DE102017215923A1

DE102017215923A1 - Vorrichtung und Verfahren zur thermischen Behandlung von Läuterwürze

Info

Publication number: DE102017215923A1
Application number: DE102017215923.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Friedrich
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Läuterwürze in einer Würzepfanne im Batchbetrieb zur Verfügung, wobei ein Beginn der thermischen Behandlung noch während der Läuterung eines Sudes erfolgt, und wobei ein Teil der Wärmeenergie eines bei der thermischen Behandlung entstehenden Brüdens zu einer Vorerwärmung von Läuterwürze desselben Sudes und/oder eines nachfolgenden Sudes für die Würzepfanne wiederverwendet wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur thermischen Behandlung, insbesondere zum Kochen, von Läuterwürze in einer Würzepfanne im Batchbetrieb.
Stand der Technik
Zur Herstellung von Bierwürze werden verschiedene Prozesse durchlaufen. Im Sudhaus werden vor allem fünf Prozesse durchgeführt, nämlich das Maischen, das Läutern, das Würzekochen, die Heißtrubentfernung und das Würzekühlen.
Das Läutern erfolgt im Allgemeinen in einem Läuterbottich oder Maischefilter. Von dort aus wird die sogenannte Läuterwürze in eine Würzepfanne gepumpt und dort zum Kochen gebracht. Die gesamte abgeläuterte Würze, welche in die Würzepfanne verbracht wird, nennt man auch Pfanne-voll-Würze. Wenn der Kochprozess (alternativ wird die Würze teilweise nur heiß gehalten) abgeschlossen und die Würze einer Heißtrubabscheidung zugeführt wird, spricht man von Ausschlagwürze. Für das Kochen von Läuterwürze in der Würzepfanne muss Energie zugeführt werden, die häufig über Zufuhr von Primärenergie, in der Regel in Form von Heizdampf, Hochdruckheißwasser, Heißwasser und/oder Kombinationen hieraus (beispielhaft kann eine Bodenheizfläche mit Dampf und eine Zargenheizfläche mit Heißwasser betrieben werden) oder direkter Befeuerung der Würzepfanne mittels Öl- oder Gasbrennern zugeführt wird. Die zugeführte Energie bringt die Würze zum Kochen, wobei die dabei verdampfenden Komponenten, insbesondere Wasser, aber auch unerwünschte Aromakomponenten, als Brüden über einen Gasabzug, d. h. ein Dunstrohr, auch als Dunstabzug bezeichnet, aus der Würzepfanne abgeleitet werden. Die zugesetzte Verdampfungsenergie geht hierbei allerdings verloren.
Um diesem Energieverlust entgegenzuwirken, setzen Brauereien Dunstkondensatoren, insbesondere sogenannte Pfannendunstkondensatoren, ein, welche einen Teil der Wärmeenergie, insbesondere die Verdampfungswärme, dem Brüden entziehen und Kaltwasser erwärmen. Das hierbei erzeugte Warmwasser wird beispielsweise zum Reinigen der Brauanlagen oder als Einmaisch-/Anschwänzwasser zur Bierherstellung eingesetzt.
Aus dem Stand der Technik sind Sudhausanlagen mit unterschiedlichen Läutersystemen, Würzekochsystemen und einem Pfannendunstkondensator bekannt. Der Pfannendunstkondensator dient der Niederschlagung der bei der Kochung entstehenden Brüden. Die dabei zurückgewonnene Wärmeenergie wird herkömmlicherweise entweder direkt zur Erzeugung von Warmwasser mit beispielsweise 80°C bis 85°C genutzt oder einem Energiespeicher mit beispielsweise 96°C zugeführt und für den folgenden Sud zur Erwärmung der Läuterwürze mittels eines Läuterwürzeerhitzers verwendet. Gerade bei kleinen Sudhäusern wird zumeist lediglich Warmwasser am Pfannendunstkondensator erzeugt. Somit entsteht in Summe mit dem bei der Würzekühlung herkömmlicherweise entstehenden Warmwasser im Bereich von 80°C bis 85°C häufig ein Warmwasserüberschuss, der nur schwer oder gar nicht in der Brauerei verwendet werden kann. Somit muss Warmwasser über den Gully verworfen werden. Kann oder darf keine große Menge an Warmwasser über den Kanal abgeleitet werden, muss dieses Warmwasser durch Einsatz eines Kühlers unter hohem Energieeinsatz reduziert (abgekühlt) werden.
Weiterhin ist auch die fraktionierte Kochung bekannt. Hierbei wird die Vorderwürze separat von den Nachgüssen thermisch behandelt (siehe Habilitationsschrift „Entwicklung innovativer Technologien zur Optimierung der Würze- und Bierqualität“ von Dr.-Ing. Martin Krottenthaler, 2007, Lehrstuhl für Technologie der Brauerei I, Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, S. 154ff.) Die bekannte fraktionierte Kochung weist jedoch immer den Nachteil auf, dass die beiden Würzefraktionen eines Sudes in zwei Behältern behandelt werden müssen.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Systeme ist, dass die rekuperierte Energie des Pfannendunstkondensators stets zwischengespeichert werden muss oder direkt zur Erzeugung von zumeist nicht benötigtem Warmwasser verwendet wird.
Weiterhin stellt in herkömmlichen Sudhäusern häufig die Läuterung und in kleinen Sudhäusern mit beispielsweise nur drei Gefäßen (z. B. Maischbottich, Läutersystem, Whirlpoolpfanne) und ohne Vorlaufgefäß die Würzekochung den zeitlich limitierenden Faktor dar.
Es liegt somit der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein bezüglich des Einsatzes von Heizenergie verbessertes Verfahren zur thermischen Behandlung von Läuterwürze im Sudhaus zur Verfügung zu stellen. Des Weiteren soll ein möglicher Warmwasserüberschuss reduziert werden und ein eventuell vorhandener Energiespeicher kleiner als herkömmlich ausgeführt werden oder gänzlich entfallen. Darüber hinaus soll der Produktionsprozess zeitlich verkürzt werden, um die Effektivität und Wirtschaftlichkeit eines Sudhauses zu erhöhen. Hierzu sollen entsprechende Vorrichtungen zur thermischen Behandlung von Läuterwürze zur Verfügung gestellt werden.
Beschreibung der Erfindung
Die oben genannten Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren zur thermischen Behandlung, insbesondere zum Kochen, von Läuterwürze in einer Würzepfanne im Batchbetrieb, bei dem ein Beginn der thermischen Behandlung noch während der Läuterung eines Sudes erfolgt, und wobei ein Teil der Wärmeenergie eines bei der thermischen Behandlung entstehenden Brüdens zu einer Vorerwärmung von Läuterwürze desselben Sudes und/oder eines nachfolgenden Sudes für die Würzepfanne wiederverwendet wird.
Die Würzepfanne kann auch als kombinierte Maisch- und Würzepfanne oder als Whirlpoolpfanne ausgeprägt sein. Die genannten Weiterbildungen sind daher in der gesamten Anmeldung mit dem Begriff der Würzepfanne mit umfasst.
Unter einer thermischen Behandlung von Läuterwürze ist hier und im Folgenden ein Erwärmen, insbesondere Kochen, und/oder Heißhalten der durch Abläutern gewonnenen Läuterwürze zu verstehen. Dabei kann die Läuterwürze wie unten beschrieben die von den Trebern ablaufende Vorderwürze und einen oder mehrere Nachgüsse umfassen, die durch Anschwänzen mit warmem Wasser gewonnen werden. Das Abläutern kann wie allgemein bekannt mit einem Läuterbottich oder einem Maischefilter oder anderen bekannten Trennverfahren und -vorrichtungen erfolgen.
Durch die thermische Behandlung der Läuterwürze werden unter Anderem zugesetzte Hopfenbestandteile gelöst und umgewandelt, unerwünschte Aromastoffe ausgedampft, Enzyme zerstört und Eiweiß-Gerbstoff-Verbindungen ausgeschieden. Darüber hinaus findet eine Verdampfung eines Teils des in der Läuterwürze enthaltenen Wassers statt, wodurch der Extraktgehalt der verbleibenden Würze ansteigt. Die thermische Behandlung umfasst hier und im Folgenden explizit die Möglichkeit einer oder mehrerer Heißhaltephasen. Je nach Druck variieren dabei die für die Kochung bzw. Heißhaltung verwendeten Temperaturen der thermisch behandelten Würze. Bei atmosphärischem Normaldruck liegen die Temperaturen beispielsweise zwischen 95 °C und 100 °C, bei Unterdruck zwischen 88 °C und 92 °C und bei Überdruck bei bis zu 110 °C. Die im Folgenden explizit angeführten Temperaturen beziehen sich auf eine thermische Behandlung bei einem Normaldruck von 1 bar. Die vorliegende Anmeldung umfasst aber auch die für andere Drücke entsprechend angepassten Siede- und Druckbereiche.
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Läuterwürze im Batchbetrieb. Im Gegensatz zum kontinuierlichen Betrieb wird im Batchbetrieb, wie im Stand der Technik im Prinzip bekannt, eine Charge der Läuterwürze mit vorgegebenem Volumen, der sogenannten Pfanne-voll-Würze bzw. dem Sud, nach der Läuterung in der Würzepfanne thermisch behandelt, beispielsweise gekocht, bevor der nachfolgende Sud thermisch behandelt wird. Das Verfahren wird somit nach Behandlung eines Sudes unterbrochen, um den gesamten Sud aus der Würzepfanne, und beispielsweise in einen Whirlpool zur Trubentfernung, zu leiten. Die Größe des Sudes kann dabei insbesondere durch die Menge der aus der Maische in einem Läuterbottich abgeläuterten Läuterwürze bestimmt sein. Hier und im Folgenden ist unter dem Gesamtvolumen eines Sudes das Volumen der Pfanne-voll-Würze, also das Pfanne-voll-Volumen zu verstehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zumindest ein Teil der, beispielsweise aus dem Läuterbottich abgeläuterten, Läuterwürze zunächst einer Vorerwärmung unterzogen (unter Vorerwärmung wird hier die sogenannte Läuterwürzeerhitzung verstanden), bevor sie in das Kochsystem, das unter anderem die Würzepfanne und einen Innen- und/oder Außenkocher umfassen kann, eingebracht wird. Bei dieser Vorerwärmung kann die Läuterwürze beispielsweise von 76 °C auf 94 °C erhitzt werden. Die vorerwärmte Läuterwürze besitzt jedoch meist noch nicht die für die thermische Behandlung erforderliche Temperatur, welche erst entweder durch einen weiteren Heizschritt mittels des Innen- und/oder Außenkochers oder mittels eines sogenannten Boosters erreicht wird. Unter einem Booster wird entweder die zweite Stufe eines Läuterwürzeerhitzers verstanden, welcher beispielhaft mit Dampf versorgt wird und die Läuterwürze direkt weiter aufheizt, beispielsweise auf Kochtemperatur, oder das Heizmedium bzw. Wärmeträgermedium wird zum Beispiel mit Dampf auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und anschließend zum Erhitzen der Läuterwürze im Läuterwürzeerhitzer, beispielsweise auf Kochtemperatur, verwendet.
Ein entscheidendes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dabei, dass die thermische Behandlung eines Teils eines Sudes in der Würzepfanne bereits beginnt, während der Rest des Sudes noch geläutert wird. Anders ausgedrückt wird bereits ein Teil eines Sudes in der Würzepfanne thermisch behandelt, z. B. gekocht, während die Läuterung desselben Sudes fortgesetzt wird. Die Phasen Würzekochung und Läuterung im Batchbetrieb werden somit ineinander verschränkt. Dadurch ergibt sich, wie unten beispielhaft erläutert, eine erhebliche zeitliche Verkürzung des Sudhausprozesses, sodass die Produktivität des Sudhauses, d. h. die Anzahl der Sude pro Tag, gesteigert werden kann.
Da die thermische Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung somit bereits vor Abschluss der Läuterung des Sudes beginnt, entsteht somit auch bereits ein Brüden während dieses Teils der Läuterung, dessen Wärmeenergie erfindungsgemäß zur Vorerwärmung der noch abzuläuternden Läuterwürze wiederverwendet wird. Der Läuterprozess umfasst somit zwei Phasen, wobei während der ersten Phase noch keine thermische Behandlung im Kochsystem, insbesondere in der Würzepfanne, stattfindet und bereits während der zweiten Phase durch die thermische Behandlung der Läuterwürze, die während der ersten Phase dem Kochsystem, insbesondere der Würzepfanne, zugeführt wird, ein Brüden anfällt. Dabei kann jedoch wie unten genauer beschrieben auch die während der ersten Phase anfallende Läuterwürze vorerwärmt werden, indem hierzu die Wärmeenergie aus dem Brüden eines vorausgehenden Sudes eingesetzt wird. In diesem Fall kann die gesamte Läuterwürze vor Zufuhr zum Kochsystem einer Vorerwärmung unter Wiederverwendung der Brüdenenergie unterzogen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit ein Teil der Wärmeenergie des nach Beginn der thermischen Behandlung der bereits abgeläuterten Läuterwürze des Batches, d. h. Sudes, entstehenden Brüdens zur Vorerwärmung der restlichen, noch in der Läuterung befindlichen Läuterwürze desselben Sudes und/oder eines Teils der Läuterwürze eines, insbesondere unmittelbar, nachfolgenden Sudes, der für die thermische Behandlung in derselben Würzepfanne vorgesehen ist, verwendet. Im Idealfall kann somit nach einer Anlaufphase bis zur ersten Teilkochung die gesamte im folgenden Verlauf anfallende weitere Läuterwürze vor ihrer Zufuhr zu dem Kochsystem vorerwärmt werden. Die Vorerwärmung erfolgt dabei auf eine Temperatur, die ohne Verwendung eines Boosters zwischen der Ausgangstemperatur der Läuterwürze aus dem Läuterprozess und der benötigten Koch- bzw. Heißhaltetemperatur liegt. Die durch die Vorerwärmung eingesparte Heizenergie muss daher nicht mehr durch das Kochsystem aufgebracht werden. Somit kann insbesondere ein möglichst großer Teil der aus dem Brüden gewinnbaren Wärmeenergie sinnvoll eingesetzt werden.
Der wiederverwendete Teil der Wärmeenergie kann mittels eines ersten Wärmetauschers, insbesondere eines Pfannendunstkondensators, aus dem Brüden in einem Gasabzug der Würzepfanne rückgewonnen werden, wobei der rückgewonnene Teil der Wärmeenergie über einen Läuterwürzeerhitzer im Zulauf der Würzepfanne der Läuterwürze zugeführt werden kann. Pfannendunstkondensatoren sind im Stand der Technik wohlbekannt und werden daher hier nicht weiter erläutert. Es versteht sich, dass auch jeder andere im Stand der Technik bekannte und geeignete Kondensator zur Kondensation des Brüdens und somit zur Rückgewinnung von Wärmeenergie des Brüdens eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann ein Röhrenwärmetauscher oder ein Plattenwärmetauscher eingesetzt werden. Vom ersten Wärmetauscher kann die rückgewonnene Wärmeenergie auf ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser, übertragen werden, welches zu dem Läuterwürzeerhitzer gefördert werden kann.
Ein Läuterwürzeerhitzer ist beispielsweise aus der DE 10 2006 037 368 A1 bekannt. Bei diesem handelt es sich ebenfalls um einen Wärmetauscher, welcher eine Übertragung der Wärmeenergie von dem Wärmeträgermedium auf die zugeführte Läuterwürze ermöglicht. Die Wärmeübertragung kann hier und auch beim Pfannendunstkondensator beispielsweise im Gegenstromprinzip erfolgen. Anders als in der genannten Offenlegungsschrift ist der Läuterwürzeerhitzer gemäß der vorliegenden Weiterbildung jedoch im Zulauf zur Würzepfanne angeordnet. Anders ausgedrückt kann die Läuterwürze, bevor sie dem Kochsystem und insbesondere der Würzepfanne zugeführt wird, den Läuterwürzeerhitzer durchströmen und dort vorerwärmt werden. Dies erfolgt somit als Teil des Abläuterns, beispielsweise aus dem Läuterbottich. Anders als in der oben genannten Offenlegungsschrift ist somit der Läuterwürzeerhitzer im Strömungsverlauf zwischen Läutereinrichtung und Würzepfanne vorgesehen, wobei wie unten beschrieben eine Bypassleitung für die Läuterwürze um den Läuterwürzeerhitzer vorgesehen sein kann.
Das Wärmeträgermedium kann insbesondere in einem Kreislauf zwischen erstem Wärmetauscher und Läuterwürzeerhitzer gefördert werden, beispielsweise mittels einer regelbaren Pumpe. Der Kreislauf kann wie unten beschrieben um verschiedene Elemente erweitert werden. Die Förderung des Wärmeträgermediums kann insbesondere in Abhängigkeit von einem Volumenstrom des Brüdens derart erfolgen, dass die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums zum ersten Wärmetauscher ausreichend niedrig ist, beispielsweise 78 °C, um eine ausreichende Kondensation des Brüdens, welche häufig gesetzlich vorgeschrieben ist, zu garantieren.
Der rückgewonnene Teil der Wärmeenergie des Brüdens kann dem Läuterwürzeerhitzer zumindest teilweise unmittelbar, d. h. ohne Zwischenspeicherung in einem Energiespeicher bzw. Speichertank, zugeführt werden. Dies ermöglicht eine besonders effektive Vorerwärmung des während der zweiten Läuterphase anfallenden Teils der Läuterwürze eines Sudes durch die rückgewonnene Brüdenenergie. So können nachfolgende Teile der Läuterwürze, insbesondere eventuelle Nachgüsse, bereits mit der bei der Kochung des ersten Teils der Läuterwürze, insbesondere der Vorderwürze, anfallenden Brüdenenergie vorerwärmt werden. Wird die rückgewonnene Wärmeenergie nicht oder nur teilweise zur Vorerwärmung von Läuterwürze benötigt, so kann das Wärmeträgermedium über eine geeignet angeordnete Bypassleitung am Läuterwürzeerhitzer vorbeigeführt werden.
Alternativ oder ergänzend kann der rückgewonnene Teil der Wärmeenergie zumindest teilweise zunächst einem Zwischenspeicher zugeführt werden, um zu einem späteren Zeitpunkt dem Läuterwürzeerhitzer zugeführt zu werden. Ein solcher Zwischenspeicher für das Wärmeträgermedium kann im Zulauf oder stromabwärts vom Läuterwürzeerhitzer, bevorzugt, wenn die oben genannte Bypassleitung vorgesehen ist, angeordnet sein. Vorübergehend nicht benötigte Wärmeenergie kann in Form des heißen Wärmeträgermediums in dem Zwischenspeicher zwischengespeichert werden, um zu einem späteren Zeitpunkt zur Erhitzung der Läuterwürze desselben Sudes und/oder des nachfolgenden Sudes verwendet zu werden. Wie unten genauer beschrieben kann der Zwischenspeicher jedoch anders als die im Stand der Technik bekannten Speichertanks erheblich kleiner ausgelegt werden, da die Brüdenenergie bereits vor Abschluss des Läuterprozesses zurückgewonnen und zumindest teilweise wieder eingesetzt wird. Der Zwischenspeicher kann insbesondere mit einem Volumen ausgelegt sein, dass bei maximaler Ausnutzung die Vorerwärmung der Läuterwürze des nachfolgenden Sudes bis zum Beginn der thermischen Behandlung des nachfolgenden Sudes ermöglicht.
Gemäß einer Weiterbildung kann der Beginn der thermischen Behandlung bereits erfolgen, wenn eine Menge an Läuterwürze des Sudes vorliegt, die ausreicht, um eine zugehörige Heizvorrichtung der Würzepfanne zu betreiben, aber geringer als ein Gesamtvolumen des Sudes, insbesondere geringer als 60 % des Gesamtvolumens des Sudes, ist. Heizvorrichtungen als Teil des Kochsystems der Würzepfanne sind im Stand der Technik wohl bekannt und sollen daher hier nicht im Detail beschrieben werden. Beispielsweise werden zum Erreichen der Kochtemperatur sogenannte Innenkocher in Form von einem Röhrenkocher und/oder Heizflächen, z.B. Boden- und/oder Zargenheizflächen eingesetzt, bei denen innerhalb der Würzepfanne ein entsprechender Wärmetauscher eingesetzt wird bzw. eine direkte Heizung des Bodens und oder Zarge der Würzepfanne erfolgt. Alternativ oder ergänzend können sogenannte Außenkocher, d.h. externe Wärmetauscher, eingesetzt werden, wobei die in der Würzepfanne befindliche Würze über den Außenkocher in die Würzepfanne zurückgeführt wird. Sowohl Innenkocher als auch Außenkocher können dabei wie bekannt unter Zufuhr von Primärenergie, beispielsweise in Form von Heizdampf, betrieben werden. Sämtliche oben genannten Kochsysteme erfordern jedoch einen minimalen Füllstand der Würzepfanne, um beispielsweise ein Anbrennen der zu kochende Würze zu vermeiden. Der genannte minimale Füllstand, d.h. die zum Betrieb der zugehörigen Heizvorrichtung benötigte Füllmenge an Läuterwürze, muss somit zunächst während der ersten Phase der Läuterung dem Kochsystem, insbesondere der Würzepfanne, zugeführt werden, um mit der thermischen Behandlung, insbesondere der Kochung, der Läuterwürze beginnen zu können. Dabei ist es unerheblich, ob die Läuterwürze zunächst in die Würzepfanne oder zuerst über den Außenkocher geleitet wird. Im Grenzfall ist die minimale Füllmenge an Läuterwürze durch die Menge gegeben, die zum Betrieb des eingesetzten Kochsystems benötigt wird.
In jedem Fall beginnt gemäß der vorliegenden Erfindung die thermische Behandlung bereits, bevor der gesamte Sud abgeläutert und in die Würzepfanne eingebracht worden ist. Insbesondere kann die thermische Behandlung beginnen, bevor 60 % des Gesamtvolumens des Sudes, d.h. des Pfanne-voll-Volumens, in die Würzepfanne eingebracht worden sind. Bevorzugt kann die thermische Behandlung beginnen, sobald die für den Betrieb der zugehörigen Heizvorrichtung des Kochsystems erforderliche Menge an Läuterwürze des Sudes vorliegt. Alternativ kann eine Sicherheitsmarge an Läuterwürze vorgegeben werden, die zu Beginn der thermischen Behandlung erreicht werden muss.
Das Verfahren, insbesondere die thermische Behandlung der Läuterwürze kann wenigstens eine Heißhaltephase der Würzepfanne während und/oder nach Ende der Läuterung des Sudes umfassen. Insbesondere kann die thermische Behandlung eine oder mehrere Kochphasen und/oder eine oder mehrere Heißhaltephase umfassen, welche während und/oder nach Ende der Läuterung des Sudes vollzogen werden.
Da erfindungsgemäß mit der thermischen Behandlung vor Ende der Abläuterung begonnen wird, ändert sich bis zum Ende der Läuterung auch die Konzentration der Würze in dem Kochsystem, insbesondere der Würzepfanne. Um trotzdem eine konstante Ausschlagkonzentration der Würzen zu gewährleisten, kann die thermische Behandlung derart gestaltet werden, dass nach Ende der Läuterung, d.h. nachdem die gesamte Läuterwürze des Sudes, also das Pfanne-voll-Volumen, in das Kochsystem eingebracht wurde, eine Heißhaltephase oder Nachkochphase in der Würzepfanne angeschlossen wird, welche beispielsweise zwischen 15 und 30 Minuten, bevorzugt unter 15 Minuten andauern kann. Beispielsweise kann die Phase mit einer Hopfengabe kurz vor Ausschlagbeginn eingeleitet werden. Damit kann die Konzentration der Würze bzw. die Gesamtverdampfung und Würzezusammensetzung konstant eingestellt werden. Weiterhin ist es so möglich, immer gleich lange Würzebehandlungszeiten zu realisieren, auch wenn während der Läuterung zeitliche Verzögerungen wie Tiefschnitte am Läuterbottich auftreten sollten. Auch während die Läuterung noch läuft, können eine oder mehrere Heißhaltephase in der thermischen Behandlung vorgesehen sein, welche die vorgenannten Verzögerungen ausgleichen.
Gemäß einer speziellen Weiterbildung kann zumindest der Kochvorgang in der Würzepfanne mit dem Ende der Läuterung des Sudes enden. In diesem Fall kann die oben erwähnte Heißhaltephase angeschlossen werden, um eine gewünschte thermische Gesamtbehandlungsdauer (vorgegebene Koch- und/oder Heißhaltedauer) der Würze zu erreichen. Aufgrund der Vorerwärmung der in der zweiten Läuterphase abgeläuterten Läuterwürze im Läuterwürzeerhitzer erreicht der Gesamtsud in der Würzepfanne stets eine ausreichend hohe Temperatur, um während der Heißhaltephase die gewünschten thermischen Prozesse und Reaktionen, unter anderem die Sterilisation der Würze, die Bruchbildung und DMSP-Spaltung und DMS-Austreibung, in ausreichendem Maße weiterlaufen zu lassen.
Unabhängig davon, wann der Kochvorgang eines Sudes in der Würzepfanne endet, kann durch den erfindungsgemäßen Beginn der thermischen Behandlung noch während der Läuterung eines Sudes die Gesamtbelegungszeit eines Sudhauses insgesamt reduziert werden, da die Kochung bereits während der Läuterung beginnt. Somit ergibt sich aufgrund der zeitlichen Verschränkung von Würzekochen und Läuterung eine Verschiebung des Zeitpunkts nach vorne, zu dem die Würzepfanne wieder zur Verfügung steht. Insgesamt lässt sich dadurch nicht nur Primärenergie einsparen, sondern auch die Leerstandszeit der Würzepfanne reduzieren und somit die Produktivität des Sudhauses erhöhen.
Gemäß einer Weiterbildung kann das Verfahren weiterhin ein Zwischenspeichern zumindest eines Teils der Läuterwürze in einem Vorlaufgefäß im Zulauf zum Läuterwürzeerhitzer umfassen, wobei insbesondere ein Volumenstrom der Läuterwürze zum Läuterwürzeerhitzer in Abhängigkeit von einem Wärmestrom oder einem Volumenstrom des Wärmeträgermediums im ersten Wärmetauscher gesteuert und/oder geregelt wird. Die Verwendung eines Vorlaufgefäßes für die Läuterwürze zwischen Läuterung und Würzekocheinrichtung dient dazu, einen Volumenstrom an Läuterwürze konstant zu halten. Um den Anstieg der Läutergeschwindigkeit mit zunehmender Konzentrationsverringerung bei der Auswaschung der Treber in der Läuterung beim Anschwänzen und Auslaugen der Treber zu kompensieren, kann ein Teil der ablaufenden Läuterwürze in dem Vorlaufgefäß zwischengelagert werden und ein konstanter Teilstrom der Läuterwürze dem Läuterwürzeerhitzer zugeführt werden. Somit kann ein eventuelles Vorlaufgefäß auch kleiner als herkömmlich ausfallen.
Dabei kann der konstante Teilstrom der Läuterwürze insbesondere mittels einer regelbaren Pumpe gefördert werden. Insbesondere kann der Volumenstrom der Läuterwürze zum Läuterwürzeerhitzer in Abhängigkeit von einem Wärmestrom oder einem Volumenstrom des Wärmeträgermediums im ersten Wärmetauscher gesteuert und/oder geregelt werden, wobei beispielsweise die Förderrate der Pumpe von einer Regel- und/oder Steuereinheit geregelt wird. Der Volumenstrom der Läuterwürze kann insbesondere derart geregelt werden, dass in Abhängigkeit von einem Volumenstrom des Brüdens am ersten Wärmetauscher genügend Wärmeenergie übertragen wird, um die Vorerwärmung der Läuterwürze im Läuterwürzeerhitzer auf eine gewünschte Temperatur, beispielsweise 94 °C, zu garantieren. Der Volumenstrom des Brüdens kann beispielsweise über einen Strömungssensor oder rechnerisch ausgehend von der Menge an Läuterwürze im Kochsystem und der Temperatur der Läuterwürze in der Würzepfanne bestimmt werden. Weiterhin kann der Brüdenstrom bzw. die Wärmeenergie und der Wärmestrom der anfallenden Brüden rechnerisch über die Zufuhr an Verdampfungsenergie bestimmt werden.
Bei Vorliegen eines konstanten Volumenstroms an Läuterwürze lässt sich nicht nur die zur Vorerwärmung benötigte Wärmeenergie, die über den ersten Wärmetauscher aus dem Brüden abgezogen werden soll, und damit auch die benötigte Verdampfungsenergie, bestimmen, sondern auch die für die Aufkonzentration der Würze erforderliche Verdampfung, insbesondere in Bezug auf die Nachgüsse, exakter bestimmen. Auch beim Einsatz eines Maischefilters kann ein solches Vorlaufgefäß entsprechend eingesetzt werden. Bei kleinen Sudhäusern, die üblicherweise kein Vorlaufgefäß aufweisen, kann es somit ebenfalls vorteilhaft sein, ein entsprechend klein dimensioniertes Vorlaufgefäß vorzusehen. Hierdurch lässt sich auch bei kleinen Sudhäusern ein konstanter Strom an Läuterwürze realisieren.
Gemäß einer Weiterbildung kann überschüssige Wärmeenergie des Brüdens in einem zweiten Wärmetauscher zur Erzeugung von Warmwasser verwendet werden. Hierzu kann in den oben erwähnten Kreislauf zwischen erstem Wärmetauscher und Läuterwürzeerhitzer ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen werden, mittels dessen Wärmeenergie von dem Wärmeträgermedium auf Kaltwasser übertragen wird, wodurch wie bekannt Warmwasser erzeugt wird, welches beispielsweise zu Brau- oder Reinigungszwecken im Sudhaus verwendet werden kann. Das Vorsehen eines zweiten Wärmetauschers zur Erzeugung von Warmwasser kann dabei sicherstellen, dass das Wärmeträgermedium mit einer konstant niedrigen Vorlauftemperatur, zum Beispiel maximal 78 °C, in den ersten Wärmetauscher, d.h. Pfannendunstkondensator, eintritt, sodass eine ausreichende Kondensation des Brüdens garantiert werden kann. Insbesondere wenn wie oben beschrieben der rückgewonnene Teil der Wärmeenergie unmittelbar dem Läuterwürzeerhitzer zugeführt wird, also kein Zwischenspeicher für das Wärmeträgermedium vorgesehen ist, kann durch Vorsehen des zweiten Wärmetauschers eine Überhitzung des Wärmeträgermediums und damit eine unzureichende Kondensation des Brüdens vermieden werden. Nicht im Läuterwürzeerhitzer abgenommene Wärmeenergie kann somit wie üblich zur Erzeugung von Warmwasser verwendet werden, welches seinerseits in einem Warmwassertank zur späteren Verwendung zwischengespeichert werden kann. Ist wie oben beschrieben ein Zwischenspeicher für das Wärmeträgermedium im Kreislauf zwischen erstem Wärmetauscher und Läuterwürzeerhitzer vorgesehen, kann auf den zweiten Wärmetauscher verzichtet werden.
Die Läuterwürze eines Sudes kann eine Vorderwürze und zumindest einen Nachguss umfassen. Dabei kann ein Teil der Wärmeenergie des während der thermischen Behandlung der Vorderwürze entstehenden Brüdens zu einer Vorerwärmung des Nachgusses verwendet werden. Beispielsweise kann die Menge an Vorderwürze bereits ausreichen, um die oben erwähnten Heizvorrichtungen des Kochsystems wirksam zu betreiben. Somit kann die thermische Behandlung bereits eingeleitet werden, wenn lediglich die Vorderwürze abgeläutert wurde. Die dabei entstehende Brüdenenergie kann teilweise zur Vorerwärmung des oder der nachfolgenden Nachgüsse im Läuterwürzeerhitzer verwendet werden.
Ist ein Zwischenspeicher für das Wärmeträgermedium wie oben beschrieben vorgesehen, kann darüber hinaus ein Teil der aus dem während der thermischen Behandlung der Nachgüsse entstehenden Brüden rückgewonnenen Wärmeenergie zur Vorerwärmung der Vorderwürze eines nachfolgenden Sudes im Läuterwürzeerhitzer verwendet werden.
Um eine ausreichende Vorerwärmung der Läuterwürze im Läuterwürzeerhitzer zu garantieren, können der Kochvorgang der bereits in die Würzepfanne eingebrachten Läuterwürzemenge und/oder der Volumenstrom von Läuterwürze durch den Läuterwürzeerhitzer derart geregelt werden, dass die Massenströme der Läuterwürze im Läuterwürzeerhitzer und des Wärmeträgermediums im ersten Wärmetauscher nahezu identisch bzw. der Massenstrom des Wärmeträgermediums im ersten Wärmetauscher stets geringfügig höher als der Massenstrom der Läuterwürze im Läuterwürzeerhitzer ist. Um einen ausreichenden Massenstrom im ersten Wärmetauscher, d.h. im Pfannendunstkondensator, zu garantieren, können während der zweiten Läuterphase, d.h. während des Abläuterns der restlichen Läuterwürze des Sudes, zumindest 4 % der sich zu Beginn der Kochung in dem Kochsystem befindlichen Menge an Läuterwürze verdampft werden. Ein detailliertes Rechenbeispiel ist weiter unten ausgeführt.
Die oben genannten Aufgaben werden auch durch eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung, insbesondere zum Kochen, von Läuterwürze, mit einem Würzekochsystem mit einem Behälter zur thermischen Behandlung von Läuterwürze, insbesondere einer Würzepfanne, und einem ersten Wärmetauscher, insbesondere einem Pfannendunstkondensator, in einem Gasabzug des Behälters gelöst, wobei ein Läuterwürzeerhitzer im Zulauf zum Würzekochsystem, insbesondere zu dem Behälter, vorgesehen ist, und wobei der Läuterwürzeerhitzer derart über ein Wärmeübertragungssystem mit dem ersten Wärmetauscher verbunden ist, dass ein Teil der Wärmeenergie eines bei der thermischen Behandlung entstehenden Brüdens auf Läuterwürze im Läuterwürzeerhitzer übertragbar ist.
Dabei können dieselben Variationen und Weiterbildungen, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur thermischen Behandlung von Läuterwürze in einer Würzepfanne im Batchbetrieb beschrieben wurden, auch auf die Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Läuterwürze angewendet werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Behälter zur thermischen Behandlung wie oben beschrieben um eine Würzepfanne, insbesondere eine Whirlpoolwürzepfanne handeln, aus der der Kochschwaden, d.h. der Brüden, über einen Gasabzug entweichen kann. Bei dem ersten Wärmetauscher kann es sich insbesondere um den im Stand der Technik bekannten Pfannendunstkondensator handeln. Entsprechende Ausbildungen des Gasabzugs und der Würzepfanne sind im Stand der Technik bekannt und können auf die vorliegende Erfindung angewendet werden. Bei dem ersten Wärmetauscher und dem Läuterwürzeerhitzer kann es sich wie oben beschrieben beispielsweise um einen Plattenwärmetauscher oder einen Röhrenwärmetauscher handeln, wobei insbesondere eine Wärmeübertragung nach dem Gegenstromprinzip Anwendung finden kann. Das Wärmeübertragungssystem ist dabei dazu ausgebildet, den über den ersten Wärmetauscher rückgewonnenen Teil der Wärmeenergie des Brüdens zum Läuterwürzeerhitzer zu befördern. Dies kann im Allgemeinen durch Umwälzung eines Wärmeträgermediums in einem Kreislauf zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem Läuterwürzeerhitzer erfolgen. Das Wärmeübertragungssystem kann auch derart definiert werden, dass es den ersten Wärmetauscher und den Läuterwürzeerhitzer umfasst. Entsprechende Rohrleitungen zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem Läuterwürzeerhitzer können als Teil des Wärmeübertragungssystems zur Förderung eines Wärmeträgermediums vorgesehen sein.
Das Wärmeübertragungssystem kann neben dem Wärmeträgermedium eine regelbare Pumpe für das Wärmeträgermedium umfassen, wobei eine Steuer- und/oder Regeleinheit vorgesehen sein kann, die dazu ausgebildet ist, eine Förderung des Wärmeträgermediums im Wärmeübertragungssystem mittels der regelbaren Pumpe noch während der Läuterung eines Sudes einzuleiten. Regelbare Pumpen sind im Stand der Technik wohl bekannt und werden daher hier nicht weiter erläutert. Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann insbesondere als speicherprogrammierbare Steuereinheit ausgebildet sein. Das Wärmeträgermedium kann insbesondere Wasser unterschiedlicher Qualität (Energiespeicherwasser; Frischwasser, Brauwasser, insbesondere Warmwasser von 75 °C bis 85 °C) sein. Des Weiteren kann das Wärmeübertragungssystem einen Durchflussmesser für die Läuterwürze aufweisen, mittels dessen die Menge der bereits in das Würzekochsystem eingebrachten Läuterwürze bestimmt werden kann. Die Messdaten können dabei an die Steuer- und/oder Regeleinheit über Kabel oder Funk übertragen werden und bei der Regelung der Pumpe und/oder der Verdampfung berücksichtigt werden.
Insbesondere kann das Würzekochsystem neben dem Behälter zur thermischen Behandlung der Läuterwürze weiterhin eine Heizvorrichtung zum Erhitzen von Würze umfassen, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, ein Erhitzen der Würze mittels der Heizvorrichtung zu beginnen, wenn eine Menge an Läuterwürze des Sudes vorliegt, die ausreicht, um die Heizvorrichtung zu betreiben, aber geringer als ein Gesamtvolumen des Sudes, insbesondere geringer als 60 % des Gesamtvolumens des Sudes, ist. Bei der Heizvorrichtung kann es sich wie oben beschrieben um einen Innenkocher und/oder Außenkocher handeln, wobei insbesondere ein Röhrenkocher oder Heizflächen als Innenkocher verwendet werden können. Ebenso wie oben beschrieben kann die Heizvorrichtung dazu ausgebildet sein, mit einer Mindestmenge an Läuterwürze betrieben zu werden. Diese Mindestmenge an Läuterwürze kann sich insbesondere in Form eines Mindestfüllstands an Läuterwürze im Behälter darstellen, der von der Bauform der Heizvorrichtung abhängt. Beispielsweise ist es bei Verwendung einer Bodenheizfläche im Allgemeinen erforderlich, dass der gesamte Boden der Würzepfanne mit Läuterwürze bedeckt ist. Ebenso ist es bei Verwendung eines Röhrenkochers im Allgemeinen erforderlich, dass die Heizflächen des Röhrenkochers im Inneren der Würzepfanne vollständig in die Läuterwürze eintauchen.
Wie oben beschrieben ist die Steuer- und/oder Regeleinheit insbesondere dazu ausgebildet, die thermische Behandlung, d.h. ein Erhitzen der Würze mittels der Heizvorrichtung bereits dann einzuleiten, wenn die benötigte Menge an Läuterwürze, möglicherweise inklusive einer Sicherheitsmarge, im Würzekochsystem vorliegt. Die Menge an Läuterwürze, bei der die Heizvorrichtung in Betrieb genommen wird, ist dabei geringer als ein Gesamtvolumen des Sudes, und insbesondere geringer als 60 % des Gesamtvolumens des Sudes. Durch diesen vorzeitigen Kochbeginn erfolgt eine zeitliche Verschränkung von Würzekochen und Läuterung.
Ebenso kann das Wärmeübertragungssystem wie oben beschrieben mit dem ersten Wärmetauscher und dem Läuterwürzeerhitzer einen geschlossenen Kreislauf für das Wärmeträgermedium bilden, wobei eine Zuführung des Wärmeträgermediums zu dem Läuterwürzeerhitzer insbesondere unmittelbar ausgebildet sein kann. Dabei ist eine unmittelbare Zuführung als Zuführung ohne Zwischenspeicherung, d.h. ohne Zwischenspeicher für das Wärmeträgermedium, zu verstehen.
Eine Vielzahl von Weiterbildungen für das Wärmeübertragungssystem ist denkbar. Beispielsweise kann das Wärmeübertragungssystem wie oben beschrieben einen Zwischenspeicher für das Wärmeträgermedium aufweisen. Dessen Volumen kann aufgrund der zeitlichen Verschränkung von Würzekochen und Läuterung jedoch erheblich kleiner als im Stand der Technik gewählt werden. Das Volumen des Zwischenspeichers kann beispielsweise derart gewählt werden, dass weniger als 100 %, insbesondere höchstens 80 %, bevorzugt höchstens 50 % der zur Vorerwärmung der Läuterwürze eines Sudes im Läuterwürzeerhitzer benötigten Wärmeenergie gespeichert werden kann. Die Vorerwärmung im Läuterwürzeerhitzer findet dabei von einer vorgegebenen Eingangstemperatur der Läuterwürze auf eine gewünschte Ausgangstemperatur der Läuterwürze statt. Ebenso kann das Volumen des Zwischenspeichers beispielsweise weniger als 100 %, insbesondere höchstens 80 %, bevorzugt höchstens 50 % eines Gesamtvolumens eines Sudes, d.h. eines Pfanne-voll-Volumens, betragen, für die die Würzepfanne und das Würzekochsystem ausgelegt sind. Das Volumen des Zwischenspeichers kann dabei insbesondere in Abhängigkeit von der gewünschten Gesamtverdampfung und der zwischenzuspeichernden Energiemenge, beispielsweise der benötigten Energie zur Vorerwärmung eines ersten Teils eines Sudes, ausgelegt werden. Zur Zwischenspeicherung von Wärmeträgermedium in einem Zwischenspeicher bzw. Tank können entsprechende Vorrichtungen wie Pumpen und Ventile vorgesehen sein, die darüber hinaus von der Steuer- und/oder Regeleinheit gesteuert werden können.
Das Wärmeübertragungssystem kann alternativ oder zusätzlich den oben beschriebenen zweiten Wärmetauscher umfassen, der dazu ausgebildet ist, Kaltwasser, das diesem Wärmetauscher zugeführt wird, über Austausch von Wärmeenergie mit dem Wärmeträgermedium zu Warmwasser zu erwärmen, das wie üblich zu weiteren Heiz- und/oder Brau- und/oder Reinigungszwecken in einer Brauerei verwendet werden kann. Der zweite Wärmetauscher kann insbesondere in einer Rücklaufleitung vom Läuterwürzeerhitzer zum ersten Wärmetauscher angeordnet sein. Des Weiteren kann das Wärmeübertragungssystem eine Bypassleitung für den Läuterwürzeerhitzer umfassen, entlang derer das Wärmeträgermedium am Läuterwürzeerhitzer vorbei geleitet werden kann. Ein entsprechendes Regelventil kann von der Steuer- und/oder Regeleinheit gesteuert werden. Auf diese Weise kann überschüssige Wärmeenergie zur Erzeugung von Warmwasser verwendet werden, insbesondere ohne zuvor durch den Läuterwürzeerhitzer zu strömen.
Um die Läuterwürze unmittelbar in das Würzekochsystem einbringen zu können, solange die Kochung und das Aufheizen der Würze noch nicht ablaufen, kann eine weitere Bypassleitung vorgesehen sein, mittels derer die Läuterwürze am Läuterwürzeerhitzer vorbei in das Kochsystem geleitet werden kann. Bei einem geschlossenen Kreislauf für das Wärmeträgermedium kann zur Dämpfung von Druckschwankungen bzw. temperaturbedingten Ausdehnungen des Wärmeträgermediums das Wärmeübertragungssystem ein Ausdehnungsgefäß bzw. einen Pufferbehälter aufweisen. Dessen Aufgabe liegt jedoch nicht im Zwischenspeichern von Wärmeenergie.
Die Zuführung der vorerwärmten Läuterwürze in den Behälter kann von unten und/oder als Tangentialeinlauf ausgebildet sein. Bei Verwendung eines Außenkochers mit entsprechendem Kreislauf für die Läuterwürze kann die Rückführung der kochenden Würze aus der Heizvorrichtung über unterschiedliche Anschlüsse, auch in Teilströmen, erfolgen. Einer oder mehrere Anschlüsse können dabei auch als Tangentialeinlauf ausgebildet sein. Bevorzugt wird die vorerwärmte Läuterwürze zumindest als Teilstrom, bevorzugt jedoch vollständig direkt über die Kocheinrichtung als Teilstrom der zu kochenden Würze in den Behälter geführt.
Das Wärmeübertragungssystem kann außerdem als offenes System ausgebildet sein, wobei dem ersten Wärmetauscher aus einem in einer Brauerei vorgesehenen Warmwassersystem und/oder Kaltwassersystem Warmwasser oder Kaltwasser zugeführt wird. Das Warmwasser kann hierbei beispielsweise mit einer Temperatur im Bereich von 75 °C bis 85 °C zum ersten Wärmetauscher geliefert werden. Auch andere Temperaturen sind dabei denkbar, solange eine ausreichende Kondensation des Brüdens am ersten Wärmetauscher garantiert ist. Kaltwasser kann insbesondere Wasser mit einer Temperatur unter 50 °C, bevorzugt unter 35 °C sein. Die an sich bekannten Warmwassersysteme bzw. Kaltwassersysteme können entsprechende Pumpen, Ventile und Vorratsspeicher umfassen. Beim offenen System kann das Wärmeträgermedium Wasser nach Durchgang durch den Läuterwürzeerhitzer als Warmwasser zurück in das Warmwassersystem der Brauerei geleitet werden, um dann beispielsweise als Wasser für Brau- und/oder Reinigungszwecke verwendet zu werden. Das offene System gestattet dabei eine flexible Anpassung der Volumenströme des Wärmeträgermediums an die Volumenströme des Brüdens im ersten Wärmetauscher. Wird keine Energie durch den Läuterwürzeerhitzer abgenommen, kann dem ersten Wärmetauscher anstelle von Warmwasser Kaltwasser zugeführt werden, in dem über entsprechende Ventile eine Verbindung mit dem Kaltwassersystem hergestellt wird, sodass Warmwasser erzeugt wird. Alternativ wird Warmwasser von 75 °C bis 85 °C auf unter 100 °C weiter erwärmt.
Der Läuterwürzeerhitzer kann fluidisch mit einem oder mehreren Einläufen des Behälters und/oder der Heizvorrichtung, insbesondere einem Außenkocher, verbunden sein. Dadurch kann beispielsweise auch nur ein Teilstrom der Läuterwürze direkt der Heizvorrichtung des Würzekochsystems zugeführt werden, während ein weiterer Teilstrom unmittelbar der Würzepfanne zugeführt wird.
Gemäß einer speziellen Weiterbildung kann der Läuterwürzeerhitzer, im Gleich- oder Gegenstromprinzip, auch zur Würzekühlung bzw. Würzevorkühlung eingesetzt werden. Hierzu kann das Wärmeübertragungssystem zusätzlich mit einem Kalt- bzw. Eiswasseranschluss und einem Warmwasseranschluss verbunden sein, wobei von dem Kalt- bzw. Eiswasseranschluss übernommenes Kalt- bzw. Eiswasser im Gleichstrom bzw. Gegenstrom durch den Läuterwürzeerhitzer geführt werden kann, während die aus der Würzepfanne abgezogene thermisch behandelte Würze bevorzugt in umgekehrter Richtung zum Läuterprozess durch den Läuterwürzeerhitzer geführt wird. Entsprechend kann an der Zuleitung der Läuterwürze von der Läutereinrichtung zum Läuterwürzeerhitzer eine Abzweigung für die Kaltwürze vorgesehen sein, an der die nach dem Durchgang durch den Läuterwürzeerhitzer gekühlte Würze abgeführt wird. Entsprechende Ventile und Rohrleitungen, sowie Pumpen, können als Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein und insbesondere von der Steuer- und/oder Regeleinheit geregelt werden. Denkbar ist auch die Verwendung eines Energiespeichermediums zum Kühlen bzw. Vorkühlen von thermisch behandelter Würze.
Des Weiteren kann das zuvor beschriebene Vorlaufgefäß für die Läuterwürze im Zulauf der Läuterwürze zum Läuterwürzeerhitzer vorgesehen sein, um einen Volumenstrom der Läuterwürze zur Würzepfanne unabhängig von der Läuterung einstellen zu können.
Es versteht sich, dass anstelle eines einzelnen Wärmetauschers bzw. Läuterwürzeerhitzers eine Vielzahl von parallel oder in Reihe angeordneten Wärmetauschern bzw. Läuterwürzeerhitzern verwendet werden kann, welche auch Booster umfassen können.
In einer Ergänzung zu dem obigen Verfahren und der obigen Vorrichtung ist es ebenfalls möglich, dass das Vorlaufgefäß über eine Wärmetauschereinrichtung beheizbar ist, um beispielsweise die Nachgüsse aufzuheizen und im Vorlaufgefäß heiß zu halten. Ebenfalls ist eine Kochung im Vorlaufgefäß denkbar, wobei die entstehenden Brüden dann ebenfalls über eine Verbindung zum Pfannendunstkondensator geführt und dort niedergeschlagen werden können, um einen Teil der Wärmeenergie aus ihnen zurückzugewinnen. Der Einsatz eines weiteren Läuterwürzeerhitzers im Zulauf zum Vorlaufgefäß zur Aufheizung der Nachgüsse ist ebenfalls denkbar. Des Weiteren kann es sinnvoll sein, dass eine Hopfengabe zum Vorlaufgefäß möglich ist.
Ist ein Energiespeicher vorhanden, ist es ebenfalls möglich, dass zumindest ein Teil der benötigten thermischen Energie zur Aufheizung der Läuterwürze im Läuterwürzeerhitzer aus einem anderen rekuperativen Prozess stammt, der das erforderliche Temperaturniveau aufweist, beispielsweise einem Blockheizkraftwerk und/oder anderen Quellen wie Solarthermie. Der Energiespeicher kann dabei insbesondere als der oben erwähnte Zwischenspeicher ausgebildet sein. Die thermische Energie aus dem weiteren rekuperativen Prozess ergänzt dabei die von den Brüden zurückgewonnene Wärmeenergie, um eine ausreichende Vorerwärmung der Läuterwürze im Läuterwürzeerhitzer zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung, bei denen alternativ oder zusätzlich zu dem Läuterwürzeerhitzer ein Brüdenverdichter, beispielsweise ein Dampfstrahlverdichter, wie er beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 38 19 355 A1 bekannt ist, am Gasabzug des Behälters eingesetzt wird, um zumindest einen Teil des Brüdens auf den Siededruck der Kochvorrichtung zu verdichten. In diesem Fall ergibt sich im Wesentlichen gemäß der vorliegenden Erfindung ein zeitlicher Vorteil aufgrund des frühzeitigen Kochbeginns. Die Wiederverwendung der Brüdenenergie im Dampfstrahlverdichter kann dabei die Wiederverwendung im Läuterwürzeerhitzer ersetzen oder ergänzen. Die Verwendung eines Dampfstrahlverdichters ist dabei mit den entsprechenden oben beschriebenen Weiterbildungen kombinierbar.
Die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zur thermischen Behandlung von Läuterwürze gestatten eine weitgehende Wiederverwendung der Brüdenenergie und insbesondere eine zeitliche Verkürzung des Sudhausprozesses durch die zeitliche Verschränkung von Würzekochen und Läuterung. Darüber hinaus kann ein eventueller Zwischenspeicher für die Brüdenenergie sowie ein Vorlaufgefäß kleiner als im Stand der Technik ausgebildet sein bzw. vollständig entfallen, sodass die gesamte Anlage kleiner ausfallen kann. Unter Verwendung eines Vorlaufgefäßes können die Verdampfung von Vorderwürze und Nachgüssen unabhängig voneinander eingestellt werden. Selbstverständlich sind auch unterschiedliche Variationen von Mischungen von Vorderwürze und Nachgüssen, beispielsweise ein erster Teil einer Vorderwürze und ein zweiter Teil einer Vorderwürze mit den Nachgüssen voneinander getrennt in der Verdampfung einstellbar. Die beschriebene Erfindung erhöht somit die Energieeffizienz sowie die Produktivität eines Sudhauses.
Weitere Merkmale und beispielhafte Ausführungsformen sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es versteht sich, dass die Ausführungsformen nicht den Bereich der vorliegenden Erfindung erschöpfen. Es versteht sich weiterhin, dass einige oder sämtliche der im Weiteren beschriebenen Merkmale auch auf andere Weise miteinander kombiniert werden können.

1 zeigt eine Beispielrechnung für die thermische Behandlung von Läuterwürze im Batchbetrieb gemäß der vorliegenden Erfindung.
2A zeigt das Belegungsdiagramm für ein herkömmliches Sudhaus mit Vorlaufgefäß für die Läuterwürze gemäß dem Stand der Technik.
2B zeigt das Belegungsdiagramm für ein Sudhaus mit Vorlaufgefäß für die Läuterwürze unter Verwendung der vorliegenden Erfindung.
3A zeigt das Belegungsdiagramm für ein 3-Geräte Sudhaus ohne Vorlaufgefäß für die Läuterwürze gemäß dem Stand der Technik.
3B zeigt das Belegungsdiagramm für ein 3-Geräte Sudhaus ohne Vorlaufgefäß für die Läuterwürze unter Verwendung der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Läuterwürze gemäß einer ersten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung mit einem geschlossenen Kreislauf für das Wärmeträgermedium.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Läuterwürze gemäß einer zweiten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung mit einem offenen Kreislauf für das Wärmeträgermedium.
6 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung der 5 ohne Zwischenspeicherung des Wärmeträgermediums.
7 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung der 6 mit einem Tangentialeinlauf für die Läuterwürze.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Läuterwürze gemäß einer dritten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung mit einer Kombination aus Energierückgewinnung durch Brüdenkondensation und Würzekühlung.

In den im Folgenden beschriebenen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Zur besseren Übersichtlichkeit werden gleiche Elemente nur bei ihrem ersten Auftreten beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die mit Bezug auf eine der Figuren beschriebenen Varianten und Ausführungsformen eines Elements auch auf die entsprechenden Elemente in den übrigen Figuren angewendet werden können.
In der 1 ist eine Beispielrechnung für die thermische Behandlung von Läuterwürze im Batchbetrieb gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei wird in der Beispielrechnung exemplarisch und ohne Einschränkung von einem Pfanne-voll-Volumen bzw. Gesamtvolumen des Sudes von 107 hl ausgegangen. Unter Gesamtvolumen wird hier stets das Pfanne-voll-Volumen verstanden.
Gemäß der dargestellten Beispielrechnung setzt die thermische Behandlung der Läuterwürze durch Ankochen bereits dann ein, wenn das halbe Sudvolumen, d.h. 53,5 hl, abgeläutert ist. Gemäß dem dargestellten Rechenbeispiel erfolgt die thermische Behandlung für die Dauer von 34 Minuten, wobei 1,97 hl verdampft werden, was 3,7 % bezogen auf die bereits abgeläuterte Menge an Läuterwürze bzw. 1,84 % Gesamtverdampfung bezogen auf das gesamte Sudvolumen entspricht. Die Verdampfungsziffer liegt somit bei 6,5 %/h. Dies entspricht einem Wärmestrom am Pfannendunstkondensator (PfaDuKo) von 218 kW und bezogen auf die Dauer der thermischen Behandlung einer Wärmemenge von 124 kWh. Bei 18 K Temperaturspreizung des Wärmeträgermediums, d.h. Erwärmung des Wärmeträgermediums beim Durchgang durch den Pfannendunstkondensator, entspricht dies einem Massenstrom des Wärmeträgermediums von 10376 kg/h bzw. einem Volumenstrom von 10,7 m3/h am Pfannendunstkondensator. In der 1 ist zudem der Wirkungsgrad des Pfannendunstkondensators mit 95 % angegeben.
Zum Kochen in der Würzepfanne (WPF) werden für die erste Teilmenge von 53,5 hl abgeläuterte Würze gemäß der Beispielrechnung 136 kWh benötigt. Zusätzlich werden für die 53,5 hl 38 kWh zum Aufheizen von 94 °C auf 100 °C Kochtemperatur benötigt, sodass die gesamte benötigte Energiemenge für diese erste Teilmenge der Läuterwürze 174 kWh beträgt, was etwa 276 kg Dampf als Primärenergieträger entspricht.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche einen Teil der Brüdenenergie zur Vorerwärmung der restlichen Läuterwürze wiederverwendet, wird die wiedergewonnene Wärmemenge von 124 kWh, über die Dauer (in diesem Beispiel 34 Minuten) der thermischen Behandlung der bereits abgeläuterten Läuterwürze, in den Läuterwürzeerhitzer eingetragen, sodass sich ein Wärmestrom von 218 kW bzw. ein Volumenstrom des Wärmeträgermediums von 10,7 m3/h am Läuterwürzeerhitzer ergibt. Durch Übertragung der rückgewonnenen Brüdenenergie im Läuterwürzeerhitzer wird die restliche Läuterwürze von 76 °C auf 94 °C vorerwärmt, wodurch etwa 196 kg Dampf eingespart werden können.
Gemäß der dargestellten Beispielrechnung ergibt sich somit eine erhebliche Energieeinsparung durch die erfindungsgemäße Wiederverwendung eines Teils der Brüdenenergie während der thermischen Behandlung eines ersten Teils des Sudes zur Vorerwärmung des nachfolgenden Teils des Sudes im Läuterwürzeerhitzer.
Um sicherzugehen, dass stets genügend Energie für den Läuterwürzeerhitzer zur Verfügung steht, kann die Kochung während der fortgesetzten Läuterung derart gesteuert werden, dass mindestens eine Verdampfungsziffer von ≥ 6,5 %/h bezogen auf die halbe Sudgröße erreicht wird. Damit ergibt sich eine Gesamtverdampfung von ≥ 1,84 % bezogen auf den gesamten Sud.
Die Gesamtverdampfung (Verdampfung pro Sud) bezieht sich auf das Pfanne-voll-Volumen (vor dem Würzekochprozess), wohingegen die Verdampfungsziffer (stündliche Verdampfungsrate) sich auf die Ausschlagwürze (nach dem Würzekochprozess) bezieht.
Mit dem Aufheizen und Kochen der Würze kann begonnen werden, sobald genügend Läuterwürze in der Würzepfanne ist, um die jeweilige eingesetzte Kochvorrichtung zu betreiben. Wenn die Vorrichtung zur thermischen Behandlung ohne Zwischenspeicher, d.h. ohne Energiespeicher, betrieben wird, kann die Kochung insbesondere derart geregelt werden, dass die Verdampfung in der Würzepfanne und der daraus resultierende Wärmestrom aus dem Pfannendunstkondensator stets größer oder zumindest adäquat dem am Läuterwürzeerhitzer benötigten Wärmestrom ist. Entsprechendes gilt für die benötigten Massenströme. Diese sollten zumindest gleich sein, wobei es vorteilhaft ist, wenn der Massenstrom am Pfannendunstkondensator höher als der benötigte Massenstrom am Läuterwürzeerhitzer ist. Damit können eventuelle Schwankungen des Läuterwürzestroms von der Läuterung ausgeglichen werden, was besonders vorteilhaft ist, wenn kein Vorlaufgefäß vorhanden ist. Ein möglicher entstehender Energieüberschuss kann beispielsweise in ein bestehendes Warmwassersystem übertragen und/oder eingebracht werden und somit sinnvoll verwendet werden.
Wird ein Tank, also ein Energiespeicher oder Warmwassertank, in die Vorrichtung mit eingebunden, so kann dieser im Fall eines Energiespeichers deutlich kleiner als ein herkömmlicher Energiespeicher ausgeführt werden. Dabei ist die Größe abhängig von der Läuterwürzemenge, ab der mit der Kochung begonnen wird. Beginnt die Kochung beispielsweise bei 50 % des Gesamtvolumens des Sudes, so kann der Zwischenspeicher 50 % kleiner als herkömmlich ausgebildet sein. Liegt der Kochbeginn bereits bei 30 % der Läuterwürzemenge, so kann der Energiespeicher etwa 70 % kleiner als üblich ausgebildet werden. Die beispielhafte Größe des Zwischenspeichers von 50 % bezieht sich auf den Fall, bei dem im ersten Teil der Kochung so viel thermische Energie aufgewendet wird, wie zur Aufheizung mittels eines Läuterwürzeerhitzers im zweiten Teil der Kochung benötigt wird. Kommt ein Teilstrom der benötigten Wärmeenergie zur Aufheizung der Läuterwürze aus anderen Quellen, beispielsweise aus einem Blockheizkraftwerk, aus Solarthermie und/oder anderen Quellen und/oder Sudprozessen, beispielsweise Teilmaischekühlung oder Würzekühlung, kann ein Energiespeicher zwar kleiner ausgelegt werden, jedoch in vorteilhafter Weise nicht so klein wie in den obigen Beispielen. Des Weiteren ist es möglich, dass noch andere Verbraucher von Wärmeenergie wie beispielsweise ein Maischegefäß und Produzenten wie beispielsweise ein Würzekühler an dem Energiespeicher angeschlossen sind.
Es ist auch denkbar, dass die Brüden aus der Kochung direkt zum Läuterwürzeerhitzen im Läuterwürzeerhitzer zumindest teilweise niedergeschlagen werden und damit der Läuterwürzeerhitzer gleichzeitig als Pfannendunstkondensator verwendet wird. Im Allgemeinen ist diese Variante jedoch nicht zu bevorzugen, da dadurch die Würze bei einem Läuterstopp anbrennen und die während des Läuterstopps anfallende Brüdenenergie verloren gehen kann. Unter anderem ist es aus den genannten Gründen somit besonders vorteilhaft, wenn die Wärmeübertragung mittels eines Wärmeträgermediums, insbesondere Wasser, erfolgt.
In den 2A und 2B sind die Sudhausprozesse für den ersten und zweiten Sud in einem herkömmlichen Sudhaus mit Vorlaufgefäß (VLG) für die Läuterwürze als Belegungsdiagramm dargestellt. Dabei gibt die 2A das Belegungsdiagramm für ein Sudhaus gemäß dem Stand der Technik mit 12 Suden pro Tag (in der Regel sind damit 24 Stunden gemeint) wieder, während die 2B das Belegungsdiagramm für ein Sudhaus unter Verwendung der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die einzelnen Teilprozesse im Sudhaus sind allgemein gut bekannt, sodass hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird. In den 2A und 2B ist der zeitliche Ablauf der einzelnen Prozesse beispielhaft in Form von Balken dargestellt, wobei die Prozesse überlappender Balken zeitlich parallel ablaufen. So setzt zum Beispiel in der 2A der Maischeprozess des zweiten Sudes während der Läuterung des ersten Sudes ein. In herkömmlichen Sudhäusern wird jedoch wie in 2A dargestellt erst nach Abschluss der Läuterung mit den thermischen Behandlungsschritten Läuterwürze erhitzen, Aufheizen und Ankochen sowie Kochen begonnen, wobei diese Schritte versetzt zueinander ablaufen. Entsprechend später finden auch die der thermischen Behandlung nachfolgenden Schritte im Sudhausprozess statt.
Hingegen beginnt gemäß der vorliegenden Erfindung die thermische Behandlung des bereits abgeläuterten Teils der Läuterwürze wie in 2B dargestellt mit dem Aufheizen und Ankochen dieses Teils im Würzekochsystem während der Läuterung, sodass auch das eigentliche Kochen bereits während der Läuterung stattfinden kann. Wie oben beschrieben wird dabei die thermische Energie der entstehenden Brüden zumindest teilweise zum Vorerwärmen der noch abzuläuternden Läuterwürze wiederverwendet. Entsprechend findet auch das Läuterwürzeerhitzen bereits während der Läuterung statt.
Aufgrund dieser zeitlichen Verschränkung der Würzekochung und der Läuterung verkürzt sich die gesamte Zeit des Sudhausprozesses wie in der 2B angedeutet. Dabei stellt die rechte senkrechte Linie das Ende des Sudhausprozesses für den ersten Sud gemäß dem Stand der Technik der 2A dar, während die linke gestrichelte Linie das Ende des Sudhausprozesses für den ersten Sud gemäß der vorliegenden Erfindung nach 2B darstellt. Insgesamt verkürzt sich der Sudhausprozess in diesem Beispiel somit um 90 Minuten, sodass sich selbst bei Vorsehen eines Puffers von 15 Minuten, wie er durch die mittlere durchgezogene Linie dargestellt ist, eine Gesamtverkürzung des Sudhausprozesses um 75 Minuten ergibt.
Da bei Verwendung eines Vorlaufgefäßes jedoch auch im Stand der Technik nach 2A der Maischeprozess des nächsten Sudes bereits während der Läuterung des vorangehenden Sudes einsetzen kann, tritt diese Verkürzung gegenüber dem Stand der Technik nur einmalig auf. Die Zeiteinsparung kumuliert sich somit nicht über mehrere Sude. Dennoch führt die Zeitersparnis dazu, dass statt der üblichen 12 Sude nunmehr 12,75 Sude pro Tag gebraut werden können. Somit erhöhen das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Produktivität des Sudhauses.
Noch stärker wirkt sich die Erhöhung der Produktivität beispielsweise bei einem 3-Geräte Sudhaus ohne Vorlaufgefäß, aber mit Whirlpoolpfanne, aus, wie es von vielen Klein- und/oder Mittelstandsbrauereien und/oder Brauereien mit einer geringen Sudfolge von beispielsweise 5 Suden pro Tag (in 3A sind dies rechnerisch 5,3 Sude pro Tag) eingesetzt wird. In den 3A und 3B sind die Belegungsdiagramme für ein solches 3-Geräte Sudhaus dargestellt. Dabei zeigt die 3A das Belegungsdiagramm eines 3-Geräte Sudhauses nach dem Stand der Technik, während die 3B das Belegungsdiagramm eines 3-Geräte Sudhauses gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ohne Vorlaufgefäß für die bereits abgeläuterte Läuterwürze setzt der Maischeprozess für den zweiten Sud beim 3-Geräte Sudhaus erst nach Abschluss der Würzekochung des ersten Sudes ein. Die 3A und 3B zeigen darüber hinaus, wie lange die Würzepfanne belegt ist. Aufgrund der zeitlichen Verzögerung des nachfolgenden Maischeprozesses werden im 3-Geräte Sudhaus ohne Vorlaufgefäß nach dem Stand der Technik lediglich 5,3 Sude pro Tag erreicht. In diesem Beispiel wird von der Annahme ausgegangen, dass der Maischprozess 90 Minuten und die Abläuterung 105 Minuten benötigen, und eine Whirlpoolpfanne als Würzepfanne eingesetzt wird, bei welcher die zeitliche Belegung der Würzepfanne von Läuterbeginn bis Würzekühlende andauert.
Durch die zeitliche Verschränkung von Läuterung und Kochung gemäß der vorliegenden Erfindung kann diese Zahl jedoch erheblich gesteigert werden, sodass wie in 3B angegeben beispielsweise 6,85 Sude pro Tag erreicht werden. Dadurch, dass erfindungsgemäß die thermische Behandlung zumindest eines ersten Teils der Läuterwürze bereits während der Läuterung einsetzt, kann der Sudhausprozess für jeden Sud um bis zu 60 Minuten verkürzt werden, so wie es durch die linke Gruppe der senkrechten Linien in der 3B angedeutet ist. Hierbei markiert erneut die rechte Linie dieser Gruppe das Ende des Sudhausprozesses für den ersten Sud gemäß dem Stand der Technik, während die linke gestrichelte Linie das Ende des Sudhausprozesses für den ersten Sud gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Zeitgewinn von 60 Minuten reduziert sich bei Vorsehen eines 15-minütigen Puffers, wie er in der 3B durch die mittlere durchgezogene Linie der Gruppe dargestellt ist, auf 45 Minuten.
Da im 3-Geräte Sudhaus ohne Vorlaufgefäß zumeist das Ende der Entlerung der Würzepfanne des vorherigen Sudes den Beginn des Maischeprozesses des nachfolgenden Sudes festlegt, ergibt sich dieser Zeitgewinn jedoch für jeden einzelnen Sud. Dies ist in der 3B durch die rechte Gruppe von senkrechten Linien angedeutet. Erneut markiert die rechte durchgezogene Linie der Gruppe das Ende des Sudhausprozesses für den zweiten Sud gemäß dem Stand der Technik, während die linke gestrichelte Linie das Ende des Sudhausprozesses für den zweiten Sud gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die zweite und dritte Linie von rechts markieren die zeitlichen Verzögerungen, die sich durch Vorsehen jeweils eines 15-minütigen Sicherheitspuffers ergeben. Anstelle des Zeitgewinns von 120 Minuten verbleibt somit ein Zeitgewinn von 90 Minuten. Da dieser jedoch bei jedem Sud auftritt, kumuliert sich der Zeitgewinn über den Tag, sodass sich eine erhebliche Steigerung der Produktivität solcher Sudhäuser ergibt.
Bei den Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Würzekochsystem vorgesehen, das mit einem Pfannendunstkondensator kombiniert ist, der wiederum mit einem Läuterwürzeerhitzer verbunden ist. Der Läuterwürzeerhitzer ist seinerseits mit einer Kochvorrichtung und/oder dem Behälter zur Würzekochung verbunden. Unterschiedliche Ausprägungsformen und Kombinationen mit und ohne Energiespeichersystem und/oder Wassertank und/oder Tank für das Wärmeträgermedium und/oder weiteren Wärmetauschern (zum Beispiel einem Booster) werden in den folgenden Figuren aufgezeigt. Es versteht sich, dass auch Kombinationen aus den dargestellten Weiterbildungen denkbar und nicht ausgeschlossen sind.
Wenn die Rede von einem Würzekochsystem oder einer Kochvorrichtung ist, so sind darunter auch Systeme und Vorrichtungen zur Würzeheißhaltung zu verstehen. Aus technologischen Gründen wird die Würze oft nicht mehr während des gesamten Würzekochprozesses gekocht, sondern lediglich unterhalb der Siedetemperatur heißgehalten.
Die in den Figuren angegebenen Temperaturen beziehen sich auf Kochtemperaturen auf Meereshöhe. Wie allgemein bekannt variiert die Kochtemperatur bzw. die Siedetemperatur in Abhängigkeit von der Aufstellhöhe der entsprechenden Brauanlage. Die gezeigten Temperaturen zum Pfannendunstkondensator können bei der Verwendung von Warmwasser bzw. Energiespeicherwasser im Bereich von 74 °C bis 92 °C variieren. Bei Kaltwasser liegen die Temperaturen vorzugsweise zwischen 1 °C und 35 °C. Mischungen aus den oben genannten Wässern sind ebenfalls denkbar. Weiterhin können auch mehrere und/oder unterschiedliche Wärmeträgermedien während der thermischen Behandlung zum Einsatz kommen.
In den nachfolgenden Figuren sind im Stand der Technik bekannte und allgemein übliche Elemente, wie beispielsweise CIP-Leitungen, CIP-Einrichtungen, Ausschlagleitungen, sowie Pumpen, Armaturen, Klappen, Ventile und andere Regel- und Steuerorgane nicht gezeigt, um die Klarheit der dargestellten Figuren nicht zu beeinträchtigen. Es versteht sich jedoch, dass die gezeigten Weiterbildungen um die genannten Elemente ergänzt werden können, so wie es dem Fachmann allgemein bekannt ist. Die nachfolgenden Figuren stellen somit lediglich Prinzipskizzen zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung dar, jedoch nicht der Einschränkung der vorliegenden Erfindung auf spezielle Weiterbildungen.
4 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer Vorrichtung 100 zur thermischen Behandlung von Läuterwürze gemäß einer ersten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung mit einem geschlossenen Kreislauf für das Wärmeträgermedium.
Die 4 zeigt ein an sich bekanntes Würzekochsystem 110, welches den Behälter 120 zur thermischen Behandlung von Läuterwürze umfasst. Wie in der 4 dargestellt kann der Behälter 120 insbesondere als Würzepfanne ausgebildet sein, in dem die Läuterwürze 105 bis zu einem durch eine waagerechte Linie angedeuteten Füllstand eingebracht wurde. Neben der Würzepfanne 120 umfasst das Würzekochsystem 110 in der hier dargestellten nicht limitierenden Weiterbildung einen Außenkocher 115 als Heizvorrichtung zum Erhitzen der thermisch zu behandelnden Läuterwürze 105 auf Kochtemperaturen (angedeutet durch die Angabe ≥ 100 °C). Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Würze lediglich unterhalb der Kochtemperatur, insbesondere knapp unterhalb der Kochtemperatur, heißgehalten wird. Bei dem dargestellten Außenkocher 115 handelt es sich beispielsweise um einen Wärmetauscher, durch den das Heizmedium, beispielsweise Dampf, wie durch die Pfeile angedeutet hindurchtritt, während die zu erhitzende Läuterwürze 105 mittels einer regelbaren Pumpe 122 im Gegenstrom durch den Wärmetauscher 115 geführt wird. Nach Durchströmen des Wärmetauschers 115 kann die Läuterwürze 105 wie in der 4 exemplarisch dargestellt durch einen unteren Bodeneinlauf und/oder einen seitlichen Einlauf, der insbesondere als Tangentialeinlauf ausgebildet sein kann, in die Würzepfanne 120 eingebracht werden. Auch wenn nicht dargestellt so können auch mehrere Boden- und/oder seitliche Ein- und/oder Ausläufe vorhanden sein. Insbesondere die Bodeneinläufe können im Allgemeinen auch als Ausläufe verwendet werden. Der Begriff Einlauf umfasst daher wenn nicht anders erwähnt auch die Funktion des Auslaufs. Die Läuterwürze 105 in der Würzepfanne 120 kann wie in der 4 gezeigt durch einen Bodenablauf der Würzepfanne 120 abgezogen werden, um sie erneut dem Außenkocher 115 zur weiteren Erhitzung zuzuführen. Dies ist in der 4 durch die Angabe der Temperatur von 100 °C an der entsprechenden Leitung dargestellt, welche umgekehrt auch zur direkten Zufuhr der vorerwärmten Läuterwürze vom Läuterwürzeerhitzer 180 in den Boden der Würzepfanne 120 dienen kann.
Die auf Kochtemperatur erhitzte Läuterwürze 105 verdampft teilweise, wobei der sich bildende Brüden durch den Gasabzug bzw. Dunstabzug 125 aus der Würzepfanne 120 austritt. Erfindungsgemäß ist im oder am Gasabzug 125 ein erster Wärmetauscher, insbesondere ein Pfannendunstkondensator 150, angeordnet, durch den der Brüden hindurchtritt, wobei ein Teil der Brüdenenergie auf das ebenfalls durch den Pfannendunstkondensator 150 hindurchtretende Wärmeträgermedium, im Allgemeinen Wasser, übertragen wird. Wie in der 4 exemplarisch dargestellt kann dabei die Temperatur des Wärmeträgermediums von beispielsweise 78 °C am Eingang in den Pfannendunstkondensator auf ungefähr 97 °C erwärmt werden. Das so erwärmte Wärmeträgermedium wird über eine direkte Zuleitung 142 eines Wärmeübertragungssystems 140 zu dem erfindungsgemäßen Läuterwürzeerhitzer 180 geführt, durch den es hier exemplarisch im Gegenstrom zur von der Läuterung stammenden Läuterwürze hindurchtritt.
Während also bereits ein erster Teil der Läuterwürze 105 in dem Würzekochsystem 110 thermisch behandelt wird, wird die Energie des dabei entstehenden Brüdens teilweise in dem Läuterwürzeerhitzer 180 auf die während der fortgesetzten Läuterung zugeführte Läuterwürze übertragen. In der 4 ist hierzu lediglich der Zulauf 175 der Läuterwürze von der Läutereinrichtung (nicht dargestellt) zum Läuterwürzeerhitzer 180 dargestellt. Bei der Läutereinrichtung kann es sich wie bereits oben beschrieben beispielsweise um einen Läuterbottich oder einen Maischefilter handeln, wobei eine regelbare Förderpumpe 170 zur Förderung der Läuterwürze in der Leitung 175 vorgesehen sein kann. Die Läuterwürze kann dabei wie in der Figur dargestellt mit einer Temperatur von 76 °C in den Läuterwürzeerhitzer eintreten, in dem sie durch Wärmeübertragung von dem Wärmeträgermedium beispielsweise auf eine Temperatur von 94 °C vorerwärmt wird. Dadurch reduziert sich im Gegenzug die Temperatur des Wärmeträgermediums auf 78 °C. Das in dem Läuterwürzeerhitzer abgekühlte Wärmeträgermedium wird dann über eine Rückführleitung 143 zurück zum Pfannendunstkondensator 150 geführt. Dabei kann die Förderung des Wärmeträgermediums mit einer regelbaren Förderpumpe 145 stattfinden.
Die in der 4 dargestellten Pumpen, sowie nicht dargestellte Steuer- und/oder Regelventile, können durch eine hier lediglich schematisch dargestellte Steuer- und/oder Regeleinheit 190 wie oben beschrieben gesteuert werden. Insbesondere kann eine Regelung des Wärmestroms am Läuterwürzeerhitzer 180 wie oben beschrieben in Abhängigkeit von einem Wärmestrom am Pfannendunstkondensator 150 erfolgen.
Die im Läuterwürzeerhitzer 180 vorerwärmte Läuterwürze kann im Anschluss direkt der Kochung, beispielsweise mittels der Förderpumpe 122, und/oder dem Behälter 120 zur Würzekochung, wie durch die senkrechten Doppelpfeile dargestellt, zugeführt werden. Wird die vorerwärmte Läuterwürze dem Behälter 120 zugeführt, kann dies entweder über eine bestehende (Doppelpfeil) oder separate (nicht gezeigt) Leitung von unterhalb der Würzepfanne 120 und/oder über einen seitlichen Anstich erfolgen. Der Anstich kann dabei als Tangentialeinlauf ausgeführt sein.
Kann die am Pfannendunstkondensator 150 zurückgewonnene Brüdenenergie nicht oder nicht vollständig über den Läuterwürzeerhitzer 180 in die Läuterwürze eingebracht werden, beispielsweise aufgrund einer Unterbrechung oder Verzögerung der Läuterung, so kann die überschüssige Wärme in einem zweiten Wärmetauscher 160 zur Erzeugung von Warmwasser verwendet werden. Hierzu kann das Wärmeträgermedium weiter über den Läuterwürzeerhitzer 180 und/oder über einen Bypass 144 am Läuterwürzeerhitzer vorbei zu dem zweiten Wärmetauscher 160 gefahren werden. An der Rückführleitung 143 ist daher in der 4 exemplarisch ein Temperaturbereich von 78 °C bis 97 °C dargestellt. Das immer noch heiße Wärmeträgermedium wird dann beim Durchgang durch den zweiten Wärmetauscher 160 auf eine Temperatur von 78 °C abgekühlt, wobei im Gegenstrom durch den Wärmetauscher 160 geführtes Kaltwasser von einer Temperatur von beispielsweise 12 °C auf 80 °C erwärmt wird, sodass Warmwasser erzeugt wird, das als Brauwasser, zu weiteren Heizzwecken oder Reinigungszwecken in der Brauerei verwendet werden kann. Durch die Abkühlung am zweiten Wärmetauscher 160 kann sichergestellt werden, dass das Wärmeträgermedium mit einer konstant niedrigen Vorlauftemperatur zur Niederschlagung des Brüdens am Pfannendunstkondensator 150 vorliegt.
Weiterhin ist in der in der 4 gezeigten, nicht limitierenden Weiterbildung eine optionale Bypassleitung 172 zum Vorbeiführen der Läuterwürze aus der Zulaufleitung 175 am Läuterwürzeerhitzer zum Behälter 120 und/oder Außenkocher 115 dargestellt, über die die Läuterwürze in das Würzekochsystem eingebracht werden kann, vorteilhaft solange die Kochung und das Aufheizen der Würze noch nicht ablaufen. Es versteht sich, dass die Kochvorrichtung nicht auf den hier exemplarisch gezeigten Außenkocher beschränkt ist, sondern alle bekannten und geeigneten Arten von Kochvorrichtungen umfasst. Insbesondere kann alternativ oder ergänzend ein Innenkocher (nicht gezeigt) in oder an der Würzepfanne 120 vorgesehen sein Denkbar ist auch, dass die Würzepfanne mit einer Boden- und/oder Zargenheizfläche ausgestattet ist. Zudem kann die Würzepfanne auch als kombinierte Maisch- und Würzepfanne ausgeprägt sein oder als Whirlpoolpfanne ausgeprägt sein. Die genannten Weiterbildungen sind daher in der gesamten Beschreibung mit dem Begriff der Würzepfanne mit umfasst. Schließlich ist in der 4 noch ein optionales Ausdehnungsgefäß bzw. ein Pufferbehälter 148 zum Ausgleichen und/oder Dämpfen von Druckschwankungen, zumeist bedingt durch thermische Ausdehnung, im Wärmeübertragungssystem 140 dargestellt. Alternativ zum Ausdehnungsgefäß bzw. Pufferbehälter 148 kann auch ein Tank zur Zwischenspeicherung eines Wärmeträgermediums vorgesehen sein.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Läuterwürze gemäß einer zweiten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung mit einem offenen Kreislauf für das Wärmeträgermedium.
Die dargestellte Vorrichtung entspricht im Wesentlichen der im Zusammenhang mit der 4 beschriebenen Vorrichtung, sodass hier auf eine erneute Beschreibung bereits beschriebener Elemente verzichtet wird. Im Gegensatz zum geschlossenen Wärmeübertragungssystem 140 der 4 weist die Vorrichtung 200 gemäß der zweiten Weiterbildung jedoch ein offenes Wärmeübertragungssystem 240 auf. Anstelle des zweiten Wärmetauschers 160 ist gemäß dieser Weiterbildung das Wärmeübertragungssystem 240 mit einem existierenden an sich bekannten Warmwassersystem oder Energiespeichersystem, optional auch mit einem Kaltwasseranschluss oder einer Kombination aus Warm- und Kaltwasser, verbunden, wie es in der 5 durch die ausgehenden und eingehenden Pfeile mit Temperaturen im Bereich von 78 °C bis 80 °C angedeutet ist. Denkbar sind ebenfalls kältere oder wärmere Temperaturen, diese können beispielsweise zwischen 1 °C und 94 °C liegen. Bei Vorhandensein eines Energiespeichersystems kann es sich auch um ein geschlossenes System handeln. Unter einem geschlossenem System wird im Allgemeinen ein System verstanden, in dem ein Wärmeträgermedium im Kreislauf geführt wird. Bei einem offenen System unterliegt das Wärmeträgermedium einem (ständigen) Austausch, d.h. zum Beispiel wird das Wärmeträgermedium zuerst zur Beheizung eines Prozesses (zum Beispiel der Läuterwürzeerhitzung und/oder Maischeerhitzung) und im Weiteren beispielsweise als Brauwasser Verwendung finden.
Durch Zufuhr von Warm- und/oder Kaltwasser bzw. Energiespeicherwasser über die Förderpumpe 145 kann der Pfannendunstkondensator 150 mit einer konstanten Temperatur von beispielsweise 78 °C bis 80 °C des Wärmeträgermediums beschickt werden. Mit Warmwasser bzw. Kaltwasser kann dabei jeder Art von Wasser gemeint sein, das in Brauereien üblicherweise anzutreffen ist. Kaltwasser kann dabei mit einer Temperatur von 50 °C oder weniger, bevorzugt 35 °C oder weniger vorliegen.
Das im Pfannendunstkondensator 150 erwärmte Wasser wird je nach Bedarf direkt dem Läuterwürzeerhitzer 180 und/oder ganz bzw. teilweise einem optionalen Zwischenspeicher 249 zugeführt. Bei dem Zwischenspeicher 249 kann es sich dabei um einen an sich bekannten Energiespeicher oder anderen Wassertank handeln, wobei dieser gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch wie oben beschrieben deutlich kleiner ausgebildet werden kann. In dem Zwischenspeicher 249 zwischengespeichertes Wasser mit einer Temperatur von beispielsweise 97 °C kann anschließend zur Vorerwärmung von Läuterwürze desselben Sudes und/oder eines nachfolgenden Sudes weiterverwendet werden. Hierzu kann wie in der 5 dargestellt insbesondere im Zulauf zum Läuterwürzeerhitzer 180 eine regelbare Förderpumpe 246 vorgesehen sein. Auch wenn hier nicht dargestellt kann es sich bei der Pumpe 145 und der Pumpe 246 um dieselbe Pumpe handeln, beispielsweise bei Verwendung eines geschlossenen Energiespeichersystems.
Nach Durchgang durch den Läuterwürzeerhitzer 180 kann das wieder auf die Temperatur von 78 °C bis 80 °C abgekühlte Wasser in das Warmwassersystem, insbesondere einen Warmwassertank, über die Leitung 143 rückgeführt werden. Wird keine Energie am Läuterwürzeerhitzer 180 abgenommen, so kann die überschüssige Brüdenenergie im optionalen Zwischenspeicher 249 zwischengespeichert werden. Des Weiteren ist es möglich, über die Förderpumpe 145 und eine entsprechende Regelung Kaltwasser durch den Pfannendunstkondensator 150 zu führen, welches dort zu Warmwasser erwärmt wird, dass durch den Läuterwürzeerhitzer 180 und die Rückführleitung 143 in das Warmwassersystem eingespeist werden kann. Diese Option bietet sich insbesondere dann an, wenn am Läuterwürzeerhitzer 180 keine Energie abgenommen werden soll. Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich somit auch wie üblich zur Verwendung der Brüdenenergie zur Erzeugung von Warmwasser einsetzen.
Die 6 zeigt eine Abwandlung 300 der Weiterbildung der 5, wobei keine Zwischenspeicherung des Wärmeträgermediums vorgesehen ist. Wird keine Energie zur Läuterwürzeerhitzung benötigt, so kann die überschüssige Brüdenenergie in den jeweiligen Tank, aus dem das Wärmeträgermedium, vorzugsweise Brauwasser, zuvor entnommen wurde, mit einem höheren Energieniveau zurückgeführt werden. Beispielsweise kann das im Pfannendunstkondensator 150 erwärmte Wasser mit einer Temperatur von 78 °C bis 97 °C in das Warmwassersystem einer Brauerei zurückgeführt werden. Falls keine Energie am Läuterwürzeerhitzer 180 abgenommen werden soll, kann das Wärmeträgermedium über eine Bypassleitung 347 am Läuterwürzeerhitzer 180 vorbeigeführt werden. Im Übrigen handelt es sich bei dem Wärmeübertragungssystem 240 der Weiterbildung der 6 um das aus der 5 bekannte offene System.
In der 7 ist eine weitere Abwandlung 400 der Weiterbildung der 5 dargestellt, bei der wie in 6 keine Zwischenspeicherung, sondern eine Bypassleitung 347 vorgesehen ist. Von der Weiterbildung der 6 unterscheidet sich die Weiterbildung der 7 durch die Weiterführung der im Läuterwürzeerhitzer 180 vorerwärmten Läuterwürze. Wie gezeigt kann diese der Würzekochvorrichtung 115 und/oder der Würzepfanne 120 zugeführt werden. Die Zuführung zur Würzepfanne 120 kann dabei von unten und/oder seitlich über bestehende und/oder separate Leitungen erfolgen. Ein seitlicher Einlauf kann wie in der 7 gezeigt dabei als Tangentialeinlauf 476 ausgebildet sein. Ebenso kann der Tangentialeinlauf einer sogenannten Whirlpoolpfanne hierzu genutzt werden. Zusätzlich zu den in der 4 gezeigten Einläufen weist die Weiterbildung gemäß der 7 somit insbesondere einen separaten seitlichen Einlauf 476 für die vorerwärmte Läuterwürze ohne Durchgang durch den Außenkocher 115 auf.
In der 8 schließlich ist eine Erweiterung 500 der erfindungsgemäßen Weiterbildung mit einem offenen Wärmeübertragungssystem 340 gezeigt. Aufgrund der flexiblen Einsatzmöglichkeiten der gezeigten Weiterbildung sind in der Figur keine Temperaturangaben gemacht. Der Fachmann kann diese jedoch aufgrund seines Fachwissens ohne Weiteres ergänzen.
In der 8 ist die mögliche Kombination aus Energierückgewinnung durch Brüdenkondensation, Warm- bzw. Heißwasserproduktion und Würzekühlung gezeigt. Hierzu kann der Läuterwürzeerhitzer 580, im Gleich- bzw. bevorzugt im Gegenstromprinzip, zur Läuterwürzeerhitzung und Würzekühlung bzw. Würzevorkühlung eingesetzt werden. Dies ist im Fall der Würzekühlung besonders in kleinen Sudhäusern ohne Vorlaufgefäß von Vorteil. Weiterhin kann die Vorrichtung hierzu bevorzugt mit Brauwasser gleicher Qualität betrieben werden, um Vermischungen unterschiedlicher Wässer zu vermeiden.
Wird Brüdenenergie zurückgewonnen und am Läuterwürzeerhitzer 580 eingesetzt, wird bevorzugt Wasser mit einer Temperatur von 78 °C bis 80 °C zum Pfannendunstkondensator 150 und von dort mit ca. 97 °C zum Läuterwürzeerhitzer 580 gefördert. Von dort kann es über die Rückführleitung 143 wieder dem Tank (nicht gezeigt), aus dem das Wärmeträgermedium ursprünglich stammt, mit einer Temperatur von wiederum 78 °C bis 80 °C zugeführt werden.
Wird keine Energie zur Vorerwärmung der Läuterwürze benötigt, so kann das erhitzte Wärmeträgermedium mit ca. 97 °C auch dem Wärmeträgermediumtank zugeführt werden. Weiterhin ist eine Zwischenspeicherung des erhitzten Wärmeträgermediums über eine separate Leitung 541 in einem Zwischenspeicher wie in 5 gezeigt für eine spätere Läuterwürzeerhitzung möglich. Auch ist es möglich, durch Zufuhr von Kaltwasser über die Förderpumpe 145 zum Pfannendunstkondensator 150 Warmwasser zu erzeugen, welches über die Rückführleitung 143 in einen Warmwassertank oder ein Warmwassersystem eingebracht werden kann. Handelt es sich bei dem Zwischenspeicher um einen Warmwassertank, kann Warmwasser auch über Leitung 541 in ein Warmwassersystem bzw. einen Warmwassertank eingebracht werden.
Nach Abschluss der thermischen Behandlung der Läuterwürze 105 im Würzekochsystem 110 kann die Würze durch einen Bodenablauf und/oder seitlichen Auslauf (nicht dargestellt) der Würzepfanne 120 ausgeschlagen werden. In der in der 8 dargestellten Weiterbildung wird die thermisch behandelte Würze durch eine in beiden Richtungen verwendbare Leitung 586, die Förderpumpe 122 und die Rückführleitung 587 entgegen der bei der Läuterung üblichen Strömungsrichtung durch den Läuterwürzeerhitzer 580 geführt. In dieser Phase des Sudhausprozesses wird gemäß der vorliegenden Erfindung somit der Läuterwürzeerhitzer 580 als Wärmetauscher zur Würzekühlung eingesetzt.
Hierzu wird über eine dafür vorgesehene Zuführleitung 581 und die Förderpumpe 246 sowie die Bypassleitung 582 Kalt- oder Eiswasser aus einem Kalt- oder Eiswassersystem, insbesondere einem Kalt- oder Eiswassertank (nicht dargestellt), vorzugsweise im Gegenstrom durch den Läuterwürzeerhitzer 580 geführt. Das durch Wärmeübertragung von der Würze im Läuterwürzeerhitzer 580 erwärmte Kalt- bzw. Eiswasser wird anschließend über die übliche Zuführleitung 583 des Läuterwürzeerhitzers 580 in entgegengesetzter Strömungsrichtung als Warmwasser geführt und über eine Abführleitung 584 in ein existierendes Warmwassersystem bzw. einen existierenden Warmwassertank (nicht gezeigt) abgefördert. Die gekühlte Würze wird nach Durchgang durch den Läuterwürzeerhitzer 580 über eine Abführleitung 585 zu den weiteren bekannten Folgeprozessen gefördert. Gemäß der vorliegenden Weiterbildung kann der Läuterwürzeerhitzer 580 somit sowohl zur Vorerwärmung der in der zweiten Läuterphase abgeläuterten Läuterwürze als auch zur Kühlung bzw. Vorkühlung der vollständig thermisch behandelten Würze eingesetzt werden.
Alternativ kann über die vorgesehene Zuführleitung 581 auch Wärmeträgermedium aus einem Energiespeicher mit einer Temperatur von beispielsweise unter 82 °C zugeführt werden. Über die Leitung 584 wird dann das erwärmte Wärmeträgermedium wieder zurück in den Energiespeicher geführt. Insbesondere wenn die Würze lediglich vorgekühlt werden soll, ist diese Alternative sinnvoll. Die Würze wird dabei bevorzugt auf eine Temperatur von etwa 95 °C bis 85 °C vorgekühlt Somit wird die DMSP-Nachbildung stark reduziert, jedoch die Trubausbildung noch gewährleistet.
Es versteht sich, dass der Läuterwürzeerhitzer in den zuvor beschriebenen Weiterbildungen auch in Form von mehreren Wärmetauschern ausgebildet sein kann, die parallel oder in Serie angeordnet sein können. Ist wie oben beschrieben ein Vorlaufgefäß vor der Zuführung zum Läuterwürzeerhitzer und der Würzepfanne vorhanden, so kann der Volumenstrom an Läuterwürze unabhängig vom Fortgang der Läuterung eingestellt werden. Dies hat den weiteren Vorteil, dass damit der konstant benötigte Wärmestrom für die Läuterwürzeerhitzung bekannt ist und somit die benötigte Brüden- und Kochenergie vorausbestimmt werden können. Dies erleichtert eine gleichmäßige und konstante Würzekochung.
Wird im Pfannendunstkondensator ein höheres Temperaturniveau als in den Figuren gezeigt zurückgewonnen, kann auch die Temperatur der Läuterwürzeerhitzung höher sein. Dies kann beispielsweise auch durch eine höhere Vorlauftemperatur zum Pfannendunstkondensator erreicht werden. Zumeist ist hierfür dann eine Ausmischung der benötigten Temperatur eines Wärmeträgermediums im Vorlauf zum Pfannendunstkondensator vorzusehen.
Durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden weiterhin Abstrahlverluste gegenüber herkömmlichen Systemen weiter reduziert, da die zurückgewonnene Energie nicht oder nur teilweise zwischengespeichert werden muss, sondern sofort für die Vorerwärmung von Läuterwürze des gleichen Sudes eingesetzt werden kann.
In einer Variante kann mit der vorliegenden Erfindung auch eine fraktionierte Kochung, also die separate thermische Behandlung von Vorderwürze und Nachgüssen realisiert werden, wobei für die Kochung der Nachteil von zwei Gefäßen nicht mehr auftritt. Hierzu kann mit der Kochung der Vorderwürze sofort nach Ende ihrer Abläuterung begonnen werden. Die Nachgüsse können in einem Vorlaufgefäß gesammelt und anschließend im selben Gefäß wie die Vorderwürze thermisch behandelt und/oder heiß gehalten werden. Dies bringt weiterhin den Vorteil, dass für beide Teilmengen der Läuterwürze die Verdampfung gesondert eingestellt werden kann. Eine zeitliche Einsparung kann dabei erzielt werden, steht jedoch nicht zwingend im Vordergrund. Wie bereits zuvor beschrieben kann ein Energiespeicher vorgesehen sein, der die restliche Brüdenenergie bzw. Teilmenge der thermischen Energie aus einer rekuperativen Einrichtung der Kochung, die nicht in denselben Sud zurückgeführt werden kann, aufnimmt und für einen Folgesud bzw. Folgeprozess oder andere Prozesse zur Verfügung hält bzw. zwischenspeichert. In diesem Fall kann der Energiespeicher kleiner als im Stand der Technik üblich ausgelegt werden.
Die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen gestatten es somit, einen Teil der Brüdenenergie zur Vorerwärmung zumindest eines Teils der Läuterwürze wiederzuverwenden und dadurch einen erheblichen Teil an eingesetzter Primärenergie einzusparen. Darüber hinaus ergibt sich wie oben beschrieben durch die zeitliche Verschränkung von Kochung und Läuterung eine Zeitersparnis, die zu einer Steigerung der Produktivität des Sudhauses führt. Der Läuterwürzeerhitzer kann in einer Variante zudem als Wärmetauscher zur Würzekühlung eingesetzt werden. Weiterhin ergeben sich durch die Einsparung von Tanks und/oder deren Verkleinerung ein geringerer Platzbedarf sowie geringere Investitionskosten gegenüber einem herkömmlichen Sudhaus.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006037368 A1 [0020]
DE 3819355 A1 [0054]

Claims

Verfahren zur thermischen Behandlung, insbesondere zum Kochen, von Läuterwürze (105) in einer Würzepfanne (120) im Batchbetrieb, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beginn der thermischen Behandlung noch während der Läuterung eines Sudes erfolgt, und ein Teil der Wärmeenergie eines bei der thermischen Behandlung entstehenden Brüdens zu einer Vorerwärmung von Läuterwürze desselben Sudes und/oder eines nachfolgenden Sudes für die Würzepfanne (120) wiederverwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: Rückgewinnen des Teils der Wärmeenergie mittels eines ersten Wärmetauschers (150), insbesondere eines Pfannendunstkondensators, aus dem Brüden in einem Gasabzug (125) der Würzepfanne (120); und Zuführen des rückgewonnenen Teils der Wärmeenergie zur Läuterwürze über einen Läuterwürzeerhitzer (180, 580) im Zulauf zur Würzepfanne (120).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der rückgewonnene Teil der Wärmeenergie zumindest teilweise unmittelbar dem Läuterwürzeerhitzer (180, 580) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der rückgewonnene Teil der Wärmeenergie zumindest teilweise zunächst einem Zwischenspeicher (249) zugeführt wird, um zu einem späteren Zeitpunkt dem Läuterwürzeerhitzer (180) zugeführt zu werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Beginn der thermischen Behandlung erfolgt, wenn eine Menge an Läuterwürze des Sudes vorliegt, die ausreicht, um eine zugehörige Heizvorrichtung (115) der Würzepfanne (120) zu betreiben, aber geringer als ein Gesamtvolumen des Sudes, insbesondere geringer als 60 % des Gesamtvolumens des Sudes, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin wenigstens eine Heißhaltephase der Würzepfanne (120) während und/oder nach Ende der Läuterung des Sudes umfassend.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Kochvorgang in der Würzepfanne (120) mit einem Ende der Läuterung des Sudes endet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, weiterhin ein Zwischenspeichern zumindest eines Teils der Läuterwürze in einem Vorlaufgefäß im Zulauf zum Läuterwürzeerhitzer (180, 580) umfassend, wobei insbesondere ein Volumenstrom der Läuterwürze zum Läuterwürzeerhitzer (180, 580) in Abhängigkeit von einem Wärmestrom oder einem Volumenstrom eines Wärmeträgermediums im ersten Wärmetauscher (150) gesteuert und/oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei überschüssige Wärmeenergie des Brüdens in einem zweiten Wärmetauscher (160) zur Erzeugung von Warmwasser verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Läuterwürze des Sudes eine Vorderwürze und zumindest einen Nachguss umfasst, und wobei ein Teil der Wärmeenergie des während der thermischen Behandlung der Vorderwürze entstehenden Brüdens zu einer Vorerwärmung des Nachgusses verwendet wird.
Vorrichtung zur thermischen Behandlung, insbesondere zum Kochen, von Läuterwürze (105), mit einem Würzekochsystem (110) mit einem Behälter (120) zur thermischen Behandlung von Läuterwürze, insbesondere einer Würzepfanne, und einem ersten Wärmetauscher (150), insbesondere einem Pfannendunstkondensator, in einem Gasabzug (125) des Behälters (120), dadurch gekennzeichnet, dass ein Läuterwürzeerhitzer (180, 580) im Zulauf zum Würzekochsystem (110), insbesondere zu dem Behälter (120), vorgesehen ist, wobei der Läuterwürzeerhitzer (180, 580) derart über ein Wärmeübertragungssystem (140, 240, 340) mit dem ersten Wärmetauscher verbunden ist, dass ein Teil der Wärmeenergie eines bei der thermischen Behandlung entstehenden Brüdens auf Läuterwürze im Läuterwürzeerhitzer übertragbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Wärmeübertragungssystem (140, 240, 340) ein Wärmeträgermedium und eine regelbare Pumpe (145, 246) für das Wärmeträgermedium umfasst, und wobei eine Steuer- und/oder Regeleinheit (190) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, eine Förderung des Wärmeträgermediums im Wärmeübertragungssystem (140, 240, 340) mittels der regelbaren Pumpe (145, 246) noch während der Läuterung eines Sudes einzuleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Würzekochsystem (110) weiterhin eine Heizvorrichtung (115) zum Erhitzen von Würze umfasst, und wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit (190) weiterhin dazu ausgebildet ist, ein Erhitzen der Würze mittels der Heizvorrichtung zu beginnen, wenn eine Menge an Läuterwürze (105) des Sudes vorliegt, die ausreicht, um die Heizvorrichtung (115) zu betreiben, aber geringer als ein Gesamtvolumen des Sudes, insbesondere geringer als 60 % des Gesamtvolumens des Sudes, ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Wärmeübertragungssystem (140) mit dem ersten Wärmetauscher (150) und dem Läuterwürzeerhitzer (180) einen geschlossenen Kreislauf für ein Wärmeträgermedium bildet, und wobei eine Zuführung (142) des Wärmeträgermediums zu dem Läuterwürzeerhitzer (180) insbesondere unmittelbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Wärmeübertragungssystem (240) einen Zwischenspeicher (249) für ein Wärmeträgermedium aufweist, dessen Volumen derart gewählt wird, dass weniger als 100 %, insbesondere höchstens 80 %, bevorzugt höchstens 50 % der zu einer Vorerwärmung der Läuterwürze eines Sudes im Läuterwürzeerhitzer benötigten Wärmeenergie gespeichert werden kann.