medium (Wasser) wird in den Warmwassertank 7 geführt. Die auf die Anstelltemperatur gekühlte Würze wird schließlich in einen Gärkeller geleitet, in dem Hefe dazugegeben und somit die Gärung eingeleitet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1264876 A1 [0005]
- WO 2011/076410 A1 [0005]
