DE102015111837B3

DE102015111837B3 - Verfahren und Gefäß zum Wärmebehandeln einer Würze bei der Bier- oder Getränkeherstellung

Info

Publication number: DE102015111837B3
Application number: DE102015111837.8A
Authority: DE
Inventors: Klaus Gehrig; Tobias Becher; Konstantin Ziller; Klaus Karl Wasmuht
Original assignee: Ziemann Holvrieka GmbH
Current assignee: Ziemann Holvrieka GmbH
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2016-07-14
Anticipated expiration: 2035-07-22
Also published as: EP3325599A1; WO2017013063A1; CN108291181A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmebehandeln einer Würze W bei der Bier- und Getränkeherstellung, wobei das Verfahren wenigstens die Schritte aufweist: (a) Erwärmen der Würze W auf eine erste Temperatur T1 im Bereich von 95 bis 106°C in einer Aufheizvorrichtung K; (b) Zuführen der derart erwärmten Würze W in einen Innenraum I eines Gefäßes P durch wenigstens eine Einlassöffnung E einer Zuführeinrichtung Z. Dabei ist die wenigstens eine Einlassöffnung E in einem unteren Bereich des Gefäßes P oder auf Höhe des unteren Bereichs des Gefäßes P angeordnet. Dabei weist die Würze W unmittelbar vor dem Durchtritt durch die wenigstens eine Einlassöffnung E in den Innenraum I eine zweite Temperatur T2 auf. (c) Abführen von Würze W aus dem Innenraum I des Gefäßes P durch wenigstens eine Auslassöffnung A einer Abführeinrichtung X, wobei die wenigstens eine Auslassöffnung A in einem oberen Bereich des Gefäßes P oder auf Höhe des oberen Bereichs des Gefäßes P angeordnet ist, wobei die Würze unmittelbar vor dem Durchtritt durch die wenigstens eine Auslassöffnung A eine dritte Temperatur T3 aufweist. Die erste Temperatur T1 wird derart eingestellt, dass die dritte Temperatur T3, insbesondere nach Erreichen eines stationären Zustandes, eine um 0,2 bis 8°C geringere Temperatur als die zweite Temperatur T2 ist. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Gefäß und eine entsprechende Verwendung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gefäß zum Wärmebehandeln einer Würze bei der Bier- oder Getränkeherstellung sowie eine entsprechende Verwendung.
Einleitung
Bei den herkömmlichen Verfahren zur Wärmebehandlung von Würze bei der Bierbereitung waren oftmals eine ineffiziente Ausdampfung bzw. Austreibung von unerwünschten flüchtigen Würzeinhaltsstoffen, wie beispielsweise Dimethylsulfid (DMS), und das Vorhandensein von Totzonen, insbesondere im oberen Bereich des Sudgefäßes zu bemängeln. Zudem war die Temperaturverteilung innerhalb des Würzekörpers inhomogen, woraus die thermisch bedingten Umsetzungen während der Wärmebehandlung ungleichmäßig intensiv erfolgten.
Ein gattungsgemäßes Verfahren zum Kochen einer Würze ist aus der EP 2 048 221 B1 bekannt.
Definitionen
Im Sinne der Erfindung umfasst der Begriff „Bierherstellung” alle Verfahren zur Herstellung von Bier einschließlich alkoholfreiem Bier. Der Begriff „Bierherstellung” kann jedoch auch Verfahren zur Herstellung von Bier enthaltenden Getränken und/oder Getränken auf Würzebasis einschließen.
Erfindungsgemäß schließt der Begriff „unterer Bereich des Gefäßes” wenigstens einen der nachfolgend aufgeführten Bereiche des Gefäßes, insbesondere des Innenraums des Gefäßes, ein: den Bereich eines Bodens des Gefäßes; einen zum Boden benachbart angeordneten Teil/Bereich einer Seitenwand; und einen unteren Abschnitt oder unteren Endabschnitt einer Seitenwand des Gefäßes.
Erfindungsgemäß schließt der Begriff „oberer Bereich des Gefäßes” wenigstens einen der nachfolgend aufgeführten Bereiche des Gefäßes, insbesondere des Innenraums des Gefäßes, ein: den Bereich des Würzespiegels, vorzugsweise den Bereich unterhalb des Würzespiegels; den Bereich eines Deckels des Gefäßes; den zum Deckel benachbart angeordneten Teil der Seitenwand; und einen oberen Abschnitt oder oberen Endabschnitt einer Seitenwand des Gefäßes.
Im Rahmen dieser Anmeldung beziehen sich alle angegebenen Temperaturen, insbesondere die erste Temperatur T1, die zweite Temperatur T2, und die dritte Temperatur T3, jeweils auf den Atmosphärendruck der Umgebung bei Normalnull (Meereshöhe). Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Druckverhältnisse und damit die in der Anmeldung und insbesondere in den Ansprüchen angegebenen Temperaturen bei Normalnull (Meereshöhe) beschränkt, sondern es gelten auch die Druckverhältnisse bzw. Temperaturen als Teil der Offenbarung der Erfindung, welche sich auf Standorte mit einer von der Meereshöhe abweichenden Höhe beziehen. Insbesondere umfasst die Offenbarung dieser Erfindung auch die entsprechenden Temperaturbereiche, insbesondere für die erste Temperatur T1, die zweite Temperatur T2 und die dritte Temperatur T3, die für Standorte von Meereshöhe bis 5.000 m über Meereshöhe gelten. So sinkt mit steigender Höhe bekanntermaßen der herrschende Atmosphärendruck, weshalb der Siedepunkt der Würze entsprechend fällt. Entsprechend geringere Temperaturen bei der Wärmebehandlung sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung, wobei die Bereiche der ersten, zweiten und dritten Temperatur gemäß Hauptanspruch (angegeben für Meereshöhe) bei dem jeweils herrschenden Atmosphärendruck auf die entsprechenden Bereiche umzurechnen sind.
Ferner ist es Teil der offenbarten Erfindung, die Druckverhältnisse im erfindungsgemäßen Gefäß durch Aufbau eines Überdrucks in der Dampfphase im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens derart anzupassen, dass der Siedepunkt der zu behandelnden Würze im Bereich der im Hauptanspruch angegebenen Temperaturbereiche, insbesondere im Bereich der zweiten und/oder dritten Temperatur, liegt. Findet die Wärmebehandlung bei Überdruck statt, sind entsprechend höhere Temperaturbereiche für die erste, zweite und dritte Temperatur gemäß Hauptanspruch zu berücksichtigen.
Im Rahmen dieser Anmeldung bedeutet „bar-ü” ein in der Einheit „bar” angegebener Überdruck, nämlich die Druckdifferenz zum herrschenden Umgebungsdruck.
Aufgabe der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Wärmebehandlung einer Würze in einem Gefäß bei der Bier- oder Getränkeherstellung zu verbessern. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Durchmischung eines Würzekörpers in einem Gefäß während des Wärmebehandelns der Würze zu verbessern und insbesondere die Entstehung von Totzonen im Gefäß zu vermeiden oder zu vermindern.
Es ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, die Ausdampfung von unerwünschten flüchtigen Würzeinhaltsstoffen, insbesondere DMS, aus der Würze während des Wärmebehandelns der Würze bei der Bier- oder Getränkeherstellung zu verbessern.
Beschreibung der Erfindung
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch den Gegenstand des Anspruchs 1, vorrichtungstechnisch durch den Gegenstand des Anspruchs 9 und durch den Gegenstand der Verwendung gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Das Verfahren zum Wärmebehandeln, vorzugsweise zum Kochen, einer Würze bei der Bier- oder Getränkeherstellung, weist wenigstens die Schritte auf:

(a) Erwärmen der Würze auf eine erste Temperatur im Bereich von 95 bis 106°C, vorzugsweise von 98 bis 104°C, in einer Aufheizvorrichtung, vorzugsweise in einem Außenkocher oder Innenkocher;
(b) Zuführen der derart erwärmten Würze in einen Innenraum eines Gefäßes, vorzugsweise eines Würzebottichs oder einer Würzepfanne, durch wenigstens eine Einlassöffnung einer Zuführeinrichtung; wobei die wenigstens eine Einlassöffnung in einem unteren Bereich des Gefäßes oder auf Höhe des unteren Bereichs des Gefäßes angeordnet ist; wobei die Würze unmittelbar vor dem Durchtritt durch die wenigstens eine Einlassöffnung in den Innenraum eine zweite Temperatur aufweist;
(c) Abführen von Würze aus dem Innenraum des Gefäßes durch wenigstens eine Auslassöffnung einer Abführeinrichtung; wobei die wenigstens eine Auslassöffnung in einem oberen Bereich des Gefäßes oder auf Höhe des oberen Bereichs des Gefäßes angeordnet ist; wobei die Würze unmittelbar vor dem Durchtritt durch die wenigstens eine Auslassöffnung eine dritte Temperatur aufweist.

Dabei wird die erste Temperatur derart eingestellt, dass die dritte Temperatur, insbesondere nach Erreichen eines stationären Zustandes, eine um 0,2 bis 8°C, vorzugsweise um 0,5 bis 5°C, insbesondere um 0,5 bis 2°C, geringere Temperatur als die zweite Temperatur ist; und vorzugsweise ein- oder mehrfaches Wiederholen der Schritte (a) bis (c), wobei jeweils die in Schritt (c) abgeführte Würze der Behandlung nach Schritt (a) zugeführt wird.
Erfindungsgemäß wird im Rahmen der Bier- oder Getränkeherstellung eine Würze beispielsweise in einem herkömmlichen Außenkocher oder herkömmlichen Innenkocher auf etwa 95 bis 106°C erwärmt und dem unteren Bereich eines Gefäßes, das zum Aufnehmen der Würze während der Wärmebehandlung derselben dient, mittels einer Zuführeinrichtung zugeführt. Über eine oder mehrere Einlassöffnung(en) wird die erwärmte Würze in den Innenraum im unteren Bereich des Gefäßes eingeführt. Dabei kann das Gefäß teilweise oder vollständig mit Würze befüllt sein.
Die Temperatur der Würze in der Zuführeinrichtung, genauer, die Temperatur der Würze unmittelbar vor dem Durchtritt durch die wenigstens eine Einlassöffnung, ist größer als die Temperatur der Würze, die sich im Innenraum befindet, genauer, als die Temperatur der Würze unmittelbar vor dem Durchtritt durch die wenigstens eine Auslassöffnung. Daher bilden sich beim Zusammentreffen der wärmeren, einströmenden Würze auf die kühlere, im unteren Bereich des Innenraums befindliche Würze aus der Würze heraus Dampfblasen. Diese Dampfblasen steigen durch den Würzekörper nach oben und verlassen nach Erreichen des Würzespiegels den Würzekörper. Die Dampfblasen weisen eine große spezifische Oberfläche auf, welche durch den Würzekörper auf Grund des Dichteunterschieds zur Würze aufsteigen. Beim Aufsteigen der Dampfblasen findet ein intensives Durchmischen der Würze im Innenraum statt. Hierdurch wird die Homogenität des Würzekörpers gesteigert. Gleichzeitig werden die Temperaturunterschiede innerhalb des Würzekörpers verkleinert. Ferner werden aufgrund der intensiveren und gleichmäßigeren Durchmischung die zumeist im Rand- oder Seitenwandbreich ausgebildeten Toträume verkleinert oder sogar vermieden.
Darüber hinaus nehmen die Dampfblasen auf ihrem Weg durch die Würze über ihre größere spezifische Oberfläche nach oben auszudampfende Stoffe, wie beispielsweise unerwünschten Aromastoffen, insbesondere Dimethylsulfid (DMS), auf und transportieren diese in die Dampfphase oberhalb des Würzespiegels. Hierdurch wird die derart behandelte Würze vorteilhaft an auszudampfenden Stoffen nach dem Prinzip eines Strippings abgereichert. Es ist ein weiterer Vorteil, dass auf eine Einspeisung eines Fremdgases zur Erzielung einer Abreicherung der Würze mit unerwünschten flüchtigen Stoffen vollständig verzichtet werden kann.
Dank der effizienten Austreibung von unerwünschten flüchtigen Stoffen in der Würze mittels der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildeten Dampfblasen und deren großer spezifischer Oberfläche, ist eine herkömmliche, lebhafte oder „brodelnde” Kochung der Würze einschließlich einer hohen Verdampfung über eine längere Zeitspanne nicht mehr erforderlich. Wichtig ist, die vorstehend beschriebene Temperatur- bzw. Druckdifferenz zwischen der einströmenden Würze und dem Würzekörper im Innenraum des Gefäßes aufrechtzuerhalten, um die Bildung der Dampfblasen, und damit die Durchmischung der Würze über den Würzekörper hinweg, sicherzustellen. Ferner kann die Gesamtverdampfung vorteilhaft gesenkt werden, was zu einem geringeren Energieverbrauch für die Wärmebehandlung führt.
Erfindungsgemäß wird die im Innenraum vorhandene Würze im stationären Zustand bevorzugt bei ihrer jeweiligen Siedetemperatur, die u. a. vom Luftdruck, Druck in der Dampfphase oberhalb des Würzespiegels und/oder ggf. geodätischen Höhe der Würzesäule bestimmt wird, gehalten. Stationär (keine Änderung der Zustände, hier zeitlich und strömungstechnisch) bedeutet hier, dass die Energie, die durch die Aufheizvorrichtung der Würze in Schritt (a) des Verfahrens zugeführt wird, im Wesentlichen in gleicher Menge durch die Abgabe der Dampfblasen an die Dampfphase und sonstige Verluste wieder abgegeben wird. Dabei stellt sich eine konstante Temperatur der Würze am jeweiligen Messpunkt (T1 bis T3) ein.
Bezüglich der Austreibung von unerwünschten flüchtigen Stoffen reicht erfindungsgemäß eine schonende „Kochung” im Sinne eines leichten Simmerns aus, wobei der Siedepunkt der Würze erfindungsgemäß nicht notwendigerweise erreicht werden muss. Die erfindungsgemäße Dampfblasenbildung kann auch schon beim Erwärmen der Würze auf die Endtemperatur der Wärmebehandlung vor Erreichen des stationären Zustands zumindest in beschränktem Umfang auftreten.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
So kann in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Würze im Bereich unterhalb des Würzespiegels abgezogen werden, vorzugsweise im Bereich von größer 0 bis kleiner 100 cm, insbesondere im Bereich von größer 0 bis kleiner 50 cm, unterhalb des Würzespiegels.
Wenn die Würze in der Nähe des Würzespiegels abgezogen wird, indem die wenigstens eine Auslassöffnung der Abführeinrichtung im Würzekörper unterhalb des Würzespiegels angeordnet wird, wird der Weg durch die von den Dampfblasen zu durchströmende Würzesäule vergrößert. Durch den verlängerten Strömungsweg der Dampfblasen nach oben wird die Kontaktzeit zwischen Dampfblasen und Würze vergrößert, wodurch die Ausdampfeffizienz für unerwünschte, flüchtige Stoffe und somit die Abreicherung mit unerwünschten Stoffen weiter gesteigert wird.
Dabei ist es ferner von Vorteil, wenn beim Abzug der Würze die Auslauföffnung oder die Auslassöffnungen so weit vom Würzespiegel entfernt angeordnet werden, dass ein Einziehen von Dampf oder Luft aus der Dampfphase oberhalb des Würzespiegels in die aus dem Innenraum ausströmende Würze unterbleibt.
Darüber hinaus kann in Schritt (b) eine erste Strömungsgeschwindigkeit V1 der Würze W unmittelbar vor dem Durchtritt durch die wenigstens eine Einlassöffnung E in den Innenraum I auf eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 2 bis 3 m/s eingestellt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann eine zweite Strömungsgeschwindigkeit V2 der Würze W beim Durchströmen des Innenraums I, vorzugsweise eines Bereichs des Innenraums I des Gefäßes P, welcher eine größte, im Innenraum I horizontal angeordnete Querschnittsfläche Amax des Innenraums I aufweist, auf eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 0,1 bis 10%, vorzugsweise 0,2 bis 5%, insbesondere 0,5 bis 2%, der ersten Strömungsgeschwindigkeit V1 eingestellt sein.
Durch Einstellen einer derart verlangsamten Strömungsgeschwindigkeit der Würze im Innenraum des Gefäßes gegenüber der Strömung in der Zuführeinrichtung, herbeigeführt durch eine Querschnittsveränderung, wird ein gleichmäßiger und möglichst ungestörter Aufstieg über einen möglichst großen Querschnitt des Innenraums I der Dampfblasen durch den Würzekörper erzielt. Hierdurch wird die Austreibung unerwünschter Stoffe weiter verbessert.
Durch die Einstellung der einströmenden Würze auf eine Strömungsgeschwindigkeit von 2 bis 3 m/s wird eine gute Durchmischung der Würze im Einströmbereich ermöglicht. Die gleichmäßige Durchmischung gelingt besser, je kleiner die Dampfblasen sind, da dadurch ihre spezifische Oberfläche größer wird und eine größere Phasengrenze zwischen der Dampfblase und dem Würzekörper entsteht, welche vorteilhaft zur Austreibung von unerwünschten Aromastoffen genutzt werden kann.
In Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Würze W mittels der Zuführeinrichtung Z nach dem Durchtritt durch die wenigstens eine Einlassöffnung E in den Innenraum I auf eine erste Querschnittsfläche Ain bzw. auf eine Fläche in der Größe einer ersten Querschnittsfläche Ain verteilt oder aufgefächert werden. Dabei ist die erste Querschnittsfläche Ain im Innenraum I des Gefäßes horizontal angeordnet. Ferner weist die erste Querschnittsfläche Ain zwischen 10 und 100%, vorzugsweise zwischen 50 und 100%, insbesondere zwischen 70 und 100%, der größten, horizontal angeordneten Querschnittsfläche Amax des Innenraums I auf. Dabei ist die erste Querschnittsfläche Ain vorzugsweise in einem Normalabstand von höchstens 100 cm, vorzugsweise höchstens 70 cm, insbesondere höchstens 50 cm, von der wenigstens einen Einlassöffnung E entfernt angeordnet.
Erfindungsgemäß kann der durch die Zuführeinrichtung in den Innenraum des Gefäßes einströmende Würzestrom im Innenraum aufgefächert, d. h. auf eine größere Fläche verteilt, werden. Besonders bevorzugt ist, wenn der einströmende Würzestrom möglichst auf die gesamte Querschnittsfläche des Innenraums oder einen großen Teil davon gleichmäßig verteilt wird. Je größer die von der einströmenden Würze durchströmte bzw. erfasste Querschnittsfläche im Verhältnis zur größten Querschnittsfläche (Durchmesser des Innenraums) des Innenraums ist, desto größer ist die Homogenität des Würzekörpers in Bezug auf Zusammensetzung und Temperatur, und desto kleiner ist die Gefahr der Entstehung von Toträumen. Besonders vorteilhaft ist daher, wenn die Auffächerung des Würzestroms räumlich bzw. bezogen auf die angeströmte Querschnittsfläche so ausgeprägt ist, dass die von der einströmenden Würze erfasste Querschnittsfläche bereits in geringem Abstand zur Einlassöffnung oder zu den Einlassöffnungen möglichst groß wird. Idealerweise erfasst die einströmende Würze bereits kurz nach dem Austritt aus der Einlassöffnung bzw. den Einlassöffnungen und daher in geringem Abstand von weniger als 100 cm oder sogar weniger als 70 oder 50 cm, von der Einlassöffnung bzw. den Einlassöffnungen die gesamte Querschnittsfläche des Innenraums des Gefäßes oder wenigstens einen großen Teil hiervon.
Ferner wird durch eine Auffächerung des Würzestroms, was einer Querschnittsvergrößerung entspricht, vorteilhaft die Strömungsgeschwindigkeit der Würze verringert und dadurch ein Druckanstieg der Würze gewissermaßen durch Aufstauen der einströmenden Würze erzeugt, wodurch die Bildung der Dampfblasen unterstützt wird, indem sich sogenannte Ablösungsgebiete bilden. Eine schnelle Querschnittserweiterung, wie beispielsweise bei bestimmten Diffusoren, und ein damit verbundener steiler Druckanstieg können zur Ablösung des Fluids, hier der Würze, von der Wand führen.
In Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Würze W aus dem Gefäß P mittels der wenigstens einen Auslassöffnung A über den Umfang bzw. in einem Ausmaß einer zweiten Querschnittsfläche Aout abgezogen wird. Dabei ist die zweite Querschnittsfläche Aout im Innenraum I horizontal angeordnet. Die zweite Querschnittsfläche Aout kann zwischen 20 und 100%, vorzugsweise zwischen 50 und 100%, insbesondere zwischen 70 und 100%, der größten, horizontal angeordneten Querschnittsfläche Amax des Innenraums I aufweisen. Dabei ist die zweite Querschnittsfläche Aout vorzugsweise in einem Normalabstand von höchstens 100 cm, vorzugsweise höchstens 70 cm, insbesondere höchstens 50 cm, von der wenigstens einen Auslassöffnung A entfernt angeordnet.
In analoger Weise zum Einströmen ist es auch beim Ausströmen der Würze durch die wenigstens eine Auslassöffnung im oberen Bereich des Gefäßes vorteilhaft, wenn der Abzug über eine möglichst große Querschnittsfläche geschieht. Ein möglichst flächendeckender Abzug ist erfindungsgemäß zwar nicht erforderlich, fördert aber dennoch die Homogenität des Würzekörpers und dient der Vermeidung von Toträumen im oberen Bereich des Innenraums.
Ferner kann wenigstens ein Teilvolumen der Würze W die Schritte (a) bis (c) in einer Frequenz von 5 bis 40 pro Stunde, vorzugsweise 10 bis 20 pro Stunde, durchlaufen.
Bei dieser Umpumpfrequenz werden eine hohe Homogenität des Würzekörpers und eine gleichmäßige thermische Behandlung der Würze erzielt.
Der Druck p im Gefäß P oberhalb des Würzespiegels WS bzw. in der Dampfphase kann auf zwischen 0 und 0,5 bar-ü (bar-ü = Überdruck in bar), vorzugsweise zwischen 0 und 0,1 bar-ü, insbesondere zwischen 0 und 0,05 bar-ü, eingestellt werden.
Durch Unterdrucksetzen des Würzekörpers können höhere Würzetemperaturen realisiert werden, ohne dass es zu einer stark brodelnden Kochung der Würze kommt. Zudem können die stofflichen Umsetzungen in der Würze während der Wärmebehandlung beschleunigt werden, so dass die Behandlungszeit insgesamt verkürzt und die Gesamtverdampfung verringert werden kann. Ferner können die Verhältnisse wie sie bei geringeren Höhen herrschen, eingestellt werden, falls gewünscht.
Zudem kann ein Teilvolumenstrom der gemäß Schritt (a) erwärmten Würze W in das Gefäß P oberhalb des Würzespiegels WS und vorzugsweise in der Richtung tangential zur Seitenwand S des Gefäßes P eingeleitet werden. Dabei kann die Strömungsgeschwindigkeit dieses Teilvolumenstroms der Würze W vorzugsweise 2 bis 4 m/s betragen. Weiter kann dieser Teilvolumenstrom der Würze W vorzugsweise 1 bis 10%, insbesondere 1 bis 5%, des Gesamtvolumenstroms der gemäß Schritt (a) erwärmten Würze W betragen.
Durch ein Beaufschlagen der Würzeoberfläche mit einem Teilvolumenstrom der Würze kann eine mögliche Schaumbildung auf der Würzeoberfläche wirksam unterdrückt oder vermindert werden. Insbesondere ist es möglich, den Teilvolumenstrom derart auf einen brauereitypischen Prallschirm zu führen, so dass die Würze oberhalb des Würzespiegels versprüht wird, eine zusätzliche Ausdampfung stattfindet und dabei eine zu starke Schaumbildung verhindert wird.
In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe durch das Gefäß gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gefäßes sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Für das erfindungsgemäße Gefäß ergeben sich die vorstehend für das erfindungsgemäße Verfahren diskutierten Vorteile analog.
So wird ein Gefäß P zum Aufnehmen einer Würze W bei der bzw. zur Wärmebehandlung der Würze W, vorzugsweise beim Kochen der Würze W, bei der Bier- oder Getränkeherstellung, vorzugsweise ein Würzebottich oder eine Würzepfanne, offenbart. Dieses Gefäß eignet sich vorzugsweise zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei weist das Gefäß P wenigstens eine Seitenwand S, einen Boden B, eine Zuführeinrichtung Z für die Würze W, wobei die Zuführeinrichtung Z wenigstens eine Einlassöffnung E zum Zuführen der Würze W in den Innenraum I des Gefäßes P aufweist, wobei die wenigstens eine Einlassöffnung E in einem unteren Bereich des Gefäßes P oder auf Höhe des unteren Bereichs des Gefäßes P angeordnet ist, und eine Abführeinrichtung X für die Würze W, wobei die Abführeinrichtung X wenigstens eine Auslassöffnung A zum Abführen der Würze W aus dem Innenraum I des Gefäßes P aufweist und wobei die wenigstens eine Auslassöffnung A in einem oberen Bereich des Gefäßes P oder auf Höhe des oberen Bereichs des Gefäßes P angeordnet ist.
Ferner kann die wenigstens eine Einlassöffnung E im Bereich von 0 bis 100 cm, vorzugsweise 0 bis 50 cm, oberhalb der untersten Stelle U des Innenraums I des Gefäßes P angeordnet sein, die mit der Würze W in Berührung kommt, wenn das Gefäß P mit Würze W befüllt ist.
Zusätzlich oder alternativ kann die Zuführeinrichtung Z die Würze W mittels der wenigstens einen Einlassöffnung E auf eine erste Querschnittsfläche Ain bzw. auf eine Fläche in der Größe einer ersten Querschnittsfläche Ain verteilen oder auffächern. Dabei ist die erste Querschnittsfläche Ain im Innenraum I horizontal angeordnet. Die erste Querschnittsfläche Ain beträgt zwischen 10 und 100%, vorzugsweise zwischen 50 und 100%, insbesondere zwischen 70 und 100%, der größten, horizontal angeordneten Querschnittsfläche Amax des Innenraums I.
Zusätzlich oder alternativ kann die erste Querschnittsfläche Ain in einem Normalabstand von höchstens 100 cm, vorzugsweise höchstens 70 cm, insbesondere höchstens 50 cm, von der wenigstens einen Einlassöffnung E entfernt angeordnet sein.
Die wenigstens eine Einlassöffnung E kann eine Mehrzahl von Einlassöffnungen sein. Hierdurch wird die Auffächerung des Würzestroms auf eine große Fläche erleichtert.
Die wenigstens eine Auslassöffnung A kann höchstens 100 cm, insbesondere höchstens 50 cm, unterhalb des Würzespiegels WS angeordnet sein, wenn das Gefäß P mit Würze W befüllt ist.
Zusätzlich oder alternativ kann die Abführeinrichtung X die Würze W mittels der wenigstens einen Auslassöffnung A im Umfang einer bzw. über eine zweite Querschnittsfläche Aout sammeln bzw. abführen. Dabei ist die zweite Querschnittsfläche Aout im Innenraum I horizontal angeordnet. Die zweite Querschnittsfläche Aout kann zwischen 20 und 100%, vorzugsweise zwischen 50 und 100%, insbesondere zwischen 70 und 100%, der größten horizontal angeordneten Querschnittsfläche Amax des Gefäßes P betragen.
Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Querschnittsfläche Aout in einem Normalabstand von höchstens 100 cm, vorzugsweise höchstens 70 cm, insbesondere höchstens 50 cm, von der wenigstens einen Auslassöffnung A entfernt angeordnet sein.
Die wenigstens eine Auslassöffnung A kann eine Mehrzahl von Auslassöffnungen sein. Hierdurch wird das Sammeln des Würzestroms über eine große Fläche erleichtert.
Das Gefäß P kann ferner eine Aufheizvorrichtung K, vorzugsweise einen Innenkocher oder einen Außenkocher, zum Erwärmen der Würze W aufweisen. Dabei kann die Aufheizvorrichtung K im Innenraum I oder außerhalb des Gefäßes P angeordnet sein.
Bevorzugt wird zur Durchführung des Verfahrens das erfindungsgemäße Gefäß eingesetzt.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch die Verwendung gemäß Anspruch 14 gelöst.
Dabei wird das erfindungsgemäße Gefäß bei der Wärmebehandlung, vorzugsweise beim Kochen, einer Würze bei der Bier- oder Getränkeherstellung verwendet.
Die Vorteile sind analog zu denen beim erfindungsgemäßen Verfahren und Gefäß beschriebenen.
Alternativen und weitere Offenbarung der vorliegenden Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise kontinuierlich betrieben werden. Dabei wird fortlaufend die in Schritt (c) abgeführte Würze gemäß Schritt (a) (wieder)erwärmt und anschließend gemäß Schritt (b) in das Gefäß eingeführt. Das Verfahren kann aber auch batchweise betrieben werden.
Das erfindungsgemäße Gefäß kann eine Seitenwand in Gestalt eines Zylinders aufweisen. Das erfindungsgemäße Gefäß ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann auch eine Seitenwand mit ovaler, halbrunder oder mehreckiger (vorzugsweise drei bis zwölf Ecken) Querschnittsgestalt aufweisen.
Der Boden des erfindungsgemäßen Gefäßes kann eben oder im Wesentlichen eben ausgebildet sein. Er kann jedoch alternativ die Gestalt eines Konus, eines Spitzkegels, eines Stumpfkegels, einer Halbkugel, eines Klöpperbodens, eines Kopfbogenbodens oder davon abgeleitete Gestaltungen aufweisen. Letztere drei sind insbesondere für Würzebehandlungen bei Überdruck aufgrund ihrer verbesserten mechanischen Stabilität vorteilhaft. Der Boden und die Seitenwand des erfindungsgemäßen Gefäßes müssen nicht separate Elemente sein, sondern können auch einstückig ausgebildet sein.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Gefäß hinsichtlich der Seitenwand und/oder des Bodens die Gestalt eines herkömmlichen Würzebottichs oder einer herkömmlichen Würzepfanne haben.
Das erfindungsgemäße Gefäß kann ein Höhe zu Durchmesser-Verhältnis (H/D-Verhältnis) haben, das größer ist als bei herkömmlichen Würzebottichen oder Würzepfannen (H/D = 0,57 bis 0,73). Das H/D-Verhältnis des erfindungsgemäßen Gefäßes kann 0,5 bis 1,5, vorzugsweise 0,75 bis 1,5, insbesondere 0,9 bis 1,2, betragen. Durch ein höheres H/D-Verhältnis wird der Würzekörper im Gefäß schlanker und höher, wodurch sich bei gleichem Volumen die Wegstrecke für die Dampfblasen vorteilhaft verlängert, wie vorstehend erläutert. Zudem wird vorteilhaft ein größeres Verhältnis von der ersten Querschnittsfläche gemäß Anspruch 4 zur größten, horizontal angeordneten Querschnittsfläche gemäß Anspruch 4 erzielt.
Die Zuführeinrichtung des erfindungsgemäßen Gefäßes kann als ein einfacher zylindrischer Rohrstutzen am unteren Ende des Bodens des Gefäßes ausgebildet sein, wobei der Boden hierbei beispielsweise eine konische, nach unten zulaufende Gestalt aufweist.
Die Zuführeinrichtung kann alternativ als wenigstens ein nach oben offener Trichter oder Einlaufverteiler mit jeweils wenigstens einer Einlassöffnung ausgebildet (ähnlich eines Diffusors) sein. Durch die Trichterform wird der Würzestrom vorteilhaft aufgefächert und die Strömungsgeschwindigkeit verlangsamt.
Ist die Zuführeinrichtung als eine Mehrzahl von Trichtern ausgebildet, ist es bevorzugt, diese gleichmäßig über die Querschnittsfläche des Innenraums des Gefäßes verteilt anzuordnen. Eine Mehrzahl der Trichter kann alternativ auch auf einer oder mehreren Kreislinien im Innenraum angeordnet sein. Hierdurch kann die Querschnittsfläche des Innenraums noch umfassender angeströmt werden.
Wiederum alternativ kann die Zuführeinrichtung beispielsweise auch als wenigstens eine Ringleitung mit einer Mehrzahl von Öffnungen (ähnlich eines perforierten Rohres) als Einlassöffnungen ausgebildet sein. Diese Gestalt bedeutet eine einfache Konstruktion, leichte Montage und gute Reinigbarkeit des im Innenraum des Gefäßes befindlichen Teils der Zuführeinrichtung.
In einer weiteren Alternative kann die Zuführeinrichtung in Gestalt eines Rohres oder Rohrstücks ausgebildet sein, wobei die Einlassöffnung beispielsweise durch ein offenes Rohrende oder eine teilflächig oder vollflächig perforierte Wand des Rohrs verwirklicht sein kann. Dabei kann das Rohr durch den Boden und/oder die Seitenwand des Gefäßes geführt werden. Der Teil des Rohrs oder Rohrstücks, der sich im Innenraum befindet, kann verschiedene Gestalten aufweisen. Denkbar sind beispielsweise ringförmige oder sternförmige oder mehreckige Gestaltungen des Rohrs. Dabei kann der Rohrquerschnitt eine beliebige geometrische Form, insbesondere einen Kreis, aufweisen.
Die Zuführeinrichtung und ebenso die Abführeinrichtung können jeweils auch weitere Elemente, wie beispielsweise Ein- oder Auslaufprallbleche oder sonstige Strömungsleitelemente, welche eine Strömungsauffächerung oder -sammlung verstärken oder unterstützen, ergänzt sein.
Es entspricht auch der Lehre der vorliegenden Anmeldung, dass die Zuführeinrichtung vollständig oder im Wesentlichen vollständig außerhalb des Innenraums des Gefäßes (wenn die Einlassöffnung am beispielsweise in der Seitenwand angeordnet sind) oder Teile derselben innerhalb und Teile derselben außerhalb des Gefäßes angeordnet sind (beispielsweise bei einer Durchführung eines Rohrs als Zuführeinrichtung durch die Seitenwand und oder den Boden des Gefäßes und Fortführung des Rohrs im Innenraum).
Die Einlassöffnung oder die Einlassöffnungen der Zuführeinrichtung können im Innenraum des erfindungsgemäßen Gefäßes und/oder in der Seitenwand des Gefäßes und/oder im Boden des Gefäßes angeordnet sein. Hierbei sind alle Kombinationen möglich. Zum Beispiel kann ein Teil der Einlassöffnungen im Innenraum angeordnet sein, während ein anderer Teil der Einlassöffnungen im Boden und/oder in der Seitenwand angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform können die Einlassöffnungen nur im Innenraum, nur im Boden, nur in der Seitenwand oder sowohl im Boden, als auch in der Seitenwand angeordnet sein.
Die wenigstens eine Einlassöffnung kann in Gestalt einer Öffnung beliebiger Gestalt ausgebildet sein, beispielsweise als kreisrundes Loch (Bohrung) oder als Schlitz.
Die Ausgestaltung und Anordnung der Zuführeinrichtung und insbesondere ihrer wenigstens einen Einlassöffnung verfolgt das Ziel, die beim oder nach dem Austritt der erwärmten Würze aus der Einlassöffnung gebildeten Dampfblasen über eine möglichst große Querschnittsfläche des Innenraums des Gefäßes gleichmäßig zu verteilen.
Durch die Wahl der geeigneten Größe und/oder Gestalt der Einlassöffnung kann die Größe der entstehenden Dampfblasen vorteilhaft derart beeinflusst werden, dass eine hohe Durchmischung und/oder ein effizienter Austrag unerwünschter Aromastoffe erzielt wird. Generell wird die Erzeugung kleinerer Dampfblasen bevorzugt, da hier eine größere spezifische Oberfläche und damit eine einhergehende größere Phasengrenze zwischen Dampfblase und Würzekörper entstehen. Je größer die spezifische Oberfläche, desto wirksamer der Austrag unerwünschter Aromastoffe.
Die erfindungsgemäße Abführeinrichtung kann grundsätzlich jede der Gestaltungen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Zuführeinrichtung annehmen. Die Gestalt der Abführeinrichtung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Analog können die Auslassöffnungen jede der vorstehend für die Einlassöffnungen beschriebenen Gestaltungen aufweisen.
Im erfindungsgemäßen Gefäß kann die Abführeinrichtung die gleiche Gestalt wie die dort vorhandene Zuführeinrichtung aufweisen, die Abführeinrichtung und die Zuführeinrichtung können im selben Gefäß jedoch auch unterschiedliche Gestaltungen aufweisen. Insbesondere können die Einlassöffnungen dieselbe Gestalt aufweisen wie die Auslassöffnungen. Sie können jedoch auch voneinander verschiedene Gestaltungen aufweisen.
Die Abführeinrichtung unterscheidet sich grundsätzlich von der Zuführeinrichtung bezüglich deren Anordnung im oder am erfindungsgemäßen Gefäß. So kann die Abführeinrichtung des erfindungsgemäßen Gefäßes beispielsweise am oberen Ende des Innenraums oder im Bereich des oberen Endabschnitts der Seitenwand angeordnet sein. Vorzugsweise wird die Abführeinrichtung im Bereich des Würzespiegels, insbesondere unterhalb des Würzespiegels im Würzekörper, angeordnet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auslassöffnungen derart angeordnet sind, dass sie bei der Durchführung des Verfahrens stets mit Würze bedeckt sind. Hierdurch wird das Einziehen von Luft oder Dampf aus der Dampfphase über dem Würzespiegel vermieden.
Die Abführeinrichtung kann, muss aber nicht ortsfest im bzw. am Gefäß angebracht sein. Alternativ kann die Abführeinrichtung oder wenigstens die Auslassöffnung(en) auch relativ zum Gefäß beweglich angebracht sein, so dass die Anordnung der Abführeinrichtung oder wenigstens der Auslassöffnung(en) an die Höhe eines (sudweise) schwankenden Würzespiegels angepasst werden kann. Wiederum alternativ hierzu können zum gleichen Zweck die Auslassöffnungen im Innenraum auf verschiedenen Höhen angeordnet werden.
Die Abführeinrichtung kann alternativ als wenigstens ein nach unten oder oben offener Trichter oder Auslaufsammler mit jeweils einer Auslassöffnung ausgebildet sein. Durch die Trichterform wird der Würzestrom vorteilhaft zusammengefasst. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die als wenigstens ein Trichter ausgebildeter Abführeinrichtung als ein oder mehrere, nach oben offene(r) Trichter im Gefäß unterhalb des Würzespiegels angeordnet ist. Hierdurch wird die von unten aufströmende und unterhalb des Würzespiegels ankommende Würze beim Abzug in den (oder die) nach oben offenen Trichter im Würzekörper eingesaugt. Dabei kehrt sich im Bereich der Abführeinrichtung die Strömungsrichtung der von unten nach oben strömenden Würze im Bereich des Trichterrands um. Innerhalb des Trichters ist die Strömung der Würze vom Trichterrand zum Trichterhals, d. h., im Wesentlichen von oben nach unten, gerichtet. Bei dieser Strömungsumkehr werden die schwereren Flüssigkeitsbestandteile der Würze in den Trichter gesaugt, während die Dampfblasen auftriebsbedingt weiter aufwärts steigen. Hierdurch gelingt eine noch bessere Trennung von Würze und Dampf beim Abzug der Würze. Nach oben offene Trichter als Abführeinrichtung haben zudem den Vorteil der guten Reinigbarkeit durch übliche CIP-Maßnahmen.
Ist die Abführeinrichtung als eine Mehrzahl von Trichtern ausgebildet, ist es bevorzugt, diese gleichmäßig über die Querschnittsfläche des Innenraums im oberen Bereich des Gefäßes verteilt anzuordnen. Eine Mehrzahl der Trichter kann alternativ auch auf einer oder mehreren Kreislinien im Innenraum angeordnet sein. Durch eine Mehrzahl von Trichtern kann die Würze über eine noch größere Querschnittsfläche „abgesaugt” werden.
Wiederum alternativ kann die Abführeinrichtung beispielsweise auch als wenigstens eine Ringleitung mit einer Mehrzahl von Öffnungen als Auslassöffnungen ausgebildet sein. Diese Gestalt bedeutet eine einfache Konstruktion, leichte Montage und gute Reinigbarkeit des im Innenraum des Gefäßes befindlichen Teils der Abführeinrichtung.
In einer weiteren Alternative kann die Abführeinrichtung in Gestalt eines Rohres oder Rohrstücks ausgebildet sein, wobei die Auslassöffnung durch eine teilflächig oder vollflächig perforierte Wand des Rohrs verwirklicht sein kann. Dabei kann das Rohr durch den Deckel und/oder die Seitenwand des Gefäßes geführt werden. Der Teil des Rohrs oder Rohrstücks, der sich im Innenraum befindet, kann verschiedene Gestalten aufweisen. Denkbar sind beispielsweise ringförmige oder sternförmige oder mehreckige Gestaltungen des Rohrs. Dabei kann der Rohrquerschnitt eine beliebige geometrische Form, insbesondere einen Kreis, aufweisen.
Es entspricht auch der Lehre der vorliegenden Anmeldung, dass die Abführeinrichtung vollständig oder im Wesentlichen vollständig außerhalb des Innenraums des Gefäßes (wenn die Auslassöffnungen beispielsweise in der Seitenwand angeordnet sind) oder Teile derselben innerhalb und Teile derselben außerhalb des Gefäßes angeordnet sind (beispielsweise bei einer Durchführung eines Rohrs als Abführeinrichtung durch die Seitenwand und/oder den Deckel des Gefäßes und Fortführung des Rohrs im Innenraum).
Die Auslassöffnung oder die Auslassöffnungen der Abführeinrichtung können im Innenraum des erfindungsgemäßen Gefäßes und/oder in der Seitenwand des Gefäßes und/oder im Deckel des Gefäßes angeordnet sein. Hierbei sind alle Kombinationen möglich. Zum Beispiel kann ein Teil der Auslassöffnungen im Innenraum angeordnet sein, während ein anderer Teil der Auslassöffnungen in der Seitenwand angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform können die Auslassöffnungen nur im Innenraum, nur im Deckel, nur in der Seitenwand oder sowohl im Deckel, als auch in der Seitenwand angeordnet sein.
Ferner kann die wenigstens eine Auslassöffnung im Innenraum in der Draufsicht mittig oder im Bereich um die Mittelachse (z. B. konzentrisch) angeordnet sein.
Die Erfindung kann auch ein System zum Wärmebehandeln, vorzugsweise zum Kochen, einer Würze bei der Bier- oder Getränkeherstellung, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassen, wobei das System wenigstens aufweist: das erfindungsgemäße Gefäß wie vorbeschrieben und eine Aufheizvorrichtung, vorzugsweise einen Innenkocher oder einen Außenkocher, zum Erwärmen der Würze. Dabei kann die Aufheizvorrichtung im Innenraum des Gefäßes oder außerhalb des Gefäßes angeordnet sein.
Es ist Teil der Offenbarung dieser Anmeldung, dass alle im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gefäß und dem erfindungsgemäßen Verfahren offenbarten Merkmale miteinander beliebig kombiniert werden können.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden in der vorliegenden Anmeldung weitere Bestandteile des erfindungsgemäßen Gefäßes oder Systems, wie beispielsweise eine Würzepumpe, Leitungen, Ventile, Mittel zur Durchfluss- oder Drucksteuerung in der Würzeleitung zur Zuführeinrichtung, Steuer-, Mess- und Regeltechnik, CIP-Ausrüstung usw., welche der Fachmann für die Durchführung der Erfindung als ggf. erforderlich ansehen würde, aber den Kern der Erfindung nicht berühren, weggelassen. Dennoch sollen sie nach dem Verständnis des Fachmanns als Teil der Offenbarung gelten.
Figurenbeschreibung/Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung
Die 1 bis 6, welche als nicht maßstäbliche Darstellungen aufzufassen sind, stellen beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gefäßes P dar. Der Einfachheit halber sind Pumpen, Messsensoren, und ggf. erforderliche, zusätzliche Leitungen, die der Fachmann für eine derartige Vorrichtung vorsehen würde, in der Zeichnung weggelassen. In den Figuren ist der Strömungsweg der Würze während der Wärmebehandlung als Pfeile dargestellt.
1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gefäßes P in der Querschnittsansicht. Das Gefäß P weist einen konusförmigen Boden B, eine zylindrische Seitenwand S, und einen Deckel D mit einem Dunstabzugsrohr auf. In der Nähe des Gefäßes P befindet sich ein Außenkocher K, der jeweils über eine Würzeleitung mit der Zuführeinrichtung Z und der Abführeinrichtung X verbunden ist. Die Zuführeinrichtung Z ist bei dieser Ausführungsform als eine rohrförmige Zuleitung ausgebildet, die sich an den Endabschnitt des konusförmigen Bodens B anschließt. Eine Einlassöffnung E stellt die Verbindung zwischen der Zuführeinrichtung Z und dem Innenraum I des Gefäßes P dar. Im oberen Bereich des Gefäßes P, genauer der Seitenwand S, ist die Abführvorrichtung X angeordnet, welche als Ringleitung außen auf der Seitenwand angebracht ist. Die Seitenwand S sowie die Abführvorrichtung X weisen in regelmäßigen Abständen Öffnungen auf, welche als Auslassöffnungen A eine Fluidverbindung vom Innenraum I zur Abführeinrichtung X ausbilden. In der gezeigten Ausführungsform ist das Gefäß P nahezu vollständig mit der Würze W gefüllt. Die Auslassöffnungen A sind unterhalb des Würzespiegels WS angeordnet.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Würze W im Außenkocher K auf eine Temperatur T1 erwärmt, welche vorzugsweise beim Austritt aus dem Außenkocher K gemessen wird. Die derart erwärmte Würze W wird über eine Leitung der Zuführeinrichtung Z zugeführt. Dort tritt die Würze durch die Einlassöffnung E in den Innenraum I ein, wobei sich der Würzestrom auffächert und sich seine Strömungsgeschwindigkeit verringert. So weist die Würze W an der Einlassöffnung E eine Strömungsgeschwindigkeit V1 auf, welche höher ist als die Strömungsgeschwindigkeit V2 der Würze W an der Stelle des Innenraums I, an der der Innenraum I die größte horizontal angeordnete Querschnittsfläche Amax aufweist.
An der Einlassöffnung E trifft die wärmere Würze W mit der Temperatur T2 auf die im Innenraum vorliegende Würze W mit einer geringeren Temperatur. Aufgrund dieses Temperaturunterschiedes und/oder der Auffächerung des Würzestroms bilden sich im Bereich der Einlassöffnung E Dampfblasen O aus. Der Würzestrom strömt im Innenraum I nach oben in Richtung des Würzespiegels WS. Im oberen Bereich des Innenraums I tritt die Würze W kurz unterhalb des Würzespiegels WS durch die Ausgangsöffnungen A durch und wird mittels der Abführeinrichtung X abgezogen. Unmittelbar vor den Ausgangsöffnungen A weist die Würze eine Temperatur T3 auf, welche geringer als die Temperatur T2 vor dem Eintritt in den Innenraum I des Gefäßes P ist. Die abgezogene Würze W kann im Außenkocher K erneut auf die Temperatur T1 erwärmt werden und mittels der Zuführeinrichtung Z – wie vorstehend beschrieben – in den Innenraum I des Gefäßes P eingebracht werden.
Die Dampfblasen O steigen in etwa derselben Richtung wie der Würzestrom, nämlich nach oben, auf, weisen jedoch eine zum Würzestrom verschiedene Geschwindigkeit auf. Beim Aufsteigen durch die Würze W nehmen die Dampfblasen unerwünschte flüchtige Stoffe aus der Würze bis zu einer Sättigung auf. Hierdurch wird eine effiziente Abreicherung der Würze an den unerwünschten Stoffen, wie DMS, erzielt. Gleichzeitig sorgen die aufsteigenden Dampfblasen O für eine intensive Durchmischung des Würzekörpers, so dass die Ausbildung von Totzonen, d. h., von Bereichen im Würzekörper, die am intensiven Stoffaustausch durch Vermischung nicht oder nur wenig beteiligt sind, vermieden oder wenigstens vermindert. Je größer die Querschnittsfläche Ain, die vom aufgefächerten Würzestrom und/oder den aufsteigenden Dampfblasen erfasst oder beaufschlagt wird, desto intensiver ist die Durchmischung der Würze W und desto vollständiger und effizienter ist die Abreicherung an unerwünschten, flüchtigen Stoffe aus der Würze W.
Zur Vermeidung von Wiederholungen werden in der nachfolgenden Beschreibung nur die Unterschiede zu den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen erläutert.
2 zeigt eine Querschnittansicht einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gefäßes P.
Beim Gefäß P gemäß 2 ist die Einlassöffnung E als eine Mehrzahl von Einlassöffnungen E ausgebildet, welche im konischen Boden B des Gefäßes P voneinander beabstandet angeordnet sind. Im Vergleich zur Ausführungsform gemäß 1 wird durch die Mehrzahl der Einlassöffnungen E eine größere Querschnittsfläche Ain von der aufsteigenden Würze W erfasst, wodurch der Umfang der Durchmischung verbessert wird.
Darüber hinaus weist das Gefäß P in 2 dargestellten Ausführungsform eine Abführeinrichtung X auf, welche im Innenraum I neben einer Abführleitung nach außen als zwei nach oben offene Trichter ausgeführt ist. Die offenen Enden der Trichter stellen die Auslassöffnungen A dar und sind unterhalb des Würzespiegels WS angeordnet. Die aufströmende Würze W und die aufsteigenden Dampfblasen O bewegen sich im Innenraum I an den Trichtern der Abführeinrichtung X vorbei, wobei die Dampfblasen O bis zum Würzespiegel WS aufsteigen und dort in die Dampfphase oberhalb des Würzespiegels WS übergehen. Dagegen wird die aufsteigende Würze am Rand des jeweiligen Trichters aufgrund der Ansaugung durch die Abführeinrichtung X um grob 180° umgelenkt, tritt durch die Auslassöffnungen A in den jeweiligen Trichter ein und wird über die Abführleitung nach außen abgeführt. Die Würze W kann in der Aufheizvorrichtung K erwärmt und dem Gefäß P über die Zuführeinrichtung Z zugeführt werden.
Idealerweise sind die Auslassöffnungen A der Trichter nahe am Würzespiegel WS angeordnet, um einen möglichst langen Strömungsweg der Würze W zum Zwecke einer möglichst weitreichenden Abreicherung mit flüchtigen Stoffen zu erzielen. Andererseits sollte vermieden werden, dass durch das Abziehen der Würze W Dampf oder Luft aus der Dampfphase oberhalb des Würzespiegels WS in die abgesaugte Würze eingezogen wird. Daher sollten die Auslassöffnungen A der Trichter nicht unmittelbar am Würzespiegel WS, sondern in einem ausreichenden Abstand zum Würzespiegel WS angeordnet sein.
3 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gefäßes P.
Das Gefäß P weist als Boden B einen Klöpperboden auf. Hierdurch wird der Betrieb des Gefäßes P mit höheren Drücken im Innenraum möglich. Die Zuführeinrichtung Z ist einerseits als eine Ringleitung ausgebildet. Diese weist beispielsweise auf ihrer Oberseite und/oder seitlich runde und gleichmäßig voneinander beanstandete Öffnungen als die Einlassöffnungen E auf. Die Ausbildung der Zuführeinrichtung Z als Ringleitung ist konstruktiv einfach und erzielt vorteilhaft eine große, von der einströmenden Würze erfasste Querschnittsfläche Ain.
Die vorstehend beschriebene Zuführeinrichtung Z kann beispielsweise durch eine weitere Zuführeinrichtung Z' ergänzt werden, welche wie die Abführeinrichtung X der Ausführungsform gemäß 1 ausgebildet sein kann. Die Zuführeinrichtung Z' ist jedoch im unteren Bereich des Gefäßes angeordnet.
In ähnlicher Weise wie die Zuführeinrichtung Z ist die Abführeinrichtung X als Ringleitung mit Abführleitung ausgeführt. Dabei weist diese Ringleitung auf ihrer Oberseite, Unterseite und/oder seitlich nach außen und nach innen schlitzförmige oder runde Öffnungen auf, welche gleichmäßig voneinander beabstandet sind und als die Auslassöffnungen A dienen. Durch diese Ausgestaltung der Abführeinrichtung X kann im oberen Bereich des Würzekörpers das Abziehen der Würze W über eine große Querschnittsfläche Aout erzielt werden.
Die Querschnittsdarstellung gemäß 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gefäßes P. Dieses weist wie die Ausführungsform der 3 einen als Klöpperboden ausgebildeten Boden B auf.
Bei der Ausführungsform der 4 ist die Zuführeinrichtung Z als eine Mehrzahl von nach oben offenen Trichtern ausgebildet, welche gleichmäßig voneinander beabstandet auf eine Ringleitung aufgesetzt sind. Die Trichterränder stellen die Einlassöffnungen E der Würze in den Innenraum I dar. Durch die Form der Trichter findet eine weiter verbesserte Auffächerung des Würzestroms statt, so dass bei dieser Anordnung eine große von der Würze angeströmte bzw. durchströmte Querschnittsfläche Ain erzielt wird.
Die bei dieser Ausführungsform dargestellte Abführeinrichtung X besteht aus einem Abführrohr, von dem sich nach unten eine Mehrzahl von Rohrstutzen abzweigen, welche in die Würze tauchen. Die Rohrstutzen weisen an ihrem jeweiligen Endabschnitt eine perforierte oder mit Öffnungen versehene Wand auf. Diese Perforation bzw. Öffnungen sind die Auslassöffnungen A der Abführeinrichtung X. Die Gestalt und Anordnung der Abführeinrichtung X wird analog zu den vorstehend diskutierten Gründen so gewählt, dass die Auslassöffnungen A möglichst nahe am Würzespiegel WS angeordnet sind. Andererseits wird die Anordnung so gewählt, dass die Auslassöffnungen A hinreichend weit vom Würzespiegel WS beanstandet sind, so dass während des Abziehens der Würze W ein Einziehen von Luft oder Dampf aus der überstehenden Dampfphase wirksam vermieden wird.
5 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gefäßes P (beispielsweise die Ausführungsform der 4) in der Draufsicht. Dabei ist die Zuführeinrichtung Z als eine Mehrzahl von Trichtern ausgeführt, welche auf einer Kreislinie gleichmäßig voneinander beanstandet angeordnet sind. Die Öffnungen am jeweiligen Trichterrand (Kreise mit größerem Durchmesser) der Zuführeinrichtung Z sind als die Einlassöffnungen E gekennzeichnet.
Ferner ist in 5 die von der beim Einströmen durch die Einlassöffnungen E aufgefächerten Würze erfasste Querschnittsfläche Ain sowie die größte, im Innenraum I horizontal angeordnete Querschnittsfläche Amax angegeben (analog zu 4). Dabei ist erkennbar, dass die Fläche Ain kleiner, jedoch nicht wesentlich kleiner als Amax ist. Indem durch die Auffächerung der einströmenden Würze fast die gesamte Querschnittsfläche des Gefäßes P erfasst wird, wird eine weitreichende Durchmischung des Würzekörpers W und der damit verbundenen, weiteren Vorteile wie vorstehend erläutert, erzielt.
6 zeigt eine Variante des beschriebenen Systems mit einem Innenkocher K als Aufheizvorrichtung, welcher vom Würzekörper W umgeben ist, jedoch zum Würzekörper W hin geschlossen ist. Dies spart Platz für die Aufstellung der Vorrichtung. Eine Isolierung der Heizvorrichtung (wie bei einem Außenkocher) ist nicht erforderlich. Beim Aufheizen werden somit Abstrahlverluste eliminiert. Der erhitzte Würzestrom wird durch den Innenkocher geleitet und danach über die Einlassöffnungen E am Gefäßboden B eingebracht. Die Würze wird im oberen Bereich des Würzekörpers W durch die Auslassöffnung A einer Abführeinrichtung X, wie sie beispielsweise in Zusammenhang mit der in 2 dargestellten Ausführungsform beschrieben ist, abgezogen und dem beispielsweise mit Dampf beheizten Innenkocher K zugeführt. Die im Innenkocher erwärmte Würze W wird im Bereich des Bodens B in den Innenraum I des Gefäßes G mittels der Zuführvorrichtung Z und deren Einlassöffnung E eingebracht. Dabei kann ein Teilstrom der Würze W auch über einen Prallschirm C dem Würzekörper W zugeführt werden, wie vorstehend beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gefäßes und des erfindungsgemäßen Verfahrens beschränkt. Vielmehr lassen sich beispielsweise alle in den Anmeldeunterlagen beschriebenen Zuführeinrichtungen Z mit allen beschriebenen Abführeinrichtungen X und sonstigen Bestandteile des Gefäßes P in einem erfindungsgemäßen Gefäß P kombinieren.

Claims

Verfahren zum Wärmebehandeln, vorzugsweise zum Kochen, einer Würze (W) bei der Bier- und Getränkeherstellung, wobei das Verfahren wenigstens die Schritte aufweist: (a) Erwärmen der Würze (W) auf eine erste Temperatur (T1) im Bereich von 95 bis 106°C, vorzugsweise von 98 bis 104°C, in einer Aufheizvorrichtung (K), vorzugsweise in einem Außenkocher oder Innenkocher; (b) Zuführen der derart erwärmten Würze (W) in einen Innenraum (I) eines Gefäßes (P), vorzugsweise eines Würzebottichs oder einer Würzepfanne, durch wenigstens eine Einlassöffnung (E) einer Zuführeinrichtung (Z); wobei die wenigstens eine Einlassöffnung (E) in einem unteren Bereich des Gefäßes (P) oder auf Höhe des unteren Bereichs des Gefäßes (P) angeordnet ist; wobei die Würze (W) unmittelbar vor dem Durchtritt durch die wenigstens eine Einlassöffnung (E) in den Innenraum (I) eine zweite Temperatur (T2) aufweist; (c) Abführen von Würze (W) aus dem Innenraum (I) des Gefäßes (P) durch wenigstens eine Auslassöffnung (A) einer Abführeinrichtung (X); wobei die wenigstens eine Auslassöffnung (A) in einem oberen Bereich des Gefäßes (P) oder auf Höhe des oberen Bereichs des Gefäßes (P) angeordnet ist; wobei die Würze (W) unmittelbar vor dem Durchtritt durch die wenigstens eine Auslassöffnung (A) eine dritte Temperatur (T3) aufweist; wobei die erste Temperatur (T1) derart eingestellt wird, dass die dritte Temperatur (T3), insbesondere nach Erreichen eines stationären Zustandes, eine um 0,2 bis 8°C, vorzugsweise um 0,5 bis 5°C, insbesondere um 0,5 bis 2°C, geringere Temperatur als die zweite Temperatur (T2) ist; und vorzugsweise ein- oder mehrfaches Wiederholen der Schritte (a) bis (c), wobei jeweils die in Schritt (c) abgeführte Würze der Behandlung nach Schritt (a) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (c) die Würze (W) im Bereich unterhalb des Würzespiegels (WS) abgezogen wird, vorzugsweise im Bereich von größer 0 bis kleiner 100 cm, insbesondere im Bereich von größer 0 bis kleiner 50 cm, unterhalb des Würzespiegels (WS).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (b) eine erste Strömungsgeschwindigkeit (V1) der Würze (W) unmittelbar vor dem Durchtritt durch die wenigstens eine Einlassöffnung (E) in den Innenraum (I) auf eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 2 bis 3 m/s eingestellt ist; und/oder eine zweite Strömungsgeschwindigkeit (V2) der Würze (W) beim Durchströmen des Innenraums (I), vorzugsweise eines Bereichs des Innenraums (I) des Gefäßes (P), welcher eine größte, im Innenraum (I) horizontal angeordnete Querschnittsfläche (Amax) des Innenraums (I) aufweist, auf eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 0,1 bis 10%, vorzugsweise 0,2 bis 5%, insbesondere 0,5 bis 2%, der ersten Strömungsgeschwindigkeit (V1) eingestellt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (b) die Würze (W) mittels der Zuführeinrichtung (Z) nach dem Durchtritt durch die wenigstens eine Einlassöffnung (E) in den Innenraum (I) auf eine erste Querschnittsfläche (Ain) verteilt oder aufgefächert wird; wobei die erste Querschnittsfläche (Ain) im Innenraum (I) horizontal angeordnet ist; wobei die erste Querschnittsfläche (Am) zwischen 10 und 100%, vorzugsweise zwischen 50 und 100%, insbesondere zwischen 70 und 100%, der größten, horizontal angeordneten Querschnittsfläche (Amax) des Innenraums (I) aufweist; und wobei die erste Querschnittsfläche (Am) vorzugsweise in einem Normalabstand von höchstens 100 cm, vorzugsweise höchstens 70 cm, insbesondere höchstens 50 cm, von der wenigstens einen Einlassöffnung (E) entfernt angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (c) die Würze (W) aus dem Gefäß (P) mittels der wenigstens einen Auslassöffnung (A) über den Umfang einer zweiten Querschnittsfläche (Aout) abgezogen wird; wobei die zweite Querschnittsfläche (Aout) im Innenraum (I) horizontal angeordnet ist; wobei die zweite Querschnittsfläche (Aout) zwischen 20 und 100%, vorzugsweise zwischen 50 und 100%, insbesondere zwischen 70 und 100%, der größten, horizontal angeordneten Querschnittsfläche (Amax) des Innenraums (I) aufweist; und wobei die zweite Querschnittsfläche (Aout) vorzugsweise in einem Normalabstand von höchstens 100 cm, vorzugsweise höchstens 70 cm, insbesondere höchstens 50 cm, von der wenigstens einen Auslassöffnung (A) entfernt angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teilvolumen der Würze (W) die Schritte (a) bis (c) in einer Frequenz von 5 bis 40 pro Stunde, vorzugsweise 10 bis 20 pro Stunde, durchläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck (p) im Gefäß (P) oberhalb des Würzespiegels (WS) auf zwischen 0 und 0,5 bar-ü, vorzugsweise zwischen 0 und 0,1 bar-ü, insbesondere zwischen 0 und 0,05 bar-ü, eingestellt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilvolumenstrom der gemäß Schritt (a) erwärmten Würze (W) in das Gefäß (P) oberhalb des Würzespiegels (WS) und vorzugsweise in der Richtung tangential zur Seitenwand (S) des Gefäßes (P) eingeleitet wird; und wobei die Strömungsgeschwindigkeit dieses Teilvolumenstroms der Würze (W) vorzugsweise 2 bis 4 m/s beträgt; und wobei dieser Teilvolumenstrom der Würze (W) vorzugsweise 1 bis 10%, insbesondere 1 bis 5%, des Gesamtvolumenstroms der gemäß Schritt (a) erwärmten Würze (W) beträgt.
Gefäß (P) zum Aufnehmen einer Würze (W) bei der Wärmebehandlung der Würze (W), vorzugsweise beim Kochen der Würze (W), bei der Bier- oder Getränkeherstellung, vorzugsweise ein Würzebottich oder eine Würzepfanne, vorzugsweise zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8; wobei das Gefäß (P) wenigstens aufweist: eine Seitenwand (S); einen Boden (B); eine Zuführeinrichtung (Z) für die Würze (W); wobei die Zuführeinrichtung (Z) wenigstens eine Einlassöffnung (E) zum Zuführen der Würze (W) in den Innenraum (I) des Gefäßes (P) aufweist; wobei die wenigstens eine Einlassöffnung (E) in einem unteren Bereich des Gefäßes (P) oder auf Höhe des unteren Bereichs des Gefäßes (P) angeordnet ist; und eine Abführeinrichtung (X) für die Würze (W); wobei die Abführeinrichtung (X) wenigstens eine Auslassöffnung (A) zum Abführen der Würze (W) aus dem Innenraum (I) des Gefäßes (P) aufweist; und wobei die wenigstens eine Auslassöffnung (A) in einem oberen Bereich des Gefäßes (P) oder auf Höhe des oberen Bereichs des Gefäßes (P) angeordnet ist.
Gefäß (P) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einlassöffnung (E) im Bereich von 0 bis 100 cm, vorzugsweise 0 bis 50 cm, oberhalb der untersten Stelle des Innenraums (I) des Gefäßes (P) angeordnet ist, die mit der Würze (W) in Berührung kommt, wenn das Gefäß (P) mit Würze (W) befüllt ist, und/oder die Zuführeinrichtung (Z) die Würze (W) mittels der wenigstens einen Einlassöffnung (E) auf eine erste Querschnittsfläche (Am) verteilt oder auffächert, wobei die erste Querschnittsfläche (Ain) im Innenraum (I) horizontal angeordnet ist, wobei die erste Querschnittsfläche (Am) zwischen 10 und 100%, vorzugsweise zwischen 50 und 100%, insbesondere zwischen 70 und 100%, der größten, horizontal angeordneten Querschnittsfläche (Amax) des Innenraums (I) beträgt; und/oder die erste Querschnittsfläche (Ain) vorzugsweise in einem Normalabstand von höchstens 100 cm, vorzugsweise höchstens 70 cm, insbesondere höchstens 50 cm, von der wenigstens einen Einlassöffnung (E) entfernt angeordnet ist; und/oder die wenigstens eine Einlassöffnung (E) eine Mehrzahl von Einlassöffnungen ist.
Gefäß (P) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Auslassöffnung (A) höchstens 100 cm, insbesondere höchstens 50 cm, unterhalb des Würzespiegels (WS) angeordnet ist, wenn das Gefäß (P) mit Würze (W) befüllt ist; und/oder die Abführeinrichtung (X) die Würze (W) mittels der wenigstens einen Auslassöffnung (A) im Umfang einer bzw. über eine zweite Querschnittsfläche (Aout) sammelt bzw. abführt, wobei die zweite Querschnittsfläche (Aout) im Innenraum (I) horizontal angeordnet ist, wobei die zweite Querschnittsfläche (Aout) zwischen 20 und 100%, vorzugsweise zwischen 50 und 100%, insbesondere zwischen 70 und 100%, der größten horizontal angeordneten Querschnittsfläche (Amax) des Gefäßes (P) beträgt; und/oder die zweite Querschnittsfläche (Aout) vorzugsweise in einem Normalabstand von höchstens 100 cm, vorzugsweise höchstens 70 cm, insbesondere höchstens 50 cm, von der wenigstens einen Auslassöffnung (A) entfernt angeordnet ist; und/oder die wenigstens eine Auslassöffnung (A) eine Mehrzahl von Auslassöffnungen ist.
Gefäß (P) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß (P) ferner aufweist: eine Aufheizvorrichtung (K), vorzugsweise einen Innenkocher oder einen Außenkocher, zum Erwärmen der Würze (W); wobei die Aufheizvorrichtung (K) im Innenraum (I) oder außerhalb des Gefäßes (P) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens das Gefäß (P) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 eingesetzt wird.
Verwendung eines Gefäßes (P) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 bei der Wärmebehandlung, vorzugsweise beim Kochen, einer Würze (W) bei der Bier- oder Getränkeherstellung.