DE1442198A1 - Kontinuierliches Brauverfahren - Google Patents

Description

DIPL.-INQ. F. THIELEKE DR.-INQ. R. DÖRING DIPL-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG - MÜNCHEN imS.Z.t 11

THE A.P.V. COMPANY, LIMITED

Manor Royal,
Crawley, Sussex, England

Kontinuierliches Brauverfahren

Diese Erfindung bezieht sich auf kontinuierliche Brauverfahren, insbesondere auf diejenigen Stufen in solchen Verfahren, in denen die süße Würze gekocht und gehopft wird und ganz besonders, wenn das Kochen bei im wesentlichen atmosphärischem Drucke stattfindet.

In den herkömmlichen, diskontinuierlichen Brauverfahren ist es üblich, die Verfahrensstufen zu kombinieren oder einander überschneiden zu lassen. Jedoch hat man es für bisher unmöglich gehalten, diese Verfahrensstufen in einem kontinuierlichen Verfahren zu kombinieren, dies wegen der Schwierigkeit, den Hopfen ohne mechanische Rührmittel in Suspension zu halten. Es ist allgemeine Anschauung, daß mechanische Rührmittel innerhalb eines laufend beschickten Kochkessels schwierig zu unterhalten sind und daß ihre Reinigung ein Problem ist, weil sich ein häufiges Stilllegen des Betriebes erfordert.

Andererseits verliert man, wenn der Hopfen nicht in Suspension erhalten bleibt, die Kontrolle über das Verfahren und es wird die Qualität des Produktes beeinträchtigt.

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Die vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung und Hopfierung von Brauereiwürze, bei dem ein Hopfenschlamm in der Würze gebildet und in kontinuierlichem Fluß in einem Kochkessel eingeführt wird, in dem er durch Einblasen von Dampf gekocht wird und in Suspension erhalten bleibt, ohne mechanische Rührmittel allein mittels der Turbulenz, die durch den eingeblasenen Dampf erzeugt wird und durch die Rückzirkulation etwaiger klumpiger Bestandteile des Kesselinhaltes durch den Kessel.

Mit diesem Heizsystem wird die Arbeitsperiode zwischen zwei Stillsxandszeiten für einen Kochkessel im Vergleich mit der meist üblichen indirekten Heizung in einem diskontinuierlichen Verfahren mit Mantelheizung oder innerer Rohrheizung erheblich ausgedehnt.

Die Erfindung besteht ferner in einem Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung und Hopfierung von Brauwürze, bei dem ein Schlamm aus Hopfen in der Würze gebildet und in einem Kochkessel im kontinuierlichen Fluß eingeführt sowie vermittels einer indirekten beheizten Fläche gekocht wird. Hierbei wird der Hopfen in Suspension ohne Verwendung mechanischer Rührmittel mit Hilfe der Turbulenz gehalten, die durch das Aufwallen und durch die Rückzirkulation etwaiger klumpiger Bestandteile durch den Kessel bewirkt wird.

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Es hat sich gezeigt, daß in einem kontinuierlichen Verfahren su» Kochen der Würze mit dem Hopfen in Suspension zu keiner Zeit Einzelbestandteile der Würze, die an die Heizflächen gelangen, einer Temperatur ausgesetzt sind, die wesentlich unter den Kochpunkt liegt. Es hat sich ferner gezeigt, daß, wenn die hohe Temperaturdifferenz, die in der Vorwärmstufe des diskontinuierlichen Verfahrens auftritt, vermieden wird, die Häufigkeit des Kesselwandschabens (of scaling) sich verringert und dies kombiniert mit der Scheuerwirkung (scouring) des Hopfens ermöglicht es, ein indirekt wirkendes Heizsystem anzuwenden, ohne wesentliche Ablagerungen an der Heizfläche.

In den diskontinuierlichen Verfahren erfolgt ein Anbacken oder Härten des Ansatzes (scale) an der Wand, wenn die Pfanne entleert wird und eine heiße, feucht erhitzte Oberfläche anschließend an der Luft rapide trocknet.

Vorzugsweise wird aus Hopfen und Würze ein Schlamm in der Weise gebildet, daß mindestens einige unbehandelte Würze einem kleinen Kührkessel· aufgegeben wird, in dem sie adequat mit einem kontinuierlichen Zufluß von Hopfen gemischt wird und aus dem der Würse-Hopfen-Schlamra in die Hauptleitung zum Kochkessel gelangt.

Sie hiereu verwendete Würze kann unmittelbar aus dem Maischefilter oder einer anderen Quelle süßer Würze kommen. In einer bevorzugten Darchführungsform wird die Würze vorher auf etwa 82°C

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erhitzt, damit sie sich besser mischen läßt Und um eine Flotation und eine Abscheidung des Hopfensamens zu vermeiden.

Oder der Mischkessel zum Einführen des Hopfens in die Würze wird so ausgebildet, daß die Würze an der Kesselwand kreist und die absinkenden Hopfenpartikelchen mitreißt. Der hierbei entstehende Schlamm wird in der Saugseite der Schlammpumpe innig vermischt. In diesem System gibt es kein statisches Flüssigkeit sniveau innerhalb des Kessels und folglich keine Fläche für die Abscheidung von Hopfensamen und für die Flotation der Hopfenmasse.

Üblicherweise erfolgt der Ausfluß aus dem Kochkessel über ein Wehr. Dies ergibt einen steuerbaren Ausstoß aus dieser Verfahrensstufe, der ungefährdet durch den Hopfenschlamm ist und dies ergibt ferner eine bestimmte Verbesserung gegenüber anderen Formen einer Strömungssteuerung, z.B. durch Ventile.

In einer praktischen Durchführung des Verfahrens beträgt die Aufenthaltsdauer in der Verfahrensstufe in der die Kochung erfolgt zwischen 3/4 und 2 Stunden, z.B. 1 1/2 Stunden.

Die Erfindung besteht ferner in Vorrichtungen zur Durchführung der oben erläuterten Verfahren. Diese Vorrichtungen umfassen Mittel zur kontinuierlichen Bildung eines Hopfenschlammes in Würze, einen Kessel, Mittel zum kontinuierlichen Einführen des

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Hopfenschlammes in Würze in den Kessel, Mittel zum Einblasen von Dampf in die im Kessel befindliche Würze-Hopfen-Mischung, Mittel zu« kontinuierlichen Weiterzirkulieren etwaiger klumpiger Bestandteile des Kesselinhaltes und Mittel zum kontinuierlichen Austragen des behandelten Produktes aus dem Kessel.

Ferner bildet Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Mitteln zum kontinuierlichen Bilden eines Hopfenschlammes in Würze, einem Kessel, Mittel zum kontinuierlichen Einführen des Hopfenschlammes in Würze in den Kessel, Mittel zum Erhitzen der Würze-Hopfen-Mischung im Kessel mittels indirektem Wärmeaustausches über Wärmeaue tauschflächen, Mittel zum kontinuierlichen Weiterzirkulieren von etwaigen klumpigen Bestandteilen des Kesselinhaltes und Mittel zum kontinuierlichen Austragen des behandelten Produktes aus dem Kessel.

In der Vorbereitung mancher Biere ist es wünschenswert, die süße Würze vor dem Hinzufügen des Hopfens zu kochen, weil es dadurch möglich wird, die Kochperiode über die Kontaktzeit für den Hopfen innerhalb des Verfahrens auszudehnen. Das spätere Hinzufügen des Hopfens ermöglicht es, den Hopfenölen in Verbindung mit den Hopfenbitterstoffen zu bleiben und ausserdem wird durch Verringerung dor Hopfenkontaktzeit die Degradation der extrahierten Stoffe durch überhitzung begrenzt. Für diese Biere können die Würzen vorweg in «inem Kessel entweder bei direkter oder indirekter Beheizung für ein« Dauer zwischen 1/2 oder 1 1/2 Stunden gekocht werden.

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Bei der Herstellung anderer Biere wird die Unterbrechung (break), die in der Kochphase erforderlich ist, für die Ausfällung (precipitation) der in der Würze vorhandenen Proteine und Tannine am besten erzielt, durch Hinzufügen eines Teiles Hopfens aus der Vorkochstufe.

Die Erfindung wird weiterhin beschrieben mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage zur Ausführung eines Verfahrens nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Anlage ™ur Ausführung eines Verfahrens nach der Erfindung.

Fig. 2a zeigt die Modifikation eines Teiles der Anlage aus Fig.

Fig. 3 zeigt schematisch eine dritte Anlage zur Ausführung eines Verfahrens nach der Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine Modifikation der Anlage nach Fig. 1 und

Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführujigsform «ines Bestandteiles der Anlage.

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Gemäß der Aueführungeform nach Fig. 1 der Zeichnung ist eine Leitung für Würze aus einer kontinuierlichen Maische- und Filtrationsstufe durch eine Vorheizstufe 1 geführt, in der die Würze auf eine Temperatur von etwa 82°C durch indirekten Wärmeaustausch gebracht wird. Der Hopfen wird in einem Schnitzler 2 zerkleinert und in einem Aufgabeapparat 3 abgeworfen. Der zerkleinerte Hopfen und die vorgewärmte Würze gelangen gleichzeitig in eine Mischkammer, die ein geeignetes Rührwerk 5 aufweist. Aus der Mischkammer 4 wird ein Würze-Hopfenschlamm durch eine Pumpe 6 in den Einlaß eines Kochtanks 7 gepumpt. Auf dem Wege zum Einlaß wird der Schlamm mit rückzirkulierendem Schlamm aus dem Auslaß des Tanks 7 gemischt, der in die Einlaßseite der Pumpe 6 eintritt. Ein Wehr 8 dient zum Steuern des tatsächlichen Abflusses aus dem Tank 7. Von dem Wehr werden die gekochte Würze und der aufgewendete Hopfen vermittels einer Pumpe 8a in eiü Hopfenfilter geeigneter Bauart, vorzugsweise kontinuierlich gepumpt, zwecks Entfernung des Hopfens und der schwebenden Ausfällungen oder Trüben.

Geheizt wird der Kessel 7 durch direktes Einblasen von Dampf durch den Dampfeinlaß 9.

Ein gesteuerter Kocheffekt wird durch das Einblasen von Dampf in den Tank 7 erzielt, das eine innige Mischung von Würze und Dampf veranlaßt zu zirkulieren und die Suspension des in der Mischung enthaltenen Hopfens zu unterstützen. Auch die Rückzirku-

ORiGiNAL INSPECTED 809807/0236

lierung mittels der Pumpe 6 unterstützt hauptsächlich den Hopfen in seiner Suspension.

Der das Erfordernis die in den Kessel eintretende Würze auf Hochtemperatur zu bringen überschießende Dampf steigt in zahlreichen Blasen innerhalb der Flüssigkeit auf und ermöglicht den Ablauf der gewünschten Reaktionen und die nachfolgende Abführung unerwünschter verdampfbarer Bestandteile, die sich auf der großen Dampf-Flüssigkeitsfläche befinden.

Um die Möglichkeit zu verhüten, daß unerwünschte Komponente des Dampfes zur Einwirkung gelangen, kann der für das Einblasen verwendete Dampf gesondert aus einem kontrollierten Wasserzufluß erzeugt werden.

Der abziehende Dampf verläßt den Kochtank 7 über einen Dampfauslaß und die Verbrauchsmenge wird geregelt durch eine Dampfmeßoder Mundstücksapparatur 10 und Druckableser. Menge und Druck des in den Köchtank 7 eingeführten Dampfes sind so reguliert, daß der gewünschte Kochprozeß automatisch abläuft.

In den Anlagen gemäß den Fig. 2 und 2a ist die Vorheizstufe 1 aus Fig. 1 ersetzt durch eine Vorheizstufe, die aus einem Vorheiztank 11 gebildet ist, in den der Würzefluß eingeleitet wird, gemischt mit heißer Würze, die von der Pumpe 12 rückzirkuliert. Ein Wehr 13 steuert den Ausfluß aus Tank 11 injäen Mischer 4.

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Gemäß Fig. 2 wird der Tank 11 durch unmittelbares Einblasen von Dampf durch Einlaß 14 in gleicher Weise geheizt wie Tank 7. Gemäß Fig. 2a wird der Tank 11 durch indirekten Wärmeaustausch mittels Dampf geheizt, der einen Heizkörper 15 durchströmt.

Die Verkochung ermöglicht eine Verlängerung der Hopfenkontaktzeit in der Kochperiode. Die Vorkochzeit kann z.B. zwischen 1/2 und 1 1/2 Stunden betragen, außerhalb der ganzen Kochzeit zwischen 3/4 und 2 Stunden.

In der Anlage gemäß Fig. 3 ist noch ein verhältnismäßiger Teil Hopfen vor der Vorkochstufe hinzugefügt, um die Ausfällung von Protein- und Tannin-Stoffen aus der Würze zu unterstützen. Zur Erzielung einer adequaten Hopfenextraktion und zur Steuerung der Verfahrensstufe ist der Vorheiztank 11 durch direktes Einblasen von Dampf durch Dampfeinlaß 14 beheizt.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen, wird die Würze direkt in die Mischkammer 16 eingeführt, die ein Rührwerk 17 enthält. In der Kammer 16 wird die Würze mit Hopfen gemischt, der vom Schnitzler 18 über eine Aufgabevorrichtung 19 zugeführt wird. Würze verläßt den Tank 11 über ein Wehr 13 und passiert die Mischkammer 4 zwecke Hinzufügung einer zweiten Hopfenportion vor der zweiten Kochstufe in Tank 7.

Fig. 4 zeigt eine alternative Aueführungsform der Beheizung zu der Anlage nach Fig. 1, die auch ohne weiteres bei anderen AnIa-

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gen anwendbar ist. Bei dieser Anordnung findet anstelle einer direkten Beheizung des Tanks 7 durch Einblasen von Dampf ein indirekter Wärmeaustausch statt, indem Dampf durch eine Rohrschlange 21 geleitet wird. Bei entsprechender Wahl des Rückkreisradius durch die Pumpe 6 in Verbindung mit der Kochaufwallung von der Oberfläche der Heizschlange 21 erhält man hinreichende Turbulenz, um sicherzustellen, daß der Hopfen in Suspension bleibt. Dar in Schwebe gehaltene Hopfen unterstützt auch das Freihalten der Heizschlangenoberflache von sich absetzenden Bestandteilen (scale).

Das Arbeiten mit einer Hopfen-Würze-Sehlamm-Mischung erfordert besondere Sorgfalt zur Verhütung von Ablagerung und Absonderung der Fraktionen besonders v/@il Hopfen Zweig©, Stiele und andere Fremdkörper enthalten kann_e Beim Einführen ies Hopfens in den Schlammischkessel ist es erwünscht, ihn au wiegen oder einen volumetrischen Einspeiser anzuwenden. Für die meisten Anwendungsfälle ist es erforderlich, den Hopfen seu zerkleinern, um die Dichte zu steuern und das Behandlungsproblem zu erleichtern.

Die Mischkammer ist so ausgelegt, daß sie ©ine Aufenthaltszeit von weniger als zwei Minuten ergibt und Sorge ist dafür zu tragen, daß ein lokaler Aufenthalt oder ein "dead volume" vermieden wird.

Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Mischkammer in welcher die Aufenthaltszeit auf einen unbeachtlichen Wert ver-

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ringert ist und in der dem Hopfen keine Zeit und kein Raum gelassen ist, sich abzusetzen.

Aus dem Schnitzler 2 und dem Hopfen-Einspeiser 3 gelangt der Hopfen durch Schwerkraft in einen Mischer 22, der einen trichterförmigen unteren Teil 23 aufweist, welcher in den Auslaß 24 überleitet, der an eine Schlammpumpe 25 anschließt. Diese nimmt in der Anlage den Platz ein, wie die Pumpe 6 im Falle der Ausführung nach Fig. 1. Würze wird durch Leitung 26 zugeführt, die einen tangentialen Einlaß 27 in der Wand des Mischers bildet und die Fördermenge ist derart, daß die Würze rund der Wand des Mischers kreist in einer seichten, schnellfließenden Strömung, die etwa die Wände berührenden Hopfen mitreißt und in dem unteren Teil 23 einen Wirbel bildet. Die Umlaufgeschwindigkeit der Pumpe 25 ist so gewählt, daß sich in dem Mischer 22 kein statisches Niveau bilden kann, so daß aller Hopfen von der Würze mitgerissen wird und unverzüglich durch den Auslaß 24 hindurch in die Pumpe gelangt« in der eine innigere Mischung platzgreift.

Da· Rohrleitungsnetz sollte ohne plötzliche Unterteilung und Richtungswechsel verlegt sein und die verwendeten Pumpen gehören su den nicht drosselbaren (unchokable) bauarten. Bemerkenswerter Erfolg hat eich beim Gebrauch einer Bauart gezeigt, die als "liono'-Pumpe bekannt ist, und die positives Hubvolumen bei Anwendung eines exzentrischen Rotors aus Stahl in einem spiralförmigen GttMaistator aufweist.

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In der Kochstufe ist es erforderlich, die Aufenthaltsperiode zu steuern und es hat sich gezeigt, daß die Gegenwart von Hopfen und suspendierenden Feststoffen zu Fehlleistungen von Steuerventilen oder Differentialdruckmessern führen. Dies ist der Grund, warum einfache Überfließwehre zum Zwecke der Regulierung der Aufnahmekapazität in dem Kochtank angewendet werden. Die Einstellung des Wehrs ist veränderbar und ermöglicht den Würzespiegel in unterschiedlicher Höhe zu steuern, was also die Differenz im Kochkessel erlaubt.

Die folgenden Beispiele dienen zur Illustration der Durchführung der Erfindung.

Beispiel 1

Bei Anwendung einer Apparatur gemäß Fig. 1 mit einem Schlammbildungskessel 5 wird ein Würzefluß von drei "barreis" je Stunde aus einem Maische-Filter bei 70°C über den Wärmeaustauscher 1 zugeführt, in dem die Temperatur auf 85°C steigt mit der dir Würzefluß in den Mischer eintritt. Hopfen wird in Mengen von 3 "lbs." die Stunde in den Mischer eingeführt und die ungefähre Aufenthaltszeit in dem Mischer ist 15 Sekunden. Der Kessel 7 hat eine maximale Kapazität von 10 "barreis" und wird meistens mit einem Inhalt von 4 1/2 "barreis" in Anspruch genommen, so daß die Aufenthaltszeit 1 1/2 Stunden beträgt. Die Pumpe 6 bringt zwischen 10 und 20 "barreis" je Stunde in Umlauf

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und der Arbeitsdruck im Kessel wird auf 10 "inches water gauge¹¹ gehalten. Die Dampfeinführung durch die Düse beträgt zwischen 20 und 30 "pounds per square inch".

Beispiel 2

Bei Benutzung einer Apparatur gemäß Fig. 4 anstelle der nach Fig. 1 sind die genannten Zustandsgrößen die gleichen wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß eine indirekte Rohrdampfheizung mit einer Heizfläche von 17 "square feet" angewendet wird. Bei einem Arbeitsdruck von 15 "inches water gauge" ist der Dampfzufluß derart, daß sich eine Verdampfungsart von 6 % je Stunde ergibt.

Verschiedene Abänderungen innerhalb des Erfindungsgedankens sind ohne weiteres möglich.

Patentansprüche

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Kontinuierliches Verfahren zur Wärmebehandlung und Hopfung von Brauwürze, bei welchem dem kontinuierlichen Würzefluß Hopfen zugesetzt und in einem Behälter unter Steuerung des Zuflusses und des Abflusses und vorzugsweise lediglich unter Erzeugung einer Rezirkulation und durch die beim Kochen oder durch Einblasen von Dampf entstehende Turbulenz in Suspension gehalten sowie auf die erforderliche Kochtemperatur gebracht wird, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst unter Zugabe von Hopfen in wenigstens einem Teil der die Wärmebehandlung zu unterziehenden Würze ein Hopfen-Würze-Schlamm gebildet wird, der dann kontinuierlich dem Behandlungsbehälter zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Würze und der Hopfen kontinuierlich in einem Mischer zusammengeführt und der darin entstehende Schlamm kontinuierlich von dem Mischer in den Behälter überführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß zur Mischung von Würze und Hopfen die Würze in dem Mischer zum Kreisen gebracht wird, wobei die Zufuhr von Würze und die Abfuhr des Schlammes in der Weise erfolgen, daß kein statisches Flüssigkeitsniveau entsteht, und daß ,. der Hopfen in die kreisende Würze eingespeist wird.

Neue Unterlagen

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e η η

«•lehnet , daß die Würze vor dem Zusammenführen mit dem Hopfen vorgekocht oder vorzugsweise auf etwa 82⁰C erwärmt wird.

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