DE102019133438B3

DE102019133438B3 - Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung und Verfahren zum Aufheizen von Würze

Info

Publication number: DE102019133438B3
Application number: DE102019133438.1A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Banke; Michael Kohles
Original assignee: Banke Process Solutions & Co KG GmbH
Current assignee: Banke De GmbH
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2039-12-07

Abstract

Bei einer Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung mit einem Sudbehälter (10), der einen Würzeaufnahmeraum (16) mit einem Mindestfüllstand (16') und einem Höchstfüllstand (16") für flüssige Würze (W) aufweist und der mit einem im Sudbehälter vorgesehenen Innenkocher (2) mit einem Rohrbündelwärmetauscher (20) mit einem oberhalb davon vorgesehenen Würzesammelraum (25) ausgestattet ist, ist vorgesehen, dass der Rohrbündelwärmetauscher zumindest eine Würzerückleitung (28) aufweist, die mit ihrem ersten Ende (26') in den Würzesammelraum mündet und die mit ihrem zweiten Ende (26''') unterhalb des Würzesammelraums in den Würzeaufnahmeraum mündet, und dass in der zumindest einen Würzerückleitung eine Flüssigkeitsstrahlpumpe (30) vorgesehen ist, bei der mittels einer Pumpe (36) aus dem Würzeaufnahmeraum abgesaugte Würze als Treibmedium durch eine in der Würzerückleitung vorgesehene Venturi-Düse (31) gefördert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine derartige Vorrichtung, die vorgesehen und ausgestaltet ist zum Aufheizen und Kochen von flüssiger Würze, besonders von Bierwürze, in einem Brauprozess. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brauanlage mit einer derartigen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung sowie ein Verfahren zum Aufheizen von Würze.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Prozess der Bierherstellung erfolgt nach dem Maischen von Malz mit Brauwasser der so genannte Schritt des Abläuterns, bei dem der als Würze bezeichnete flüssige Bestandteil der Maische von den darin enthaltenen Feststoffen separiert wird. Die abgeläuterte Würze wird dann in eine Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung geleitet, wo sie von einer Abläutertemperatur von circa 78°C auf Siedetemperatur erhitzt und anschließend zusammen mit zugegebenen Hopfenprodukten gekocht wird, wobei wichtige brautechnologische Prozesse stattfinden, wie zum Beispiel die Lösung und Umwandlung von Hopfenbestandteilen, die Bildung und Ausfällung von Eiweiß-Gerbstoffverbindungen, das Verdampfen von Wasser, die Sterilisation der Würze, die Zerstörung von Enzymen, die Zufärbung der Würze, die Säuerung der Würze, die Bildung von reduzierenden Stoffen und das Austreiben/Desorbieren von flüchtigen Aromastoffen (zum Beispiel von Dimethylsulfid).
In einem nachfolgenden Schritt wird die Bierwürze zur Abscheidung von Schwebstoffe aufweisendem, ausgefälltem Heißtrub in einen so genannten Whirlpool gepumpt.
Für den Aufheiz- und Kochprozess der Würze kommen üblicherweise unterschiedliche Aufheizvorrichtungen oder Kombinationen derartiger Aufheizvorrichtungen zum Einsatz.
Die einfachste Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung stellt eine Würzepfanne mit Boden- und gegebenenfalls Wand-Heizung dar. Diese einfache Lösung ist für kleine Würzevolumen geeignet, aber problematisch bei größeren Würzevolumen, da bei Vergrößerung der Geometrie einer solchen Würzepfanne das Volumen mit dem Exponent 3, die Oberfläche aber nur mit dem Exponent 2 wächst. Somit kann im Industriemaßstab bei sehr großen Würzepfannen die erforderliche Heizfläche nicht mehr erreicht werden. Des Weiteren neigen solche Würzeaufheiz- und -kochvorrichtungen sehr stark zum unkontrollierten Schäumen und können meistens nur mit einem energetisch ungünstigem Schleppluftbetrieb gefahren werden. Beim so genannten Schleppluftbetrieb wird üblicherweise ein in der Würzepfanne vorgesehenes Mannloch teilweise oder ganz geöffnet, so dass aufgrund der dadurch entstehenden Sogwirkung im Dunstkamin der Würzepfanne eine starke Luftströmung entsteht, die den Schaum auf der Oberfläche des Würzevolumens niederschlägt und so ein Überschäumen verhindert. Nachteilig hierbei ist allerdings, dass durch den Lufteintrag in die Würzepfanne der Wirkungsgrad einer nachgeschalteten Wärmerückgewinnung aus dem energiereichen Brüdendampf deutlich verschlechtert wird und auch nur noch niedrigere Warmwassertemperaturen erzielt werden.
Eine weitere Art von Würzeaufheiz- und -kochvorrichtungen bilden so genannte Außenkochersysteme, die einen außerhalb der Würzepfanne oder eines entsprechenden Sudbehälter in einer Umwälzleitung für die Würze gelegenen Wärmetauscher aufweisen. Diese Systeme benötigen für die Würzeumwälzung große Pumpenleistungen und weisen somit einen hohen Bedarf an elektrischer Hilfsenergie auf. Die externen Wärmetauscher erfordern zudem zusätzlichen Aufwand für die Verrohrungsinstallationen und für Isoliermaßnahmen.
Eine weitere Art von Würzeaufheiz- und -kochvorrichtungen stellen so genannte Dünnschichtverdampfungssysteme dar, bei denen die Würze zum Aufheizen und Kochen mittels einer Umwälzpumpe in Form einer filmartigen Benetzung über eine beheizte Oberfläche gepumpt wird. Diese Dünnschichtverdampfungssysteme erfordern einen großen Platzbedarf für die Installation und bedürfen einer Pumpenumwälzung während des gesamten Prozesses.
Die wohl verbreitetste Art von Würzeaufheiz- und -kochvorrichtungen sind so genannte Innenkochervorrichtungen, bei denen das Aufheizen und Kochen der Würze durch einen im Sudbehälter installierten Wärmetauscher erfolgt, der in der Regel als stehender Rohrbündelwärmetauscher mit Würzeumlenkvorrichtungen und Würzeleitvorrichtungen ausgeführt ist. Innenkocher sind historisch entstanden aus dem Ansatz, die Heizflächen von Würzepfannen, vergrößern zu wollen, wofür es aber bei Würzepfannen, die mit Wand- und Bodenheizflächen ausgestattet sind, eine Grenze gibt, oberhalb derer - wie oben bereits dargelegt wurde - aus geometrischen Gründen keine ausreichend große Heizfläche mehr geschaffen werden kann, so dass man dazu über ging, Innenkocher, ähnlich einem Tauchsieder, zu installieren. Bei den ersten Innenkochern mit senkrechten Heizflächen konnten zwar die Heizflächen für eine geforderte Aufheizrate vergrößert werden, häufig war dies aber mit einem unerwünschten starken Schäumen der Würze verbunden. Um das zu vermeiden wurden insbesondere die Rohrbündelwärmetauscher dann mit Würzeleiteinrichtungen in Verbindungen mit einem Umlenkschirm ausgestattet. Diese Innenkocher sind für das Aufheizen und Kochen der Würze mit Ausbildung einer Zwei-Phasen Naturumlaufströmung gut geeignet. Die Konvektionsströmung beim Aufheizen, solange die Würze noch nicht die Kochtemperatur erreicht hat, ist sehr gering und kann die durch die Würzeleiteinrichtung bedingte geodätische Höhe für eine Zirkulation innerhalb des Sudbehälters nicht überwinden. Beim Aufheizen kommt es allerdings zu einer zumeist starken Pulsation und einer unerwünscht hohen thermischen Belastung der Würze. Die Würze erhitzt sich lokal im Rohrbündel bis Dampfblasen entstehen. Durch den plötzlichen Dichteunterschied wird diese heiße Würze dann durch die umliegende Würze pulsationsartig ausgeschoben, kalte Würze strömt nach und kann nicht so schnell auf die Siedetemperatur aufgeheizt werden, so dass die Strömung wieder zum Erliegen kommt bis sich nach geraumer Zeit wieder Dampfblasen bilden. So entsteht eine minutenlange intermittierende Pulsation mit lokaler Überhitzung und thermischer Schädigung der Würze aufgrund der fehlenden kontinuierlichen Strömung.
Während der Kochphase bildet sich in den beheizten und von Würze durchströmten Steigrohren des Rohrbündelwärmetauschers kontinuierlich ein Zweiphasengemisch bestehend aus heißer flüssiger Würze und Dampfblasen. Dieses Zweiphasengemisch hat eine deutlich niedrigere Dichte als die im Sudbehälter umliegend anstehende flüssige Würze. Durch diesen großen Dichteunterschied resultiert eine Auftriebskraft, die für eine starke Umwälzung durch die Steigrohre sorgt. Diese Umwälzung hat unter anderem folgende positive Effekte auf den Würzekochvorgang:

- die Würze wird im Sudbehälter homogen verteilt, da sich im Sudbehälter auch eine entsprechende Strömung einstellt;
- durch die Umwälzung kann mit Hilfe von so genannten Würzeumlenkschirmen eine große freie Oberfläche zur Desorption von unerwünschten Aromastoffen geschaffen werden;
- durch die hohe Geschwindigkeit in den Steigrohren des Rohrbündelwärmetauschers ergibt sich ein guter würzeseitiger Wärmeübergang bei niedrigen Verweilzeiten an der heißen Steigrohroberfläche, was sich schonend auf die Inhaltsstoffe der Würze, insbesondere auf die Eiweißstoffe, auswirkt.

Beim Aufheizen der Würze von der Abläutertemperatur von ca. 75 - 78°C auf die Kochtemperatur von ca. 100°C kann sich bei rein konvektivem, das heißt einphasigem, Wärmeübergang in den Steigrohren des Rohrbündelwärmetauschers nur eine kleine Dichtedifferenz zwischen heißer, leichterer Würze in den Steigrohren und kalter, schwerer Würze im umliegenden Würzevolumen im Sudbehälter einstellen. So kann sich bei einer Aufheizung durch rein konvektiven Wärmeübergang keine ausreichende Umwälzung, wie dies bei einer Kochung der Fall ist, ausbilden. In der Praxis kommt es zu instationären Überhitzungszuständen in den beheizten Steigrohren des Rohrbündelwärmetauschers verbunden mit Dampfblasenbildung und zu einem zyklischen pulsierenden Ausschieben des überhitzen Zweiphasengemisches aufgrund der oben bereits erwähnten Unterbrechung beim Nachströmen von kalter Würze in die beheizten Steigrohre. Mit zunehmender Temperatur werden die Zyklen kleiner und der Prozess geht allmählich in eine kontinuierliche Umwälzung über.
Hieraus resultieren in der Aufheizphase unter anderem folgende Probleme:

- durch die zyklische lokale Überhitzung der Würze in den beheizten Steigrohren des Rohrbündelwärmetauschers kommt es zu einer starken thermischen Schädigung der Würze, verbunden zum Beispiel mit unerwünschten Eiweißschädigungen oder Zufärbungen der Würze;
- die Eiweißausfällungen verursachen an den Steigrohren des Rohrbündelwärmetauschers eine starke Belagbildung, was wiederum den Wärmeübergang verschlechtert und den Reinigungsaufwand erhöht;
- die Aufheizung des Würzevolumens im Sudbehälter ist durch die geringe Strömung inhomogen, so dass thermisch beeinflusste brautechnologische Prozesse, wie zum Beispiel die DMS-Precursor-Spaltung, ebenfalls inhomogen ablaufen;
- der Wärmeübergang ist durch diese undefinierte Strömung in den beheizten Steigrohren des Rohrbündelwärmetauschers deutlich niedriger als in der Kochphase. Dies verlängert die Aufheizzeit und/oder erfordert eine entsprechende Vergrößerung der Heizflächen.

Alle diese negativen Effekte ergeben sich aus der oben beschriebenen üblichen geometrischen Anordnung für Innenkochersysteme. Insbesondere bei einer den oberhalb des Rohrbündelwärmetauscher gelegenen Würzesammelraum gegenüber dem den Rohrbündelwärmetauscher umgebenden Würzeaufnahmeraum abtrennenden geschlossenen Leiteinrichtung ergibt sich bei rein konvektiver Umlaufströmung eine Beeinträchtigung der Strömung der Würze beim Aufheizen im Vergleich zu einem Rohrbündelwärmetauscher ohne derartige raumtrennende Leiteinrichtungen. Um diesen Effekt der Strömungsbeeinträchtigung und somit auch die damit verbundenen thermischen Schädigungen der Würze zu reduzieren sind für derartige Leiteinrichtungen verschiedene abgewandelte Ausführungen bekannt.
Bei den als Röhrenkocher mit einem beheizten Wärmetauscherrohrbündel ausgebildeten Innenkochern findet somit während der Aufheizung vielfach eine undefinierte Umwälzung der flüssigen Würze im Wärmetauscherrohrbündel statt. Das hat zur Folge, dass die Würze in diesem Prozessschritt eine unerwünscht hohe thermische Belastung erfahren kann, durch die die Qualität der Würze negativ beeinflusst wird.
STAND DER TECHNIK
Aus der DE 43 04 383 C1 ist eine Würzepfanne mit einem zentral eingebauten Innenkocher bekannt. Der Innenkocher weist einen Rohrbündelwärmetauscher mit vertikalen Rohren auf, dessen Steigrohre für die Würze zur Wärmeübertragung auf die Würze mit Heizdampf oder flüssigem Heizmedium, wie zum Beispiel Hochdruck-Heißwasser beaufschlagt werden. Dabei erfolgt eine Zwangsumwälzung der Würze durch den Rohrbündelwärmetauscher mit einer Pumpe. Der Rohrbündelwärmetauscher ist hierbei gegenüber dem Würzevorrat im Sudbehälter unten abgeschlossen ausgeführt und wird über einen Pumpenkreislauf, der Würze aus dem Würzevorrat ansaugt, mit Würze versorgt, wobei die Pumpe die aus dem Würzevorrat angesaugte Würze durch die beheizten Steigrohre des Rohrbündelwärmetauschers hindurch drückt. Bei der Kochung sind hohe Strömungsgeschwindigkeiten im Zulauf erforderlich um ein partielles Austrocknen der beheizten Steigrohre zu vermeiden. Aus diesem Grunde sind bei dieser Ausführung sehr große Pumpenleistungen erforderlich, um beim Kochen ein stabiles Betriebsverhalten sicherzustellen. Die erforderliche Umwälzmenge beträgt ein Vielfaches der üblicherweise zum Entleeren (Ausschlagen) des Sudbehälters vorgesehenen Pumpleistung der installierten Pumpe. Somit sind für den Betrieb hohe elektrische Antriebsleistungen erforderlich. Zudem besteht ein hoher Verrohrungsaufwand mit großen Nennweiten für Rohrleitungen und Armaturen.
Aus der DE 195 39 509 C1 , der DE 297 13 679 U1 und der DE 100 26 573 C1 sind zur Reduzierung einer Schaumbildung und zur Erhöhung der Beschleunigung des im Rohrbündelwärmetauscher entstehenden zweiphasigen Würze-Dampfgemisches unterschiedliche, zum Teil konusartige, Leiteinrichtungen bekannt, die über den Würzefüllstand bei gefülltem Sudbehälter herausragen. Neben diesen Leiteinrichtungen sind häufig auch so genannte Umlenkschirme installiert, die die aufsteigende heiße Würze wieder auf die Oberfläche des Würzevorrats im Sudbehälter zurückführen und die zudem unerwünschte leichtflüchtige Aromastoffe aus der Würze austreiben sollen.
Auch die DE 34 42 516 C1 ist mit einer konusartigen Leiteinrichtung für die aus dem Rohrbündelwärmetauscher aufsteigende Würze versehen. Über einer die Steigrohre verbindenden und die oberen Öffnungen der Steigrohre aufweisenden oberen Rohrplatte des Rohrbündelwärmetauschers sind in der konusartigen Leiteinrichtung seitliche Öffnungen angebracht, die beim Aufheizen das Entstehen einer Konvektionsströmung erlauben. Beim Kochen tritt jedoch ebenfalls ein Teil der Würze durch diese Öffnungen aus, wodurch kein optimales Aufsteigen der Würze durch die konusartige Leiteinrichtung gegen den darüber liegenden Umlenkschirm und eine damit verbundene Austreibung der unerwünschten Aromastoffe erreicht wird.
Eine andere Lösung wird in der DE 296 09 642 U1 vorgeschlagen. Hierbei soll die Aufheizung und Gleichverteilung der Temperaturen im Sudbehälter durch eine Umwälzung der Würze mit zentraler Anströmung eines Rohrbündelwärmetauschers von unten und Absaugung der Würze an anderer Stelle im Sudbehälter verbessert werden. Die Gleichverteilung der Temperaturen der Würze im Sudbehälter kann durch Ausbildung einer Strömung zwar deutlich verbessert werden, eine gleichmäßige Durchströmung durch alle Rohre des Rohrbündelwärmetauschers kann nicht erreicht werden. Mit wirtschaftlich sinnvoll dimensionierten Pumpenleistungen lässt sich in der Aufheizphase bei oben geschlossenem Rohrbündelwärmetauscher der erforderliche Staudruck durch eine freie Anströmung von unten nicht erreichen, der zur kontinuierlichen Durchströmung des Rohrbündelwärmetauschers erforderlich wäre, so dass die Würze bis nach oben über den Würzespiegel im Sudbehälter hinaus gefördert wird. Selbst bei Ausführung mit oberen Öffnungen oder eines Ringspaltes zwischen der Leiteinrichtung und dem Rohrbündelwärmetauscher ist durch einzelne Anströmrohre keine gleichmäßige Anströmung zu erreichen. In der Praxis stellt sich bei dieser technischen Lösung eine Rückströmung im Rohrbündelwärmetauscher an den weniger stark angeströmten Rohren ein. Dies bedeutet jedoch, dass in Bereichen der Rohre des Rohrbündelwärmetauschers wieder undefinierte Verweilzeiten auftreten, mit den bereits oben beschriebenen Nachteilen. Insbesondere bei Rohrbündelwärmetauschern mit größeren Durchmessern gestaltet sich die Gleichverteilung der Anströmung schwierig.
In der W02004/092321 A1 wird vorgeschlagen, in den Raum über dem Rohrbündelwärmetauscher des Innenkochers und innerhalb einer darüber angeordneten konischen Würzeleiteinrichtung eine Absaugvorrichtung zu installieren, die die Würze in diesem Raum durch eine Konstruktion nach dem Wasserstrahlpumpenprinzip (Injektorprinzip) absaugt und nach oben gegen einen zusätzlichen zwangsangeströmten Würzeverteilschirm fördert. Die Förderenergie für diese Wasserstrahlpumpe liefert ebenfalls ein Würzevolumenstrom der über ein Zentralrohr geführt ist, das von unten durch den Rohrbündelwärmetauscher verläuft. Dieses Zentralrohr ist Bestandteil eines Umwälzkreislaufes, der die Würze aus dem Sudbehälter abzieht und über eine externe Pumpe fördert. Durch diese Anordnung kann insbesondere beim Aufheizen die Würze über dem Rohrbündelwärmetauscher absaugt werden, so dass eine gleichmäßige Nachströmung der Würze über den gesamten Rohrbündelquerschnitt gegeben ist. Nachteilig an dieser Ausführung ist, dass zur Erzielung einer wirksamen Durchströmung des Rohrbündels eine große externe Umwälzleistung erforderlich ist, da der Absaugeffekt durch Impulsübertragung der Würze aus dem Umwälzkreislauf an die ruhende Würze erfolgt. Zudem muss durch die Förderrichtung der Absaugvorrichtung nach oben über den Würzespiegel hinaus eine gewisse Förderhöhe überwunden werden. Mit derartigen Wasserstrahlpumpen betriebene Absaugvorrichtungen haben eine sehr steile Förderkennlinie, das heißt der Förderstrom sinkt stark ab bei steigender Förderhöhe. Aus dieser Anordnung ergibt sich, dass zur Absaugung eines wirksamen Würzevolumenstromes aus dem Inneren des Rohrbündelwärmetauschers ein Vielfaches dieses Volumenstromes durch eine externe Pumpe umgewälzt werden muss. Mit zunehmender Steighöhe, das heißt bei zunehmender Gefäßgröße wird das Verhältnis von umgepumpter und angesaugter Würze immer ungünstiger bzw. kann nur durch eine gesteigerte Strömungsgeschwindigkeit in der Wasserstrahlpumpe kompensiert werden. Weiterhin nachteilig dabei ist, dass die bereits im Rohrbündelwärmetauscher aufgeheizte Würze im Injektor mit kalter Würze vermischt und dadurch wieder abgekühlt wird und so die Effizienz des Austreibens von unerwünschten Aromastoffen während des Aufheizphase nachteilig beeinflusst. Nachteilig auf die Reinigungsfähigkeit dieses Systems wirken sich auch die zusätzlichen Einbauten im Innenkocher innerhalb der Leiteinrichtung aus.
Aufgrund dieser nachteiligen Anordnung der Absaugvorrichtung mit Führung nach oben wird dieses Kochsystem in der Praxis mit Öffnungen in der Leiteinrichtung ausgeführt, um zusätzlich eine Konvektionsströmung zu ermöglichen, damit die für eine schonende Aufheizung erforderliche Strömung erzielt werden kann. Nachteilig an dieser Kombination ist aber, dass die Strömungsverhältnisse schwer zu berechnen und zu steuern sind, da zwei Strömungseffekte für die Umwälzung während des Aufheizens verantwortlich sind.
Eine aus der DE 10 2005 021 782 A1 bekannte Vorrichtung zum Aufheizen und Kochen von Bierwürze verfügt über ein Zentralrohr im Rohrbündelwärmetauscher, durch das mittels einer Pumpe Würze abgesaugt werden kann, um eine definierte Strömung während des Aufheizens zu erzielen. Hierdurch ist ein sehr schonendes Aufheizen und sehr geringes Fouling möglich mit bis zu 30 Suden zwischen zwei CIP-Reinigungen. Um die erforderliche Strömung während des Aufheizens zu erzielen, ist eine minimale Strömung in den beheizten Steigrohren des Rohrbündelwärmetauschers erforderlich. Zur Vermeidung von großen Umwälzmengen und entsprechenden großen Rohrleitungen werden hierbei sowohl der Sudbehälter als auch das Rohrbündel möglichst schlank gestaltet. Das wiederum schränkt die Geometrie für das Würzekochsystem ein, insbesondere für Nachrüstungen in bestehenden Sudbehältern von Würzekochsystemen. Vorhandene Rohrbündel mit ausreichend großer Heizfläche können oft aufgrund großer Gesamtrohrquerschnitte und damit verbundenen hohen erforderlichen Umwälzvolumenströmen nicht sinnvoll weiterverwendet werden. Hier ist dann der Austausch des gesamten Rohrbündels erforderlich mit Verwendung von kleineren Steigrohrdurchmessern um ein günstigeres Verhältnis von Heizfläche zu Strömungsquerschnitt zu erzielen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung zu verbessern, um insbesondere eine schonendere und zudem wirksamere Aufheizung sowie ein Kochen der Würze zu erreichen, und um eine verbesserte Brauanlage und ein Verfahren anzugeben, mit dem dieses Ziel erreicht wird.
Der auf die Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst durch eine Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Eine Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung mit einem Sudbehälter, der einen Würzeaufnahmeraum mit einem Mindestfüllstand und einem Höchstfüllstand für flüssige Würze aufweist, einem im Sudbehälter vorgesehenen Innenkocher, wobei der Innenkocher einen Rohrbündelwärmetauscher aufweist, der eine Vielzahl von beheizbaren und an ihren oberen und unteren axialen Enden offenen Steigrohren aufweist, die für den Durchfluss von im Würzeaufnahmeraum des Sudbehälters aufgenommener Würze ausgebildet sind und deren Längsachsen jeweils vertikal ausgerichtet sind oder eine vertikale Richtungskomponente aufweisen, und der einen oberhalb der offenen oberen Enden der Steigrohre vorgesehenen Würzesammelraum aufweist, der von einer Umfangswandung einer Leiteinrichtung umgeben ist, die den Würzesammelraum von dem diesen umgebenden Würzeaufnahmeraum abtrennt, wobei der Mindestfüllstand für die Würze über den offenen oberen Enden der Steigrohre liegt und wobei der Höchstfüllstand für die Würze unterhalb des oberen Randes der Umfangswandung liegt, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass der Rohrbündelwärmetauscher zumindest eine Würzerückleitung aufweist, die mit ihrem ersten Ende in den Würzesammelraum mündet und die mit ihrem zweiten Ende auf der Höhe des Würzesammelraums oder unterhalb des Würzesammelraums in den Würzeaufnahmeraum mündet, und dass in der zumindest einen Würzerückleitung eine Flüssigkeitsstrahlpumpe vorgesehen ist, bei der mittels einer Pumpe aus dem Würzeaufnahmeraum abgesaugte Würze als Treibmedium durch eine in der Würzerückleitung vorgesehene Venturi-Düse gefördert wird. Dadurch entsteht in der Würzerückleitung ein Unterdruck, der Würze aus dem Würzesammelraum ansaugt.
VORTEILE
Die Saugwirkung der Flüssigkeitsstrahlpumpe, durch die Würze aus dem Würzesammelraum abgesaugt wird, generiert eine definierte Würzeströmung durch die Steigrohre des Rohrbündelwärmetauschers bereits in der Aufheizphase der Würze. Durch diese definierte Würzeströmung wird - insbesondere beim beginnenden Kochprozess der Würze in den Steigrohren - eine Überhitzung der Würze in den Steigrohren vermieden und die Wärmeübertragung in die Würze wird verbessert.
Die Ausströmöffnung am zweiten Ende der Würzerückleitung liegt also selbst dann, wenn der Sudbehälter nur bis zum Mindestfüllstand mit Würze gefüllt ist, nicht über dem Würzespiegel im Würzesammelraum. Folglich wird die aus dem zweiten Ende der Würzerückleitung austretende Würze stets unterhalb des Würzespiegels wieder in den Würzevorrat im Würzeaufnahmeraum eingeleitet. Im statischen Zustand entspricht der Würzespiegel im Würzesammelraum dem Ist-Füllstand der Würze im Würzeaufnahmeraum. Folglich entspricht der minimale Würzespiegel im Würzesammelraum im statischen Zustand dem Mindestfüllstand der Würze im Würzeaufnahmeraum.
Damit die Würze aus den Steigrohren in die Würzerückleitung fließen kann, müssen die in den Würzesammelraum mündenden offenen oberen axialen Enden der Steigrohre im statischen Zustand zumindest geringfügig von Würze überdeckt sein. Der Mindestfüllstand im Sudbehälter und damit der minimale Würzespiegel im Würzesammelraum (im statischem Zustand) liegt daher vorteilhafterweise in einem Bereich von 10 mm bis 200 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 20 mm bis 150 mm und weiter vorzugsweise in einem Bereich von 30 mm bis 100 mm, über den oberen offenen Enden der Steigrohre, insbesondere oberhalb einer von den oberen offenen Enden gebildeten oberen Mündungsebene der Steigrohre.
Dadurch dass die Ausströmöffnung am zweiten Ende der Würzerückleitung mit dem Würzesammelraum auf gleicher Höhe oder niedriger liegt als die in den Würzesammelraum mündende Eintrittsöffnung am ersten Ende der Würzerückleitung, muss die Würze in der Würzerückleitung nicht entgegen der Schwerkraft über den Würzespiegel im Würzesammelraum hinaus nach oben gefördert werden; es muss also kein geodätischer Höhenunterschied überwunden werden. Dadurch braucht der Volumenstrom des von der Pumpe umgewälzten Treibmediums nur einen Bruchteil des mittels der Flüssigkeitsstrahlpumpe durch die Würzerückleitung geförderten Würze-Volumenstroms zu betragen. Das wiederum erlaubt es, zum Umwälzen des Treibmediums die für das so genannte Ausschlagen, also das Abpumpen der Würze aus dem Sudbehälter, vorgesehene Pumpe auch für das Umwälzen des Treibmediums zu verwenden.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 11.
Vorzugsweise ist ein vom ersten Ende der Würzerückleitung ausgehender erster Abschnitt der Würzerückleitung als Fallrohr ausgebildet ist.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Flüssigkeitsstrahlpumpe im Fallrohr im ersten Abschnitt der Würzerückleitung vorgesehen ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung, die mit anderen Ausführungsformen der Erfindung kombinierbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite Ende der Würzerückleitung unterhalb des Mindestfüllstandes und vorzugsweise auch unterhalb des Würzesammelraums in den Würzeaufnahmeraum mündet.
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung, die ebenfalls mit anderen Ausführungsformen der Erfindung kombinierbar ist, mündet das zweite Ende der Würzerückleitung oberhalb der offenen, unteren axialen Enden der Steigrohre in den Würzeaufnahmeraum.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung, die ihrerseits auch mit anderen Ausführungsformen der Erfindung kombinierbar ist, bilden die offenen, unteren axialen Enden der Steigrohre eine untere Mündungsebene und die am zweiten Ende der zumindest einen Würzerückleitung ausgebildete Mündung der Würzerückleitung in den Würzeaufnahmeraum bestimmt eine seitliche Mündungsebene, die in einem Winkel zur unteren Mündungsebene steht.
Bei noch einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung, die mit anderen Ausführungsformen der Erfindung kombinierbar ist, ist der als Fallrohr ausgebildete erste Endabschnitt zentral im Rohrbündelwärmetauscher angeordnet.
Schließlich ist alternativ zu den vorstehend beschriebenen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtungen auch eine Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung von der Erfindung umfasst, bei der zumindest zwei Würzerückleitungen vorgesehen sind, deren jeweiliger als Fallrohr ausgebildeter erster Abschnitt an einem Außenumfangsrand des Rohrbündelwärmetauschers angeordnet ist.
Dabei ist es von Vorteil, wenn das zweite Ende der jeweiligen Würzerückleitung in einen zwischen dem Außenumfangsrand des Rohrbündelwärmetauschers und der Umfangswand des Sudbehälters in den Würzeaufnahmeraum gebildeten Ringraum mündet. Die Auslassöffnung am zweiten Ende der jeweiligen Würzerückleitung ist in Umfangsrichtung des Ringraums gerichtet oder bestimmt zumindest eine Strömungsaustrittsrichtung, die zur Umfangsrichtung des Ringraums tangential ist oder eine dazu tangentiale Richtungskomponente aufweist. Bei dieser Ausführungsform bringt die aus der Würzerückleitung in das im Würzeaufnahmeraum vorhandene Würzevolumen austretende Würze einen Rotationsimpuls auf das im Würzeaufnahmeraum gespeicherte Würzevolumen auf, der dieses Würzevolumen in eine Drehbewegung versetzt, wodurch eine besonders gute Vermischung stattfindet und ein Überschäumen verhindert wird.
Von besonderem Vorteil ist auch eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung, bei der in der Würzerückleitung ein Pufferbehälter vorgesehen ist. Die Einbindung eines solchen Pufferbehälters in die Würzerückleitung ermöglicht insbesondere bei Nachrüstungen vorhandener Sudbehälter mit einer erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung das Volumen eines vorhandenen und aufzurüstenden Sudbehälters auf einfache Weise zu vergrößern und so die Kapazität der gesamten Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung zu vergrößern. Bei räumlichen Beschränkungen für die Abmessungen des Sudbehälters kann dies auch für Neuinstallationen vorteilhaft sein.
Dabei ist es von Vorteil, wenn der Pufferbehälter in Strömungsrichtung der Würze hinter der Flüssigkeitsstrahlpumpe vorgesehen ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, weist ein Brüdenabzug des Sudbehälters einen im Durchmesser vergrößerten Abschnitt auf, in dem ein oberer Würzeumlenkschirm mit einer kegelmantelartigen Schirmfläche mit nach oben weisender Spitze vorgesehen ist, wobei oberhalb der Spitze des oberen Würzeumlenkschirms ein nach unten gerichteter Fluidauslass für Würze vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung strömt beim Umpumpen der Würze durch den externen Würzekreislauf Würze durch den unteren und oberen Steigrohrabschnitt auf den oberen Würzeumlenkschirm und es entsteht im Brüdenabzug ein geschlossener Würzefilm, der eine zusätzliche Trennstufe für das Austreiben von flüchtigen Komponenten aus der Würze bildet, so dass die Energieeffizienz des Kochprozesses signifikant verbessert wird.
Der auf die Brauanlage gerichtete Teil der Erfindung wird gelöst durch eine Brauanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
Der auf das Verfahren gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
Ein solches Verfahren zum Aufheizen (und Kochen) von Würze in einem Brauprozess, das insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung durchgeführt wird und bei dem ein Vorrat an Würze in einem Würzeaufnahmeraum aufgenommen ist, der in einem Sudbehälter gebildet ist, und wobei Würze aus diesem Vorrat durch Steigrohre eines im Sudbehälter vorgesehenen Innenkochers erwärmt und aufsteigend in einen gegenüber dem Vorrat an Würze abgetrennten Würzesammelraum gefördert wird, zeichnet sich dadurch aus, dass die Würze aus dem Würzesammelraum mittels zumindest einer Flüssigkeitsstrahlpumpe abgezogen und in den Vorrat an Würze im Sudbehälter auf der Höhe des Würzesammelraums oder unterhalb des Würzesammelraums in den Würzeaufnahmeraum unterhalb eines Mindestfüllstands für die Würze wieder eingeleitet wird. Es werden damit die schon in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung angegebenen Vorteile erzielt. Durch das Abziehen oder Absaugen der Würze aus dem Würzesammelraum und das dadurch bewirkte Nachströmen der Würze durch den Innenkocher wird eine gleichmäßige Strömung im Inneren der Steigrohre des Innenkochers erzielt, wodurch eine Überhitzung und eine thermische Schädigung der Würze im Inneren der beheizten Steigrohre verhindert und der Wärmeübergang in die Würze verbessert wird.
Vorzugsweise wird die Flüssigkeitsstrahlpumpe mit Würze als Treibmedium angetrieben, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die als Treibmedium dienende Würze aus dem im Sudbehälter vorhandenen Vorrat an Würze entnommen wird.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Flüssigkeitsstrahlpumpe mit Inertgas, mit Dampf oder mit einem Zwei- oder Mehrphasengemisch mit Würze als Treibmedium angetrieben.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die aus dem Würzesammelraum mittels der zumindest einen Flüssigkeitsstrahlpumpe abgezogene Würze zur Erzeugung einer Rotationsströmung im Vorrat an Würze in Umfangsrichtung oder tangential oder mit einer tangentialen Strömungsrichtungskomponente bezüglich eines den Innenkocher umgebenden Ringraums wieder in den Vorrat an Würze eingeleitet wird. Durch eine solche Rotationsströmung im Würzevorrat wird ohne zusätzlichen Energieaufwand besonders schnell eine wirksame Durchmischung der eingeleiteten aufgeheizten Würze mit der kälteren Würze im Würzevorrat und damit eine schnelle gleichmäßige Erwärmung des gesamten Würzevorrats erzielt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
Figurenliste
Es zeigt:

1 eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung;
2 eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung;
3 einen Horizontalschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der zweiten Variante der Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung entlang der Linie III-III in 2;
4 eine dritte Variante einer erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung;
5 eine abgewandelte Version der dritten Variante der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung und
6 eine vierte Variante der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung.

DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt eine erste Variante der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung 1 mit einem Sudbehälter 10, der von einem Kessel 12 mit einem oberen Brüdenabzug 14 gebildet ist. Im unteren Teil des Sudbehälters 10 ist im Inneren ein Würzeaufnahmeraum 16 gebildet, der einen Mindestfüllstand 16' und einen Höchstfüllstand 16" für flüssige Würze W aufweist. Im Bodenbereich 11' des Sudbehälters 10 ist ein Fluidanschluss 13 in der Wandung 11 des Sudbehälters 10 vorgesehen, durch welchen der Sudbehälter 10 mit Würze W befüllbar und auch entleerbar ist.
Im Inneren des Sudbehälters 10 ist ein Innenkocher 2 vorgesehen, der einen Rohrbündelwärmetauscher 20 aufweist. Der Rohrbündelwärmetauscher 20 umfasst eine Vielzahl von beheizbaren Steigrohren 22, die im gezeigten Beispiel vertikal angeordnet sind, die aber auch schräg mit einer vertikalen Richtungskomponente ihrer Längsachse angeordnet sein können. Die Steigrohre 22 sind an ihrem jeweiligen unteren axialen Ende 22' und an ihrem jeweiligen oberen axialen Ende 22" offen, so dass das Innere der jeweiligen Steigrohre 22 mit dem Würzeaufnahmeraum 16 in Fluidverbindung steht. Die Öffnungen am jeweiligen oberen Ende 22" der Steigrohre 22 liegen in einer horizontalen oberen Mündungsebene E₀ und die Öffnungen am jeweiligen unteren Ende 22' der Steigrohre 22 liegen in einer unteren Mündungsebene E₁ . Der in 1 beispielhaft gezeigte Ist-Füllstand 16''' der Würze W liegt zwischen dem Mindestfüllstand 16' und dem Höchstfüllstand 16". Der Mindestfüllstand 16' liegt auf dem Niveau der oberen Mündungsebene E₀ der Steigrohre 22. Der Ist-Füllstand 16''' liegt somit um die Höhe h₁ über dem Mindestfüllstand 16'.
An seiner Oberseite ist der Rohrbündelwärmetauscher 20 mit einer Leiteinrichtung 23 mit einer Umlaufswandung 22 versehen, die einen mit dem Umfang 20' des Rohrbündelwärmetauschers 20 abdichtend verbundenen unteren Umfangswandungsabschnitt 24' aufweist, der im gezeigten Beispiel - wie der Rohrbündelwärmetauscher 20 auch - zylindrisch ausgebildet ist. Am oberen Rand des unteren Umfangswandungsabschnitts 24' schließt sich ein konischer Umfangswandungsabschnitt 24" an, der sich nach oben hin, also vom Rohrbündelwärmetauscher 20 weg gerichtet, verjüngt. Der sich verjüngende konische Umfangswandungsabschnitt 24" mündet in einen ebenfalls zylindrischen oberen Umfangswandungsabschnitt 24''', dessen Durchmesser deutlich geringer ist als der Durchmesser des zylindrischen unteren Umfangswandungsabschnitts 24' der Leiteinrichtung 23. Der am oberen offenen Ende des oberen zylindrischen Umfangswandungsabschnitts 24''' gebildete Rand 24'''' umgibt eine obere Austrittsöffnung 17 der Leiteinrichtung und bestimmt eine obere Austrittsebene E₃ , die den Höchstfüllstand 16" definiert. Der Ist-Füllstand 16''' liegt somit um die Höhe h₂ unter dem Höchstfüllstand 16". Das von der Umfangswandung 24 umgebene Innere der Leiteinrichtung 23 bildet einen Würzesammelraum 25 des Innenkochers 2, in den die durch die Steigrohre aufsteigende Würze eintritt.
Oberhalb der oberen Austrittsöffnung 17 der Umfangswandung 24 der Leiteinrichtung 23 ist - mit vertikalem Abstand dazu - ein im gezeigten Beispiel dachartig ausgebildeter Würzeumlenkschirm 18 im Sudbehälter 10 vorgesehen, der in Form eines flachen Kegelmantels ausgebildet ist, dessen Spitze 18' nach oben weist. Der Umfangsrand 18" des Würzeumlenkschirms 18 ragt seitlich über den Rand 24'''' des oberen zylindrischen Abschnitts 24''' der Umfangswandung 24 der Leiteinrichtung 23 hinaus. Der Würzeumlenkschirm 18 kann je nach Einbaulage unterschiedliche Dachneigungen aufweisen oder sogar eben ausbildet sein. Alternativ kann der Würzeumlenkschirm - gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform - auch aus zwei übereinander liegenden und entgegengesetzt gerichteten Kegelmänteln gebildet sein, wobei die Spitze des oberen Kegelmantels (wie in 1 gezeigt) nach oben und die Spitze des unteren Kegelmantels nach unten weist. Mit einer solchen Doppelkegel-Geometrie kann auf besonders vorteilhafte Weise die seitliche Wurfweite der bei Naturumlaufbetrieb nach oben aus der Leiteinrichtung 23 ausgestoßenen Würze vergrößert werden.
Der Rohrbündelwärmetauscher 20 ist weiterhin mit einem zentralen Fallrohr 26 ausgestattet, das mit seinem oberen offenen Ende 26' in den Würzesammelraum 25 mündet. Das senkrechte Fallrohr 26 ist Bestandteil einer Würzerückleitung 28. Das Fallrohr 26 ist an seinem unteren Ende mit einem Knierohr 26" verbunden, welches horizontal zur Seite aus dem Rohrbündelwärmetauscher 20 heraus verläuft und mit seinem freien Ende 26''' durch eine oberhalb der unteren Mündungsebene E₁ und unterhalb des Mindestfüllstands 16' gelegene Auslassöffnung 26'''' unter Ausbildung einer vertikalen seitlichen Mündungsebene E₂ in den Würzeaufnahmeraum 16 mündet.
In dem Fallrohr 26 ist eine Flüssigkeitsstrahlpumpe 30 vorgesehen, deren Auslass in Form einer Venturi-Düse 31 ausgebildet und im Fallrohr 26 nach unten gerichtet ist. Die Flüssigkeitsstrahlpumpe 30 ist Teil eines externen Würzekreislaufs 3, wobei die darin fließende Würze ein Treibmedium für die Flüssigkeitsstrahlpumpe 30 bildet. Dieser externe Würzekreislauf 3 weist ein an den unteren Fluidanschluss 13 des Sudbehälters 10 angeschlossenes erstes Absperrventil 32, eine damit verbundene Umlaufleitung 34 sowie eine Pumpe 36, beispielsweise eine vorhandene Ausschlagpumpe, auf. Der in Strömungsrichtung hinter der Pumpe 36 verlaufende Teil 34' der Umlaufleitung 34 ist über ein Ausschlagventil 35 mit einem Fluidauslass 35' verbunden. Bei geöffnetem Ausschlagventil 35 und geöffnetem ersten Absperrventil 32 kann die Pumpe 36 die im Sudbehälter 10 enthaltene Würze W aus dem Sudbehälter 10 heraus fördern.
Vor dem Ausschlagventil 35 ist mittels eines zweiten Absperrventils 33 ein unterer Steigleitungsabschnitt 34" der Umlaufleitung 34 an den Rohrleitungsabschnitt 34' angeschlossen. Vom unteren Steigleitungsabschnitt 34" verläuft eine mittels eines dritten Absperrventils 27' absperrbare Treibmediumleitung 27 zur Flüssigkeitsstrahlpumpe 30. Ein von einem vierten Absperrventil 33' absperrbarer oberer Steigleitungsabschnitt 34''' führt in den oberen Bereich des Sudbehälters 10 und weist einen nach unten auf den Würzeumlenkschirm 18 gerichteten Fluidauslass 34'''' auf.
Wird mittels der Pumpe 36 ein Umlaufbetrieb von als Treibmedium wirkender Würze durch die Umlaufleitung 34, die Treibmediumleitung 27 und die Venturi-Düse 31 eingerichtet, so erzeugt die zu der Venturi-Düse 31 geförderte (Pfeil V1) und mit hoher Geschwindigkeit daraus austretende Würze im zentralen Fallrohr 26 einen nach unten gerichteten Sog, der dafür sorgt, dass die durch die Steigrohre 22 in den Würzesammelraum 25 eintretende und in den Steigrohren erwärmte Würze aus dem Würzesammelraum 25 abgesaugt wird (Pfeil V2) und durch das Knierohr 26" der Würzerückleitung 28 zusammen mit der als Treibmedium dienenden Würze in das im Würzeaufnahmeraum 16 befindliche Würzevolumen eingeleitet wird (Pfeil V3) und sich dort mit der kälteren Würze W vermischt. Auf diese Weise wird eine Zwangsströmung durch die Steigrohre 22 erzielt.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Volumenströme durch die - dann als Stell- oder Regelventile ausgebildeten - Absperrventile 27` und 33` einstellbar oder regelbar sind, so dass Würze sowohl durch die Treibmediumleitung 27 als auch durch den oberen Steigrohrabschnitt 34''' strömen kann. Auf diese Weise kann sowohl der Volumenstrom V1 der als Treibmedium dienenden Würze gesteuert oder sogar geregelt werden und gleichzeitig kann ein Teilstrom der Würze über den Würzeumlenkschirm 18 geführt werden, wodurch beispielsweise Schaum, der sich während des Aufheizens im Würzeaufnahmeraum 16 auf der Würzeoberfläche gebildet hat, niedergeschlagen werden kann.
2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung 101, bei der der Sudbehälter 10 wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ausgebildet ist. Auf die Beschreibung des Sudbehälters 10 wird zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet und auf die Ausführungen zu 1 verwiesen. Abweichend bei der zweiten Ausführungsform der Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung 101 gemäß 2 sind der Innenkocher 102 und der externe Würzekreislauf 103 ausgebildet.
Der Rohrbündelwärmetauscher 120 des Innenkochers 102 ist - bis auf das hier fehlende zentrale Fallrohr - aufgebaut wie der Rohrbündelwärmetauscher 20 der in 1 gezeigten ersten Variante. Aus diesem Grund wird auf die detaillierte Beschreibung des Rohrbündelwärmetauschers 120 ebenfalls verzichtet und diesbezüglich auf die Ausführungen zur 1 verwiesen. Abweichend von der ersten Ausführungsform gemäß 1 sind bei der zweiten Ausführungsform nach 2 insbesondere die Leiteinrichtung 123 und die Würzerückleitung 128 ausgebildet. Zwar ist die Leiteinrichtung 123 im Beispiel der 2 mit dem unteren Umfangswandungsabschnitt 124' ihrer Umfangswandung 124 ebenfalls abdichtend am oberen Rand des Rohrbündelwärmetauschers 120 angebracht, doch sind anstelle der einen Würzerückleitung 128 mit einem zentralen Fallrohr zwei Würzerückleitungen 128A, 128B mit jeweils einem sich am Außenumfang des Rohrbündelwärmetauschers 120 nach unten erstreckenden Fallrohr 126A, 126B vorgesehen, wobei die Fallrohre 126A, 126B an ihrem jeweiligen unteren Ende in ein vom Rohrbündelwärmetauscher 120 radial nach außen weg weisendes Knierohr 126A'', 126B'' übergehen, dessen jeweilige Auslassöffnung 126A'''', 126B'''' unter Ausbildung einer jeweiligen vertikalen seitlichen Mündungsebene E_2A , E_2B oberhalb der unteren Mündungsebene E₁ und unterhalb des Mindestfüllstands 116' in den im Würzeaufnahmeraum 116 befindlichen Würzevorrat mit dem Ist-Füllstand 116'" mündet.
Die Umlaufleitung 134 des externen Würzekreislaufs 103 mit der Pumpe 136 entspricht im Grundsatz der Umlaufleitung 34 des externen Würzekreislaufs 3 der 1 mit der Abweichung, dass im Beispiel der 2 die Treibmediumleitung 127 zu zwei Flüssigkeitsstrahlpumpen 130A, 130B führt. Die erste Flüssigkeitsstrahlpumpe 130A ist im ersten Fallrohr 126A vorgesehen und dort mit ihrer Venturi-Düse 131A nach unten gerichtet. In analoger Weise ist die zweite Flüssigkeitsstrahlpumpe 130B im zweiten Fallrohr 126B angeordnet und dort mit ihrer Venturi-Düse 131B ebenfalls nach unten gerichtet.
Auch hier wird im Betrieb der Umlaufleitung 134 Würze aus dem Würzevorrat im Sudbehälter 110 durch den unteren Fluidanschluss 113 mittels der Pumpe 136 abgezogen und durch die Treibmediumleitung 127 zu den Flüssigkeitsstrahlpumpen 130A und 130B gefördert (Pfeil V1) und dort durch die jeweilige Venturi-Düse 131A, 131B nach unten in das jeweilige Fallrohr 126A, 126B ausgestoßen, wodurch im jeweiligen Fallrohr 126A, 126B ein nach unten gerichteter Sog erzeugt wird, der die durch die Steigrohre des Rohrbündelwärmetauschers 120 aufsteigende erwärmte Würze aus dem Würzesammelraum 125 im Inneren der Leiteinrichtung 123 absaugt (wie es durch die Pfeile V2 symbolisiert ist) und gemeinsam mit der als Treibmedium dienenden Würze in den Würzevorrat im Würzeaufnahmeraum 16 ausstößt (wie es durch die Pfeile V3 symbolisiert ist). Auch hier wird eine aufwärts gerichtete Zwangsströmung der Würze durch die Steigrohre des Rohrbündelwärmetauschers 120 erzielt.
3 zeigt einen Horizontalschnitt durch eine im Grundsatz der Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung 101 der 2 entsprechende Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung 201 mit einem Innenkocher 202, wobei allerdings die Knierohre 226A'', 226B'' nicht radial nach außen gerichtet sind (wie im Beispiel der 2), sondern in abweichender Ausgestaltung der jeweils eine Flüssigkeitsstrahlpumpe 230A, 230B aufweisenden Würzerückleitungen 228A, 228B in tangentialer Richtung an den zylindrischen Außenumfang des Rohrbündelwärmetauschers 220 verlaufen. Die Auslassöffnungen 226A'''' und 226B'''' bestimmen jeweils eine Mündungsebene E_2A' beziehungsweise E_2B', die unter einem rechten Winkel zur unteren Mündungsebene E₁ stehen. Die aus den jeweiligen Auslassöffnungen 226A'''' und 226B'''' austretende Würze tritt somit ebenfalls in tangentialer Richtung zum Außenumfang des Rohrbündelwärmetauschers 220 (und auch zur zylindrischen Wandung 211 des Sudbehälters 210) in den zwischen dem Außenumfang des Rohrbündelwärmetauschers 220 und der von der zylindrischen Wandung 211 gebildeten Umfangswand des Sudbehälters 210 gebildeten Ringraum R aus, wie es durch die Pfeile V3 in 3 symbolisch dargestellt ist. Aufgrund der bezüglich einer vertikalen Symmetrieebene E_s des Sudbehälters 210 entgegengesetzt gerichteten Auslassöffnungen 226A'''' und 226B'''' wird im Vorrat der Würze W im Ringraum R und damit auch im Würzeaufnahmeraum 216 des Sudbehälters 210 eine in 3 entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtete und um eine Hochachse X des Sudbehälters 210 rotierende Strömung erzeugt, wodurch die Vermischung der aus den Auslassöffnungen 226A'''', 226B'''' austretenden erwärmten Würze mit der kühleren Würze W im Würzeaufnahmeraum 216 verbessert wird.
4 zeigt eine dritte Variante einer erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung 301, deren Sudbehälter 310 bis auf die nachstehend beschriebenen Abweichungen dem Sudbehälter der ersten Variante aus 1 entspricht. Der im Sudbehälter 310 vorgesehene Innenkocher 302 ist im Wesentlichen so aufgebaut wie der Innenkocher der ersten Variante, wobei auch hier die Abweichungen nachstehend beschrieben werden. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die Beschreibung der gegenüber der ersten Variante aus 1 gleich aufgebauten und gestalteten Komponenten an dieser Stelle verzichtet, wobei jedoch ausdrücklich auf die Ausführungen in der Beschreibung zu 1 verwiesen wird.
Der Innenkocher 302 ist mit einem zentralen Fallrohr 326 versehen, dessen oberes offenes Ende 326' in den oberhalb des Rohrbündelwärmetauschers 320 gelegenen Würzesammelraum 325 im Inneren der Leiteinrichtung 323 mündet. Das untere Ende 326" des Fallrohrs 326, das in der unteren Mündungsebene E₁ gelegen ist, ist mit einem Rückleitrohr der Würzerückleitung 328 verbunden, welches durch die Wandung 311 des Sudbehälters 310 in dessen Bodenbereich 311' neben dem unteren Fluidanschluss 313 aus dem Sudbehälter 310 herausgeführt und bezüglich der vertikalen Mittelachse X des Sudbehälters 310 in einem horizontalen Rückleitrohrabschnitt 328' radial nach außen führt. Am radial äußeren Ende des horizontalen Rückleitrohrabschnitts 328' ist ein nach oben führender Knieabschnitt 328" der Würzerückleitung 328 vorgesehen, der im Bereich der radialen Außenseite des Würzeaufnahmeraums 316 von unten in den Sudbehälter 310 mündet.
Eine Flüssigkeitsstrahlpumpe 330 ist in der Würzerückleitung 328 derart angeordnet, dass ihre als Venturi-Düse 331 ausgebildete Öffnung zentral im Inneren des horizontalen Rückleitrohrabschnitts 328' liegt und radial nach außen bezüglich der Achse X gerichtet ist. Der in 4 vereinfacht dargestellte externe Würzekreislauf 303 entspricht im Wesentlichen dem aus 1 bekannten externen Würzekreislauf mit der Umlaufleitung 334, an dessen hinter der Pumpe 336 gelegenen Leitungsteil 334' eine untere Steigleitung 334" angeschlossen ist, die in die zur Flüssigkeitsstrahlpumpe 330 führende Treibmediumleitung 327 übergeht.
Wird durch Einschalten der Pumpe 336 und entsprechendes Öffnen der in der Umlaufleitung 334 vorgesehenen Ventile ein Fluidstrom der als Treibmedium dienenden Würze W aus dem Würzeaufnahmeraum 316 zur Flüssigkeitsstrahlpumpe 330 gefördert, so erzeugt die aus der Venturi-Düse 331 unter hoher Geschwindigkeit austretende Würze für einen radial nach außen gerichteten Sog im Inneren des horizontalen Rückleitrohrabschnitts 328', wodurch Würze aus dem Würzesammelraum 325 durch das zentrale Fallrohr 326 angesaugt und durch den Knierohrabschnitt 328" wieder von unten in den Sudbehälter 310 eingeleitet wird. Das Absaugen der Würze aus dem Würzesammelraum 325 sorgt dabei für ein Nachströmen von Würze aus dem Würzeaufnahmeraum 316 durch die beheizbaren Steigrohre 322 des Rohrbündelwärmetauschers 320, wie es in 4 durch die Pfeile V2 symbolisch dargestellt ist. Die entsprechend dem Pfeil V3 von unten nach oben in den Sudbehälter 310 und damit in den Würzeaufnahmeraum 316 eingeleitete erwärmte Würze vermischt sich dort mit der im Würzeaufnahmeraum 316 befindlichen kälteren Würze W.
Auch wenn in 4 der obere Teil des externen Würzekreislaufs 303 mit der oberen Steigleitung nicht gezeigt ist, so kann dieser obere Teil des externen Würzekreislaufs - wie in den 1 und 2 beschrieben - durchaus vorgesehen sein.
5 zeigt eine Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung 401, die - bis auf die nachstehend beschriebenen Abweichungen - so aufgebaut ist wie die Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung 301 in 4. Auch der Innenkocher 402 entspricht dem Innenkocher aus 4. Das am unteren offenen Ende 426" des zentralen Fallrohrs 426 im Rohrbündelwärmetauscher 420 angeschlossene Rückleitrohr der Würzerückleitung 428 verläuft nicht, wie im Beispiel der 4, unterhalb des Sudbehälters 410 horizontal, sondern in einem vertikalen Rückleitrohrabschnitt 428' nach unten und wird dort mittels eines U-förmigen Rückleitrohrabschnitts 428" wieder nach oben umgeleitet, wo es in einen Pufferbehälter 429 mündet. Kurz hinter der Einmündung des U-förmigen Rückleitrohrabschnitts 428" in den Pufferbehälter 429 ist ein beispielsweise in Form eines Gitters ausgebildeter Strömungsgleichrichter 429' vorgesehen. Vom oberen Ende des Pufferbehälters 429 verläuft ein weiterer vertikaler Rückleitrohrabschnitt 428''' nach oben zum Boden 411' der Wandung 411 des Sudbehälters 410 und mündet hier - wie im Beispiel der 4 - im radial äußeren Bereich des Würzeaufnahmeraums 416 in den Sudbehälter 410.
Der externe Würzekreislauf 403 mit der Pumpe 436 ist im Grundsatz wie im Beispiel der 1 ausgebildet, wobei die Treibmediumleitung 427 zu der im ersten senkrechten Rückleitrohrabschnitt 428' angeordneten Flüssigkeitsstrahlpumpe 430 verläuft, deren am offenen Ende ausgebildete Venturi-Düse 431 vertikal nach unten gerichtet ist. Die als Triebmedium dienende, im externen Würzekreislauf 403 umlaufende Würze tritt daher im Inneren des ersten vertikalen Rückleitrohrabschnitts 428' vertikal nach unten aus der Venturi-Düse 431 aus und erzeugt dort einen nach unten gerichteten Sog, der die Würze entsprechend den Pfeilen V2 aus dem Würzesammelraum 425 im Inneren der Leiteinrichtung 423 nach unten saugt. Die Wirkungsweise entspricht daher der in Verbindung mit 4 geschilderten Wirkungsweise. Die aus dem Würzesammelraum 425 abgesaugte Würze wird dann zusammen mit der (dem Pfeil V1 entsprechenden) Würze aus der Treibmediumleitung 427 durch den Strömungsgleichrichter 429' in den Pufferbehälter 429 geleitet, von wo aus sie (entsprechend dem Pfeil V3) zurück in den Würzeaufnahmeraum 460 geleitet wird und sich dort mit der darin vorhandenen kälteren Würze W vermischt.
Die Einbindung des Pufferbehälters 429 in der Würzerückleitung 428 erlaubt es, insbesondere bei Nachrüstungen der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung das Batch-Volumen eines vorhandenen Sudbehälters auf einfache Weise zu vergrößern und so die Kapazität der Brauanlage zu vergrößern. Bei räumlichen Beschränkungen für die Abmessungen des Sudbehälters kann dies auch für Neuinstallationen vorteilhaft sein. Durch den hohen Volumenstrom V3 kann in einem solchen Pufferbehälter 429 auch für bis ca. 50% des Volumens des Sudbehälters eine technologisch unproblematische Verweilzeit sichergestellt werden. Durch einen geeigneten Strömungsgleichrichter 429' kann im Pufferbehälter 429 eine Kolbenströmung erzeugt werden, so dass alle Würzeteilchen den gleichen thermischen Gesamtprozess durchlaufen und keine Inhomogenitäten im Würzevorrat entstehen.
Abweichend zum Aufbau der in den 1, 2 und 4 gezeigten Sudbehälter 10, 110, 310 weist der in 5 gezeigte Sudbehälter 410 oberhalb des auch in den anderen Ausführungsformen vorhandenen Würzeumlenkschirms 418 einen im Durchmesser kleineren, darüber in einem im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 414' des Brüdenabzugs 414 gelegenen kegelmantelartigen oberen Würzeumlenkschirm 419 mit nach oben weisender Spitze 419' auf. Der obere Steigrohrabschnitt 434''' der Umlaufleitung 434 mündet bei der Ausführungsform gemäß 5 mit seinem Fluidauslass 434'''' nach unten gerichtet über dem kleineren oberen Würzeumlenkschirm 419. Dadurch wird die Würze W von der Pumpe 436 durch die Steigleitungen 434" und 434''' auf den oberen Würzeumlenkschirm 419 so geleitet, dass im Brüdenabzug 414 ein geschlossener Würzefilm entsteht, durch den die Brüden, die bei der Naturumlauf-Kochung im Innenkocher 402 entstehen, strömen. Somit entsteht eine zusätzliche Stoffübergangsstufe, was zu einer energetisch effizienteren Würzekochung führt. Durch den verbesserten Stoffübergang wird weniger Energie zum Austreiben der leichtflüchtigen Komponenten wie beispielsweise Dimethylsulfid benötigt. Bei einer in den Figuren nicht gezeigten weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Kaskadierung von zwei oder mehr solcher zusätzlichen Stoffübergangsstufen übereinander vorgesehen, wobei jede zusätzliche Stoffübergangsstufe einen Würzeumlenkschirm und einen darüber angeordneten Würzeauslass aufweist.
6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung 501, bei der der Sudbehälter 510 wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ausgebildet ist. Daher wird auf die Beschreibung des Sudbehälters 510 zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet und auf die entsprechenden Ausführungen zu 1 verwiesen. Bei der in 6 gezeigten vierten Variante der erfindungsgemäßen Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung ist der Innenkocher 502 anders ausgestaltet als bei der Variante gemäß 1. Der externe Würzekreislauf 503 entspricht - bis auf die nachstehend noch beschriebene abgewandelte Ausführungsform der Treibmediumleitung 527 - dem in Verbindung mit 1 beschriebenen Würzekreislauf.
Der Innenkocher 502 weist einen Rohrbündelwärmetauscher 520 auf, der ohne zentrales Fallrohr ausgebildet ist und somit dem Rohrbündelwärmetauscher aus 2 entspricht.
Die oberhalb des Rohrbündelwärmetauschers 520 vorgesehene und mit dessen oberem Rand verbundene Leiteinrichtung 523 ist im Grundsatz so ausgebildet und geformt wie die Leiteinrichtung der in 1 gezeigten ersten Variante mit der Abweichung, dass ein horizontales Auslassrohr 526 am unteren Umfangswandungsabschnitt 524' der Umfangswandung 524 der Leiteinrichtung 523 vorgesehen ist, welches mit seinem ersten offenen Ende 526' in den Würzesammelraum 525 mündet und welches mit seinem zweiten offenen Ende 526''' unterhalb des Mindestfüllstands 516' und damit des minimalen Würzespiegels 525' im Würzesammelraum 525 in den Würzevorrat im Würzeaufnahmeraum 516 mündet. Die Mündung des Auslassrohrs 526 an dessen zweitem Ende 526''' in den Würzeaufnahmeraum 516 ist im gezeigten Beispiel in einer vertikalen Ebene E₂' gelegen, die in einem rechten Winkel zur unteren Mündungsebene E₁ der Steigrohre 522 liegt. Das horizontale Auslassrohr 526 bildet auf diese Weise die Würzerückleitung 528, die horizontal aus dem Würzesammelraum 525 herausführt und deren Mündung in den Würzeaufnahmeraum 516 auf der Höhe des Würzesammelraums 525 liegt.
Die Treibmediumleitung 527 verläuft im gezeigten Beispiel horizontal durch den Würzesammelraum 525 hindurch in das horizontale Auslassrohr 526 hinein. Am Ende der Treibmediumleitung 527 ist im Inneren des Auslassrohrs 526 die Flüssigkeitsstrahlpumpe 530 horizontal angeordnet, an deren freiem Ende sich die Venturi-Düse 531 befindet, deren Fluidaustrittsrichtung horizontal zur Mündung des Auslassrohrs 526 an dessen zweitem freien Ende 526''', also radial auswärts, gerichtet ist. Der aus der Venturi-Düse 531 austretende Treibmedium-Strom V1, der auch hier - wie im Beispiel der 1 - von Würze W gebildet wird, die aus dem Würzevorrat im Würzeaufnahmeraum 516 mittels einer Pumpe 536 abgesaugt wird, saugt nach dem Wasserstrahlpumpenprinzip Würze aus dem Würzesammelraum 525 ab und fördert diese durch das Auslassrohr 526 in den Würzeaufnahmeraum 516 (Pfeil V3). Dieses Absaugen der Würze aus dem Würzesammelraum 525 bewirkt - wie in den anderen beschriebenen Beispielen - ein Nachströmen von Würze V2 durch die Steigrohre 522.
Auch bei dieser Ausführungsform kann sich das Auslassrohr 526 (statt radial angeordnet zu sein) in eine von der Radialrichtung abweichende Richtung mit einer tangentialen Richtungskomponente erstrecken, so dass in dem als Ringraum ausgestalteten Bereich des Würzeaufnahmeraums 516 (um den mit der Leiteinrichtung 523 versehenen Rohrbündelwärmetauscher 520 herum) eine Rotationsströmung entsteht. Des Weiteren können analog zum Beispiel der 3 auch bei der Ausführungsform der 6 zwei oder mehr in Umfangsrichtung weisende oder in eine von der Radialrichtung abweichende Richtung mit einer tangentialen Richtungskomponente gerichtete Auslassrohre vorgesehen sein, um die Rotationsströmung im Würzeaufnahmeraum 516 zu erzeugen.
Die Lage der jeweiligen Venturi-Düse und der zugehörigen Treibmediumleitung ist jeweils so gewählt, dass bei mit Würze bedecktem Rohrbündelwärmetauscher von der Würze kein geodätischer Höhenunterschied überwunden werden muss. Durch diese Anordnung der jeweiligen Venturi-Düse kann der Volumenstrom der jeweiligen Ausschlagpumpe eine 10- bis 30-fach größere Umwälzung der Würze W durch den jeweiligen Rohrbündelwärmetauscher bewirken.
Ein Vorteil bei den Ausführungsformen der 4 und 5 mit der Anordnung der Flüssigkeitsstrahlpumpe 330, 430 unterhalb des jeweiligen Sudbehälters 310, 410 und damit weit unterhalb des Würzespiegels, also des Ist-Füllstandes 316''', 416''' der Würze im Würzeaufnahmeraum 316, 416, besteht darin, dass stets ein durch den aktuellen Ist-Füllstand bedingter geodätischer Fluiddruck in der Flüssigkeitsstrahlpumpe 330, 430 und damit in der zugehörigen Venturi-Düse 331, 431 vorherrscht, wodurch das Risiko des Auftretens von Kavitation beim Ausströmen von Würze, insbesondere heißer Würze, aus der Venturi-Düse 331, 431 deutlich herabgesetzt ist.
Bei einer nicht dargestellten alternativen, vorteilhaften Ausführungsform wird als Treibmedium ein Inertgas, Dampf oder ein Zwei- oder Mehrphasengemisch an Stelle von Würze eingesetzt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Venturi-Düse einer Wasserstrahlpumpe nach oben, also entgegen der Schwerkraft, gerichtet ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Pumpwirkung durch den so genannten Mammutpumpen-Effekt verstärkt. Zudem kann das als Treibmedium eingesetzte Gas, Inertgas oder der Dampf als zusätzliches Stripmedium wirken, um die Effizienz der Austreibung von flüchtigen Aromastoffen aus der Würze bei niedrigerem Energiebedarf zu erhöhen.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
Bezugszeichenliste
Es bezeichnen:

1: Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung
2: Innenkocher
3: externer Würzekreislauf
10: Sudbehälter
11: Wandung des Sudbehälters 10
11': Bodenbereich
12: Kessel
13: Fluidanschluss
14: Brüdenabzug
16: Würzeaufnahmeraum
16': Mindestfüllstand
16": Höchstfüllstand
16''': Ist-Füllstand
18: Würzeumlenkschirm
18': Spitze des Würzeumlenkschirms 18
20: Rohrbündelwärmetauscher
20': Umfang des Rohrbündelwärmetauschers 20
22: Steigrohr
22': unteres axiales Ende des Steigrohrs 22
22": oberes axiales Ende des Steigrohrs 22
23: Leiteinrichtung
24: Umfangswandung
24': unterer Umfangswandungsabschnitt
24": konischer Umfangswandungsabschnitt
24''': oberer Umfangswandungsabschnitt
24'''': oberes offenes Ende des oberen zylindrischen Umfangswandungsabschnitts
25: Würzesammelraum
26: zentrales Fallrohr
26': oberes offenes Ende des Fallrohrs 26
26": Knierohr
26''': freies Ende des Knierohrs
27: Treibmediumleitung
27': Absperrventil
28: Würzerückleitung
30: Flüssigkeitsstrahlpumpe
31: Venturi-Düse
32: Absperrventil
33: zweites Absperrventil
33': Absperrventil
34: Umlaufleitung
34': Teil der Umlaufleitung 34
34": Steigrohrabschnitt
34''': oberer Steigrohrabschnitt
34'''': Fluidauslass
35: Ausschlagventil
35': Fluidauslass
36: Pumpe
101: Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung
102: Innenkocher
103: Würzekreislauf
110: Sudbehälter
116: Würzeaufnahmeraum
116': Mindestfüllstand
116''': Ist-Füllstand
120: Rohrbündelwärmetauscher
123: Leiteinrichtung
124: Umfangswandung
124': unterer Umfangswandungsabschnitt
125: Würzesammelraum
126A: Fallrohr
126A'': Knierohr
126A'''': Auslassöffnung
126B: Fallrohr
126B'': Knierohr
126B'''': Auslassöffnung
127: Treibmediumleitung
128A: Würzerückleitung
128B: Würzerückleitung
130A: Flüssigkeitsstrahlpumpe
130B: Flüssigkeitsstrahlpumpe
131A: Venturi-Düse
131B: Venturi-Düse
134: Umlaufleitung
136: Pumpe
201: Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung
202: Innenkocher
210: Sudbehälter
211: zylindrischen Wandung
216: Würzeaufnahmeraum
220: Rohrbündelwärmetauscher
226A'': Knierohr
226A'''': Auslassöffnung
226B'': Knierohr
226B'''': Auslassöffnung
228A: Würzerückleitung
228B: Würzerückleitung
230A: Flüssigkeitsstrahlpumpe
230B: Flüssigkeitsstrahlpumpe
301: Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung
302: Innenkocher
303: Würzekreislauf
310: Sudbehälter
311: Wandung
311': Bodenbereich
313: unterer Fluidanschluss
316: Würzeaufnahmeraum
316''': Ist-Füllstand
320: Rohrbündelwärmetauscher
322: Steigrohr
323: Leiteinrichtung
325: Würzesammelraum
326: zentrales Fallrohr
326': oberes offenes Ende des Fallrohrs 326
326": unteres Ende des Fallrohrs 326
327: Treibmediumleitung
328: Würzerückleitung
328': horizontaler Rückleitrohrabschnitt
328": Knieabschnitt
330: Flüssigkeitsstrahlpumpe
331: Venturi-Düse
334: Umlaufleitung
334": Steigleitung
336: Pumpe
401: Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung
402: Innenkocher
403: externer Würzekreislauf
410: Sudbehälter
411: Wandung des Sudbehälters 410
411': Boden der Wandung 411
414: Brüdenabzug
414': vergrößerter Abschnitt von 414
416: Würzeaufnahmeraum
416''': Ist-Füllstand
418: Würzeumlenkschirm
419: oberer Würzeumlenkschirm
423: Leiteinrichtung
425: Würzesammelraum
426: zentrales Fallrohr
426": unteres offenes Endes des zentralen Fallrohrs 426
427: Treibmediumleitung
428: Würzerückleitung
428': vertikaler Rückleitrohrabschnitt
428": U-förmiger Rückleitrohrabschnitt
428''': unterer vertikaler Rückleitungsrohrabschnitt
429: Pufferbehälter
429': Strömungsgleichrichter
430: Flüssigkeitsstrahlpumpe
431: Venturi-Düse
434: Umlaufleitung
434": unterer Steigrohrabschnitt
434''': oberer Steigrohrabschnitt
434'''': Fluidauslass
436: Pumpe
460: Würzeaufnahmeraum
501: Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung
502: Innenkocher
503: Würzekreislauf
510: Sudbehälter
516: Würzeaufnahmeraum
520: Rohrbündelwärmetauscher
522: Steigrohr
523: Leiteinrichtung
524: Umfangswandung
524': Umfangswandungsabschnitt
525: Würzesammelraum
525': minimaler Würzespiegel
526: Auslassrohr
526': erstes offenes Ende des Auslassrohrs 526
526''': zweites offenes Ende des Auslassrohrs 526
527: Treibmediumleitung
528: Würzerückleitung
530: Flüssigkeitsstrahlpumpe
531: Venturi-Düse
536: Pumpe
E₀: Mündungsebene
E₁: Mündungsebene
E₂: Mündungsebene
E₂': vertikale Ebene
E_2A: seitliche Mündungsebene
E_2A': seitliche Mündungsebene
E_2B: seitliche Mündungsebene
E_2B': seitliche Mündungsebene
E₃: Austrittebene
Es: Symmetrieebene
R: Ringraum
V2: Würze
W: Würze
X: vertikale Mittelachse

Claims

Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung mit - einem Sudbehälter (10, 110, 210, 310, 410, 510), der einen Würzeaufnahmeraum (16, 116, 216, 316, 416, 516) mit einem Mindestfüllstand (16', 116', 516') und einem Höchstfüllstand (16") für flüssige Würze (W) aufweist, - einem im Sudbehälter (10, 110, 210, 310, 410, 510) vorgesehenen Innenkocher (2, 102, 202, 302, 402, 502), wobei der Innenkocher (2, 102, 202, 302, 402, 502) einen Rohrbündelwärmetauscher (20, 120, 220, 320, 420, 520) aufweist, der eine Vielzahl von beheizbaren und an ihren oberen und unteren axialen Enden (22", 22') offenen Steigrohren (22, 322, 522) aufweist, die für den Durchfluss von im Würzeaufnahmeraum (16, 116, 216, 316, 416, 516) des Sudbehälters (10, 110, 210, 310, 410, 510) aufgenommener Würze (W) ausgebildet sind und deren Längsachsen jeweils vertikal ausgerichtet sind oder eine vertikale Richtungskomponente aufweisen, und der einen oberhalb der offenen oberen Enden (22") der Steigrohre (22, 322, 522) vorgesehenen Würzesammelraum (25, 125, 325, 425, 525) aufweist, der von einer Umfangswandung (24, 124, 524) einer Leiteinrichtung (23, 123, 323, 423, 523) umgeben ist, die den Würzesammelraum (25, 125, 325, 425, 525) von dem diesen umgebenden Würzeaufnahmeraum (16, 116, 216, 316, 416, 516) abtrennt, wobei der Mindestfüllstand (16', 116', 516') für die Würze (W) über den offenen oberen Enden (22") der Steigrohre (22, 322, 522) liegt und wobei der Höchstfüllstand (16") für die Würze (W) unterhalb des oberen Randes der Umfangswandung (24, 124, 524) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrbündelwärmetauscher (20, 120, 220, 320, 420, 520) zumindest eine Würzerückleitung (28, 128A, 128B, 228A, 228B, 328, 428, 528) aufweist, die mit ihrem ersten Ende (26', 526') in den Würzesammelraum (25, 125, 325, 425, 525) mündet und die mit ihrem zweiten Ende (26''', 526''') auf der Höhe des Würzesammelraums (525) oder unterhalb des Würzesammelraums (25, 125, 325, 425) in den Würzeaufnahmeraum (16, 116, 216, 316, 416, 516) mündet, und dass in der zumindest einen Würzerückleitung (28, 128A, 128B, 228A, 228B, 328, 428, 528) eine Flüssigkeitsstrahlpumpe (30, 130A, 130B, 330, 430, 530) vorgesehen ist, bei der mittels einer Pumpe (36, 136, 336, 436, 536) aus dem Würzeaufnahmeraum (16, 116, 216, 316, 416, 516) abgesaugte Würze als Treibmedium durch eine in der Würzerückleitung (28, 128A, 128B, 228A, 228B, 328, 428, 528) vorgesehene Venturi-Düse (31, 131A, 131B, 331, 431, 531) gefördert wird.
Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom ersten Ende der Würzerückleitung (28, 128A, 128B, 228A, 228B, 328, 428) ausgehender erster Abschnitt der Würzerückleitung (28, 128A, 128B, 228A, 228B, 328, 428) als Fallrohr (26, 126A, 126B, 326, 426) ausgebildet ist.
Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsstrahlpumpe (30, 130A, 130B) im Fallrohr (26, 126A, 126B) im ersten Abschnitt der Würzerückleitung (28, 128A, 128B, 228A, 228B) vorgesehen ist.
Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende der Würzerückleitung (28, 128A, 128B, 228A, 228B, 528) oberhalb der offenen, unteren axialen Enden (22') der Steigrohre (22, 522) in den Würzeaufnahmeraum (16, 116, 216, 516) mündet.
Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen, unteren axialen Enden (22') der Steigrohre (22, 522) eine untere Mündungsebene (E₁) bilden und dass die am zweiten Ende der zumindest einen Würzerückleitung (28, 128A, 128B, 228A, 228B, 528) ausgebildete Mündung der Würzerückleitung (28, 128A, 128B, 228A, 228B, 528) in den Würzeaufnahmeraum (16, 116, 216, 516) eine seitliche Mündungsebene (E₂, E_2A, E_2B, E_2A', E_2B', E₂') bestimmt, die in einem Winkel zur unteren Mündungsebene (E₁) steht.
Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als Fallrohr (26, 326, 426) ausgebildete erste Abschnitt der Würzerückleitung (28, 328, 428) zentral im Rohrbündelwärmetauscher (20, 320, 420) angeordnet ist.
Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Würzerückleitungen (128A, 128B, 228A, 228B) vorgesehen sind, deren jeweiliger als Fallrohr (126A, 126B) ausgebildeter erster Abschnitt an einem Außenumfangsrand des Rohrbündelwärmetauschers (120, 220) angeordnet ist.
Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende der jeweiligen Würzerückleitung (228A, 228B) in einen zwischen dem Außenumfangsrand des Rohrbündelwärmetauschers (220) und der Umfangswand des Sudbehälters (210) in den Würzeaufnahmeraum (216) gebildeten Ringraum (R) mündet und dass die Auslassöffnung (226A'''', 226B'''') am zweiten Ende der jeweiligen Würzerückleitung (228A, 228B) in Umfangsrichtung des Ringraums (R) gerichtet ist oder zumindest eine Strömungsaustrittsrichtung definiert, die zur Umfangsrichtung des Ringraums (R) tangential ist oder eine dazu tangentiale Richtungskomponente aufweist.
Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Würzerückleitung (428) ein Pufferbehälter (429) vorgesehen ist.
Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferbehälter (429) in Strömungsrichtung der Würze hinter der Flüssigkeitsstrahlpumpe (430) vorgesehen ist.
Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brüdenabzug (414) des Sudbehälters (410) einen im Durchmesser vergrößerten Abschnitt (414') aufweist, in dem ein oberer Würzeumlenkschirm (419) mit einer kegelmantelartigen Schirmfläche mit nach oben weisender Spitze (419') vorgesehen ist, und dass oberhalb der Spitze (419') des oberen Würzeumlenkschirms (419) ein nach unten gerichteter Fluidauslass (434'''') für Würze vorgesehen ist.
Brauanlage mit einer Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung (1, 101, 201, 301, 401, 501) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Aufheizen von Würze in einem Brauprozess, insbesondere mit einer Würzeaufheiz- und -kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein Vorrat an Würze (W) in einem Würzeaufnahmeraum (16, 116, 216, 316, 416, 516) aufgenommen ist, der in einem Sudbehälter (10, 110, 210, 310, 410, 510) gebildet ist, und wobei Würze aus diesem Vorrat durch Steigrohre (22) eines im Sudbehälter (10, 110, 210, 310, 410, 510) vorgesehenen Innenkochers (2, 102, 202, 302, 402, 502) erwärmt und aufsteigend in einen gegenüber dem Vorrat an Würze abgetrennten Würzesammelraum (25, 125, 325, 425, 525) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Würze aus dem Würzesammelraum (25, 125, 325, 425, 525) mittels zumindest einer Flüssigkeitsstrahlpumpe (30, 130A, 130B, 330, 430, 530) abgezogen und in den Vorrat an Würze (W) im Sudbehälter (10, 110, 210, 310, 410, 510) auf der Höhe des Würzesammelraums (525) oder unterhalb des Würzesammelraums (25, 125, 325, 425) in den Würzeaufnahmeraum (16, 116, 216, 316, 416, 516) unterhalb eines Mindestfüllstands (16', 116', 516') für die Würze (W) wieder eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsstrahlpumpe (30, 130A, 130B, 330, 430, 530) mit Würze (W) als Treibmedium angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die als Treibmedium dienende Würze (W) aus dem im Sudbehälter (10, 110, 210, 310, 410, 510) vorhandenen Vorrat an Würze (W) entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsstrahlpumpe (30, 130A, 130B, 330, 430, 530) mit Inertgas, mit Dampf oder mit einem Zwei- oder Mehrphasengemisch mit Würze (W) als Treibmedium angetrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Würzesammelraum (210) mittels der zumindest einen Flüssigkeitsstrahlpumpe (230A, 230B) abgezogene Würze (W) zur Erzeugung einer Rotationsströmung im Vorrat an Würze (W) in Umfangsrichtung oder tangential oder mit einer tangentialen Strömungsrichtungskomponente bezüglich eines den Innenkocher (202) umgebenden Ringraums (R) wieder in den Vorrat an Würze (W) eingeleitet wird.