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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modifikation des Alkoholgehalts von Bier, ein mittels dieses Verfahrens hergestelltes Bier sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur wirtschaftlichen Herstellung höherprozentiger Biere; zudem ermöglicht es die Produktion einer großen Sortenvielfalt ohne nennenswerte Verfahrensumstellungen oder Anlagenmodifikationen.
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Die meisten der in Deutschland und Österreich gebrauten Biersorten besitzen einen Alkoholgehalt im Bereich von 4,5 Vol.-% bis 6 Vol.-%. In Zusammenhang mit der Bierherstellung ist es gebräuchlich, die Bezeichnung Alkohol stellvertretend für Ethanol zu verwenden. Höherprozentige Biere, d. h. Biere mit einem höheren Alkoholgehalt (wie zum Beispiel Bockbiere), enthalten Alkohol (Ethanol) mit Gehalten im Bereich von 5 Vol.-% bis 12 Vol.-%. Darüber hinausgehende Alkoholgehalte sind beim Bierbrauen nur mit ganz besonderen Verfahrenstechniken zu erzielen, zum Beispiel durch hohe Stammwürzegehalte in der Würze, durch die nachträgliche Zugabe frischer Hefe, durch das Entfernen abgestorbener Hefekulturen oder durch das Entziehen von Wasser.
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Der tatsächliche Alkoholgehalt der Schank-, Voll- oder Starkbiere unterliegt gewissen, dem Brauprozess geschuldeten Schwankungen; so kann der tatsächliche Alkoholgehalt des Biers ohne Weiteres um 0,5 Vol.-% von dem (auf dem Etikett) deklarierten Alkoholgehalt abweichen.
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Neben den klassischen, ausschließlich im Brauverfahren hergestellten Biersorten hat sich die Gruppe der alkoholfreien Biere etabliert. Alkoholfreie Biere besitzen im Regelfall Alkoholgehalte von 0,02 Vol.-% bis 0,5 Vol.-%. Biere mit vollständig entzogenem Alkohol werden mit 0,0 Vol.-% deklariert.
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Die Herstellung alkoholfreier Biere kann einerseits durch Abbrechen des Gärprozesses oder andererseits durch nachträgliches Entfernen des Alkohols erfolgen. Bei den Methoden der nachträglichen Entfernung des Alkohols bedient man sich als Ausgangspunkt zur Herstellung des alkoholfreien Biers im Regelfall eines (Basis-)Bieres mit einem Alkoholgehalt im Bereich von 4,5 Vol.-% bis 6 Vol.-%, also typischerweise eines Vollbieres. Die Modifikation des Alkoholgehalts dieses Basisbieres, d. h. die Reduzierung des Alkoholgehalts, erfolgt beispielsweise durch Umkehrosmose oder Dialyse mittels einer Membran oder durch Destillation mittels eines Vakuum-Verdampfers. Ebenfalls bekannt ist, die Umkehrosmose und die Destillation kombiniert zu nutzen, wobei aus dem durch die Membran hindurchgetretenen, im Wesentlichen aus Alkohol (Ethanol) und Wasser bestehenden Permeat, der Alkohol abdestilliert und das zurückbleibende Wasser (einschließlich eventuell vorhandener weiterer Geschmacksstoffe) wieder in das hinter der Membran zurückgebliebene Konzentrat zurückgeführt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, vor diesem Hintergrund ein Verfahren zur Modifikation des Alkoholgehalts von Bier sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, die es ermöglichen, auch höherprozentige Biere mit einem vorgegebenen Alkoholgehalt auf der Grundlage eines Vollbieres herzustellen. Darüber hinaus soll der Wechsel auf einen anderen gewünschten Alkoholgehalt ohne nennenswerte Verfahrens- oder Anlagenumstellungen durchführbar sein.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Modifikation des Alkoholgehalts von Bier mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 gelöst. Das mittels des Verfahrens hergestellte Bier beschreibt Anspruch 5. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4, 6, 8 und 9 aufgeführt.
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Nach Maßgabe der Erfindung umfasst das Verfahren zur Modifikation des Alkoholgehalts von Bier als unterbrechungsfrei aufeinanderfolgende Verfahrensschritte die Bereitstellung eines Basisbiers, die Destillation des Basisbiers zu einem entalkoholisierten Bier und einem Bierdestillat und die Rückmischung des entalkoholisierten Biers und des Bierdestillats zu einem realkoholisierten Bier.
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Das Basisbier wird im klassischen Brauverfahren hergestellt und weist einen Alkoholgehalt im Bereich von 4,5 Vol.-% bis 5,5 Vol.-% auf, d. h., es handelt sich um ein übliches Vollbier.
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Die nach der Bereitstellung des Basisbiers stattfindende Entalkoholisierung erfolgt durch Destillation, wobei ein entalkoholisiertes Bier mit einem Alkoholgehalt von weniger als 0,05 Vol.-% sowie ein Bierdestillat mit einem Alkoholgehalt von über 90 Vol.-% gewonnen werden. Bei dem hochprozentigen Bierdestillat handelt es sich im Wesentlichen um Ethanol; das Bierdestillat enthält darüber hinaus jedoch noch weitere Inhaltsstoffe, die bei der Destillation des Biers entstehen. Hierdurch unterscheidet sich das Bierdestillat von Ethanol, welches durch andere Verfahren (wie zum Beispiel durch Verfahren zur Herstellung von Industriealkohol) oder aus anderen landwirtschaftlichen Vorprodukten (wie zum Beispiel aus Obst, Zuckerrüben, Zuckerrohr oder Kartoffeln) gewonnen wird.
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Die anschließende Rückmischung des entalkoholisierten Biers und des Bierdestillats wird in einer Dosiereinrichtung mit einem vorgegebenen Mischungsverhältnis durchgeführt, wobei sich das realkoholisierte Bier ausbildet, welches einen Alkoholgehalt im Bereich von 5 Vol.-% bis 15 Vol.-% aufweist. Das entalkoholisierte Bier wird also mittels des direkt vorher durch Destillation gewonnenen Bierdestillats wieder aufalkoholisiert.
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In dem erfindungsgemäßen realkoholisierten Bier, das nach dem beschriebenen Verfahren durch Mischen eines entalkoholisierten Biers von weniger als 0,05 Vol.-% und eines Bierdestillats mit einem Alkoholgehalt von über 90 Vol.-% hergestellt wird, sind folglich keine Inhaltsstoffe enthalten oder hinzugefügt, die nicht bereits im Basisbier enthalten waren; lediglich deren Anteile unterscheiden sich zum Basisbier. Sofern das Basisbier also dem deutschen Reinheitsgebot entspricht, ist auch das realkoholisierte Bier - ebenso wie das alkoholfreie Bier - getreu dem deutschen Reinheitsgebot von 1516, aus Hopfen, Malz, Hefe und Wasser gebraut.
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Insbesondere wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Modifikation des Alkoholgehalts von Bier als kontinuierlich arbeitendes Verfahren betrieben. D. h., die Entalkoholisierung des Basisbiers wird mittels eines kontinuierlich arbeitenden Destillationsprozesses durchgeführt, aus dem das entalkoholisierte Bier und das Bierdestillat kontinuierlich abgeführt werden. Das alkoholfreie Bier kann anschließend weitere, bei der Herstellung alkoholfreien Biers übliche Prozessschritte (ggf. mit Zwischenspeicherung) durchlaufen und wird schließlich kontinuierlich zur Dosiereinrichtung geleitet. Das Bierdestillat durchläuft nach dem Destillationsprozess - soweit erforderlich und zweckmäßig - ebenfalls weitere, übliche Prozessschritte (wie zum Beispiel die Verflüssigung und die Kühlung) und wird vorzugsweise nach einer Zwischenspeicherung bzw. Pufferung unterbrechungsfrei zur Dosiereinrichtung geführt. In der Dosiereinrichtung erfolgt wiederum die kontinuierliche Mischung des entalkoholisierten Biers und des Bierdestillats unter Ausbildung des realkoholisierten Biers, welches dann kontinuierlich von der Dosiereinrichtung abgeführt bzw. abgezogen wird.
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Das realkoholisierte, von der Dosiereinrichtung abgezogene Bier kann schließlich über eine Vorhaltstrecke mit geeigneten Messeinrichtungen und Filtern in einen Drucktank geleitet werden, aus dem es zur Abfüllung oder zum Weitertransport mit Containern entnommen wird.
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Die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen, kontinuierlich arbeitenden Verfahrens umfasst eine Rektifikationskolonne zur Destillation des Basisbiers, einen mit der Rektifikationskolonne verbundenen Kondensator zur Verflüssigung des aus der Rektifikationskolonne in gasförmigem Zustand abgeführten Bierdestillats sowie einen mit dem Kondensator verbundenen Bierdestillat-Speichertank zum Zwischenspeichern des Bierdestillats. Der Bierdestillat-Speichertank dient insbesondere als Ausgleichs- bzw. Pufferbehälter, um die unterbrechungsfreie Strömung des Bierdestillats vom Bierdestillat-Speichertank zur Dosiereinrichtung zu gewährleisten.
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Die Dosiereinrichtung dieser Anlage besitzt einen statischen Mischer zur homogenen, kontinuierlichen Mischung des von der Rektifikationskolonne zur Dosiereinrichtung zugeführten entalkoholisierten Biers und des vom Bierdestillat-Speichertank zur Dosiereinrichtung zugeführten Bierdestillats. Im statischen Mischer wird aus dem entalkoholisierten Bier und dem Bierdestillat das realkoholisierte Bier gebildet. Der statische Mischer kann beispielweise ein Mischrohr sein.
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Die erfindungsgemäße Anlage wird vorteilhafterweise durch Implementation der Dosiereinrichtung in eine bekannte Entalkoholisierungsanlage realisiert. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt innerhalb der Anlage in einem geschlossenen, vom Basisbier zum realkoholisierten Bier führenden Prozessstrang, ohne dass die Zwischenprodukte (entalkoholisiertes Bier und Bierdestillat) aus der Anlage entnommen und insbesondere nicht zugesetzt werden müssen. Alle Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukte bleiben innerhalb der Anlage.
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Das Verfahren und die Anlage ermöglichen es, nur durch Änderung des Mischungsverhältnisses von entalkoholisiertem Bier und Bierdestillat verschiedenste Biere mit unterschiedlichem Alkoholgehalt herzustellen.
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Ein weiterer Vorteil, neben der durch das Verfahren ermöglichten großen Produktvielfalt, ist, dass bei Herstellung des realkoholisierten Biers mit dem erfindungsgemäßen Verfahrens geringere Rohstoffkosten anfallen, als bei Herstellung eines gleichartigen Biers auf dem herkömmlichen Weg des Einbrauens.
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Das Verfahren erweitert somit die anerkannten und bewährten Produktionsverfahren der gemeinhin sehr traditionsbewussten Brauereien, da insbesondere höherprozentige Biere unter Beachtung von Gesetzen, Verordnungen und historischen Geboten (wie dem deutschen Reinheitsgebot von 1516) und ohne Beeinträchtigung der Bierqualität mit verbesserter Wirtschaftlichkeit herstellbar sind.
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Gemäß einer Ausgestaltung des kontinuierlich arbeitenden Verfahrens werden das entalkoholisierte Bier in die Dosiereinrichtung mit konstantem Volumenstrom und das Bierdestillat in die Dosiereinrichtung mit einem veränderlich steuerbaren Volumenstrom zugeführt. Die Dosiereinrichtung kann hierzu eine Steuerungs- und Regelungseinheit sowie ein mit der Steuerungs- und Regelungseinheit über eine Signalleitung verbundenes, die Zufuhr des Bierdestillats vom Bierdestillat-Speichertank zur Dosiereinrichtung steuerndes Bierdestillat-Zuflussventil aufweisen.
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Der veränderlich steuerbare Volumenstrom des in die Dosiereinrichtung zugeführten Bierdestillats kann gemäß dieser Ausgestaltung des Verfahrens ferner auf Basis einer kontinuierlichen Volumenstrommessung des in die Dosiereinrichtung zugeführten Bierdestillats und einer kontinuierlichen Alkoholgehalt-Messung des aus der Dosiereinrichtung abgeführten realkoholisierten Biers geregelt werden.
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Die Dosiereinrichtung der Anlage zur Durchführung dieses geregelten Verfahrens kann hierzu einen Bierdestillat-Durchflussmesser, der den Volumenstrom des in die Dosiereinrichtung zugeführten Bierdestillats kontinuierlich misst, sowie eine an den statischen Mischer angeschlossene, realkoholisiertes-Bier-führende Leitung aufweisen, über die das realkoholisierte Bier vom statischen Mischer abgeführt wird. An dieser realkoholisiertes-Bier-führenden Leitung ist eine Bypassleitung mit integrierter Alkoholgehalt-Messeinrichtung angebracht. Über die Bypassleitung wird das realkoholisierte Bier abgezweigt, mittels der Alkoholgehalt-Messeinrichtung der Alkoholgehalt des in der Bypassleitung strömenden, realkoholisierten Biers bestimmt und nach Passieren der Messstelle wieder zurück in die realkoholisiertes-Bier-führende Leitung gefördert. Der Bierdestillat-Durchflussmesser und die Alkoholgehalt-Messeinrichtung sind mit der Steuerungs- und Regelungseinheit über jeweils eine Signalleitung verbunden.
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Der Zufluss des Bierdestillats in den statischen Mischer kann auf Basis der Messung des Alkoholgehalts des realkoholisierten Biers in der Bypassleitung und der Messung des Bierdestillat-Volumenstroms nach Verarbeitung diese Messdaten in der Steuerungs- und Regelungseinheit sehr genau mittels des von der Steuerungs- und Regelungseinheit angesteuerten Bierdestillat-Steuerventil geregelt werden.
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Da die Zwischenprodukte (entalkoholisiertes Bier und Bierdestillat) verfahrensbedingt nur geringe Schwankungen des Alkoholgehalts aufweisen, kann mittels des geregelten erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu herkömmlichen Brauverfahren das realkoholisierte Bier unter Einhaltung sehr enger Toleranzen des Alkoholgehalts hergestellt werden.
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Das mittels dieses geregelten Verfahrens durch Mischen des entalkoholisierten Biers und des Bierdestillats hergestellte realkoholisierte Bier zeichnet sich insofern dadurch aus, dass der tatsächliche Alkoholgehalt von einem vorgegebenen, zu deklarierenden Alkoholgehalt um maximal 0,3 Vol.-% abweicht.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; dazu zeigt die einzige Figur ein Schema der Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
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Die schematisch dargestellte Anlage gemäß der Figur basiert auf einer herkömmlichen Entalkoholisierungsanlage. Sie weist die Rektifikationskolonne 5 auf, der bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Basisbier 1 zugeführt wird. In der Rektifikationskolonne 5 wird das Basisbier 1 destilliert, wobei sich das entalkoholisierte Bier 2 und das Bierdestillat 4 bilden.
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Das entalkoholisierte Bier 2 wird über mehrere bekannte (nicht dargestellte) Zwischenschritte kontinuierlich zur Dosiereinrichtung 10 geleitet.
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Das Bierdestillat entweicht im gasförmigen Zustand aus der Rektifikationskolonne 5 in den Kondensator 6 und gelangt anschließend über das Kühlsystem 7 und den Vorlaufbehälter 8 in den Bierdestillat-Speichertank 9. Durch den auch als Puffer fungierenden Bierdestillat-Speichertank 9 ist sichergestellt, dass das Bierdestillat 4 unterbrechungsfrei zur Dosiereinrichtung 10 gefördert werden kann.
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Aus dem Bierdestillat-Speichertank 9 wird das Bierdestillat mittels der (manuell regelbaren) Bierdestillat-Förderpumpe 13 zur Dosiereinrichtung 10 gefördert.
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In dem (oder alternativ vor dem) statischen Mischer 11 der Dosiereinrichtung 10 werden das entalkoholisierte Bier 2 und das Bierdestillat 4 zusammengeführt. Im statischen Mischer 11 bildet sich durch Mischung des entalkoholisierten Biers 2 und des Bierdestillats 4 das realkoholisierte Bier 3, welches im Anschluss aus der Dosiereinrichtung 10 abgeführt wird.
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Zwischen den einzelnen Komponenten der Anlage wird das Basisbier 1 über die Basisbierleitungen 1.1, das entalkoholisierte Bier 2 über die entalkoholisiertes-Bier-führenden Leitungen 2.1, das realkoholisierte Bier 3 über die realkoholisiertes-Bier-führenden Leitungen 3.1 und das Bierdestillat über die Bierdestillatleitungen 4.1 geleitet bzw. gefördert.
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Zur Regelung des Alkoholgehalts des realkoholisierte Bier 3 besitzt die Dosieranlage 10 die Steuer- und Regelungseinheit 12, die über jeweils eine Signalleitung 12.1 mit dem Bierdestillat-Durchflussmesser 14, dem Bierdestillat-Zuflussventil 15 und der Alkoholgehalt-Messeinrichtung 16 verbunden ist. Der Bierdestillat-Durchflussmesser 14 und das Bierdestillat-Zuflussventil 15 sind in der zum statischen Mischer 11 führenden Bierdestillatleitung 4.1 angeordnet.
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Die Alkoholgehalt-Messeinrichtung 16 befindet sich in der Bypassleitung 3.2, über die das realkoholisiertes Bier 3 aus der vom statischen Mischer 11 abgehenden realkoholisiertes-Bier-führenden Leitung 3.1 abgezweigt wird. Die Strömung des realkoholisierten Biers 3 durch die Bypassleitung 3.2 wird mittels der Bypass-Förderpumpe 17 sichergestellt.
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Der Volumenstrom des vom statischen Mischer 11 abgeführten realkoholisierten Biers 3 wird mittels des Bierstrom-Durchflussmessers 18 bestimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Basisbier
- 1.1
- Basisbierleitung
- 2
- entalkoholisiertes Bier
- 2.1
- entalkoholisiertes-Bier-führende Leitung
- 3
- realkoholisiertes Bier
- 3.1
- realkoholisiertes-Bier-führende Leitung
- 3.2
- Bypassleitung
- 4
- Bierdestillat
- 4.1
- Bierdestillatleitung
- 5
- Rektifikationskolonne
- 6
- Kondensator
- 7
- Kühlsystem
- 8
- Vorlaufbehälter
- 9
- Bierdestillat-Speichertank
- 10
- Dosiereinrichtung
- 11
- statischer Mischer
- 12
- Steuerungs- und Regelungseinheit
- 12.1
- Signalleitung
- 13
- Bierdestillat-Förderpumpe
- 14
- Bierdestillat-Durchflussmesser
- 15
- Bierdestillat-Zuflussventil
- 16
- Alkoholgehalt-Messeinrichtung
- 17
- Bypass-Förderpumpe
- 18
- Bierstrom-Durchflussmesser
