DE102015103909A1

DE102015103909A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Hopfenprodukt-Feststoffen

Info

Publication number: DE102015103909A1
Application number: DE102015103909.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2016-09-22

Abstract

Ein Verfahren zum Abscheiden von Hopfenprodukt-Feststoffen (24) aus einer Brauflüssigkeit (26) in einem Brauprozess, insbesondere in einem Bierbrauprozess, in welchem der Brauflüssigkeit (26) Hopfenprodukte zur Aromatisierung zugeführt werden, wobei das Abscheideverfahren die folgenden Schritte aufweist:
– Zuführen einer Suspension aus Brauflüssigkeit und Hopfenprodukt-Feststoffen in eine mechanische Sieb- oder Filtereinrichtung (1) mit einer Abscheidefläche (24) für die Hopfenprodukt-Feststoffe (24);
– Filtrieren der Suspension unter Aufbau eines aus den Hopfenprodukt-Feststoffen bestehenden Filterkuchens (25) auf der Abscheidefläche (24);
– Beaufschlagen des Filterkuchens (25) mit einem Hilfsfluid nach Beendigung des Filtrationsprozesses, um die im Filterkuchen (25) gebundenen Reste der Brauflüssigkeit aus dem Filterkuchen (25) auszutreiben und durch das Hilfsfluid zu ersetzen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von Hopfenprodukt-Feststoffen aus einer Brauflüssigkeit in einem Brauprozess. Ein derartiges Verfahren dient insbesondere zur Rückgewinnung der in den Feststoffen gebundenen Brauflüssigkeit. Insbesondere betrifft dieses Verfahren einen Bierbrauprozess. Die Erfindung ist weiterhin gerichtet auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Weltweit ist in den vergangenen Jahren ein Trend zu stark hopfenbetonten Bieren zu beobachten. Für die Herstellung solcher stark hopfenbetonten Biere werden sowohl im Heißbereich, also im Sudprozess, als auch im Kaltbereich, also während der Gärung und Lagerung, Aromahopfenprodukte zur Brauflüssigkeit zudosiert. Sehr verbreitet ist hierbei die Verwendung von Hopfenpellets. Diese Hopfenpellets weisen beim Suspendieren in der Brauflüssigkeit, also in Würze oder in Bier, ein starkes Quellverhalten auf. Werden diese Hopfenpellets in der Brauflüssigkeit gelöst, so nimmt ihr Volumen um den Faktor 6 bis 8 zu.
Durch die Dosierung der Hopfenprodukte werden Bitter- und Aromastoffe aus dem Hopfen extrahiert und gehen in die Brauflüssigkeit über, da die Hopfenpartikel nur lose sedimentieren, so dass das Sediment in der Regel über 80 % Brauflüssigkeit enthält. Nachdem diese Extraktion erfolgt ist, müssen die Hopfen-Feststoffe aus der Suspension wieder entfernt werden, da diese Feststoffe in den weiteren Prozessschritten oder im fertigen Bier unerwünscht sind. Diese Feststoffabtrennung erfolgt häufig durch Sedimentation, beispielsweise im Heißbereich im Whirlpool der Brauanlage. Werden im Heißbereich große Mengen an Hopfenpellets zugeführt, so führt dies zu großen Heißtrubmengen, die häufig nicht mehr vom Whirlpool aufgenommen werden können. Bei der Planung von neuen Brauanlagen, die für solche großen Hopfenmengen ausgelegt sind, werden die Whirlpools entsprechend groß im Durchmesser dimensioniert, was wiederum zu deutlich höheren Kosten führt. Möchte man diese Kostensteigerung vermeiden und mit kleineren Whirlpools arbeiten, dann müssen die sich im Whirlpool absedimentierenden Feststoffe frühzeitig aus dem Whirlpool abgeführt werden, um einen Austrag von Hopfen-Feststoffen aus dem Whirlpool zu vermeiden. Dabei enthält jedoch das Sediment noch große Mengen an Brauflüssigkeit, also in diesem Fall Würze, was zu hohen Würzeverlusten führt.
Aber auch bei der Dosierung von Hopfenprodukten im Kaltbereich, dem sogenannten Dry-Hopping, enthält die Suspension aus Brauflüssigkeit und Hopfenprodukt Feststoffe, die abgeschieden werden müssen. Im einfachsten Fall wird die Suspension in einen zylindrischen Tank mit konischem Boden geführt, wo sich die Feststoffe in den konischen Boden hinein absedimentieren. Aus diesem konischen Bodenbereich des Tanks werden die sedimentierten Hopfenprodukt-Feststoffe durch sogenanntes Abschießen ausgetragen. Auch dieses lose Sediment von Hopfenfeststoffpartikeln enthält noch einen sehr hohen Anteil von Bier, da die Hopfenpartikel nur lose sedimentieren, so dass das Sediment in der Regel über 80 % Brauflüssigkeit einhält. So sind beispielsweise bei einem derartigen Abscheideverfahren in einem solchen zylindrokonischen Tank Bierverluste von 10 % bis 30 % und in extremen Einzelfällen, zum Beispiel bei sehr stark gehopften Bieren, sogar bis über 50 % festgestellt worden. Derartige Bierverluste können zwar durch Abpressen oder Abzentrifugieren der Hopfenprodukt-Feststoffe reduziert werden, doch Versuche haben ergeben, dass auch beim Abpressen oder Abzentrifugieren der Hopfenprodukt-Feststoffe im abgepressten Hopfenprodukt-Feststoffsediment noch relativ große Mengen an Bier enthalten ist und dass dieses im Sediment gebundene Bier etwa der zweifachen bis dreifachen Masse des ursprünglich zudosierten Hopfenprodukts beträgt. Auch derartige Bierverluste sind unter kaufmännischen Gesichtspunkten nicht hinnehmbar.
STAND DER TECHNIK
Aus der DE 10 2012 110 830 A1 ist eine Vorrichtung zur Extraktion von Aromastoffen aus festen pflanzlichen Aromaträgern in einer Brauflüssigkeit bekannt, die einen Prozessbehälter aufweist, in welchem eine Siebvorrichtung zur Abscheidung der Feststoffe aus der Brauflüssigkeit vorgesehen ist. Bei dieser Vorrichtung wird durch eine die Siebvorrichtung umgebende Wirbelströmung verhindert, dass sich auf dem Sieb ein Filterkuchen ausbildet. Die Problematik des Restgehalts an Brauflüssigkeit in den abgeschiedenen Feststoffen wird in diesem Stand der Technik nicht erwähnt.
Aus der DE 10 2013 101 435 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Extraktion von Aromastoffen aus pflanzlichen Aromaträgern in eine Brauflüssigkeit bekannt, wobei ein erster Prozessbehälter vorgesehen ist, der pflanzliche Aromaträger und Brauflüssigkeit aufnimmt und dem ein zweiter Prozessbehälter nachgeschaltet ist, der eine Feststoff-Abscheidevorrichtung aufweist. Dieser zweite Prozessbehälter ist mit einem Feststoff-Auslass versehen, der über eine Feststoff-Rückführleitung mit einem Feststoff-Einlass des ersten Prozessbehälters verbunden ist. Bei dem hieraus bekannten Verfahren werden die Hopfenprodukt-Feststoffe im Umwälzbetrieb durch die beiden Prozessbehälter geführt und mit Brauflüssigkeit in Berührung gebracht. Die Problematik der Restfeuchteentfernung aus den Hopfenprodukt-Feststoffen wird nicht erwähnt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abscheiden von Hopfenprodukt-Feststoffen anzugeben, bei welchem die Prozessverluste an Brauflüssigkeit gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert sind. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.
Der auf das Verfahren gerichtete Teil der Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren zum Abscheiden von Hopfenprodukt-Feststoffen aus einer Brauflüssigkeit in einem Brauprozess, insbesondere in einem Bierbrauprozess, in welchem der Brauflüssigkeit Hopfenprodukte zur Aromatisierung zugeführt werden, zeichnet sich aus durch die Schritte:

– Zuführen einer Suspension aus Brauflüssigkeit und Hopfenprodukt-Feststoffen in eine mechanische Sieb- oder Filtereinrichtung mit einer Abscheidefläche für die Hopfenprodukt-Feststoffe;
– Filtrieren der Suspension unter Aufbau eines aus den Hopfenprodukt-Feststoffen bestehenden Filterkuchens auf der Abscheidefläche;
– Beaufschlagen des Filterkuchens mit einem Hilfsfluid nach Beendigung des Filtrationsprozesses, um die im Filterkuchen gebundenen Reste der Brauflüssigkeit aus dem Filterkuchen auszutreiben und durch das Hilfsfluid zu ersetzen.

VORTEILE
Es wird beim erfindungsgemäßen Verfahren somit nicht versucht, durch Einwirkung mechanischer Kräfte, wie beispielsweise beim Zentrifugieren der Suspension oder durch Pressen des Filterkuchens, den Restgehalt an Brauflüssigkeit aus dem Filterkuchen auszutreiben, sondern es wird der Filterkuchen nach Beendigung des Filtrationsprozesses mit einem Hilfsfluid beaufschlagt, welches nach Art einer Kolbenströmung die im Filterkuchen gebundenen Reste der Brauflüssigkeit aus dem Filterkuchen in Strömungsrichtung austreibt. Wenn eine geringe Verdünnung des Bieres oder der Würze mit Wasser in Kauf genommen wird, kann die Brauflüssigkeit nahezu vollständig aus dem Filterkuchen rückgewonnen werden. Eine dabei möglicherweise auftretende Verdünnung des Bieres kann durch stärkeres Einbrauen kompensiert werden.
Im Gegensatz zu einem Spülvorgang, bei welchem der Filterkuchen wieder aufgelöst wird und die im Filterkuchen gebundene Brauflüssigkeit sich mit dem Hilfsfluid vermischt und dadurch verdünnt, wird beim Verfahren der Erfindung der Filterkuchen vom Hilfsfluid nach Art einer Kolbenströmung durchströmt, die die im Filterkuchen gebundenen Reste der Brauflüssigkeit aus dem Filterkuchen ausschiebt und die im Filterkuchen jene Räume einnimmt, die vorher durch die Brauflüssigkeit belegt gewesen sind. Es findet beim erfindungsgemäßen Verfahren somit ein Fluidaustausch in den Hohlräumen des Filterkuchens statt. Dadurch ist es möglich, auch jene Reste an Brauflüssigkeit aus dem Filterkuchen auszutreiben, die durch eine mechanische Kompression des Filterkuchens nicht aus diesem entfernbar sind.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl im Chargenbetrieb als auch im kontinuierlichen Filterbetrieb durchgeführt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn als Hilfsfluid Wasser eingesetzt wird. Bei Einsatz des Verfahrens mit Bier, also zur Kalthopfung, wird dazu vorzugsweise entgastes Wasser verwendet. Im Heißbereich hingegen kann heißes Brauwasser verwendet werden, das durch die hohe Temperatur bedingt schon nahezu sauerstofffrei ist. Alternativ kann auch Wasserdampf als Hilfsfluid eingesetzt werden. Eine andere Variante des Verfahrens sieht vor, dass als Hilfsfluid Gas, vorzugsweise Inertgas, eingesetzt wird.
Wird die Beaufschlagung des Filterkuchens mit dem Hilfsfluid nur für eine vorgegebene Zeitspanne durchgeführt oder wird nur ein vorgegebenes Volumen des Hilfsfluids zugegeben, so lässt sich gewährleisten, dass nur die Reste der Brauflüssigkeit aus dem Filterkuchen ausgetrieben werden und nicht auch das Hilfsfluid anschließend den Filterkuchen verlässt und dadurch die ausgetriebene Brauflüssigkeit verdünnt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Hilfsfluid derart auf den Filterkuchen aufgebracht wird, dass der Filterkuchen dabei nicht zerstört oder von der Abscheidefläche abgelöst wird. Hierdurch wird besonders wirksam gewährleistet, dass kein Hilfsfluid in den von der Brauflüssigkeit eingenommenen Raum hinter der Abscheidefläche eindringt und dass eine besonders wirksame Kolbenströmung im Filterkuchen entstehen kann.
Von Vorteil ist es auch, wenn die Abscheidung der Hopfenprodukt-Feststoffe in einem Nebenstrom zu einem Brauflüssigkeitsstrom in einer Transferleitung einer Brauereianlage erfolgt.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Abscheidung der Hopfenprodukt-Feststoffe in einer Sieb- oder Filtereinrichtung erfolgt, die eine große Oberfläche als Abscheidefläche bildet, was beispielsweise durch eine Batterie von parallel geschalteten Filterkerzen erzielbar ist, deren Oberflächen die Abscheidefläche bilden.
Alternativ kann die Abscheidung der Hopfenprodukt-Feststoffe in einer Sieb- oder Filtereinrichtung erfolgen, die eine große Oberfläche als Abscheidefläche bildet, was beispielsweise durch zumindest ein Horizontal-Filter mit einer horizontalen Abscheidefläche erzielbar ist, die vorzugsweise von mehreren parallel geschalteten, horizontalen Filterflächen gebildet ist. Solche so genannten Horizontalfilter sind für einen Phasenwechsel besonders gut geeignet, da der Filterkuchen auf der waagrechten Abscheidefläche, zum Beispiel auf Filterflächen von Filtertellern, liegt. Somit kann der Filterkuchen auch besonders einfach mit Inertgas leergedrückt werden ohne dass die Gefahr besteht, dass der Filterkuchen zerstört wird.
Vorzugsweise wird durch Umschalten zwischen zumindest einer ersten und zumindest einer zweiten Sieb- oder Filtereinrichtung ein kontinuierlicher Filtrationsbetrieb durchgeführt, indem die Schritte des Zuführens und des Filtrierens der Suspension in der zumindest einen ersten Sieb- oder Filtereinrichtung durchgeführt werden, während parallel dazu der Schritt des Beaufschlagens des Filterkuchens mit dem Hilfsfluid in der zumindest einen zweiten Sieb- oder Filtereinrichtung durchgeführt wird
Bei einer alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein kontinuierlicher Filtrationsbetrieb durchgeführt, indem in einem ersten Filterabschnitt eines kontinuierlich arbeitenden Filters, wie beispielsweise eines Vakuum-Drehtrommelfilters oder eines Vakuum-Bandfilters, die Schritte des Zuführens und des Filtrierens der Suspension durchgeführt werden, während parallel dazu der Schritt des Beaufschlagens des Filterkuchens mit dem Hilfsfluid in einem zweiten Filterabschnitt durchgeführt wird.
Der auf die Vorrichtung gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
Diese erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ausgestattet mit einer mechanischen Sieb- oder Filtereinrichtung, die versehen ist mit zumindest einer Abscheidefläche, einem Fluideinlass für die Suspension aus Brauflüssigkeit und Hopfenprodukt-Feststoffen, einem Auslass für die gefilterte Brauflüssigkeit und einem Zulauf für das Hilfsfluid. Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn der Zulauf für das Hilfsfluid nicht unmittelbar auf die Abscheidefläche gerichtet ist, wodurch verhindert wird, dass das einströmende Hilfsfluid den auf der Abscheidefläche gebildete Filterkuchen durch direkte Anströmung auflöst oder von der Abscheidefläche ablöst.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Sieb- oder Filtereinrichtung von zumindest einer Filterkerze gebildet ist. Filterkerzen besitzen für den von ihnen eingenommenen Raum eine besonders große Abscheidefläche. Von Vorteil ist dabei, wenn in der Sieb- oder Filtereinrichtung eine Batterie von Filterkerzen, also mehrere Filterkerzen, vorgesehen ist.
Alternativ können auch so genannte Horizontal-Filter vorgesehen sein, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders gut geeignet sind. Diese Horizontal-Filter weise eine oder mehrere horizontal verlaufende Filterflächen auf und lassen sich besonders leicht mit Inertgas ausdrücken, da der Hopfenpartikel-Filterkuchen auf der horizontalen Filterfläche nicht herunterfallen kann.
Ein kontinuierlicher Betrieb kann vorzugsweise erzielt werden mit einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der zumindest eine erste und zumindest eine zweite Sieb- oder Filtereinrichtung vorgesehen sind, die durch Umschalten der Zuleitung und der Auslassleitung wechselweise betrieben werden können, um den kontinuierlicher Filtrationsbetrieb durchzuführen.
Für sehr große Brauanlagen mit großem Durchsatz sind hierfür vorteilhafterweise auch kontinuierlich arbeitende Filter, wie beispielsweise so genannte Vakuum-Drehtrommelfilter oder Vakuum-Bandfilter geeignet. Dabei ist die Sieboder Filtereinrichtung vom Vakuum-Drehtrommelfilter oder vom Vakuum-Bandfilter gebildet, der zumindest einen ersten Filterabschnitt, in dem der Schritt des Filtrierens der Suspension durchführbar ist, und zumindest einen zweiten Filterabschnitt aufweist, in dem der Schritt des Beaufschlagens des Filterkuchens mit dem Hilfsfluid durchführbar ist.
Mit derartigen kontinuierlich arbeitenden Filtern ist das erfindungsgemäße Verfahren in besonders vorteilhafter Weise realisierbar, da allen diesen Filtern gemein ist, dass sie im ersten Filterabschnitt oder in der ersten Filtereinrichtung beim Filtrieren einen Filterkuchen aufbauen, während im zweiten Filterabschnitt oder in der zweiten Filtereinrichtung der Filterkuchen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgewaschen, also mit dem Hilfsfluid beaufschlagt, werden kann.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 ein Prozessschaubild eines Abschnitts einer Brauereianlage mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
2 eine Abwandlung des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Abschnitts einer Brauereianlage.
DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Brauereianlage mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Abscheiden von Hopfenprodukt-Feststoffen aus einer Brauflüssigkeit. Hauptkomponente dieser Vorrichtung ist eine Sieb- oder Filtereinrichtung 1, die von einem Extraktionsbehälter 10 gebildet wird. Der Extraktionsbehälter 10 weist eine als Sieb oder Filterfläche ausgebildete Abscheidefläche 12 sowie einen Fluideinlass 14 im oberen Bereich des Extraktionsbehälters 10 und einen Brauflüssigkeitsauslass 16 im unteren Teil des Extraktionsbehälters 10 unterhalb der Abscheidefläche 12 auf. Ein weiterer Auslass 18 ist in geringem Abstand oberhalb der Abscheidefläche 12 im Extraktionsbehälter 10 vorgesehen. Bei anderen Filtergeometrien sind auch andere Anordnungen denkbar. Der weitere Auslass 18 ist mit einem Absperrventil 18' versehen.
Der Fluideinlass 14 des Extraktionsbehälters 10 ist über eine Zuleitung 11 mit einem Zulauf 2 für eine Suspension aus Brauflüssigkeit (Bier oder Würze) und Hopfenprodukt-Feststoffen verbunden. Der Zulauf 2 weist dazu eine Förderpumpe 20 und ein Absperrventil 22 auf. An die zum Fluideinlass 14 des Extraktionsbehälters 10 führende Zuleitung 11 sind weiterhin ein Zulauf 3 für Wasser sowie ein Zulauf 4 für Gas über ein jeweiliges Absperrventil 30, 40 angeschlossen. Der Fluideinlass 14 ist ebenfalls mit einem Absperrventil 14' versehen. Oberhalb des Fluideinlasses 14 ist ein mittels eines Absperrventils 15' absperrbarer Überlauf 15 angeordnet.
Auch der Brauflüssigkeitsauslass 16 ist mit einem Absperrventil 16' versehen, das die Verbindung zu einer Auslassleitung 17 herstellt. Die Auslassleitung 17 führt vom unteren Absperrventil 16' zu einem Ablauf 5 für die gefilterte Brauflüssigkeit (Würze oder Bier). Auch der Ablauf 5 ist mittels eines Absperrventils 50 absperrbar. In einer kurz vor dem Ablauf 5 vorgesehenen Ausschubleitung 17'' ist ein Absperrventil 17' vorgesehen.
Eine Bypass-Leitung 13 verbindet die Zuleitung 11 mit der Auslassleitung 17, wobei die Bypass-Leitung 13 ebenfalls ein Absperrventil 13' aufweist.
Die vom Zulauf 2 für die Suspension durch die Zuleitung 11 und den Fluideinlass 14 des Extraktionsbehälters 10 zugeführte Suspension aus Brauflüssigkeit und Hopfenprodukt-Feststoffen fließt von oben in den Extraktionsbehälter 10, wo sich die Hopfenprodukt-Feststoffe 24, die in 1 schematisch als Kugeln dargestellt sind, wobei es sich in der Realität jedoch um mikroskopische Pflanzenfasern handelt, auf der Abscheidefläche 12 ablagern, indem sie aus der Brauflüssigkeit 26 der Schwerkraft folgend nach unten sedimentieren. Die Brauflüssigkeit 26 durchströmt dieses Sediment an Hopfenprodukt-Feststoffen 24 und die als Sieb oder Filter ausgebildete Abscheidefläche 12 und tritt in den unterhalb der Abscheidefläche 12 gelegenen Sammelraum 10' des Extraktionsbehälters 10 ein. Aus diesem Sammelraum 10' fließt die gefilterte Brauflüssigkeit durch den Brauflüssigkeitsauslass 16 und die Auslassleitung 17 zum Ablauf 5 für die gefilterte Brauflüssigkeit. Von dort wird sie an die nachfolgenden Prozessstufen der Brauereianlage weitergeleitet.
Ist die gesamte innerhalb eines Batches zu filternde Charge der Suspension in den Extraktionsbehälter eingeleitet worden, so sickert die Brauflüssigkeit 26 allmählich durch das aus den Hopfenprodukt-Feststoffen 24 gebildete Sediment hindurch bis nur noch das auf der Abscheidefläche 12 liegende Sediment im Extraktionsbehälter 10 als Filterkuchen 25 verbleibt. Dann wird als Hilfsfluid entgastes Wasser (für Bier als Brauflüssigkeit) oder heißes Brauwasser (für Würze als Brauflüssigkeit) durch den Wasserzulauf 3 oder Inertgas durch den Gaszulauf 4 in die Zulaufleitung 11 und durch diese durch den Fluideinlass 14 in den Extraktionsbehälter 10 eingeleitet. Diese Einleitung von Wasser oder Gas kann mittels Überdruck oder im Fall von Wasser lediglich mittels Schwerkraft erfolgen.
Das Hilfsfluid (Wasser oder Gas) dringt dann langsam von oben in den aus Hopfenprodukt-Feststoffen 24 gebildeten Filterkuchen 25 ein und schiebt sich nach Art einer Kolbenströmung von oben nach unten durch den Filterkuchen 25 hindurch in Richtung auf die Abscheidefläche 12. Dabei verdrängt das Hilfsfluid die in den Hohlräumen 27 (Kavernen oder Kapillaren) des Filterkuchens 25 noch befindliche Brauflüssigkeit und schiebt diese vor sich her nach unten in Richtung zur Abscheidefläche 12. Die von der Brauflüssigkeit befreiten Hohlräume 27 werden dabei mit dem Hilfsfluid geflutet. Auf diese Weise verdrängt das Hilfsfluid die in den Hohlräumen 27 zwischen den einzelnen Hopfenprodukt-Feststoffen 24 noch vorhandene Brauflüssigkeit und befördert diese durch die filter- oder siebartige Abscheidefläche 12 hindurch in den unteren Sammelraum 10' des Extraktionsbehälters 10. Diese gesammelte restliche Brauflüssigkeit wird dann ebenfalls durch den Brauflüssigkeitsauslass 16 und die Auslassleitung 17 zum Ablauf 5 für die gefilterte Brauflüssigkeit gefördert.
Nach dem Ende dieses Verfahrensschrittes enthält der Filterkuchen 25 nahezu keine Brauflüssigkeit mehr, sondern nur noch die Hopfenprodukt-Feststoffe und das Hilfsfluid. Die bei herkömmlichen Verfahren hinzunehmenden Brauflüssigkeitsverluste durch Rückhalt im Filterkuchen 25 treten bei der Druchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auf. Es kann also nahezu das vollständige Brauflüssigkeitsvolumen als fertiges Brauprodukt genutzt werden.
In 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform gezeigt, bei der die Sieb- oder Filtereinrichtung 1 mit dem Extraktionsbehälter 10 der aus 1 entspricht. Auch der Aufbau des Extraktionsbehälters 10 entspricht dem Aufbau des Extraktionsbehälters 10 aus 1. Komponenten, die im Beispiel der 2 Komponenten aus 1 entsprechen, weisen dieselben Bezugszeichen auf.
In dem in 2 dargestellten Abschnitt der Brauereianlage ist zusätzlich eine Lösestation 6 für Hopfenprodukte 60 vorgesehen. Diese Lösestation 6 weist einen Lösebehälter 62 auf, in dessen unterem Bereich ein Brauflüssigkeitseinlass 64 mit einem Absperrventil 64' vorgesehen ist, der über eine erste Zuleitung 11' mit einem Brauflüssigkeitszulauf 2' und den Zuläufen 3, 4 für entgastes Wasser beziehungsweise Inertgas verbunden ist. Über den Brauflüssigkeitszulauf 2' wird in diesem Fall keine Suspension aus Brauflüssigkeit und Hopfenprodukt-Feststoffen zugeführt, sondern lediglich die Brauflüssigkeit. Die Vermischung der Brauflüssigkeit mit den Hopfenprodukten und damit die Bildung einer Suspension aus Brauflüssigkeit und Hopfenprodukt-Feststoffen erfolgt erst in der Lösestation 6. Das Suspendieren der Hopfenprodukte kann durch Durchströmen mittels Brauflüssigkeit realisiert werden oder auch durch ein nicht dargestelltes Rührwerk in der Lösestation 6.
Der Lösebehälter 62 ist in seinem oberen Bereich mit einem Fluidauslass 66 für die gebildete Suspension ausgestattet, der mittels eines Absperrventils 66' absperrbar ist. Dieser Fluidauslass 66 steht in Verbindung mit einer zweiten Zuleitung 11, die zum Fluideinlass 14 des Extraktionsbehälters 10 führt. Die Zuleitungen 11' und 11 stehen über ein Absperrventil 11" miteinander in Verbindung, so dass eine Zuführung des Hilfsfluids zum Extraktionsbehälter 10 an der Lösestation 6 vorbei möglich ist.
Schließlich weist die in 2 gezeigte Variante noch eine direkte Fluidverbindungsleitung 7 auf, die ein einstellbares und absperrbares Ventil 70 aufweist ist und die sich unmittelbar vom Brauflüssigkeitszulauf 2' zum Ablauf 5 für die Brauflüssigkeit erstreckt. Mit dem Ventil 70 kann vorteilhafterweise ein Teilstrom im Bypass durch die erfindungsgemäße Vorrichtung geleitet werden. Somit kann der Durchsatz durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und damit der Volumenstrom für die Extraktion unabhängig vom Volumenstrom durch die Fluidverbindungsleitung 7 eingestellt oder geregelt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird also nur auf einen Teilstrom der Brauflüssigkeit im Bypass angewendet und die Sieb- oder Filtereinrichtung 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dazu im Bypass zu einer direkten Fluidverbindungsleitung 7 zwischen dem Brauflüssigkeitszulauf 2' und dem Ablauf 5 für die Brauflüssigkeit angeordnet. Insbesondere bei hohen Durchsätzen ist dies vorteilhaft, weil dadurch die Strömungsgeschwindigkeit der Brauflüssigkeit durch die Sieb- oder Filtereinrichtung 1 unabhängig vom Volumenstrom zwischen dem Brauflüssigkeitszulauf 2' und dem Ablauf 5 einstellbar ist, denn eine hohe Durchströmungsgeschwindigkeit durch den Filterkuchen 25, die bei großem durchgeleiteten Volumenstrom auftreten würde, brächte eine unerwünscht hohe Verdichtung des Filterkuchens 25 mit sich, was zu unwirtschaflich hohen Druckverlusten führen würde.
Der Unterschied der in 2 dargestellten Variante von der Variante in 1 besteht also im Wesentlichen darin, dass bei der Variante nach 2 die Suspension aus Brauflüssigkeit und Hopfenprodukt-Feststoff im Bypass unmittelbar vor der Sieb- oder Filtereinrichtung 1 erzeugt wird, während im Beispiel der 1 diese Suspension bereits vorher erzeugt worden ist und durch den Zulauf 2 zugeführt wird. Die Variante der 1 kann beispielsweise im Falle einer Kalthopfung (Dry-Hopping) eingesetzt werden, wenn die Hopfenprodukte in einem Lagertank zugeführt worden sind und dann das kaltgehopfte Bier von den Hopfenprodukt-Feststoffen befreit, also gefiltert, werden soll.
Die Variante der 2 lässt sich hingegen aufgrund des schnellen Lösens der Hopfenprodukt-Feststoffe im Heißbereich bei der sogenannten Heißhopfung einsetzen, wenn die Aromahopfengabe beispielsweise nach dem Whirlpool, in welchem der Heißtrub mit den Eiweißen abgeschieden worden ist, im Bypass erfolgen soll. Daher sind in 2 sowohl die Lösestation 6 für die Aromahopfenprodukte als auch die Sieb- oder Filtereinrichtung 1 im Bypass zu einer die direkte Fluidverbindung bildenden Transferleitung 7 angeordnet.
Auch wenn in den Figuren die Abscheidefläche 12 schematisch als Siebebene dargestellt ist, so kann die Abscheidefläche selbstverständlich durch jede dem Fachmann bekannte Sieb- oder Filteroberfläche gebildet sein, beispielsweise durch die Filteroberflächen von einer oder mehreren Filterkerzen oder durch sonstige Ausführungen von Filtersystemen, zum Beispiel die oben beschriebenen Horizontal-Filtersysteme.
Für das Anfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese vor Beginn der Filtration durch Einleiten von Wasser durch den Zulauf 4 geflutet und somit entlüftet werden. Hierfür werden die Absperrorgane 40, 13', 14' und 15' geöffnet, so dass das Wasser den Extraktionsbehälter 10 von unten fluten kann und die im System enthaltene Luft (oder ein im System enthaltenes Inertgas) über den oberen Auslass 15 abgeführt werden kann. Ebenso kann die Leitung 17 über das Öffnen des oberen Absperrorgans 17' bei geschlossenem Absperrorgan 50 mit Wasser gefüllt und so entlüftet werden.
Beim Anfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit durch den Zulauf 2 zugeführter Suspension oder durch den Zulauf 2' zugeführter Brauflüssigkeit kann das Wasser über das Absperrorgan 17' ausgeschoben werden, so dass die Suspension beziehungsweise die Brauflüssigkeit möglichst wenig mit Wasser verdünnt wird.
Dieses Anfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der Suspension beziehungsweise der Brauflüssigkeit gegen Wasser ist für den Aufbau einer gleichmäßigen Filterkuchenschicht 25 besonders vorteilhaft. Hiermit wird auch eine unerwünschte Sauerstoff-Aufnahme durch die Suspension beziehungsweise durch die Brauflüssigkeit vermieden.
Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
Bezugszeichenliste

1: Sieb- und Filtereinrichtung
2: Zulauf für die Suspension
2': Brauflüssigkeitszulauf
3: Zulauf für Wasser
4: Zulauf für Gas
5: Ablauf für die gefilterte Brauflüssigkeit
6: Lösestation
7: Transferleitung
10: Extraktionsbehälter
10': Sammelraum des Extraktionsbehälters 10
11: Zuleitung
11': Zuleitung
11": Absperrventil
12: Abscheidefläche
13: Bypass-Leitung
13': Absperrventil
14: Fluideinlass
14': Absperrventil
15: Überlauf
15': Absperrventil
16: Brauflüssigkeitsauslass
16': Absperrventil
17: Auslassleitung
17': Absperrventil
17": Ausschubleitung
18: weiterer Auslass
18': Absperrventil
20: Förderpumpe
22: Absperrventil
24: Hopfenprodukt-Feststoffe
25: Filterkuchen
26: Brauflüssigkeit
27: Hohlräume
30: Absperrventil
40: Absperrventil
50: Absperrventil
60: Hopfenprodukte
62: Lösebehälter
64: Brauflüssigkeitseinlass
64': Absperrventil
66: Fluidauslass
66': Absperrventil
70: Absperrventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012110830 A1 [0005]
DE 102013101435 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Abscheiden von Hopfenprodukt-Feststoffen (24) aus einer Brauflüssigkeit (26) in einem Brauprozess, insbesondere in einem Bierbrauprozess, in welchem der Brauflüssigkeit (26) Hopfenprodukte zur Aromatisierung zugeführt werden, wobei das Abscheideverfahren die folgenden Schritte aufweist: – Zuführen einer Suspension aus Brauflüssigkeit und Hopfenprodukt-Feststoffen in eine mechanische Sieb- oder Filtereinrichtung (1) mit einer Abscheidefläche (12) für die Hopfenprodukt-Feststoffe (24); – Filtrieren der Suspension unter Aufbau eines aus den Hopfenprodukt-Feststoffen bestehenden Filterkuchens (25) auf der Abscheidefläche (12); – Beaufschlagen des Filterkuchens (25) mit einem Hilfsfluid nach Beendigung des Filtrationsprozesses, um die im Filterkuchen (25) gebundenen Reste der Brauflüssigkeit aus dem Filterkuchen (25) auszutreiben und durch das Hilfsfluid zu ersetzen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsfluid Wasser, vorzugsweise entgastes Wasser oder heißes Brauwasser, eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsfluid Wasserdampf eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsfluid Gas, vorzugsweise Inertgas, eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des Filterkuchens mit dem Hilfsfluid für eine vorgegebene Zeitspanne oder mittels eines vorgegebenen Hilfsfluid-Volumens erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsfluid derart auf den Filterkuchen aufgebracht wird, dass der Filterkuchen (25) dabei nicht zerstört oder von der Abscheidefläche (12) abgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung der Hopfenprodukt-Feststoffe (24) in einem Nebenstrom zu einem Brauflüssigkeitsstrom in einer Transferleitung (7) einer Brauanlage erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung der Hopfenprodukt-Feststoffe (24) in einer Sieb- oder Filtereinrichtung (1) erfolgt, die eine Batterie von Filterkerzen aufweist, deren Oberflächen die Abscheidefläche bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung der Hopfenprodukt-Feststoffe (24) in einer Sieb- oder Filtereinrichtung (1) erfolgt, die zumindest ein Horizontal-Filter mit einer horizontalen Abscheidefläche (12) aufweist, das vorzugsweise mit zumindest einem waagrechten Filterteller versehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Umschalten zwischen zumindest einer ersten und zumindest einer zweiten Sieb- oder Filtereinrichtung ein kontinuierlicher Filtrationsbetrieb durchgeführt wird, indem die Schritte des Zuführens und des Filtrierens der Suspension in der zumindest einen ersten Sieb- oder Filtereinrichtung durchgeführt werden, während parallel dazu der Schritt des Beaufschlagens des Filterkuchens mit dem Hilfsfluid in der zumindest einen zweiten Sieb- oder Filtereinrichtung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein kontinuierlicher Filtrationsbetrieb durchgeführt wird, indem in einem ersten Filterabschnitt eines kontinuierlich arbeitenden Filters, wie beispielsweise eines Vakuum-Drehtrommelfilters oder eines Vakuum-Bankfilters, die Schritte des Zuführens und des Filtrierens der Suspension durchgeführt werden, während parallel dazu der Schritt des Beaufschlagens des Filterkuchens mit dem Hilfsfluid in einem zweiten Filterabschnitt durchgeführt wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer mechanischen Sieb- oder Filtereinrichtung (1), die versehen ist mit zumindest einer Abscheidefläche (12), einem Fluideinlass (14) für die Suspension aus Brauflüssigkeit und Hopfenprodukt-Feststoffen, einem Auslass (16) für die gefilterte Brauflüssigkeit und einem Zulauf (3, 4) für das Hilfsfluid.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieb- oder Filtereinrichtung (1) von zumindest einer Filterkerze oder von zumindest einem Horizontal-Filter gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste und zumindest eine zweite Sieb- oder Filtereinrichtung (1) vorgesehen ist, die durch Umschalten der Zuleitung (11) und der Auslassleitung (17) wechselweise betrieben werden können, um einen kontinuierlicher Filtrationsbetrieb durchzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieb- oder Filtereinrichtung (1) von einem Vakuum-Drehtrommelfilter oder Vakuum-Bandfilter gebildet ist, der zumindest einen ersten Filterabschnitt, in dem der Schritt des Filtrierens der Suspension durchführbar ist, und zumindest einen zweiten Filterabschnitt aufweist, in dem der Schritt des Beaufschlagens des Filterkuchens mit dem Hilfsfluid durchführbar ist.