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Bei der Bierherstellung wird nach
dem Würzekochen
die Würze
im allgemeinen in ein "WHIRLPOOL" genanntes zylindrisches
Gefäß gepumpt,
in dem sich der Heißtrub
aus der Würze
abscheiden soll. Dazu wird die Würze
möglichst
tangential zur Wand in das Abscheidegfäß eingeleitet, so dass die Würze eine
Rotationsbewegung (Primärströmung) ausführt. Aufgrund
dieser Rotationsbewegung treten in der Würze zusätzliche Strömungsbewegungen (Sekundärströmungen)
auf, die dafür
sorgen, dass der Heißtrub
sich am Boden des Abscheidegefäßes als
kegelförmiger
Trubkuchen absetzt, der auch Trubkegel genannt wird. Infolge der
Reibung der rotierenden Würze
an der Wand und am Boden des Abscheidegefäßes und infolge der durch die
Sekundärströmungen in
der Würze
wirkenden inneren Reibung verlangsamt sich die Rotationsbewegung
der Würze,
bis hin zum Stillstand. Sobald die Abscheidung des Heißtrubes
aus der Würze
einen bestimmten Grad erreicht hat, wird die Würze abgezogen und weiteren
Behandlungsvorgängen
zugeführt.
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Aufgrund der üblichen Würzemenge je Sud, dauert das
Ausschlagen genannte Umpumpen der Würze aus der Würzepfanne
in das Abscheidegefäß ca. zehn
Minuten. Die Verweildauer der Würze
in dem Abscheidefäß bis zu
dem gewünschten
Abscheidegrad des Heißtrubes
beträgt
ca. 20 bis 30 Minuten. Während
dieser Vorgänge
hat die Würze
sich gegenüber
der Endtemperatur in der Würzepfanne nur
wenig abgekühlt.
Bei dieser hohen Würzetemperatur
in dem Abscheidegefäß laufen
chemische Umwandlungsprozesse ab, die zum Teil eine Quali tätsminderung
der Würze
bedeuten und daher als thermische Belastung der Würze bezeichnet
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren anzugeben, bei dem während
des Abscheidens des Heißtrubes
im Abscheidegefäß die thermische
Belastung der Würze
verringert ist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit dem im
Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritt gelöst.
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Dadurch, das die Würze während des
Verweilens in dem Abscheidegefäß mittels
des Wärmetauschers
abgekühlt
wird, der mit dem Abscheidegefäß verbunden
ist und damit Teil des Abscheidegefäßes ist, verringert sich die
thermische Belastung der Würze
gegenüber
den herkömmlichen
Abscheideverfahren in merklichem Maße.
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Bei manchen Brauereianlagen ist die
Würzepfanne
so gestaltet, dass sie nach dem Abschluß des Würzekochens auch als Abscheidegefäß für den Heißtrub zu
dienen vermag. Ungeachtet dessen, dass hierbei die Zeitspanne für das Umpumpen
oder Ausschlagen der Würze
wegfällt,
bleibt die Verweildauer der Würze
für das
Abscheiden des Heißtrubes in
vollem Umfange erhalten. Die thermische Belastung der Würze ist
daher immer noch höher
als erwünscht.
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Auch in diesem Falle liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, die thermische Belastung der Würze während des
Abscheidens des Heißtrubes
zu verringern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im
Anspruch 2 angegebenen Verfahrenschritten gelöst.
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Dadurch dass aus dem Abscheidegefäß eine Teilmenge
der Würze
abgezogen wird, in einem externen Wärmetauscher gekühlt wird
und anschließend
wieder in das Abscheidegefäß zurückgeführt wird,
tritt auch hier eine merkliche Verringerung der thermischen Belastung
der Würze
ein. Diese Verfahrensweise kommt vor allem dann in Betracht, wenn das
Abscheidegefäß selbst
nicht mit einem Wärmetauscher
ausgerüstet
ist oder ausgerüstet
werden kann, der zum Kühlen
der Würze
geeignet ist.
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Die Verfahrensweise nach Anspruch
1 lässt sich
durch eine Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 dadurch
weiter verbessern, dass eine Teilmenge der Würze aus dem Abscheidegefäß abgezogen
wird, diese Teilmenge mittels eines externen Wärmetauschers gekühlt wird
und die gekühlte Teilmenge
in das Abscheidegefäß zurückgeführt wird.
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Eine Verfahrensweise nach Anspruch
4 verringert einerseits die thermische Belastung der Würze und
vermeidet andererseits unerwünschte
Auswirkungen auf das Abscheiden des Heißtrubes, die bei einer Abkühlung auf
noch geringere Temperaturen auftreten können.
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Der Erfindung liegt auch die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch
1 anzugeben. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den in
Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Dadurch, dass auf der Außenseite
der Wand des Abscheidegefäßes zumindest
annähernd
waagerecht verlaufende Kanäle
für ein
Kühlmittel
angeordnet sind, die mit der Wand des Abscheidegefäßes dauerhaft
verbunden sind und die an je eine Zuflussleitung und eine Abflussleitung
für das
Kühlmittel
angeschlossen werden können,
kann das Abscheidegefäß über seine
ursprüngliche
Zweckbestimmung hinaus auch zum Kühlen der Würze eingesetzt werden, um so
beim Abscheiden des Heißtrubes
auch eine Verringerung der thermischen Belastung der Würze zu erreichen.
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Mit einer Ausgestaltung der Vorrichtung
nach Anspruch 6 lässt
sich das Abscheidegefäß auf sehr einfache
und kostengünstige
Weise als Wärmetauscher
gestalten, zumal dabei Schweißautomaten
eingesetzt werden können.
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Durch eine Ausgestaltung der Vorrichtung nach
Anspruch 7 lässt
sich die Kühlleistung
sehr gut an unterschiedliche Flüssigkeitsstände anpassen, wie
sie sich bei dem eine gewisse Zeitspanne dauernden Befüllen des
Abscheidegefäßes einstellen. Das
wird zusätzlich
durch eine Weiterbildung nach Anspruch 8 unterstützt.
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Durch eine Ausgestaltung der Vorrichtung nach
Anspruch 9 kann einerseits die Würze
stärker gekühlt und
dadurch die Kühlzeit
verkürzt
und die thermische Belastung der Würze weiter verringert werden,
und kann andererseits die für
das Abscheiden des Heißtrubes
wichtige Rotationsbewegung der Würze
länger
aufrechterhalten werden und zugleich auf einem höheren Wert gehalten werden.
Dazu trägt auch
eine Weiterbildung des gesonderten Einlassstutzens nach Anspruch
10 bei.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
von Ausführungsbeispielen
näher erläutert, die
in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Würzepfanne
und eines Abscheidegefäßes für den Heißtrub;
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2 eine
Seitenansicht des Abscheidegefäßes;
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3 eine
Draufsicht des Abscheidegefäßes;
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4 einen
ausschnittweise dargestellten Vertikalschnitt der Wand des Abscheidegefäßes;
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5 eine
schematische Darstellung einiger Einzelteile des Abscheidegefäßes;
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6 eine
schematische Darstellung einer Würzepfanne,
die zeitweilig auch als Abscheidegefäß für den Heißtrub dient.
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In 1 sind
als Teile einer Brauereianlage eine Würzepfanne 11 mit Innenkocher
und ein Abscheidegefäß 12 für das Abscheiden
des Heißtrubes schematisch
dargestellt. Das Abscheidegefäß 12 wird
auch als "WHIRLPOOL" bezeichnet.
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Nach dem Ende des Kochens wird die
Würze aus
der Würzepfanne 11 abgezogen
und von einer Pumpe 13 über
eine Verbindungsleitung 14 in das Abscheidegefäß 12 hineingepumpt.
Dieser Vorgang wird auch als "AUSSCHLAGEN" bezeichnet.
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Das Abscheidegefäß 12 weist eine als
Kreiszylinder ausgebildete Wand 15 und einen zumindest näherungsweise
ebenen Boden 16 auf. An der Innenseite der Wand 15 ist
in einer bestimmten Höhe über dem
Boden 16 ein Einlassstutzen 17 für die Würze angeordnet,
der zumindest annähernd
tangential zur Wand 15 ausgerichtet ist. In einer bestimmten
Höhe über dem
Boden 16 ist ein Auslassstutzen 18 angeordnet.
An diesem Auslassstutzen 18 schließt eine Leitung 19 an,
durch die die Würze
aus dem Abscheidegefäß 12 abgezogen
und mit Hilfe einer Pumpe 21 durch einen Wärmetauscher 22 zur
weiteren Verarbeitung der Würze
in andere Teile der Brauereianlage gepumpt wird. Kurz bevor der
Flüssigkeitsspiegel
der Würze
auf die Höhe
des Auslassstutzens 18 abgesunken ist, wird auf einen Ablassstutzen 20 im
Boden 16 des Abscheidegefäßes 12 umgeschaltet
und durch diesen Bodenablass die restliche Würze abgezogen.
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An der Außenseite der Wand 15 des
Abscheidegefäßes 12 ist
ein Wärmetauscher
in Form eines Kühlmantels 23 angeordnet.
Dieser wird durch einen Kanal 25 für ein Kühlmittel gebildet, der im folgenden
kurz als Kühlkanal 25 bezeichnet
wird. Dieser Kühlkanal 25 verläuft wendelförmig um
das Abscheidegefäß 12 herum
(2), wobei die einzelnen Windungen
einen geringen gegenseitigen Höhenabstand
haben (4). Dieser Kühlkanal 25 ist
mit der Wand 15 dauerhaft verbunden, wie an Hand der 4 noch näher dargelegt wird.
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Der Kühlmantel 23 ist an
eine Zuflussleitung 26 und eine Abflussleitung 27 angeschlossen (1).
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Wie aus 4 ersichtlich ist, wird der Kühlkanal 25 durch
eine Segmentschale 28 gebildet, die aus dem gleichen Werkstoff
wie die Wand 16 des Abscheidegefäßes 12 hergestellt
ist. Ihre Seitenränder 29 werden
mit der Wand 15 des Abscheidegefäßes 12 dauerhaft verbunden,
und zwar zweckmäßigerweise
mit der Wand 15 verschweißt.
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Wie in 5 schematisch
dargestellt ist, ist der gesamte Kühlkanal 25 in fünf Abteilungen
unterteilt, die zur besseren Unterscheidung als Abteilung 24.1 ... 24.5 bezeichnet
werden. Von diesen fünf
Abteilungen des Kühlkanals
sind in 5 nur die oberen
beiden Abteilungen 24.4 und 24.5 schematisch dargestellt.
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Eine Abteilung umfasst 4 Windungen
des Kühlkanals 25,
die in 4 Längenabschnitte
unterteilt sind, die einzeln gegeneinander abgetrennt sind. Sie sind
an ein außen
gelegenes gemeinsames Verteilerstück oder Verteilerrohr 32 ange schlossen.
Davon sind in 5 die
beiden Verteilerrohre 32.4 und 32.5 der vierten
und fünften
Abteilung dargestellt.
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Bei einem Abscheidegefäßes, bei
dem das Verhältnis
von Durchmesser und Höhe
anders als bei dem Abscheidegefäßes 12 ist,
können
die Abteilungen des Kühlkanals
auch mehr oder weniger als 4 Windungen umfassen. Ebenso
kann auch die Anzahl der Abteilungen unterschiedlich sein.
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Die Längenabschnitte des Kühlkanals 25 einer
Abteilung sind über
ihr Verteilerrohr 32 gemeinsam an je eine Zuflussleitung 31 angeschlossen.
Alle Längenabschnitte
des Kühlkanals 25 sind
gemeinsam an die Abflussleitung 27 angeschlossen.
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Die Zusammenfassung des Kühlkanals 25 zu
mehreren Abteilungen ist auch in 2 angedeutet,
wobei dort ebenfalls nur zwei der insgesamt fünf Abteilung mit ihren Verbindungsleitungen
dargestellt sind.
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In 5 ist
schematisch angedeutet, dass die Zuflußleitungen 31 der
verschiedenen Abteilungen des Kühlkanals 25 mit
je einem eigenen Absperrorgan 33.1 ... 31.5 versehen
sind, so dass die verschiedenen Abteilungen wahlweise mit der Zuflussleitung 26 für das Kühlmittel
verbunden werden können.
Damit können
vor allem beim Einströmen
der Würze
in das Abscheidegefäß 12 die
unterschiedlich hoch angeordneten Abteilungen des Kühlkanals 25 entsprechend
dem ansteigenden Flüssigkeitsspiegel der
Würze eingeschaltet
werden, die im Endzustand durch die gestrichelte Linie 34 angedeutet
ist.
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In 1 ist
gestrichelt eine Bypassleitung 35 angedeutet, die an den
Auslassstutzen 18 für
die Würze
angeschlossen ist. In diese Bypassleitung 35 ist ein Wärmetauscher 36 eingeschaltet,
der an eine Versorgungsleitung 38 für ein Kühlmittel angeschlossen ist.
Vor dem Wärmetauscher 36 ist
eine Pumpe 38 in die Bypassleitung 35 eingeschaltet.
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Wie in 1 nur
angedeutet ist, sind in den verschiedenen Verbindungsleitungen Absperrorgane in
herkömmlicher
Weise eingeschaltet, um die Würzepfanne 11 und
das Abscheidegefäß 12 sowie
die ihnen zugeordneten Anlageteile der Brauereianlage in üblicher
Weise nach den Erfordernissen des Brauverfahrens steuern zu können.
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Die Bypassleitung 35 ist
nach dem Wärmetauscher 36 zum
Einlassstutzen 17 für
die Würze
zurückgeführt, durch
die die gekühlte
Teilmenge wieder der Würze
im Abscheidegefäß 12 hinzugefügt wird. Durch
die tangentiale Einströmrichtung
begünstigt die über die
Bypassleitung 35 zurückgeführte Teilmenge
der Würze
die Rotationsbewegung der Würze im
Abscheidegefäß 12.
Da der über
die Bypassleitung 35 umgewälzte Mengenstrom der Würze im allgemeinen
geringer sein wird als der beim Befüllen des Abscheidegefäßes 12 über den
Einlauf stutzen 17 eintretende Mengenstrom, kann es zweckmäßig sein,
die Bypassleitung 35 nicht über den normalen Einlassstutzen 17 einströmen zu lassen,
sondern über
einen gesonderten Einlassstutzen, der in 1 nicht dargestellt ist. Zweckmäßigerweise
wird dieser gesonderte Einlassstutzen ebenfalls weitgehend tangential
zur Innenseite der Wand 15 des Abscheidegefäßes 12 ausgerichtet,
damit die wieder einströmende
Teilmenge möglichst
wenig Turbulenzen hervorruft und im wesentlichen nur die Rotationsbewegung
der Würze
aufrecht erhält
oder zumindest unterstützt.
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Aus 6 ist
eine Würzepfanne 41 zu
ersehen, die so ausgebildet ist, dass sie zeitweilig auch als Abscheidegefäß 42 zu
dienen vermag. Dieses Kombinationsgerät aus Würzepfanne 41 und Abscheidegefäß 42 ist
im wesentlichen baugleich mit dem Abscheidegefäß 12 ausgebildet,
so dass hinsichtlich der einzelnen Baugruppen und Bauteile auf die
Erläuterung
des Abscheidegefäßes 12 verwiesen werden
kann.
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Während
der Kochphase wird die Würze
in der Würzepfanne 41 mittels
einer Pumpe 43 über eine
Verbindungsleitung 44 durch einen Wärmetauscher 45 hindurchgepumpt,
der dabei in bekannter Weise als Außenkocher wirkt.
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Während
der Abscheidephase werden die Kühlkanäle des Kühlmantels 47 des
Abscheidegefäßes 42 über eine
Zuflussleitung 48 und eine Abflussleitung 49 mit
einem Kühlmittel
aus einer nicht dargestellten Kühlmittelquelle
versorgt.
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Wie bei dem Abscheidegefäß 12 kann
auch bei dem Abscheidegefäß 42 eine
Teilmenge der Würze über eine
Bypassleitung 51 abgezogen werden, die in 6 gestrichelt eingezeichnet ist. Diese
Teilmenge wird mittels der Pumpe 52 durch einen Wärmetauscher 53 hindurchgepumpt
und darin abgekühlt.
Die gekühlte
Teilmenge wird durch den Einlassstutzen 54 wieder in das
Abscheidegefäß 42 zurückgeführt. Auch
hier kommt in Betracht, die gekühlte Teilmenge
durch einen gesonderten Einlassstutzen in das Abscheidegefäß 42 zurückzuführen.
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Wenn zu Beginn der Abscheidephase
die Würze
in dem Abscheidegefäß 42 zum
Rotieren gebracht werden muß,
wird die Würze
aus dem Abflussstutzen 55 am Boden des Abscheidegefäßes 42 abgezogen
und von der Pumpe 43 über
den Einlassstutzen 54 tangential in das Abscheidegefäß 42 zurückgeführt. Dabei
kann zugleich eine Teilmenge der Würze aus dem Auslaßstutzen 56 abgezogen
werden, über
die Bypassleitung 51 mittels der Pumpe 52 durch
den Wärmetauscher 53 hindurchgepumpt
und gekühlt
werden und danach dem Abscheidegefäß 42 wieder zugeführt werden.
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- 11
- Würzepfanne
- 12
- Abscheidegefäß
- 13
- Pumpe
- 14
- Verbindungsleitung
- 15
- Wand
- 16
- Boden
- 17
- Einlaßstutzen
- 18
- Auslaßstutze
- 19
- Leitung
- 20
- Ablaßstutzen
- 21
- Pumpe
- 22
- Wärmetauscher
- 23
- Kühlmantel
- 24
- Abteilung
- 25
- Kühlkanal
- 26
- Zuflußleitung
- 27
- Abflußleitung
- 28
- Segmentschalen
- 29
- Seitenränder
- 30
-
- 31
- Zuflussleitung
- 32
- Verteilerstück
- 33
- Absperrorgan
- 34
- Flüssigkeitsspiegel
- 35
- Bypassleitung
- 36
- Wärmetauscher
- 37
- Versorgungsleitung
- 38
- Pumpe
- 41
- Würzepfanne
- 42
- Abscheidegefäß
- 43
- Pumpe
- 44
- Verbindungsleitung
- 45
- Wärmetauscher
- 46
-
- 47
- Kühlkanal
- 48
- Zuflußleitung
- 49
- Abflußleitung
- 50
-
- 51
- Bypassleitung
- 52
- Pumpe
- 53
- Wärmetauscher
- 54
- Einlaßstutzen
- 55
- Abflußstutzen
- 56
- Auslaßstutzen