DE102011113537A1

DE102011113537A1 - Verfahren zur Ausdampfoptimierung

Info

Publication number: DE102011113537A1
Application number: DE201110113537
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-01-24
Also published as: DE102011113529A1; DE102011113532A1

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur verstärkten Nachbildung unerwünschter Aromastoffe. Hierfür wird das Verhältnis aus Umpump- zu Verdampfungsgeschwindigkeit über den Kochprozess verändert. Dadurch wird eine verstärkte Nachbildung bewirkt, so dass mehr Aromastoffe zum Ausdampfen vorhanden sind und die Ausdampfeffizienz von Innen- und Außenkochersystemen über das bisherige Optimum einer Kochung durch direkte Wärmezufuhr erhöht werden.

Description

Ein zentraler Prozess in der Würzebereitung besteht im Schritt der Kochung. Wasser sowie unerwünschte Aromastoffe werden hier ausgedampft. Die zentrale Größe zur Bestimmung des Kocherfolges ist die aromatische Komponente Dimethylsulfid, daher werden nachfolgende Betrachtungen, die für eine Vielzahl an Würzesubstanzen gelten, an DMS exemplarisch durchgeführt.
Dimethylsulfid (DMS) muss aufgrund des unerwünschten, krautartigen Geschmackes unterhalb eines bestimmten Geschmacksschwellenwertes reduziert werden. Eine Besonderheit dieser Komponente besteht darin, dass aufgrund von hohen Temperaturen, diese Substanz auch während der Kochung nachgebildet wird. Insofern sind während eines Kochprozesses zwei gegenläufige Reaktionen zu betrachten. Einer ist der thermodynamisch kontrollierte Ausdampfungsprozess, der andere besteht im kinetischen Vorgang der Spaltung der nicht ausdampfenden DMS-Vorläufersubstanz DMSP zu freiem DMS.
Ohne weitere oder tiefer gehende verfahrenstechnische Herleitung ist zu erkennen, dass diese beiden Prozesse den Endgehalt an freiem DMS beeinflussen. In der vorliegenden Erfindungsmeldung werden ein Verfahren sowie eine Vorrichtung beschrieben, um eine effektive Austreibung an DMS zu bewirken. Somit wird ein in seiner Effizienz und Effektivität bisher nicht dagewesener Austreibungsprozess bewirkt, der sogar die Wirtschaftlichkeit eines Rektifikationsprozess erreichen kann. Nachfolgend wird der Begriff Phase benutzt, der sowohl als eine zeitliche und örtliche Abgrenzung zu verstehen ist.
Kochprozesse können unterteilt werden in solche, bei der eine Pfanne wie ein großer Kochtopf mittels Zufuhr von Wärme zum Kochen gebracht wird (Pfannenkochung) oder solche bei denen hierfür Innen- oder Außenkocher eingesetzt werden (Außenkochung). Beide Möglichkeiten werden in schematisch dargestellt. Der linke Teil beinhaltet die Pfannekochung (2), die rechte Abbildung stellt die Außenkochung (1) dar.
Eine Pfannenkochung kann in ihrem Trennvorgang nur durch die Kochtemperatur beeinflusst werden. Anhand der bekannten Flüchtigkeitswerte ist abzuleiten, dass eine Kochung bei niedriger Temperatur mit einer verringerten Gesamtverdampfung einhergeht. Im Vergleich der verschiedenen Kochtemperaturen untereinander ist eine Kochung unter atmosphärischen oder höheren Temperaturen die ineffizienteste Möglichkeit der Aromastoffaustreibung. Eine Verdampfung, sei es durch Verdunstung oder durch Kochung bei niedrigeren Temperaturen, wäre bezogen auf die Ausdampfung von Dimethylsulfid ohne Berücksichtigung weiterer technologischer Entscheidungsgrößen einer atmosphärischen Kochung vorzuziehen.
Eine Außenkochung besteht aus der Durchführung von Würze durch einen zusätzlichen externen oder internen Kocher. Hier wird die Würze überhitzt und die eigentliche Verdampfung erfolgt beim Austritt der Würze vom Kocher in den Kochbehälter mittels der einsetzenden Entspannung. Ein Parameter, der nicht bei einer Pfannenkochung vorhanden ist und somit nicht zur Ausdampfoptimierung eingesetzt werden kann, ist die Umpumpgeschwindigkeit. Die hier vorgestellte Erfindung kann eine Variation der Umpumpgeschwindigkeit zur Prozesssteigerung nutzen.
Eine allgemein bekannte Möglichkeit zur Optimierung beider Kochprozesse besteht in der Trennung von Nachbildung und Ausdampfung. Umgesetzt wird dies durch eine Heißhaltezeit, in der die vorliegende Konzentration an Dimethylsulfidvorläufer weitestgehend zu freiem Dimethylsulfid umgewandelt wird. Anschließend erfolgt der eigentliche Ausdampfungsprozess ohne Beeinträchtigung durch Nachbildungsvorgänge. Diese Optimierungsmöglichkeit gilt für beinahe jedes Kochverfahren. Problematisch ist jedoch der erhöhte Zeitaufwand, den eine solche Trennung mit sich bringt.
Eine Außenkochung kann durch eine geschickte Variation von Umpump- und Verdampfungsgeschwindigkeit verbessert werden. Hierfür müssen im Prozess der Außenkochervorteil (eine verstärkte Nachbildung) hervorgehoben und der Nachteil des Außenkochers (eine verschlechterte Ausdampfung) verringert werden. Der Kochvorgang ist dafür in zwei Phasen zu unterteilen. In der ersten Phase wird die Umpumpgeschwindigkeit drastisch verringert, so dass es im Außenkocher zu einer verstärkten Nachbildung kommt. Im zweiten Prozessschritt wird die Umpumpgeschwindigkeit stark erhöht. Die Verdampfungsgeschwindigkeit wird gering gewählt aber über beide Phasen konstant gehalten. Die nachstehende verdeutlicht, dass dieser Prozess einer Pfannenkochung mit Nachbildung bei gleicher Verdampfungsgeschwindigkeit überlegen ist. Dargestellt ist der zeitabhängige Gesamtgehalt (DMS und DMSP) an Dimethylsulfid beider Kochprinzipien. Die Kurve 2 steht für die Pfannkochung, die Kurve 1 symbolisiert die Außenkochung.
Die Darstellung verdeutlicht, dass in dieser Betriebsweise die Außenkochung der Pfannenkochung überlegen ist. Zu Beginn des Prozesses erfolgt eine verstärkte Nachbildung im Außenkocher. Am Ende dieser Phase (nach 30 min) hat sich im Außerkocher beinahe alles an DMSP umgewandelt, in der Pfannenkochung jedoch noch nicht. Die Ausdampfeffizienz beider Kochprozesse ist somit annähernd gleich. Die Außenkochung hat jetzt zwei Vorteile. Der Gehalt an freiem Dimethylsulfid ist zu Beginn dieser Phase zwar höher, jedoch ist auch die relative Abnahme in einem bestimmten Zeitintervall dementsprechend gesteigert. Entscheidend ist der Umstand, dass durch die erhöhte Umpumpgeschwindigkeit die Außenkochung dieselbe Ausdampfleistung erbringt wie die Pfannenkochung. Letztere wird in ihrem Ausdampferfolg jedoch von der Nachbildung beeinflusst. Als Ergebnis zeigt sich, dass in der beschriebenen Verfahrensweise eine Außenkochung der Pfannenkochung überlegen ist.
In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass der beschriebene Prozess bei gleichem Energie- und Zeiteinsatz auch zu einem vollkommen anderen Ergebnis führen kann. Werden die Umpumpgeschwindigkeiten der beiden Phasen miteinander vertauscht, so ergibt sich das Ergebnis in :
Deutlich ist nun zu erkennen, dass unter diesen Bedingungen die Pfannenkochung (2) der Außenkochung (1) überlegen ist. In der ersten Phase sind beide Prozesse aufgrund der hohen Umpumpgeschwindigkeit beinahe gleichwertig in der Austreibung. In der zweiten Phase überwiegt im Außenkocher der Einfluss der schlechten Ausdampfung den Vorteil der guten Nachbildung.
An dieser Stelle ist festzuhalten, dass Pfannenkochung und Außenkochung stets unter den herrschenden Prozessbedingungen einer Würzebereitung miteinander verglichen werden müssen. Die Aussage, dass ein Außen- oder ein Innenkocher bezogen auf den Austreibungsprozess von Dimethylsulfid einer Pfannenkochung generell unterlegen sind, ist nicht zulässig. Die Pfannenkochung beschreibt bezogen auf die Ausdampfung das Optimum, die Außenkochung jedoch steht für das das Optimum der Nachbildung.
Bezogen auf unerwünschte Aromastoffe wie DMS wird somit deutlich, dass diese mit dem beschriebenen Verfahren entfernt werden können. Im Hinblick auf mögliche erwünschte aromatische Komponenten kann das beschriebene Verfahren in einer vorteilhaften aber umgekehrter Form wie in beschrieben genutzt werden.

Claims

Verfahren zur optimierten Nachbildung unerwünschter Aromastoffe in der Form, dass das Verhältnis aus Umpump- und Verdampfungsgeschwindigkeit der Würze über einen Außen- oder Innenkocher während Aufheizung und Kochung variiert wird dadurch gekennzeichnet, dass vor der Veränderung des Verhältnis der Geschwindigkeiten die Temperatur im Kocher erhöht ist, so dass vor der Prozessänderung eine verstärkte Nachbildung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei annähernd konstanter Verdampfungsgeschwindigkeit die Umpumpgeschwindigkeit der Würze über einen Außen- oder Innenkocher während Aufheizung und Kochung variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei annähernd konstanter Umpumpgeschwindigkeit die Verdampfungsgeschwindigkeit der Würze über einen Außen- oder Innenkocher während Aufheizung und Kochung variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Umpumpgeschwindigkeit und Verdampfungsgeschwindigkeit der Würze über einen Außen- oder Innenkocher während Aufheizung und Kochung variiert werden in der Form, dass ein bestimmtes Verhältnis dieser Größen eingehalten wird.
Verfahren nach den genannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass während der Nachbildungsphase bei konstanter Verdampfungsgeschwindigkeit die Umpumpgeschwindigkeit im Vergleich zur folgenden Ausdampfphase auf einen geringeren Betrag gehalten wird.
Verfahren nach den genannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Geschwindigkeitsverhältnisses als Zyklus wiederholt wird.
Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmezufuhr über Mikrowellenstrahlung erfolgt.
Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass durch Variation der Umpumpgeschwindigkeit die Verweilzeit der Würze beeinflusst wird.