DE102018209357A1

DE102018209357A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Maische

Info

Publication number: DE102018209357A1
Application number: DE102018209357.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Gugenheimer
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2019-12-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Behandlung von Maische, insbesondere in einem Sudhaus, zur Verfügung, mit den Schritten: thermische Behandlung der Maische in wenigstens einem Maischgefäß und Abzug der behandelten Maische aus dem Maischgefäß zum Abläutern bzw. zur Fest-Flüssig-Trennung der Maische, wobei die Maische während der thermischen Behandlung durch wenigstens einen Extruder im Kreislauf mit dem Maischgefäß geführt wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Maische, insbesondere im Sudhaus einer Brauerei.
Stand der Technik
Bei der Bierherstellung, aber auch bei der Herstellung mancher Spirituosen, beispielsweise von Whisky, ist es notwendig, die unlöslichen Stoffe der eingesetzten Rohstoffe beim Maischen in lösliche Stoffe zu überführen. Ein wichtiger Zweck des Maischens besteht darin, die in der Maische enthaltene Stärke möglichst restlos zu Zucker und löslichen Dextrinen abzubauen. Dabei werden die im Malz enthaltenen Enzyme ausgenutzt oder dem Prozess separat zugeführt, die ihre optimale Wirkung, d.h. Enzymaktivität, bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten pH-Wert entfalten.
Beim Maischen wird dabei im Allgemeinen zunächst der Rohstoff, wie zum Beispiel Reis, Mais, Gerste oder Malz, wenn nötig in geschroteter Form (Schrot), mit Wasser möglichst innig vermischt, was als sogenanntes Einmaischen bezeichnet wird. Die Maische wird anschließend in einem oder zwei Maischgefäßen, die beispielsweise als Maischbottichpfanne und Maischpfanne im Sudhaus angeordnet sind, dem sogenannten Maischprozess unterworfen. Dabei werden, im Allgemeinen unter ständigem Rühren, spezifische Temperatur-Zeit-Kurven abgefahren, die die enzymatischen Umsetzungsvorgänge in der Maische fördern. Durch die enzymatischen Umsetzungsvorgänge werden zum Beispiel langkettige Stärkemoleküle in vergärbare und unvergärbare Zucker umgewandelt. Die verwendeten Enzyme greifen beispielhaft die Stärkemoleküle von verschiedenen Enden an und spalten sie spezifisch. Die Aktivität der Enzyme und damit die Effizienz des Maischens bzw. Maischprozesses wird von mehreren Faktoren, beispielsweise der Temperatur im Maischgefäß sowie dem pH-Wert der Maische, beeinflusst. Nebst dem enzymatischen Stärkeabbau sind auch beispielhaft der enzymatische definierte Eiweißabbau- und der enzymatische Hemicellulosenabbau (Glucan, Pentosanen) zu erwähnen.
Während des Maischprozesses wird die Maische thermisch behandelt. Darunter ist hier und im Folgenden ganz allgemein das Abfahren einer oder mehrerer Temperatur-Zeit-Kurven für die Maische zu verstehen. Dabei umfassen die Temperatur-Zeit-Kurven wenigstens eine Aufheizphase, während der die Maische erhitzt wird, und im Allgemeinen wenigstens eine Rast bei einer gewünschten Temperatur. Unter einer Rast ist hier und im Folgenden nicht nur das strikte Einhalten einer Rast bei einer konstanten Temperatur zu verstehen. Denkbar ist auch, dass die Maische während der Rast mit einer geringen Aufheizrate weiter erhitzt wird, jedoch nur in einem Maß, in dem die jeweils notwendigen Enzyme noch wirken.
Der optimale pH-Wert kann über Maischesäuerung, Sauermalz und durch die Brauwasseraufbereitung beeinflusst werden. Ansonsten fördern übliche Maischprozesse die Enzymaktivität lediglich durch das Bereitstellen und Halten der jeweilig optimalen Temperatur. Dabei dient das im Maischgefäß vorgesehene Rührwerk lediglich einer Homogenisierung der Maische und somit dem Vorbeugen lokaler Temperaturspitzen im Bereich der Heizflächen der Maischgefäße, welche im schlimmsten Fall zu einer Enzymdeaktivierung führen können. Somit soll das Rührwerk zum einen einen homogenen Gefäßinhalt schaffen, zum anderen auch für möglichst kurze Verweilzeiten der Maische an der Heizfläche sorgen.
Durch Variation der Temperatur-Zeit-Kurven mit einer optimalen pH-Wert-Einstellung wurde in der Vergangenheit vielfach versucht, die Gesamtdauer des Maischprozesses zu verkürzen, um die Wirtschaftlichkeit des Sudhauses zu verbessern. Es liegt somit der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Maische zur Verfügung zu stellen, welche die Maischezeit weiter verkürzen und die Rohstoffausbeute weiter steigern. Des Weiteren sollen die Maischeströme im Maischgefäß optimiert werden. Ganz allgemein dient die vorliegende Erfindung der Ersparnis von Rohstoffen, Energie und Zeit beim Maischeprozess.
Beschreibung der Erfindung
Die oben genannten Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren zur Behandlung von Maische, insbesondere in einem Sudhaus, das umfasst: thermische Behandlung der Maische in wenigstens einem Maischgefäß und Abzug der behandelten Maische aus dem Maischgefäß zum Abläutern bzw. Fest-Flüssig-Trennung der Maische, wobei die Maische während der thermischen Behandlung, d.h. während des Maischprozesses, durch wenigstens einen Extruder im Kreislauf mit dem Maischgefäß geführt wird.
Die Maische kann wie erwähnt zur Herstellung von Bier oder aber von Spirituosen wie Whisky vorgesehen sein, sodass die hier und im Folgenden beschriebenen Verfahren bei der Herstellung von Bier oder Whisky eingesetzt werden können. Entsprechend handelt es sich bei dem Sudhaus um das Sudhaus einer Brauerei oder einer Destillerie. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für vermälztes und bespelztes Korn einsetzbar, kann aber auch für Rohfrucht und unbespelztes Korn verwendet werden.
Bei der thermischen Behandlung der Maische wird die Maische wie üblich in dem wenigstens einen Maischgefäß gemäß einer vorgegebenen Temperatur-Zeit-Kurve erhitzt. Je nach Maischverfahren findet die thermische Behandlung in einem Maischgefäß statt (Infusionsverfahren) oder in zwei Maischgefäßen (Dekoktionsverfahren). Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf das Infusionsverfahren anwendbar, kann jedoch auch auf das Dekoktionsverfahren angewendet werden. Im letzteren Fall kann entweder lediglich die im Maischgefäß rastende Maische, die sogenannte Restmaische, beispielsweise in der Maischbottichpfanne, im Kreislauf mit dem wenigstens einen Extruder geführt werden. Alternativ oder ergänzend kann auch die kochende Maische, die sogenannte Kochmaische, d.h. in der Maischpfanne, im Kreislauf mit dem wenigstens einen Extruder geführt werden. Wie unten genauer beschrieben können ein, zwei oder mehr Extruder vorgesehen sein, die entweder einzelnen Maischgefäßen spezifisch zugeordnet sind oder mit beiden Maischgefäßen des Dekoktionsverfahren einen Kreislauf bilden. Beispielsweise kann gemäß einer Weiterbildung die Kochmaische über einen Extruder von der Maischbottichpfanne zur Maischpfanne, in der die Kochmaische gekocht wird, gefördert werden. Beim Infusionsverfahren kann die Maische über den wenigstens einen Extruder im Kreislauf mit dem beheizbaren Maischgefäß geführt werden.
Je nachdem, ob es sich um ein Einmaischverfahren, ein Zweimaischverfahren oder ein Dreimaischverfahren handelt, wird einmal, zweimal oder dreimal eine Teilmaische abgezogen und gekocht. Dies kann mit ein, zwei oder drei Rasten der Maische bei bestimmten Temperaturen verbunden werden. Es können jedoch auch weitere Rasten eingesetzt werden und/oder weitere Teilmaischen zum Kochen abgetrennt werden. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf solche Verfahren beschränkt, sondern kann auch auf andere Maischverfahren angewendet werden. Der Begriff Kochmaische bedeutet nicht zwingend, dass die Maische bzw. die Teilmaische gekocht wird. Denkbar sind auch Temperaturen knapp unterhalb der Siedetemperatur oder Temperaturen von etwa 85 °C bis zur Siedetemperatur. Sinn des Dekoktionsverfahren-Maischverfahrens ist der physikalische Aufschluss der Stärke, meist oberhalb von Temperaturen, bei denen die Enzyme wirken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Maische während der thermischen Behandlung durch wenigstens einen Extruder im Kreislauf mit dem wenigstens einen Maischgefäß geführt. Dies ist hier und im Folgenden so zu verstehen, dass zumindest ein Teil der Maische aus einem Maischgefäß entnommen und mittels geeigneter Leitungen wenigstens einem Extruder zugeführt wird. Nach Durchgang durch den wenigstens einen Extruder wird die Maische, entweder direkt oder über ein weiteres Maischgefäß, beispielsweise eine Maischpfanne, und optional weitere Vorrichtungen dem ursprünglichen Maischgefäß wieder zugeführt. Das ursprüngliche Maischgefäß und der wenigstens eine Extruder bilden somit, optional mit weiteren Vorrichtungen oder Maischgefäßen, einen Kreislauf, in dem die Maische mittels des wenigstens einen Extruders geführt wird.
Wie unten genauer beschrieben kann in dem Kreislauf ein einziger Extruder vorgesehen sein, es können mehrere Extruder parallel zueinander vorgesehen sein und/oder es können mehrere Extruder aufeinander folgend in Serie vorgesehen sein.
Nach Abschluss der thermischen Behandlung der Maische, das heißt nach Abschluss des Maischprozesses, in dem wenigstens einen Maischgefäß wird die Maische erfindungsgemäß aus dem wenigstens einen Maischgefäß zum Abläutern bzw. zur Fest-Flüssig-Trennung abgezogen. Das Läutern bzw. Abläutern der Maische trennt wie allgemein bekannt den Treber möglichst vollständig von der Würze. Das Abläutern der Maische kann dabei nach den bekannten Verfahren des Stands der Technik erfolgen. Geeignete Vorrichtungen sind zum Beispiel Läuterbottiche, Maischefilter oder kontinuierliche Verfahren.
Bei der Extrusion wird wie allgemein bekannt das geförderte bzw. extrudierte Material unter Druck kontinuierlich aus einer Öffnung, beispielsweise einer Düse, des Extruders herausgepresst. Dabei wird das geförderte Material wie unten genauer beschrieben mit einem hohen Druck beaufschlagt. Erfindungsgemäß wird somit die im Kreislauf geführte Maische in dem wenigstens einen Extruder mit einem von der Bauart des Extruders abhängigen Druck beaufschlagt.
Wissenschaftliche Analysen, wie beispielsweise die in der Doktorarbeit „Pressure and Temperature Effects on the Enzymatic Conversion of Biopolymers“ von Roman Buckow, Technische Universität Berlin, 2006, haben gezeigt, dass neben der Abhängigkeit von der Temperatur und dem pH-Wert auch die Drucksensitivität der eingesetzten Enzyme ausgenutzt werden kann, um den Maischeprozess effizienter zu gestalten. Beispielsweise hat sich gezeigt, dass die alpha-Amylase einen optimalen Druck von 165 bar hat.
Die vorliegende Erfindung macht sich diese Erkenntnis zu Nutze, indem die Maische während der thermischen Behandlung durch den wenigstens einen Extruder im Kreislauf geführt und dabei mit Druck beaufschlagt wird. Der auf die Maische wirkende Druck erhöht somit die Enzymaktivität und reduziert dadurch die Gesamtdauer des Maischeprozesses. Die Förderung durch den Extruder beschleunigt einerseits den Stärkeabbau, indem die Körner mechanisch aufgeschlossen werden und die Enzymaktivität erhöht wird. Andererseits trägt das Fördern mittels des wenigstens einen Extruders zur optimalen Durchmischung der Maische bei. Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit beispielsweise auf den einen Rüttler im Maischgefäß verzichtet werden. Weiterhin können die Rasten verkürzt werden und aufgrund des Einsatzes des Extruders schnellere Aufheizraten realisiert werden. Durch die kürzere Maischzeit infolge der besseren Enzymarbeit ergibt sich eine kürzere Maischdauer. Dies reduziert die Abstrahlverluste. Auch der Dampfkessel muss weniger lang in Betrieb sein, was wiederum Energie spart. Zusätzlich ergibt sich durch den besseren Aufschluss der Stärke aufgrund der höheren Enzymaktivität eine höhere Rohstoffausbeute. Somit spart das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber den bekannten Verfahren sowohl Rohstoffe als auch Energie und Zeit ein.
Die Maische kann, insbesondere kontinuierlich, während der gesamten thermischen Behandlung der Maische in dem Maischgefäß durch den Extruder im Kreislauf geführt werden. Dabei kann das Gesamtvolumen der Maische insbesondere mehrmals mittels des Extruders umgewälzt werden. Insbesondere kann der wenigstens eine Extruder zwischen Einmaischen und dem Austrag der thermisch behandelten Maische zum Abläutern, dem sogenannten Abmaischen, kontinuierlich betrieben werden. Alternativ kann der Betrieb des wenigstens einen Extruders auf einen oder mehrere Behandlungsabschnitte des Maischverfahrens, beispielsweise auf eine oder mehrere Aufheizphasen, beschränkt werden, insbesondere um die Enzymaktivität in Abhängigkeit vom vorherrschenden Druck zu optimieren. Ebenso kann der Betrieb des wenigstens einen Extruders auf eine oder mehrere Rasten beschränkt werden.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Maische im Extruder mit einem Druck von wenigstens 50 bar, bevorzugt wenigstens 100 bar, besonders bevorzugt wenigstens 130 bar beaufschlagt werden. Hierzu kann der Extruder wie unten genauer beschrieben entsprechend ausgebildet sein und mit einer von der Konsistenz der Maische, insbesondere dem Wassergehalt, abhängigen Drehzahl betrieben werden.
Bei entsprechender Ausbildung des wenigstens einen Extruders kann die Maische in einem Mischteil des Extruders durchmischt werden. Dies fördert einerseits die Homogenität der Maische, andererseits werden Temperaturspitzen vermieden, die zu einer Deaktivierung der Enzyme führen könnten. Hierzu können Extruder mit einer zusätzlichen Homogenisierungszone, wie sie unten genauer beschrieben ist, eingesetzt werden.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Maische nach der thermischen Behandlung mittels des wenigstens einen Extruders zu einer Vorrichtung zum Abläutern bzw. zur Fest-Flüssig-Trennung der thermisch behandelten Maische gefördert werden. Dabei kann oder können der- oder dieselben Extruder, die zu der zuvor beschriebenen Umwälzung der Maische während der thermischen Behandlung eingesetzt werden, auch zum Abzug der behandelten Maische aus dem wenigstens einen Maischgefäß verwendet werden. Dies kann beispielsweise über das Vorsehen wenigstens eines schaltbaren Ventils, beispielsweise eines 3-Wege-Ventils, am Ausgang des wenigstens einen Extruders ermöglicht werden. Nach Abschluss der thermischen Behandlung kann somit die behandelte Maische mittels des Extruders zu einer Vorrichtung zum Abläutern bzw. zur Fest-Flüssig-Trennung, beispielsweise einem Läuterbottich, gefördert werden. Ebenso kann der Extruder auch eingesetzt werden, um die behandelte Maische zu einem Maischefilter zu fördern. Somit kann die Vorrichtung zum Abläutern insbesondere einen Maischefilter umfassen. Gemäß der vorliegenden Weiterbildung kann daher auf das Vorsehen einer Abmaischpumpe verzichtet werden. Es ist anzumerken, dass prinzipiell jede Vorrichtung, welche zur Fest-Flüssig-Trennung von Maische geeignet ist, eingesetzt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Maische während der thermischen Behandlung, das heißt während des Maischprozesses, ausschließlich über eine Heizvorrichtung des wenigstens einen Maischgefäßes erhitzt werden. Beim Dekoktionsverfahren kann die Maische zudem ausschließlich über eine Heizvorrichtung der Maischpfanne erhitzt werden. Das ausschließliche Erhitzen der Maische in dem Maischgefäß ist hier dahingehend zu verstehen, dass der wenigstens eine Extruder keine explizite Heizvorrichtung zum Erhitzen der Maische aufweist. Es sei jedoch nicht ausgeschlossen, dass durch den Druckaufbau bei der Förderung im Extruder eine Umsetzung von mechanischer in thermische Energie erfolgt. Insofern kann die Maische während der thermischen Behandlung auch im Wesentlichen über eine Heizvorrichtung des wenigstens einen Maischgefäßes erhitzt werden. Als Heizfläche kann eine Boden- und/oder Zargenheizfläche eingesetzt werden, jedoch sind auch zusätzlich innerhalb des Maischgefäßes angebrachte, und insbesondere von der Zarge beabstandete Heizflächen denkbar. Alternativ und/oder zusätzlich kann ein Maische-Außenkocher oder Innenkocher vorgesehen werden. Anstelle von Heizflächen ist auch die Direktdampfeinspritzung möglich. Hier muss jedoch beachtet werden, dass der Dampf Lebensmittelqualität aufweist. Der wenigstens eine Extruder kann somit insbesondere als autogener Extruder ausgebildet sein, sodass keine separate Heizvorrichtung am oder im Extruder vorgesehen ist. Ebenso kann die Extrusion im Sinne einer Kaltextrusion, d.h. möglichst ohne zusätzlichen Wärmeeintrag durch den Extruder, erfolgen. Zum Erhitzen der Maische in dem Maischgefäß können die allgemein bekannten Heizvorrichtungen von Maischgefäßen, insbesondere Heizung mittels Dampfes, eingesetzt werden. Wenn von Dampf als Heizmedium gesprochen wird, so werden darunter auch andere Heizmedien wie zum Beispiel Hochdruckheißwasser oder Heißwasser verstanden werden. Das verwendete Heißwasser als Heizmedium kann zum Beispiel rekuperativ gewonnen worden sein (zum Beispiel mittels Pfannendunstkondensator, Würzekühler, Solarthermie, Blockheizkraftwerk).
Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann die Maische nach Durchgang durch den Extruder im Wesentlichen von unten, insbesondere an einer zentralen Position, in das Maischgefäß eingeführt werden. Der wenigstens eine Extruder kann somit mit dem oder den Maischgefäßen, in das oder in die die Maische zurück geführt wird, derart verbunden sein, dass die Maische von unten in das Maischgefäß eingeführt wird. Insbesondere wenn die rückgeführte Maische an einer im Wesentlichen zentralen Stelle des Bodens des Maischgefäßes in das Maischgefäß zurückgeführt wird, werden hierdurch die Maischeströme im Maischgefäß optimiert, sodass unter Umständen auf das sonst übliche Rührwerk verzichtet werden kann. Alternativ oder ergänzend kann eine seitliche Zuführung für die rückgeführte Maische derart am Maischgefäß vorgesehen sein, dass die Maische unterhalb des Maischespiegels in das Maischgefäß rückgeführt wird.
Somit kann die thermische Behandlung im Maischgefäß derart gestaltet werden, dass die Maische im Maischgefäß nicht mit einem Rührwerk gerührt wird.
Die beschriebenen Verfahren zur Behandlung von Maische unter Einsatz wenigstens eines Extruders beschleunigen den mechanischen Aufschluss des Stärkekorns, zum Beispiel des Malzkorns und verbessern die Zugänglichkeit des Mehlkörpers. Damit werden kürzere Enzymrasten und höhere Heizraten ermöglicht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl in der Maischbottichpfanne bzw. in der Maischpfanne einsetzbar als auch in einem Rohfruchtkocher, für den Fall, dass Rohfrucht eingesetzt wird, oder im Maischbottich wenn der Extruder über eine Heizvorrichtung verfügt.
Früher waren Maischbottiche nicht beheizbar. Ein Maischbottich nimmt in der Regel im Gegensatz zur Maischpfanne das gesamte Maischevolumen eines Sudes auf. Die Maischpfanne verfügt über Heizflächen und heizt jeweils einen Teil der Maische auf und wird in der Regel für das Dekoktions-Maischverfahren eingesetzt. Da die heutigen Maischbottiche im Allgemeinen über Heizflächen verfügen, jedoch das gesamte Maischevolumen eines Sudes aufnehmen können, kann man von einer Maischbottichpfanne sprechen. Umgangssprachlich werden Maischbottichpfannen jedoch oft als Maischbottich bezeichnet. Rohfruchtpfannen können wie Maischpfannen ausgeprägt sein. Wenn man Malz als Rohstoff verwendet, spricht man in der Regel von einer Maischpfanne, wenn als Rohstoff Mais oder Reis eingesetzt wird, von einer Rohfruchtpfanne. Rohfruchtpfannen werden oft als Druckgefäß ausgeführt und verfügen oft über eine Einmaischvorrichtung. Wenn hier und im Folgenden die Rede von einer Maischpfanne ist, so kann darunter auch eine Rohfruchtpfanne bzw. ein Rohfruchtkocher verstanden werden. Unter einem Maischgefäß kann in der vorliegenden Offenbarung somit ein Maischbottich, eine Maischbottichpfanne, eine Maischpfanne oder eine Rohfruchtpfanne bzw. ein Rohfruchtkocher verstanden werden.
Die oben genannten Aufgaben werden auch durch eine Vorrichtung zur Behandlung von Maische, insbesondere in einem Sudhaus, mit wenigstens einem Maischgefäß zur thermischen Behandlung der Maische gelöst, wobei wenigstens ein Extruder, insbesondere ein Schneckenextruder, vorgesehen ist, der derart mit dem Maischgefäß verbunden ist, dass die Maische in einem Kreislauf zwischen Maischgefäß und Extruder geführt werden kann. Zusätzlich kann die Vorrichtung zur Behandlung der Maische eine Vorrichtung zum Abläutern bzw. zur Fest-Flüssig-Trennung der thermisch behandelten Maische umfassen.
Hierbei können dieselben Variationen und Weiterbildungen, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden, auch auf die Vorrichtung zur Behandlung von Maische angewendet werden.
Insbesondere kann wie oben bereits angedeutet je nach Ausbildung des Sudhauses ein einzelnes Maischgefäß, beispielsweise eine Maischbottichpfanne, vorgesehen sein, wobei der wenigstens eine Extruder über entsprechende Leitungen derart mit dem Maischgefäß verbunden ist, dass die aus dem Maischgefäß mittels des Extruders abgezogene Maische nach Durchgang durch den Extruder zurück in das Maischgefäß gefördert werden kann. Sind zwei Maischgefäße vorgesehen, wie beim Dekoktionsverfahren üblich, kann der wenigstens eine Extruder in den Kreislauf, den die beiden Maischgefäßen bilden integriert werden. Dies kann beispielsweise durch Anordnen des Extruders zwischen einer Maischbottichpfanne, in der die Maische im Wesentlichen rastet, und einer Maischpfanne, in der die Kochmaische erhitzt wird, geschehen. In diesem Fall kann der Extruder zusätzlich mit einer eigenen Heizvorrichtung zum Erhitzen der Maische bei der Förderung zur Maischpfanne ausgestattet sein. Ergänzend oder alternativ kann der Extruder als autogener Extruder ausgebildet sein, in dem aufgrund des Druckaufbaus ein Erhitzen der Maische durch Umsetzen von mechanischer in thermische Energie erfolgt. Der Extruder kann somit sowohl die zum Abzug der Kochmaische erforderliche Pumpe ersetzen als auch einen Teil der thermischen Erwärmung in der Maischpfanne übernehmen.
Alternativ oder ergänzend kann der wenigstens eine Extruder in einer Rückführstrecke angeordnet sein, über die die erhitzte Kochmaische von der Maischpfanne zurück in die Maischbottichpfanne geführt wird.
Unabhängig davon, ob ein, zwei oder mehr Maischgefäße vorgesehen sind, kann ein Maischgefäß oder können einzelne oder alle Maischgefäße mit je wenigstens einem Extruder verbunden sein, der aufgrund entsprechend ausgeführter Förderleitungen gestattet, die in dem Maischgefäß befindliche Maische im Kreislauf mit diesem Maischgefäß zu führen. Anders ausgedrückt bildet der wenigstens eine Extruder zusammen mit seinem spezifischen Maischgefäß einen Kreislauf für die Maische. Beispielsweise kann die Maischbottichpfanne, in der die Maische rastet, mit einem im Kreislauf angeschlossenen Extruder ausgestattet sein. In diesem Fall kann die Maische während der Rast durch kontinuierliches Fördern mittels des wenigstens einen Extruders derart mit Druck beaufschlagt werden, dass die druckabhängige Enzymaktivität optimiert wird. Ergänzend oder alternativ kann die Kochmaische in der Maischpfanne über einen im Kreislauf mit der Maischpfanne verbunden Extruder gefördert werden, wobei bevorzugt im Extruder ein Erhitzen der Maische erfolgt. Wie bereits erwähnt kann dieses Erhitzen aktiv über eine Heizvorrichtung des Extruders, beispielsweise mittels Dampfes, Hochdruckheißwassers oder Heißwassers, oder passiv über den Druckaufbau im Extruder erfolgen.
Auch beim Infusionsverfahren, bei dem lediglich ein Maischgefäß vorgesehen ist, kann die Maische zumindest während der Enzymrasten kontinuierlich durch den wenigstens einen Extruder im Kreislauf geführt werden, sodass die Enzymaktivität optimiert wird.
Gemäß einer Weiterbildung kann lediglich ein Extruder vorgesehen sein, bzw. lediglich ein Extruder pro Maischgefäß vorgesehen sein, um die Maische im Kreislauf umzuwälzen. Alternativ können mehrere Extruder, bzw. mehrere Extruder pro Maischgefäß, vorgesehen sein, um diesen Umwälzvorgang zu realisieren. Die Extruder können dabei parallel zueinander angeordnet sein oder in Serie geschaltet sein. Bei paralleler Anordnung reduzieren sich die Anforderungen an den einzelnen Extruder bezüglich der benötigten Förderrate. Bei Reihenschaltung lässt sich die Gesamtdauer, während der die Maische mit dem gewünschten Druck beaufschlagt wird, entsprechend verlängern.
Der wenigstens eine Extruder kann insbesondere als Schneckenextruder ausgebildet sein. Dabei kann die Schnecke die üblichen drei Zonen, d.h. die Einzugszone, die Kompressionszone und die Austragszone, umfassen, oder aber mehr oder weniger Zonen aufweisen. Beispielsweise kann aufgrund des Emulsionscharakters der Maische auf die Einzugszone verzichtet werden. Wer wenigstens eine Extruder kann einen Kompressionsabschnitt, insbesondere mit einer verringerten Gangtiefe der Schnecke, umfassen, in dem der gewünschte Druckaufbau erfolgt. Als Alternative oder Ergänzung zu der verringerten Gangtiefe der Schnecke kann der Druckaufbau auch über eine Zunahme des Schneckendurchmessers entlang der Schneckenachse, d.h. mittels einer kernprogressiven Schnecke, durch Abnahme des Gehäusedurchmessers entlang der Schneckenachse, sowie durch Kombination dieser Weiterbildungen erfolgen. Der Schneckenextruder kann ebenso als Doppelschnecke, entweder mit ineinandergreifenden oder nicht ineinandergreifenden Schnecken, ausgebildet sein. Die Schnecken können gleichlaufend oder gegenlaufend ausgebildet sein. Dabei kann der Schneckenextruder insbesondere derart ausgebildet sein, dass die Maische während des Betriebs mit einer vorgegebenen Drehzahl mit einem Druck von mindestens 50 bar, bevorzugt mindestens 100 bar, besonders bevorzugt mindestens 130 bar beaufschlagt wird.
Wie bereits erwähnt kann der wenigstens eine Extruder derart ausgebildet sein und eingesetzt werden, dass die Maische gemäß dem Verfahren der Kaltextrusion gefördert wird. Dabei wird ein entsprechender Schneckenextruder mit relativ geringer Schneckendrehzahl, bevorzugt zwischen 50 und 500 U/min, betrieben, wobei die Maische einen relativ hohen Wassergehalt, beispielsweise zwischen 60% und 90% im Massenverhältnis aufweist. Alternativ kann auch ein sogenannter Schnellläufer mit bis zu 1500 U/min eingesetzt werden.
Nach dem allgemein bekannten Funktionsprinzip eines Extruders wird die geförderte Maische durch eine oder mehrere Schnecken mechanisch bearbeitet. Der mechanische Aufschluss des Mehlkörpers des Malzkorns wird dabei gefördert. Die Vorrichtung kann außerdem eine Einrichtung zur Vorkonditionierung der Rohstoffe, wie zum Beispiel von Malz, umfassen, die dazu ausgebildet ist, die benötigte Flexibilität der Spelzen sicherzustellen, um einer Zerkleinerung oder Vermahlung der Spelzen im Extruder vorzubeugen. Diese soll vermieden werden, da die Spelzen als Grundstützsubstanz in einem anschließenden Läutervorgang, insbesondere im Läuterbottich, benötigt werden. Aufgrund des mechanischen Ausschlusses des Mehlkörpers im Extruder kann auf Vibratoren verzichtet werden.
Die vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten der im Stand der Technik bekannten Extruder erlauben eine Anpassung der Vorrichtung zur Behandlung von Maische an die jeweiligen Bedürfnisse und Rezepte des Kunden. So kann der Extruder alternativ oder ergänzend einen Mischabschnitt umfassen, der dazu ausgebildet ist, die geförderte Maische zu durchmischen. Beispielsweise können in der Austragszone Homogenisierungselemente, wie Scher- und/oder Mischteile, vorgesehen sein. Als Mischteile können beispielsweise Rautenmischer oder Wendelschermischteile eingesetzt werden. Die Durchmischung der Maische im Mischabschnitt des Extruders homogenisiert einerseits die Maische, gleicht andererseits auch Temperaturspitzen in der Maische aus, die als Resultat des Erhitzens in dem Maischgefäß zeitweise vorliegen können. Die zusätzliche Homogenisierungszone bzw. der Mischabschnitt des Extruders bringt technologische Vorteile mit sich.
Wie bereits erwähnt kann der Schneckenextruder mehrere Zonen umfassen, wobei durch Variation der Gangtiefe und/oder der Durchmesser von Schnecke und/oder Gehäuse, ein abschnittsweiser Druckaufbau realisiert werden kann. Auf diese Weise kann die Enzymaktivität spezifisch durch Druckbeaufschlagung optimiert werden. Der vorübergehend auf die Maische ausgeübte Druck führt zu einer höheren Enzymaktivität, was sich positiv auf die Enzymrasten auswirkt. Ein schnelleres Maischverfahren ist das Ergebnis.
Die Vorrichtung zur Behandlung von Maische kann wie bereits erwähnt eine Vorrichtung zum Abläutern der thermisch behandelten Maische umfassen. Diese Vorrichtung zum Abläutern kann einen allgemein bekannten Läuterbottich und/oder einen oder mehrere Maischefilter zum Abläutern der Maische aufweisen. Da diese Einrichtungen allgemein gut bekannt sind, wird hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Gemäß einer speziellen Weiterbildung kann der wenigstens eine Extruder insbesondere ohne eigene Heizvorrichtung zum Erhitzen der Maische ausgebildet sein. Dies schließt nicht aus, dass der Extruder als autogener Extruder ausgebildet ist, der insbesondere adiabatisch arbeitet. Gemäß dieser Weiterbildung ist der Extruder lediglich ohne eigene Heizvorrichtung, beispielsweise äußere Zylinderheizung bzw. Dampfinjektion, ausgebildet.
Alternativ kann der wenigstens eine Extruder eine solche Heizvorrichtung aufweisen. Diese kann insbesondere steuer- und/oder regelbar ausgebildet sein, wobei insbesondere eine unterbrechbare Heizvorrichtung von Vorteil sein kann. Dies ist insbesondere in Kombination mit einem Einsatz des Extruders für den oben beschriebenen Abzug der thermisch behandelten Maische nach Abschluss der thermischen Behandlung denkbar, wodurch die abgezogene Maische beim Durchgang durch den Extruder auf die Abmaischtemperatur von beispielsweise 78 °C für den Läuterbottich oder eine andere Vorrichtung zur Fest-Flüssig-Trennung gebracht werden kann. Ebenso ist eine Ausbildung des wenigstens einen Extruders mit einer eigenen Heizvorrichtung von Vorteil, wenn der Extruder im Kreislauf mit einer Maischpfanne zum Erhitzen von Kochmaische bzw. im Vorlauf zu einer solchen Maischpfanne angeordnet wird.
Der wenigstens eine Extruder kann wie bereits beschrieben derart mit dem Maischgefäß verbunden sein, dass die Maische nach Durchgang durch den Extruder im Wesentlichen von unten, insbesondere an einer zentralen Position, in das Maischgefäß eingeführt wird. Von unten ist hier und im Folgenden bezüglich eines Gravitationsfeldes zu sehen. Die zentrale Position bezieht sich auf den Boden des Maischgefäßes. Gemäß dieser Weiterbildung wird die im Kreislauf geförderte Maische somit von unten in das Maischgefäß zurückgeführt. Alternativ oder ergänzend kann die Rückführung der Maische seitlich in das Maischgefäß unterhalb des Maischespiegels erfolgen. Dadurch wird der Zulauf der Maische zum Maischgefäß strömungsoptimiert. Wird darüber hinaus der Abzug der Maische aus dem Maischgefäß entlang der Achse des Maischgefäßes angeordnet, so wird die auf der Brownschen Molekularbewegung basierende, thermisch angetriebene Zirkulation der Maische im Maischgefäß gefördert. Somit kann das Maischgefäß insbesondere ohne Rührwerk ausgebildet sein. Anders als bei der üblichen Ausbildung mit einem Rührwerk wird die Maische nicht horizontal im Kreis innerhalb des Maischgefäßes geführt, sondern vertikal in Form eines Torus, was zu einer homogeneren Wärmeaufnahme durch die Maische und somit zu höheren Heizraten führt. Damit sind weitere Zeit- bzw. Primärenergieeinsparungen möglich.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann ein Ausgang des Extruders über wenigstens ein schaltbares Ventil sowohl mit dem Maischgefäß als auch mit der Vorrichtung zum Abläutern fluidisch verbunden sein. Durch Schalten des Ventils lässt sich somit festlegen, ob die von dem Extruder geförderte Maische zurück zu dem Maischgefäß gefördert wird oder zu der Vorrichtung zum Abläutern abgezogen wird. Eine fluidisch Verbindung ist dabei durch Vorsehen entsprechende Rohrleitungen möglich. Bei dem schaltbaren Ventil kann es sich insbesondere um ein 3-Wege-Ventil handeln.
Schließlich kann auch der Eingang des Extruders über wenigstens ein schaltbares Ventil sowohl mit dem Maischgefäß als auch mit einer Einmaischvorrichtung verbunden sein. Eine solche Einmaischvorrichtung kann beispielsweise eine Einrichtung umfassen, die Schrot und Wasser zusammenführt und teilweise durchmischt, wobei der Durchgang durch den Extruder die Durchmischung und den mechanischen Aufschluss des Schrotes fördert. Der Extruder kann darüber hinaus einen Einlass für die Zufuhr von Wasser aufweisen, sodass ein Teil des Hauptgusses, das heißt des Wassers, welches für den Maischeprozess benötigt wird und auch als Einmaischwasser bezeichnet wird, erst im Extruder eingebracht wird. Bezüglich des Abzugs der thermisch behandelten Maische kann der Extruder alternativ oder ergänzend einen Einlass für die Einleitung von Kohlendioxid bzw. eines beliebigen Inertgases zur Austreibung unerwünschter Aromen bzw. zur Vorbeugung von Oxidation der Maische umfassen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung von Maische verbessert somit die Homogenität der Maische und beugt lokalen Temperatur- und Konzentrationsspitzen in der Maische vor. Das Einbringen von Druck auf die Maische während der Zirkulation in dem geschaffenen Kreislauf nutzt die Drucksensibilität der Malzenzyme aus, um den Maischeprozess zu beschleunigen. Aufgrund des Einsatzes des Extruders kann zudem auf die sonst üblichen Elemente wie ein Rührwerk, eine Abmaischpumpe, Vibratoren oder Ähnliches verzichtet werden. Die optimierten Maischeströme im Maischgefäß erlauben höhere Heizraten, sodass der gesamte Prozess beschleunigt wird. Die Vielzahl der Gestaltungsmöglichkeiten von Schneckenextrudern gestattet darüber hinaus eine spezifische Anpassung der Vorrichtung an die Bedürfnisse des Kunden.
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 schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von Maische gemäß einer ersten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von Maische gemäß einer weiteren Weiterbildung der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt beispielhafte Weiterbildungen eines Extruders gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt schematisch eine alternative Ausführung der Heizvorrichtung im Maischgefäß.
5 zeigt eine Draufsicht auf die innere Heizvorrichtung der 4 im Maischgefäß.
6 zeigt alternative Weiterbildungen der Heizfläche der inneren Heizvorrichtung der 4.

In 1 ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Maische gemäß einer ersten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung skizzenhaft dargestellt. Dabei sind in der 1 und allen anderen Figuren nur solche Elemente dargestellt und im Folgenden beschrieben, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich sind. Es versteht sich jedoch, dass die dargestellte spezielle Weiterbildung nicht als limitierend für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung angesehen werden soll, sondern insbesondere um bekannte und/oder übliche weitere Elemente von Maischvorrichtungen, insbesondere im Sudhaus, ergänzt werden kann. Es versteht sich des Weiteren, dass die vorliegende Erfindung auch Variationen und Kombinationen der im Folgenden im Zusammenhang mit den ersten und zweiten Weiterbildungen beschriebenen Merkmale umfasst.
In der nicht limitierenden beispielhaften Ausführung der 1 ist eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Maische gemäß dem Infusionsverfahren dargestellt. Gemäß dieser Ausführung ist ein einziges Maischgefäß 110 als beheizbare Maischbottichpfanne dargestellt. In der schematischen Darstellung ist die Maischbottichpfanne 110 mit einer Mantelheizung 115, auch Zargenheizung genannt, ausgestattet, die das beispielsweise zylindrokonisch ausgebildete Maischgefäß umfänglich umgibt. Die Mantelheizung 115 wird über eine Zuführleitung 116 mit Frischdampf versorgt, der nach Abgabe eines Teils seiner Wärmeenergie über eine Leitung 117 abgeführt wird. Es versteht sich jedoch, dass das Maischgefäß 110 über zusätzliche Heizvorrichtungen verfügen kann, die beispielsweise in Form von einer zusätzlichen Heizzone im Gefäßboden angebracht sein können. Boden und/oder Zargenheizflächen können als sogenannte Pillow Plates Heizflächen ausgebildet sein. Mögliche Variationen der Heizvorrichtungen der 1 und 2 sind in den weiter unten beschriebenen 4 bis 6 dargestellt. Beispielsweise können alternativ oder ergänzend in dem Gefäß angeordnete Heizflächen, sowie Innenkocher, Außenkocher oder eine Direktdampfeinspritzung eingesetzt werden.
Wie üblich ist das Maischgefäß 110 in der dargestellten Weiterbildung über die Zuführleitung 140, die schaltbaren Ventile 141 und 142 sowie die weiteren Zuführleitungen 140a und 140b mit einer nicht dargestellten Zufuhr für Schrot oder Maische verbunden, über die Schrot bzw. Maische von unten bzw. oben in das Maischgefäß 110 eingeführt wird. Des Weiteren sind eine Warmwasserleitung 143 und eine Kaltwasserleitung 144 mit dem Maischgefäß 110 zum Einbringen von Warmwasser bzw. Kaltwasser verbunden. Beim Einmaischen können somit Schrot bzw. Maische sowie Warmwasser und Kaltwasser je nach Bedarf und Rezeptur in das Maischgefäß 110 eingebracht werden. Mittels der Heizvorrichtung 115 wird die eingebrachte Maische anschließend wie oben beschrieben thermisch behandelt, indem die gewünschten Temperatur-Zeit-Kurven abgefahren werden.
Gemäß der dargestellten Weiterbildung ist unterhalb des in der 1 angedeuteten Füllstandes der Maische im Maischgefäß 110 eine Ansaugvorrichtung 112, beispielsweise ein mit einem Rohr verbundener Trichter, möglichst auf der zentralen Längsachse der Maischbottichpfanne 110 angeordnet, von der die in der Maischbottichpfanne 110 befindliche Maische über eine Leitung 120 zu einem Eingang 101 eines Extruders 100 abgezogen wird. In dem Extruder 100 wird die abgezogene Maische wie oben beschrieben mit Druck beaufschlagt und anschließend durch eine Auslassöffnung 102 des Extruders 100 ausgefördert.
Über ein schaltbares Ventil 122 und eine Rückführleitung 125 kann die aus der Auslassöffnung 102 austretende Maische von unten über einen Einlass 111 des Maischgefäßes 110 in die Maischbottichpfanne zurückgeführt werden. Gemäß der dargestellten Weiterbildung erfolgt die Rückführung der Maische vom Extruder 100 von unten in die Maischbottichpfanne 110. Auf diese Weise, und insbesondere in Kombination mit der Mantelheizung 115 bilden sich Konvektionszellen in der Maische im Maischgefäß 110 wie sie in der 1 angedeutet sind. Anders als bei einem Rührwerk strömt die Maische innerhalb des Maischgefäßes somit in im Wesentlichen vertikalen Konvektionszellen, die sich um die zentrale Ansaugvorrichtung 112 in toroidaler Richtung erstrecken. Auf diese Weise kann auf ein separat vorgesehenes Rührwerk verzichtet werden, ohne die Ausbildung von Temperaturspitzen, die zur Enzymdeaktivierung führen könnten, zu riskieren.
Gemäß der in 1 dargestellten Weiterbildung ist die Auslassöffnung 102 des Extruders 100 zusätzlich über ein schaltbares Ventil 132 und eine Leitung 130 mit einer der oben beschriebenen Vorrichtungen zum Abläutern bzw. zur Fest-Flüssig-Trennung der Maische verbunden. Eine nicht dargestellte Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann die Ventile 122 und 132 je nach Verfahrensstand derart steuern, dass während der thermischen Behandlung durch das Maischgefäß 110, den Extruder 100 sowie die Leitungen 120 und 125 ein Kreislauf für die Maische gebildet wird, wohingegen die behandelte Maische nach Abschluss der thermischen Behandlung über die Leitung 130 aus dem Maischgefäß 110 abgezogen werden kann.
Um ein vollständiges Abziehen der thermisch behandelten Maische aus dem Maischgefäß 110 zu ermöglichen, ist eine weitere Abzugsleitung 124 vorgesehen, die mit dem Boden des Maischgefäßes 110 verbunden ist. Über ein Doppelsitzventil oder eine andere Ventilkombination 123 wird die abgezogene Maische beim Abmaischen zum Eingang 101 des Extruders 100 geführt.
In 2 ist eine weitere Weiterbildung der Vorrichtung zur Behandlung von Maische gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Exemplarisch sind in dieser Weiterbildung zwei Maischgefäße 210 und 250 für eine thermische Behandlung der Maische nach dem Dekoktionsverfahren dargestellt. Dabei kann das Maischgefäß 210 als Maischgefäß ohne eigene Heizvorrichtung, das heißt als sogenannter Maischbottich, ausgebildet sein, während die Maischpfanne 250 über die bereits beschriebene Mantelheizung 215 und/oder Gefäßbodenheizung (nicht dargestellt) verfügt, die über die Zu- und Ableitungen 216 und 217 mit Dampf versorgt wird. Ergänzend kann jedoch auch das Maischgefäß 210 als sogenannte Maischbottichpfanne über eine eigene Heizung verfügen. Gemäß dem an sich bekannten Dekoktionsverfahren wird ein Teil der Maische aus dem Maischgefäß 210, die sogenannte Kochmaische, zum Erhitzen abgezogen und der Maischpfanne 250 zugeführt, wobei die sogenannte Restmaische im Maischgefäß 210 verbleibt. Nach dem Erhitzen der Kochmaische und gegebenenfalls einer und/oder mehrerer Rasten, z.B. bei Siedetemperatur, wird diese Maische über geeignete Rückführleitungen wieder in das Maischgefäß 210 überführt, wo sie üblicherweise mittels eines Rührwerks mit der Restmaische vermischt wird. Die so kombinierte Maische durchläuft anschließend eine der bekannten Enzymrasten.
Im Unterschied zur 1 wird gemäß der dargestellten Weiterbildung der 2 das Schrot bzw. die Maische zum Einmaischen über eine Zuführleitung 240 sowie ein schaltbares Ventil 261 zum Eingang 201 des Extruders 200 geführt. Der Extruder 200 kann gemäß dieser Weiterbildung über ein schaltbares Ventil 245 mit einer Kaltwasserleitung 244 verbunden sein, über die Kaltwasser in die Einzugszone des Extruders eingebracht wird. Auf diese Weise dient der Extruder 200 gemäß der dargestellten Weiterbildung auch dem Einmaischen der Maische. Hierzu kann der Extruder als adiabatisch arbeitender Extruder oder mit einer eigenen Heizvorrichtung, beispielsweise am äußeren Zylinder, ausgebildet sein. Die spezielle Weiterbildung der 2, in der der Extruder 200 auch dem Einmaischen dient, ist jedoch nicht wesentlich für die vorliegende Erfindung. Alternativ kann die Maische bzw. das Schrot auch wie in 1 gezeigt zum Einmaischen in das Maischgefäß 210 eingebracht werden. Bei der in 2 dargestellten Anordnung des Extruders 200 reduziert sich jedoch der Gesamtinstallationsaufwand, da z. B. das Malzkorn des zugeführten Schrotes durch Förderung im Extruder mechanisch aufgeschlossen und zusätzlich mit dem zugeführten Kaltwasser vermischt wird. Ergänzend zu der Darstellung in 2 kann auch Warmwasser der Einzugszone des Extruders zugeführt werden. Ebenfalls kann Schrot oder Maische alternativ zum Extruder geführt und auch (zusätzlich) in das Maischgefäß 210 oder Maischgefäß 250 eingemaischt werden.
In der in der 2 dargestellten Weiterbildung ist der Eingang 201 des Extruders 200 weiterhin wie bereits im Zusammenhang mit 1 beschrieben über ein schaltbares Ventil 262 und eine Zuführleitung 120 mit einer Ansaugvorrichtung 212 im Innenraum des Maischgefäßes 210 verbunden, über die die im Maischgefäß 210 befindliche Maische abgezogen werden kann. Schließlich ist der Eingang 201 des Extruders 200 über ein weiteres schaltbares Ventil 263 und eine Zuführleitung 260 mit einer weiteren Ansaugvorrichtung 265 verbunden, über die Kochmaische aus der Maischpfanne 250 in die Einzugszone des Extruders 200 eingebracht werden kann. Die Ansaugvorrichtung 265 kann dabei wie die Ansaugvorrichtung 212 und wie oben beschrieben, beispielsweise als Trichter, auf der Achse des jeweiligen Maischgefäßes angeordnet sein.
Die Auslassöffnung 202 des Extruders 200 ist in der gezeigten Weiterbildung über ein schaltbares Ventil 222 und eine Rückführleitung 225 wie bereits im Zusammenhang mit 1 beschrieben mit einem Einlass 211 für das Maischgefäß 210 verbunden. Somit bildet der Extruder 200 mit der Zuführleitung 120 und der Rückführleitung 225 sowie dem Maischgefäß 210 einen Kreislauf für die Maische. In diesem Kreislauf kann die Maische beispielsweise während einer Enzymrast kontinuierlich gefördert werden, sodass die Enzymaktivität durch die Druckbeaufschlagung im Extruder 200 optimiert werden kann.
Gemäß der dargestellten Weiterbildung ist die Auslassöffnung 202 weiterhin wie bereits im Zusammenhang mit 1 beschrieben über ein schaltbares Ventil 232 und eine Leitung 230 mit einer der zuvor beschriebenen Vorrichtungen zum Abläutern der Maische verbunden. Nach Abschluss der thermischen Behandlung der Maische kann diese somit mittels des Extruders 200 über diese Leitung zu der Vorrichtung zum Abläutern gefördert werden. Ebenso ist wie in 1 in der Weiterbildung der 2 eine spezielle Abzugsleitung 264 über beispielsweise ein Drei-Wege-Ventil 263 mit dem Eingang 201 des Extruders 200 verbunden, über den die thermisch behandelte Maische aus der Maischpfanne 250 abgemaischt werden kann. Die Abzugsleitung 264 ist dabei mit dem Boden der Maischpfanne 250 verbunden. Auch für das Abmaischen aus dem Maischgefäß 210 kann eine Abzugsleitung (nicht dargestellt) wie in 2 vorgesehen sein.
Schließlich ist die Auslassöffnung 202 des Extruders 200 über ein weiteres schaltbares Ventil 275 und eine Leitung 270 mit einem Eingang 251 der Maischpfanne 250 verbunden. Somit bildet der Extruder 200 zusammen mit den Leitungen 260 und 270 und der Maischpfanne 250 einen weiteren Kreislauf, in dem die Kochmaische gefördert werden kann. Wie schon im Zusammenhang mit 1 beschrieben bilden sich in der Kochmaische wie in der 2 angedeutet Konvektionszellen in im Wesentlichen vertikaler Richtung aus, die zur Vermeidung von Temperaturspitzen an der Heizvorrichtung 215 beitragen. Somit kann auch in der Maischpfanne 250 auf ein eigenes Rührwerk verzichtet werden.
Schließlich kann bei Verwendung eines Extruders 200 mit einer eigenen Heizvorrichtung, beispielsweise eines isotherm arbeitenden Extruders mit Dampfinjektion, auch ganz auf die Heizvorrichtung 215 der Maischpfanne 250 verzichtet werden. In diesem Fall wird die aus dem Maischgefäß 210 abgezogene Kochmaische beim Durchgang durch den Extruder 200 und insbesondere in dem den Extruder 200 umfassenden Kreislauf mittels der Heizvorrichtung des Extruders 200 erhitzt.
Eine nicht dargestellte Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann die schaltbaren Ventile der Weiterbildung der 2 entsprechend steuern, um je nach Verfahrensstand die beiden Kreisläufe sowie die Konfiguration zum Einmaischen bzw. Abzug der thermisch behandelten Maische zu bilden. Die dargestellte Weiterbildung ist dabei besonders flexibel einsetzbar, wobei die spezifische Ausbildung des Extruders 200 gemäß dem Bedarf bzw. der Rezeptur des Kunden gewählt werden kann.
Die 3 schließlich zeigt eine Reihe von Weiterbildungen eines Schneckenextruders, der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gelangen kann. Es versteht sich, dass die dargestellten Weiterbildungen, die sich sämtliche auf Einschneckenextruder beziehen, die vorliegende Erfindung nicht beschränken, sondern dass eine Vielzahl weiterer allgemein bekannter Weiterbildungen von Extrudern je nach Bedarf zum Einsatz kommen können.
Die in der 3 dargestellten beispielhaften Weiterbildungen umfassen eine Dreizonenschnecke 300a, welche eine Einzugszone 391, eine Kompressionszone 392 und eine Austragszone 393 umfasst. Der Klarheit wegen ist in der 3 lediglich die Schnecke ohne das Gehäuse dargestellt. In der dargestellten Weiterbildung erfolgt der Druckaufbau entlang der Längsachse der Schnecke durch Progression des Schneckenkerns, d.h. durch Zunahme des Durchmessers des Schneckenkerns. Alternativ oder ergänzend kann wie im zweiten Beispiel 300b dargestellt ein Druckaufbau durch Progression des Gangs, d.h. durch die Abnahme der Gangtiefe, erfolgen. Die gangprogressive Schnecke 300b weist dabei einen konstanten Kern auf. Auch wenn die Weiterbildung 300b nicht explizit Zonen ausweist, so kann auch die gangprogressive Schnecke 300b zwei oder mehr Zonen aufweisen. Des Weiteren ist eine Kombination der Weiterbildungen 300a und 300b denkbar. Gangtiefe und/oder Kernprogression können dabei in Abhängigkeit von den gewünschten Drehzahlen derart gewählt werden, dass die für die Enzymaktivität optimale Druckbeaufschlagung der geförderten Maische entlang der Förderstrecke erfolgt.
Die spezielle Weiterbildung 300c des Einschneckenextruders besitzt stromabwärts von den Schnecken 300a bzw. 300b einen Mischteil 394, in dem schematisch dargestellte Mischelemente vorgesehen sind, die zur Durchmischung der Maische beitragen. Diese Mischelemente können statisch oder dynamisch ausgebildet sein, um eine optimale Durchmischung der Maische zu erzielen. Die spezielle Weiterbildung 300d schließlich besitzt stromabwärts von den Schnecken 300a bzw. 300b einen Scherteil 395, der über Scherelemente verfügt, die ebenfalls zur Durchmischung der Maische führen. Ergänzend können die Scherelemente derart ausgebildet sein, dass dadurch zum Beispiel das Malzkorn mechanisch aufgeschlossen wird, sodass die dargestellte Weiterbildung 300d insbesondere zum Einmaischen eingesetzt werden kann. Eine Vielzahl alternativer Weiterbildungen von Schneckenextrudern können im Zusammenhang mit den in den 1 und 2 dargestellten Weiterbildungen der Vorrichtung zur Behandlung von Maische gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
Die beschriebenen Weiterbildungen fördern den mechanischen Aufschluss zum Beispiel des Malzkorns und verbessern die Zugänglichkeit des Mehlkörpers, wobei durch die Druckbeaufschlagung im Extruder eine optimale Einstellung der Enzymaktivität erzielt wird. Aufgrund der Rückführung der Maische von unten und/oder von der Seite in das Maischgefäß ergibt sich zudem eine Optimierung der Maischeströme im Maischgefäß, wodurch auch ohne Rührwerk Temperaturspitzen vermieden werden. Auch wenn im Zusammenhang mit den obigen Weiterbildungen stets von Maischgefäßen bzw. Maischpfannen oder Maischbottichpfannen bzw. Maischbottichen die Rede ist, kann die vorliegende Erfindung auch auf Rohfruchtkocher bzw. Rohfruchtpfannen entsprechend angewendet werden. Ebenso ist ein Einsatz in der Brauerei wie auch in der Destillerie möglich. Die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können somit insbesondere bei der Herstellung von Bier oder Whisky eingesetzt werden.
Die 4 bis 6 zeigen alternative oder ergänzende Ausführungen der in den 1 und 2 gezeigten Zargenheizungen.
Wie in 4 gezeigt, kann zusätzlich zur Zargenheizung 415 eine zylinderförmige Heizzone 419 vorgesehen sein, die parallel und zentriert zur Zargenheizung im Innenraum des Maischgefäßes 110 angeordnet ist. Dabei kann der Durchmesser der inneren Heizvorrichtung 419 zwischen 35% und 75% des Gefäßinnendurchmessers betragen. Eine Draufsicht auf die innere Heizvorrichtung 419 ist in 5 gezeigt. Diese innere Heizzone 419 wird über die Zuführleitung 416 mit dem gleichen Heizmedium beschickt wie die anderen Heizzonen des Maischgefäßes, wobei die Zuführung 416 und die Abführleitung 417 für das Heizmedium zu der Heizzone 419 gleichzeitig als Fixierung der Heizzone im Gefäß ausgestaltet sein können.
Die Heizzone 419 kann wie in 6 dargestellt insbesondere als flache, gewellte, gezackte oder durch kleine Hügel durchsetzte Fläche, bzw. als Pillow-Plates, gestaltet sein, oder primär den Charakter einer Heizwendel / Heizspirale besitzen.
Des Weiteren kann eine umlaufende Bodenheizfläche 418 am Boden des Maischgefäßes 110 vorgesehen sein, wie es in der 4 gezeigt ist. Auch diese Heizfläche kann mit demselben Heizmedium beschickt werden. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die innere Heizfläche 419 mit dem gleichen Heizmedium wie die Zargenheizfläche versorgt wird. Denkbar ist auch, dass für die unterschiedlichen Heizflächen auch unterschiedliche Heizmedien wie beispielhaft Dampf, Hochdruckheißwasser oder Heißwasser verwendet werden.
Die in den 4 und 5 dargestellte Heizzone 419 fördert die torusförmige Strömungsrichtung im Gefäß, indem es lokale Verwirbelungen verhindert und die beabsichtigte Hauptströmungsrichtung der Maische forciert, und bringt durch die Beheizung zusätzliche Heizenergie in die Maische ein. Der Wärmeübertrag (k-Wert) wird durch die Ausgestaltung der Heizflächen-Oberfläche und durch die dadurch entstehende turbulente Strömung entlang der Heizzone 419 optimiert.
Die beschriebenen Heizvorrichtungen können besonders vorteilhaft in Kombination mit den zuvor beschriebenen Weiterbildungen mit Maischgefäß oder Maischgefäßen mit Extruder eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zur Behandlung von Maische, insbesondere in einem Sudhaus, umfassend: thermische Behandlung der Maische in wenigstens einem Maischgefäß (110; 210, 250), und Abzug der behandelten Maische aus dem Maischgefäß (110; 210, 250) zum Abläutern der Maische, dadurch gekennzeichnet, dass die Maische während der thermischen Behandlung durch wenigstens einen Extruder (100; 200; 300a-d) im Kreislauf mit dem Maischgefäß (110; 210, 250) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Maische, insbesondere kontinuierlich, während der gesamten thermischen Behandlung der Maische in dem Maischgefäß (110; 210, 250) durch den Extruder (100; 200; 300a-d) im Kreislauf geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Maische im Extruder (100; 200; 300a-d) mit einem Druck von wenigstens 50 bar, bevorzugt wenigstens 100 bar, besonders bevorzugt wenigstens 130 bar beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maische in einem Mischteil (394, 395) des Extruders (100; 200; 300a-d) durchmischt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehendem Ansprüche, wobei die Maische nach der thermischen Behandlung mittels des Extruders (100; 200; 300a-d) zu einer Vorrichtung zum Abläutern der thermisch behandelten Maische gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung zum Abläutern einen Maischefilter umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maische während der thermischen Behandlung im Wesentlichen über eine Heizvorrichtung (115; 215) des Maischgefäßes (110; 210, 250) erhitzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maische nach Durchgang durch den Extruder (100; 200; 300a-d) im Wesentlichen von unten, insbesondere an einer zentralen Position, und/oder von der Seite in das Maischgefäß (110; 210, 250) eingeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maische im Maischgefäß (110; 210, 250) nicht mit einem Rührwerk gerührt wird.
Vorrichtung zur Behandlung von Maische, insbesondere in einem Sudhaus, mit wenigstens einem Maischgefäß (110; 210, 250) zur thermischen Behandlung der Maische, gekennzeichnet durch wenigstens einen Extruder (100; 200; 300a-d), insbesondere einem Schneckenextruder (300a-d), der derart mit dem Maischgefäß verbunden ist, dass die Maische in einem Kreislauf zwischen Maischgefäß und Extruder geführt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Extruder (100; 200; 300a-d) einen Kompressionsabschnitt (392), insbesondere mit einer verringerten Gangtiefe einer Schnecke, und/oder einen Mischabschnitt (394, 395) umfasst, der dazu ausgebildet ist, die geförderte Maische zu durchmischen.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Extruder (100; 200; 300a-d) keine Heizvorrichtung zum Erhitzen der Maische aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Extruder (100; 200; 300a-d) derart mit dem Maischgefäß (110; 210, 250) verbunden ist, dass die Maische nach Durchgang durch den Extruder im Wesentlichen von unten, insbesondere an einer zentralen Position, in das Maischgefäß eingeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Maischgefäß (110; 210, 250) kein Rührwerk aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei ein Ausgang (102; 202) des Extruders (100; 200; 300a-d) über wenigstens ein schaltbares Ventil (122, 132; 222, 232, 275) sowohl mit dem Maischgefäß (110; 210, 250) als auch mit einer Vorrichtung zum Abläutern fluidisch verbunden ist.