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Verfahren zur Behandlung von Bierwürze Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Behandlung von Bierwürze.
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Bei bekannten Verfahren dieser Art wird die Würze in kontinuierlichem
Durchlauf, ausgehend von abgeläuterter Würze, im folgenden Süßwürze genannt, durch
einzelne Verfahrensstufen von Süßwürze in gehopfte Würze umgewandelt und dann einem
Gärbehälter zugeführt, wobei die Würze in ihrem Durchlauf gekocht und anschließend
gekühlt wird. Die an sich vorteilhafte kontinuierliche Betriebsweise bei diesen
bekannten Verfahren bietet regeltechnische Schwierigkeiten. Außerdem sind damit,
insbesondere infolge längerer Verweilzeiten in einzelnen Verfahrensstufen, gewisse
Nachteile verbunden, welche vornehmlich von Krustenbildungen auf den Wärmeaustauschflächen
herrühren, die den Wärmeübergang beeinträchtigen und örtliche Überhitzungen zur
Folge haben.
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Ein Ziel der Erfindung ist die Überwindung der regeltechnischen Schwierigkeiten
bei Gewährleistung der kontinuierlichen Betriebsweise.
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Ferner bezweckt die Erfindung verfahrenstechnische Verbesserungen,
insbesondere die Verwirklichung kürzerer Verweilzeiten und die Vermeidung von Überhitzungen.
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Diese Ziele werden gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Würze
oder wenigstens ein Teil von ihr nach dem Kühlen rückgeführt und im gleichen Arbeitsgang
erneut gekocht und wieder gekühlt wird.
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Vorzugsweise erfolgt die Rückführung vor oder nach der Hopfung.
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Wenn die Würze eine Sedimentationsstufe durchläuft, ist es zweckmäßig,
die Würze vor Eintritt in die Sedimentationsstufe zur Rückführung zu bringen.
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,Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Anteil der Würze
geregelt, der von dem Würzefluß zur Sedimentationsstufe zur Rückführung abgezweigt
wird.
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Eine weitere verfahrenstechnische Verbesserung wird bei der Behandlung
von Bierwürze, bei der die Würze eine Reinigungs- oder Konzentrierungsstufe durchläuft,
gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Entfernung von mit Wasserdampf flüchtigen
Verunreinigungen aus der Würze bzw. die Konzentrierung der Würze durch Entspannen
der heißen Würze erfolgt.
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Vorzugsweise entspricht der Entspannungsdruck dem Außendruck oder
übersteigt letzteren nur geringfügig.
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Zweckmäßigerweise erfolgt die Konzentrierung der Würze in einem einzigen
Entspannungsbehälter oder stufenweise in einer Mehrzahl von Entspannungsbehältern.
Besonders vorteilhaft ist es, die Entspannung mit der Rückführung der Würze zu verbinden,
wobei vorzugsweise die Entspannung in der Rückführleitung der Würze erfolgt.
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Der Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt einerseits darin,
daß sich die Eigenschaften des Endproduktes bei kontinuierlicher Betriebsweise leichter
und genauer beeinflussen lassen als bisher.
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Bei der Erwärmung von Bierwürze bildet die Proteinsuspension üblicherweise
leicht Schlammablagerungen auf den Heizflächen, die zur Krustenbildung führen, welche
den Wärmeübergang beeinträchtigt und örtliche Überhitzungen zur Folge haben kann.
Es hat sich gezeigt, daß bei dem Verfahren gemäß der Erfindung eine weitgehende
Stabilisierung der Proteinsuspension gewährleistet wird, so daß die geschilderten
nachteiligen Folgen nicht eintreten. Die Gründe dafür sind folgende: 1. Es lassen
sich durch Rückführung höhere Geschwindigkeiten bei Erhaltung der erforderlichen
Verweilzeiten erzielen, welche der Ablagerung stärkeren Proteinschlamms auf den
Heizflächen entgegenwirken, so daß der Würze keine wertvollen Bestandteile entzogen
werden;
2. da der Proteinschlamm nicht mehr mit den Heizflächen
in längere Berührung kommt, können keine überhitzten Teilchen in der Würze entstehen;
3. durch die Rückführung werden die Temperaturunterschiede an dem Aufgabeende des
Wärmetauschers verringert und damit auch der Temperaturgradient in der Grenzschicht
der Würze auf den Wärmeaustaüschflächen, so daß von vornherein die Überhitzungsgefahr
verringert wird, und 4. da als Folge von 3. keine Krustenbildung mehr eintritt,
bleiben die eingestellten Temperaturgradienten im wesentlichen erhalten. Ferner
sind dadurch die Wärmeaustauscher auch nach relativ langen Betriebszeiten noch in
sauberer Verfassung. Durch die Anwendung der Entspannung zur Entfernung von mit
Wasserdampf flüchtigen Verunreinigungen aus der Würze bzw. zur Konzentrierung der
Würze an Stelle des bisher üblichen langzeitigen Kochens läßt sich eine weitere
Verkürzung der Verweilzeiten erzielen, die der kontinuierlichen Betriebsweise sehr
förderlich ist.
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Die bei der Entspannung freiwerdende Dampfmenge ist dem Produkt aus
der der Reinigungs- oder Konzentrierungsstufe zugeführten Würzmenge und dem zulässigen
Temperaturabfall proportional, der einerseits durch die Temperatur der Würze in
der Verweilstufe und andererseits von der Temperatur der Würze begrenzt wird, mit
der sie der weiteren Behandlung zugeführt werden muß. Besonders vorteilhaft ist
die Kombination des Rückführprinzips mit dem Entspannungsprinzip, wenn sich der
geforderte Konzentrationsgrad unter gegebenen Grenzbedingungen bei einmaligem Durchlauf
der Konzentrierungsstufe nicht erzielen läßt. Die durch Rückführung geschaffenen
Wiederholungsbedingungen ermöglichen dann nicht nur die Erzielung des geforderten
Konzentrationsgrades durch Entspannen. Sie sind darüber hinaus von Wichtigkeit für
die Aufrechterhaltung eines Würzestr omes, der die Oberflächen der Apparate durch
Reibung in reinem Zustand erhält.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung
näher beschrieben.
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Fig. 1 und 2 sind schematische Ansichten einer Anlage, in der das
Rückführprinzip gemäß der Erfindung zur Anwendung kommt; Fig.3 und 4 sind Ansichten
einer Anlage, in der sowohl das Rückführ- als auch das Entspannungsprinzip gemäß
der Erfindung zur Anwendung kommt.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein Maischbehälter bezeichnet mit einem perforierten
Boden 2, der eine Charge Malz trägt, dem Brauwasser zugeleitet wird. Die resultierende
Maische wird von einer Leitung 3 als Süßwürze abgezogen und einem Sammeltrog 3'
zugeführt. Selbstverständlich könnte auch eine beliebige andere Maischvorrichtung
eingesetzt werden, beispielsweise Läuterbottich, Maischbottich mit Maischfilter,
kontinuierliche Maischvorrichtung u. dgl.
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Über eine Leitung 5 wird die Süßwürze aus dem Trog 3' abgezogen und
einem Ausgleichbehälter T zugeführt. Von dort liefert eine Pumpe 6 die Süßwürze
über eine Leitung 7 zu einer Seite eines Wärmeaustauschers 8, von wo sie eine Seite
einer indirekten Heizvorrichtung 11 passiert, deren andere Seite mit einem Heizmedium,
wie z. B. Wasserdampf, durch eine Speisung 12 gespeist wird. Von dem Auslaß der
Heizvorrichtung 11 läuft die Süßwürze mit der Temperatur, auf die sie von der Heizvorrichtung
gebracht worden ist, über eine Leitung 13 in einen Behälter 14, dessen Fassungsvermögen
ausreicht, die Süßwürze über eine vorbestimmte Zeitdauer auf der Temperatur in dem
Behälter zu halten. Anschließend wird die Würze über eine Leitung 15 in die andere
Seite des Wärmeaustauschers 8 gefördert. Beim Durchlauf durch diesen Wärmeaustauscher
wird die Temperatur der Süßwürze verringert, da sie einen Teil ihrer Wärme an die
Süßwürze abgibt, die in die erste Seite des Wärmeaustauschers über die Leitung 7
eintritt, so daß eine wirtschaftliche Verwendung des Heizmediums erzielt wird. Zur
Regelung der Temperatur, mit der die Süßwürze (über eine Leitung 17) in die nächste
Behandlungsstufe eintritt, ist eine Leitung 18 auf der Eintrittsseite des Wärmeaustauschers
8 von der Leitung 15 abgezweigt, die den Wärmeaustauscher 8 überbrückt und mit der
Leitung 17 durch ein Regelventil 19 verbunden ist. Das Regelventil 19
kann
zur Einstellung der den Wärmeaustauscher 8 überbrückenden Menge getätigt werden
und daher zur Einstellung der in die Leitung 17 eintretenden Würze, indem das Verhältnis
der durch den Wärmeaustauscher durchgesetzten Würzemenge zu der Würzemenge mit hoher
Temperatur, die den Wärmeaustauscher überbrückt und daher nicht durch Wärmeaustausch
gekühlt wird, verändert wird.
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Die gesamte Durchsatzmenge der Süßwürze, die die Hochtemperaturstufe
über die Leitung 17 verläßt, wird durch ein Regelventil 20 bestimmt. Die Leitung
17 fördert hinter dem Regelventil 20 die soweit behandelte Süßwürze in einen Hopfenauslaugebehälter,
der bei 21 angedeutet ist und beliebige übliche Form haben kann.
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Die Würze verläßt den Hopfenauslagebehälter 21 durch ein Ventil 29
als gehopfte Würze und kann über eine Leitung 28 einem Absetzbehälter 31 zugeführt
werden, der beispielsweise ein schwenkbares Abzugsrohr 32 aufweist, dessen oberes
Eintrittsende durch einen Schwimmer 33 auf dem oberen Würzespiegel des Behälters
gehalten wird und folglich von dem Sediment frei ist. Das Abzugsrohr 32 ist mit
einer Würzeleitung 32' verbunden, über die die Würze einem Schlammabscheider 43
zufließt, der beliebige gebräuchliche Form, wie z. B. eine Zentrifuge oder ein Filter,
haben kann. Von dort läuft die jetzt geklärte @@'ürze über eine Leitung 44 in eine
Kühlvorrichtung 45, die beliebiger Bauart sein kann, jedoch vorzugsweise ein Plattenwärmeaustauscher
ist. Von dort gelangt die gehopfte Würze schließlich in einen Gärbehälter 46.
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Zur Durchführung der Rückführung ist von der Leitung 17 (über die
die Süßwürze nach der Hochtemperaturbehandlung in den Hopfenauslaugebehälter 21
geleitet wird) eine Leitung 17' abgezweigt, die wieder in den Ausgleichbehälter
T zurückführt und damit in die Eintrittsleitung 7, die die Süßwürze der Hochtemperaturbehandlung
zuleitet.
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In Fig.2 ist in Teil der Anlage dargestellt mit einer Abwandlung,
die ermöglicht, daß ein Teil der Würze, die der Hochtemperaturhehandlung, der Verringerung
der Temperatur unterworfen und gehopft worden ist, rückgeführt wird. In diesem Falle
ist aus der Abzugsleitung 28 aus dem Hopfenauslaugebehälter 21 eine Leitung 29'
abgezweigt und über den Behälter T mit der Eintrittsleitung 7 verbunden, die zu
der Hochtemperaturstufe führt. Selbstverständlich kann der Hopfenauslauger auch
an jeder gewünschten
Stelle in den Kreis zwischen Ausgleichsbehälter
T und Leitung 28 eingeschaltet werden und dadurch eine Hopfenextraktion bei höheren
Temperaturen ermöglichen, wenn dies erwünscht ist.
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In Fig. 3 und 4 sind den Teilen, die denen in Fig. 1 und 2 entsprechen,
entsprechende Bezugszeichen gegeben worden. Hier läuft die gehopfte Würze, die den
Hopfenauslaugebehälter 21 verlassen hat, über eine Leitung 47 in einen Ausdampfbehälter
48, der unter solchem Innendruck gehalten wird, daß unerwünschte Bestandteile durch
Entspannen als Dampf ausgetrieben werden. Dieser Dampf wird von einer Leitung 49
abgezogen und läßt gereinigte Würze zurück, die über eine Leitung 50 einem Absetzbehälter
51 zugeführt wird, der als Äquivalent zu dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Absetz-
oder Sedimentationsbehälter 21 angesehen werden kann. Von dort kann die Würze nun
über eine Leitung 52 dem Schlammabscheider 43 zugeführt werden und darauf über die
Kühlvorrichtung 45 in den Gärbehälter 46 eintreten, auf den an Hand von Fig. 1 und
2 eingegangen wurde.
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In Fig. 3 ist weiterhin der Einsatz eines Entspannungs- oder Ausdampfbehälters
zur Erzielung einer Konzentrierung der Würze veranschaulicht. Dazu ist der Auslaß
des Verweilbehälters 14 zu einem ersten Ausdampfbehälter 53 gezogen, dessen durch
Entspannen ausgetriebener Dampf von einer Leitung 54 abgezogen und einem Abschnitt
des Wärmeaustauschers 8 zugeführt wird. Die konzentrierte Würze wird über eine Leitung
55 in einen zweiten Ausdampfbehälter 56 geleitet, dessen durch Entspannen ausgetriebener
Dampf von einer Leitung 57 abgezogen und einem weiteren Abschnitt des Wärmeaustauschers
8 zugeführt wird.
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Die endkonzentrierte Würze wird dann über eine Leitung 58 einer Leitung
59 zugeführt, die Ventile 60 und 61 aufweist, durch deren Betätigung die konzentrierte
Würze in verschiedenen Verhältnissen in den Behälter T zur Rückführung und in den
Hopfenauslaugebehälter 21 zur Umwandlung in gehopfte Würze geleitet werden kann.
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In Fig. 4 ist eine Anlage dargestellt, die nur einen Entspannungs-
oder Ausdampfbehälter 48 zum Reinigen der gehopften Würze enthält. In diesem Falle
wird die Würze von einer Leitung 62 aus dem Verweilbehälter 14 abgezogen und so
weitergeleitet, daß ein Teil den Wärmeaustauscher 8 durchläuft und der andere von
einem Ventil 63 bestimmte Teil diesen Wärmeaustauscher überbrückt, worauf die Zweigströme
wieder vereinigt werden und in eine Leitung eintreten, die ein Äquivalent zu der
Leitung 59 bildet und Regelventile 60 und 61 aufweist, mittels deren der Fluß geteilt
werden kann, um den Hopfenauslaugebehälter 21 zu passieren und rückgeführt zu werden.
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Zweckmäßigerweise kann in dem Ausgleichbehälter T dem Würzefluß Karrageen-Moos
(Irländisches Moos, Algendroge) oder ein ähnlicher Stoff zugesetzt werden. Man hat
festgestellt, daß dieser Zusatz die Flockenbildung fördert und die Bildung von Festteilchen
mit haftenden Eigenschaften verringern kann, die leicht die Anlage verstopfen.
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Wenn die Hopfenextraktion auch im allgemeinen, wie beschrieben, hinter
dem Rückführungsteil der Anlage erfolgen wird, so kann sie doch ebenfalls innerhalb
des Rückführungssystems entweder vor oder hinter der Verweilstufe in dem Behälter
14 vorgenommen werden.
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Es können in jeder Verfahrensstufe Vorkehrungen zur Einblasung von
Luft getroffen werden, um kontrollierte Oxydationsreaktionen darin zu erzielen.
Normalerweise wird die Luftinjektion an dem Einlaß des Wärmeaustauschers 8 oder
des Hopfenauslaugebehälters 21 erfolgen.
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Im folgenden wird ein Beispiel für die Betriebsbedingungen der in
Fig. 3 dargestellten Anlage gegeben, und zwar für den Fall, daß die rückgeführte
Würzemenge gleich der eintretenden Würzemenge ist: Die Süßwürze wird mit 68,4°C
aus einem Mischbehälter in den Ausgleichbehälter T eingespeist, dem ebenfalls rückgeführte
Süßwürze mit einer Temperatur von 104,4° C zugeführt wird, die aus dem wärmeabgebenden
Teil des Wärmeaustauschers 8 kommt. Die gemischte Süßwürze mit einer Temperatur
von 85 bis 87,8° C läuft mit einer Temperatur von 132,2° C dem Verweilbehälter 14
zu, nachdem sie den wärmeaufnehmenden Teil des Wärmeaustauschers 8 und die Heizvorrichung
11 passiert hat..
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Die Süßwürze wird mit einer Temperatur von 132,2° C aus dem Verweilbehälter
14 ausgetragen und den beiden Entspannungs- oder Ausdampfbehältern 53 und 56 zur
Konzentrierung zugeführt, die jeweils bei 15,6° C und 104,4° C arbeiten. Das Druckgefälle
des ersten bei 115,6° C arbeitenden Behältes 53 ist so eingestellt, daß 4,25 % der
eingespeisten Würze, das des zweiten Behälters 56 so, daß 3,66°/o ausdampfen. Der
Hopfenauslaugebehälter arbeitet bei einer Temperatur von 104,4° C. Von dort gelangt
die gehopfte Würze in den Reinigungsausdampfbehälter 48, der durch Entspannung bei
100° C ungefähr 1 % austreibt. Der Absetzbehälter 51 arbeitet bei 98,9° C.