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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abfüllung von Bier unter Einsatz eines Wärmetauschers in Anordnung zwischen einem Lagertank und einer Abfüllvorrichtung.
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Das in einer Brauerei hergestellt Bier wird in aller Regel in Lagertanks vor deren Abfüllung zwischengelagert. Zur Verhinderung eines Qualitätsverlusts und einer Ausgasung von CO2 ist es bekannt, die Lagertemperatur möglichst gering zu wählen. Daher weist das abzufüllende Bier im Lagertank einer Temperatur von weniger als 10°C auf. Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass sich die Abfüllung von Bier mit steigender Temperatur zunehmend verschlechtert und im Gegenzug einen höheren Anlagenaufwand in der Abfüllung insbesondere mit höheren Drücken verursacht.
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Hingegen fordert eine zuverlässige Etikettierung höhere Temperaturen, da die Haftung der Etiketten auf den Bierflaschen sich mit steigenden Temperaturen verbessert. Ebenso verringert eine erhöhte Temperatur eine Schwitzwasserbildung, welche wiederum zu Ablösung der Etiketten führen kann. Daher ist es üblich nach der Abfüllung bei Temperaturen unterhalb von 10°C die Bierflaschen zur Etikettierung auf eine Temperatur über 15°C zu erwärmen.
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Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die sogenannte Warmabfüllung bekannt, bei welcher das Bier mit einer Temperatur zwischen 10°C und 20°C abgefüllt wird. Hierbei wird entweder das Bier bereits bei entsprechenden Temperaturen zwischengelagert oder vor der Abfüllung erwärmt.
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Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, beim Bierbrauen zunächst ein höher konzentriertes Zwischenprodukt herzustellen und diesem nachfolgend Wasser zur Verdünnung zuzuführen. Dieses erfolgt in aller Regel vor, während oder nach dem Gärprozess, wobei das Zwischenprodukt oder zumindest die Mischung aus konzentriertem Zwischenprodukt und eingemischtem Wasser eine geringe Temperatur von in der Regel weniger als 10°C aufweist. Daher wird das zu zumischende Wasser im Stand der Technik derart gewählt, dass dieses eine Temperatur unterhalb von 10°C aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr für die oben benannten Anlagenumfänge bei einer gemeinsamen Betrachtung eine Energieeinsparung zu erzielen.
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Die gestellte Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bedarf es zunächst einmal einer Anlagentechnik, welche hinsichtlich der einzelnen Komponenten aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt sind und sich insofern eine ausführliche Erläuterung dessen erübrigt.
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In einem Lagertank erfolgt eine Speicherung des hergestellten Biers, wobei das im Lagertank gespeicherte Bierprodukt eine Temperatur zwischen 0°C und 8°C aufweist.
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Mittels einer Abfüllvorrichtung erfolgt eine Abfüllung des Biers in einzelne Flaschen, wobei die Abfüllvorrichtung derart auszuführen ist, dass hierbei eine Warmabfüllung durchführbar ist. D. h. es muss eine Abfüllung des Biers, welches eine Temperatur von oberhalb 12°C aufweist, möglich sein. Die konkrete Abfülltemperatur wird sich unter anderem nach dem gesamten Anlagenkonzept und der Realisierbarkeit der Abfüllvorrichtung in Abhängigkeit von dem erforderlichen Abfülldruck richten. Diese ist jedoch unterhalb 20°C zu wählen.
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Zur Ermöglichung der entsprechenden Warmabfüllung des im Lagertank kalt gespeicherten Bieres ist zwischen Lagertank und Abfüllvorrichtung ein erster Wärmetauscher erforderlich. Entsprechend erfolgt im Wärmetauscher eine Anhebung der Temperatur des Biers vom Lagertank mit einer Temperatur zwischen 0°C und 8°C kommend auf eine Temperatur zwischen 12°C und 20°C zur Weiterförderung an die Abfüllvorrichtung.
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Die in der Brauerei erforderliche Anlagentechnik umfasst zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weiterhin eine Mischwasserquelle zur Gewinnung von Mischwasser. Aus dem Stand der Technik sind als mögliche Mischwasserquellen sowohl der Anschluss einen öffentlichen Wasserversorger als auch die Förderung von Brunnenwasser bzw. Quellwasser bekannt.
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Weiterhin bedarf es einer Einmischvorrichtung zur Zuführung des Mischwassers in das konzentrierte Zwischenprodukt. Bei dem Zwischenprodukt kann es sich sowohl um ein Würzekonzentrat handeln als auch ebenso um ein Bierkonzentrat. Entsprechend kann die Einmischung sowohl vor dem Gärprozess vorgenommen werden als auch alternativ oder ergänzend während des Gärprozesses als auch alternativ oder ergänzend nach dem Gärprozess. Ob es sich bei der Einmischvorrichtung einen gesonderten Anlagenumfang in Form beispielsweise eines von einem Volumenstrom aus Würze- bzw. Bierkonzentrat und Mischwasser durchflossenen statischen Mischer handelt oder ob beispielsweise der Gärtank zugleich die Einmischvorrichtung bildet, ist hierbei unerheblich, sofern eine entsprechende Vermischung des Würze- bzw. Bierkonzentrats mit dem Mischwasser erzielt wird. Weiterhin weist das Mischwasser eine Temperatur von weniger als 10°C beim Einmischen auf.
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Zur Abkühlung des in der Mischwasserquelle gewonnen nicht hinreichend kalten Mischwassers wird zwischen der Mischwasserquelle und der Einmischvorrichtung ein Wärmetauscher eingesetzt, welcher die hinreichend kalte Temperatur des Mischwassers zur Einmischung sicherstellt.
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Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduzierung des Energiebedarfs wird nunmehr der erste Wärmetauscher im Gegenstrom von Mischwasser und Bier betrieben. Vom Lagertank mit einer Temperatur von 0°C bis 8°C kommend durchfließt das Bier den ersten Wärmetauscher und wird auf eine Temperatur zwischen 12°C und 20°C erwärmt und zur Abfüllvorrichtung weiter gefördert. Das Mischwasser strömt hierbei im Gegenstrom mit erhöhter Temperatur von der Mischwasserquelle kommend durch den ersten Wärmetauscher und wird hierbei abgekühlt auf eine Temperatur zwischen 5°C und 10°C und in Richtung der Einmischvorrichtung weiter gefördert.
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Besonders beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die Ausführung der Mischwasserquelle, welche eine Förderung von Quell- bzw. Grundwasser aus derjenigen geologischen Tiefe ermöglicht, welche wiederum eine Temperatur des geförderten Mischwassers von über 15°C sicherstellt.
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Das heißt, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren quasi Erdwärme mit einer Temperatur von oberhalb 15°C eingesetzt wird um entsprechend ein abzufüllendes Bier von einer kalten Temperatur von unterhalb 8°C auf eine erhöhte Temperatur von über 12°C zu erhitzen. Hierbei wird Mischwasser als Wärmemedium zugleich abgekühlt wird und zudem zum Einmischen in ein Würzekonzentrat und/oder Bierkonzentrat eingesetzt.
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Um welche konkrete Art von Quell- bzw. Grundwasser es sich handelt ist zunächst unerheblich, wobei hierunter verstanden wird, dass es sich um natürliche Wasservorkommen handelt, wobei das gewonnene Mischwasser direkt bei der Gewinnung bereits die erhöhte Temperatur von zumindest 15°C aufweist. Hieraus folgernd ist wiederum die Mischwasserquelle dergestalt zu konzeptionieren, dass aufgrund der gewählten Gewinnungstiefe im Boden die entsprechend erhöhte Temperatur von über 15°C erreicht wird.
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Durch die vorteilhafte Nutzung von Erdwärme sowohl zur Erhitzung eines abzufüllenden Bieres als auch zugleich als Mischwasser zum Zumischen in ein Würzekonzentrat und/oder Bierkonzentrat kann ein weiterer energetischer Vorteil erzielt werden. Hierdurch bedarf es zur geforderten Warmabfüllung des Bieres einer geringeren Energiemenge, wobei zugleich unvermindert entsprechendes Kaltwasser zur Zumischung zu einem Würzekonzentrat und/oder einem Bierkonzentrat zur Verfügung steht.
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Sofern die Abfüllvorrichtung eine Abfüllung des Bieres von Temperaturen 20°C ermöglicht, so kann mittels einer Heizvorrichtung in Anordnung zwischen der Mischwasserquelle und dem ersten Wärmetauscher eine Erhitzung des Mischwassers auf zumindest 20°C durchgeführt werden. Beispielsweise kann als weitgehend Primärenergie-freie Heizvorrichtung eine Anordnung von Solarkollektoren zum Einsatz kommen.
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Besonders vorteilhaft ist die Durchführung des Verfahrens, wenn in der Einmischvorrichtung das Mischwasser einem Würzekonzentrat und/oder einem Bierkonzentrat zugemischt wird, welches zuvor im sogenannten High-Gravity-Verfahren hergestellt wurde. Die Herstellung eines Würzekonzentrats bzw. Bierkonzentrats nach dem sogenannten High-Gravity-Verfahren ist besonders wirtschaftlich, wobei es spätestens vor der Abfüllung einer entsprechenden Verdünnung bedarf. Somit kann die besonders wirtschaftliche Herstellung des entsprechenden Würzekonzentrats bzw. Bierkonzentrats nach dem High-Gravity-Verfahren mit Einmischung von Mischwasser kombiniert werden mit der energetisch vorteilhaften Verfahrensweise unter Ausnutzung der Wärmeenergie eines warmen Mischwassers zur Erwärmung des im Lagertank kalt gelagerten Bieres zur weiteren Warmabfüllung.
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Zur Realisierung einer möglichst langen Lagerdauer des hergestellten Bieres als auch ebenso zur Verhinderung einer unzulässigen Ausgasung von CO2 ist es hierbei besonders vorteilhaft, wenn das in der Einmischvorrichtung zugeführte Mischwasser eine möglichst geringe Temperatur aufweist. Zu diesem Zweck wird das Verfahren dahingehend vorteilhaft erweitert, dass nach dem ersten Wärmetauscher ein zweiter Wärmetauscher eingesetzt wird. Hierbei wird eine weitere Abkühlung des Mischwassers vom ersten Wärmetauscher mit 5°C bis 10°C kommend durch den zweiten Wärmetauscher auf eine Temperatur zwischen 0°C und 5°C vorgenommen und mit dieser besonders kalten Temperatur zur Einmischvorrichtung gefördert. Somit kann durch die Zumischung des Mischwassers in das Würzekonzentrat bzw. Bierkonzentrat eine Abkühlung der gesamten Menge erfolgen.
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In der nachfolgenden Figur wird im Blockschaltbild eine mögliche Anlagenanordnung skizziert.
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Es zeigt:
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1 ein Blockschaltbild einer Anlagenanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In der 1 ist skizzenhaft eine mögliche Anlagenanordnung 01 zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens skizziert, wobei ein abzufüllendes Bier sich zunächst mit einer niedrigen Temperatur zwischen 0°C und 8°C im Lagertank 03 befindet. Von hier durchströmt das Bier den ersten Wärmetauscher 07 wird hierbei auf eine erhöhte Temperatur zwischen 12°C und 20°C erwärmt. Mit dieser erhöhten Temperatur wird das Bier weitergefördert zur Abfüllvorrichtung 04, in welcher 04 eine Warmabfüllung durchgeführt wird.
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Im Gegenstrom hierzu wird in einer Mischwasserquelle 05 ein Mischwasser aus natürlichen Wasservorkommen mit einer Temperatur zwischen 15°C und 25°C gewonnen. Dieses wird in den ersten Wärmetauscher 07 eingeleitet, wodurch im Gegenstrom mit dem Bier eine Abkühlung auf eine Temperatur zwischen 5°C und 10°C erfolgt. Zur Erzeugung eines besonders kalten Mischwassers durchströmt das Mischwasser erneut einen zweiten Wärmetauscher 08 und wird auf eine Temperatur zwischen 0°C und 5°C abgekühlt. Mit dieser reduzierten Temperatur wird das Mischwasser in der Einmischvorrichtung 06 einem Würzekonzentrat und/oder Bierkonzentrat zugeführt.
