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Verfahren und Vorrichtung zum Austeilen von viskosen Stoffen. wie
etwa Hopfenextrakt Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Austeilen von viskosen Stoffen, wie etwa Hopfenextrakten, die in einer Brauerei
verwandt werden.
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Obgleich sich die Erfindung besonders mit der.Austeilung eines Hopfenextraktes
in einen Sudkessel beschäftigt, so kann dennoch das hierin beschriebene Verfahren
und die beschriebene Vorrichtung gewünschtenfalls dazu verwandt werden, einen Teil
eines natürlich viskosen Stoffes zu verflüssigen, um ihn pumpfähig zu machen, während
der Rest des Stoffes in fester oaer halbfestes 1?orm zurUckgehalten wird.
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Hopfenextrakte sind viskoses harzförmige Stoffe, die bei Umgebungstemperatur
gewöhnlich im halbfesten oder festen Zustand vorliegen, Sie werden normalerweise
in der Brauerei in Kannen oder Kübeln angeliefert. Da der Hopfenextrakt seinem Wesen
nach harzförmig ist, ist es verhältnismäßig schwert ihn in Wasser oder in 3ierwürze
zu dispergieren, wenn er nicht durch Erwärmen verflüssigt worden ist und sodann
in der
BierwArze in emulgierter Form suspendiert wird. Die bei einem
herkömmliohen Hopfenextrakt verwandten Würzebestandteile sind jedoch von Natur etwas
unstabil, und der Hopfenextrakt erfährt deshalb unter ungünstigen Bedingungen leicht
eine Verschlechterung oder er verdirbt sogar, z. B. dann, wenn er über eine längere
Zeit erwärmt wird, oder wenn er einer konstanten Wieder..aufheizung ausgesetzt wirdOfDa
lediglich eine verhältnismäßig kleine Menge Extrakt zu einer beliebigen gegebenen
Zeit verbraucht wird, ist es oft notwendig, den Extrakt und/oder den Behälter mehrere
Male wieder aufzuheizen, bevor der gesamte Inhalt des Behälters verbraueht ist,
Durch die verschiedenen Wiederaufheizungen ebenso wie durch ein Verfahren, bei dem
der Stoff über eine längere Zeit hinweg aufgeheizt wird, droht der unstabile Hopfenextrakt
zerstört zu werden.
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Dementsprechend treten beim Austeilen des Hopfenextraktes in den herkömmlichen
Brauereieinrichtungen mehrere Schwierigo keiten auf. Es wurden verschiedene Verfahren
zum Abfüllen des Extraktes aus dem Behälter in den Sudkessel bereits verwandt, Jedoch
konnte durch kein Verfahren das oben aufgezeigte Problem erfolgreich gelöst werden,
Ein Verfahren zum Zusetzen des Extraktes zu dem Sud besteht darin, daß man dieKanne'
in der der Extrakt enthalten'ist, mit mehreren kleinen Löchern versieht, und daß
man die Kanne sodann über oder in die kochende Würze in den Sudkessel hängt, Der
Extrakt wird durch die Wärme von der kochenden Bierwürze verflüssigt und tropft
sodann durch die Löcher in die kochende Würze.
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Ein anderes Verfahren zum Zusetzen des Extraktes besteht darin, daß
man die Kannen öffnet und sie einem Strom warmer Würze atssetzt, bevor man sie in
den kochenden Sudkessel entleert. Die warme Würze verflüssigt den Extrakt langsam
und wäscht ihn aus der Kanne aus.
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Ein anderes Verfahren zur Abgabe des Extraktes besteht darin, daß
man das viskose Material dadurch verflüssigt, daß man den ungsöffneten Behälter,
gleich ob eine Kanne oder ein KU-bel, in ein Heizmedium, wie etwa ein Wasserbad
oder eine elektrisch oder mit Dampf geheizte Vorrichtung einsetzt. Der verflüssigte
Extrakt wird sodann entweder direkt in die Würze in dem Sudkessel geschüttet oder
er wird durch Verrtiliren in einem getrennten Kessel mit heißem Wasser oder BrauwUrze
emulgiert, und die Emulsion wird sodann in dem Sudkessel hinzugesetzt. Dieses Verfahren
wird sehr oft bei Kübeln angewandt, die ein PassungsvermUgen von ungefähr 19 1 (5
gallons) haben.
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Es gibt mehrere Gründe, weshalb die oben erwähnten Verfahren das Austeilproblem
nicht lösen konnten, Jedes dieser beschriebenen Verfähren ist äußerst beschwerlich
und zeitraubend, insbesondere dann, wenn wegen der zugesetzten Menge mehrere Kanne
nen Extrakt verwandt werden müssen. Das Verfahren, bei dem die Kanne mit Extrakt
in einem Wasserbad oder dgl. aufgeheizt wird, ist deshalb besonders beschwerlich,
da eine beträchtliche Menge ge Arbeit und viele Betätigungsgriffe für die Vorrichtung
bei diesem Verfahren erforderlich sind. Bei dem ersten und zweiten oben beschriebenen
Verfahren müssen insbesondere darüberhinaus jegliche Aufschriften oder Etikette
oder dgl. auf den Kannen vor dem Aufhängen über dem Sudkessel oder dem Eintauchen
in den Sudkessel entfernt werden, und wenn die inneren oder äußeren Oberflächen
der Kanne mit Lithographien oder Emaille versehen sind, besteht eine große Gefahr,
die Würze zu verunreinigen. Gleichfalls können unerwünschte metallieche Elemente,
wie etwa Zinn und Eisen, in Spurenelementen in den Sud.
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kessel eingeführt werden. Weiterhin ist die genaue Verwendung lediglich
eines Teiles des Inhalts wegen der ungenauen verwandten Verfahren schwierig.
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Ein weiterer sehr wichtiger Nachteil, der allen bisher bekannten
Verfahren
anhaftet, besteht darin, daß der gesamte Inhalt der Dübel oder der Trommeln gleichzeitig
verflüssigt werden muß. Wie oben bereits ausgeführt wurde, kann ein einzelner Behälter
mit einer Größe von etwa 208 1 C55 gallons) genug Extrakt enthalten, der in einer
durchschnittlichen Brauerei mehrere Tage reicht. Damit steht der Benutzer vor der
Alternative, entweder die gesamte Kanne oder den gesamten Ber hälter während einer
längeren Zeit konstant auf einer erhöhten Temperatur zu halten, oder den Behälter
während des oben erwähnten Zeitraumes fortlaufend wieder aufzuheizen. Da der Hopfenextrakt
während einer minimal mUglichen Zeit Wärme ausgesetzt werden soll, ist die zuerst
genannte Alternative offensichtlich ungeeignet, da sie nahezu mit Sicherheit zu
einem Schaden an den Extrakten führt. Ein Wiederaufheizen des Behälters für den
Extrakt vor Jedem Gebrauch würde aus den oben erwähnten Gründen in gleicher Weise
nachteilig sein; zusätzlich kommt noch der Nachteil hinzu,- daß der Extrakt -schlechte
Wärmeleitungseigenschaften besitzt und deshalb eine beträchtliche Zeit erforderlich
ist, um einen großen Behälter zu verflüssigen. Dies würde offensichtlich für einen
normalen Brauereibetrieb sehr zeitraubend und unzweckm§ßig sein.
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Hieraus geht hervor, daß die früheren Versuche, die mit der Abgabe
eines Ropfenextraktes verbundenen Probleme zu lösen, wenig erfolgreich waren.
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Die vorliegende Erfindung löst die oben erwähnten Probleme-befriedigend
dadurch, daß ein Pumpsystem in Verbindung mit eiZ ner einzigen das viskose Material
aufheizenden Anordnung verwandt wird, um in verflüssigter Form lediglich den Teil
des Hopfenextraktes weiter zu befördern, der unmittelbar verbraucht wird.
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Natürlich sind Pumpen für den Transport oder die Abgabe von sehr viskosen
Stoffen, wie Klebstoff, Kitt, dichtenden Bestandteilen, flüssigem Asphalt usw.>
weit verbreitet. Diese Pumpen
sind Jedoch nicht für die Verwendung
bei Hopfenextrakten oder anderen viskosen Stoffen mit ähnlichen Eigenschaften aus
den oben erwähnten Gründen verwendbar. Diese Gründe können im folgenden schnell
aufgezählt werden. Manche Extrakte sind bei Umgebungstemperatur im wesentlichen
fest und können erst t dann gepumpt werden, wenn sie mit Hilfe von Wärme verflüssigt
worden sind. Bei Heizeinrichtungen zur Verflüssigung des viskosen Stoffes wird Jedoch
notwendigerweise im Falle des oben erwähnten Wasserbades oder einer elektrisch oder
mit Dampf geheizten Vorrichtung der gesamte Inhalt gleichzeitig verflüssigt. Dies
ist natürlich für die Hopfenextrakte oder irgendeinen anderen viskosen Stoff, der
dazu neigt, daß sich seine Eigenschaften nach wiederholten Aufheizungen und/oder
ausgedehnten Heizzeiträumen verschlechtern, von Nachteil.
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Weiterhin kann es erforderlich sein, daß der Extrakt über eine beträchtliche
Entfernung durch Leitungen transportiert werden muß, insbesondere dort, wo zwei
oder mehr entfernt angeordnete Sudkessel von einer einzigen Trommel und Pumpeinrichtung
versorgt werden. Diese tfbertragungsleitungen müssen geheizt werden, um den Extrakt
im flüssigen Zustand zu halten. Obgleich der Hopfenextrakt periodisch zugesetzt
wird, müssen die Übertragungsleitungen konstant geheizt werden, was nachteilig für
den in der Leitung verbleibenden Extrakt ist.
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Im anderen Fall müßten sie vor ihrer Benutzung erwärmt werden, was
ebenso für einen durchschnittlichen Brauereibetrieb äußerst unzweckmäßig ist, Gemäß
der vorliegenden Erfindung wurde ein neues Pumpensystem erstellt, bei dem die heiße
BrauwUrze von dem Sudkessel dazu verwandt wird, lediglich den Teil des Extraktes
zu verflüssigt gen, der unmittelbar verbraucht wird. Zweitens wird dieselbe Würze,
die als Heizmedium -verwandt wird, um den Extrakt in dem Behälter.zu verflüssigen,
gleichfalls als Emulgiermedium verwandt, indem der verflüssigte Extrakt suspendiert
wird, um eine angemesaene Dispersion des Extraktes in der Ittirse,
sicherzustellen.
Drittens wird dieselbe heiße Würze als ein Uberführungs- oder Transportmedium verwandt,
durch das der Extrakt als Teil der Emulsion durch ein geeignetes Leitungs-oder Röhrensystem
in den Sudkessel transportiert wird, Da der Extrakt in der Würze in Form einer Emulsion
mitgeführt wird, wird der Extrakt durch die Wärme von der Würze fortlaufend in einem
verflüssigtem Zustand gehalten, wodurch der Transport zu dem Sudkessel erleichtert
wird und die Schwierigkeiten, die bei einer möglichen Anpassung der vorhandenen
Pumpen zur Durchführung dieser Funktion auftreten, verringert werden.
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Im folgenden soll das Verfahren und die Vorrichtung, wie sie bei der
vorliegenden Erfindung zum Austeilen des viskosen Stoffes verwandt werden, kurz
beschrieben werden: Unter der Annahme, daß der Hopfenextrakt in einem genormten
Behälter wie etwa einem 208 l-Tank oder Kanne enthalten ist, wird eine geeignet
abgeänderte, herkömmliche hin- und herlaufende Pumpe in einer Betriebsstellung in
dem Tank angeordnet.
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An der Pumpe, die einen hin- und hergehenden, mit L'uft betriebeinen
Antrieb bzw. Motor, eine mit einem Kolben in einem Zylinder verbundene Kolbenstange
und geeignete Ventile besitzt, die sowohl das Herausziehen des Materials ermöglichen
als, auch ein Zurückfließen während des Betriebes verhindern, ist gleichfalls an
dem unteren Ende der Pumpe eine Metallnachfolge- bzw.
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Mitnehmerplatte, die scheibenförmig ausgebildet ist und sich absenken
kann, angebracht, die oben auf der oberen Fläche des viskosen Materials angeordnet
wird. Eine Befeatigungswand ist an der Nachfolgeplatte so befestigt, daß ein hohler,
umgekehrt konisch ausgebildeter Behälter gebildet wird. Dieser Behälter ist iit
Hilfe einer geeigneten Leitung mit einem Vorrat an flüssiger Brauwürze verbunden
Die Brauwürze wird durch den Behälter laufen gelassen, so daß die Nachfolgeplatte
erhitzt wird, die ihrerseits duroh Wärmeleitung eine dünne Sehieht d'es viskosen
Materials in dem obersten Teil des Hopfenextraktes
aufheizt. Durch
die übertragene Wärme wird diese Schicht verflüssigt, worauf die hin- und herlaufende
Pumpe die verflüs" sigte Schicht durch den hohlen Zylinder der Pumpe und durch eine
Volumenmeßeinrichtung absaugt, von wo der verflüssigte Stoff gegebenenfalls direkt
in einen Sudkessel abgeführt werden kann.
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Gleichzeitig wird die Brauwürze, die in dem Behälter umgelaur fen
ist, in einen hohlen Metallmantel geführt, der den Zylinder der Pumpe umgibt. Dementsprechend
wird das viskose Material, während es von der Kanne durch den Zylinder abgezogen
wird, fortlaufend durch die Brauwürze in der Metall~ hülle oder dem Mantel erwärmt,
der den Zylinder umgibt. Die Meßvorrichtung ist ebenfalls von einem Mantel umgeben,
in dem die Brauwürze zirkulieren kann, Dementsprechend wird der verflüssigte Extrakt
während seines Durchganges von dem Behälter zu dem Abgabepunkt fortlaufend erwärmt.
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Falls es nötig ist, den Extrakt über eine beträchtliche oder große
Entfernung zu transportieren, kann der Extrakt, nachdem er gemessen worden ist,
in einer Brauwürze in einer gemeinsamen Verbindungsleitung mitgeführt oder suspendiert
werden.
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Wenn man das Verfahren dementsprechend durchführt, kann die sich ergebende
Emulsion zu beliebig entfernt gelegenen Sudkesseln in verflüssigter Form transportiert
oder geleitet werden, ohne daß die Übetragungsleitungen oder Rohre dauernd geheizt
oder wieder aufgeheizt werden müssen, was natürlich für den in der Leitung verbleibenden
Extrakt nachteilig sein würde. Weiterhin arbeitet die Volumenmeßaufzeichnungseinrichtung
selbst dann einwandfrei, wenn äußerst viskose Stoffe gemessen werden, wodurch ansonsten
das Meßgerät verstopft oder verschmutzt würde, da das Meßgerät von einem Mantel
um schlossen ist, durch den die heiße Würze zirkulieren kann, Die Pumpe zum Transport
der Brauwürze kann an verschiedenen Stellen in der Leitung angeordnet sein. Z. B.
kann sie an
einer Stelle in der Leitung vor dem Ort, wo der Extrakt
abgepumpt wird, liegen, oder sie kann in der Leitung hinter der Extraktpumpe angeordnet
sein, d. h. zwischen der Extraktpumpe und den Sudkesseln. Diese letztere Anordnung
weist den zusätzlichen Vorteil auf, daß die die Würze in Umlauf setzende Pumpe im
gewissen Grade als ein in der Leitung liegender Mischer wirkt, wodurch sich eine
erhöhte Emulsion des Extraktes in der heißen Würze ergibt.
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Gewünschtenfalls können die Ueberreste oder die letzten Spuren des
heißen Extraktes, die auf dem Boden der Kanne oder des Behälters zurückbleiben,
dadurch ausgespült werden, daß eie Ventilanordnung vorgesehen wird, mit deren Hilfe
die heiße Würze durch die Nachfolgeplatte zirkulieren gelassen werden kann, um den
Hopfenextrakt in der heißen Würze zu emulgieren.
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Die Suspension oder Emulsion wird sodann durch das restliche normale
Pumpensystem befördert und in die Sudkessel abgeführt. Im Gegensatz zu früheren
Verfahren zum Austeilen von Hopfenextrakt kann das vorliegende Verfahren leicht
automatisiert werden0 Durch geeignete Anbringung von Zeitgeber- und Schaltvorrichtungen,
die einem Fachmann durchaus bekannt sind, kann die Zugabe von Extrakt gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren vollständig automatisch durchgeführt werden.
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Damit wird deutlich, daß durch die vorliegende Erfindung nicht nur
die seit langem anstehenden Probleme in Zusammenhang mit dem Austeilen eines viskosen
Stoffes, wie etwa Hopfenextrakt während des Braubetriebes, gelöst werden, sondern
daß diese Vorgänge auch derart durchgeführt werden, daß sich mehrere zusätzliche
Vorteile ergeben. Bo wird m. B, die Handarbeit weitgehend verringert und die Bequemlichkeit
wird enorm erhöht.
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Ebenso kann eine beliebig erforderliche Menge von einem Bruchteil
eines Kilogramms bia zu einigen hundert Kilogramm aus einem einzigen großen Behälter
ausgeteilt werden. Zusätzlich können ein oder mehrere Sudkessel von einer einzigen,
entfernt angeordneten Extraktausteileinrichtung über geeignete
Leitungen
oder Röhren versorgt werden. Der Extrakt kommt nicht in.Berührung mit der Haut oder
den Kleidern der Bedienungsperso, und Reinigungsprobleme sind praktisch beseitigt.
Weiterhin kommen weder der Behälter noch damit zusammenhängende Teile wie etwa Etikette,
Aufschriften, Klebstoff, Zinnplattierungen und Lötstoffe mit der Würze in Berührung,
wie es häufig bei Kannen derFall ist, wodurch die Möglichkeit einer Verunreinigung
oder einer Geschmacksverschlechterung der Würze ausgeschlossen wird. Die Verpackungen
werden gleichfalls wirtschaftlicher, da die Verpackungskosten pro Kilo verpackt
tem Extrakt verringert werden, wenn große Behälter verwandt werden, und die leeren
Behälter, insbesondere die 200 1 - Trommeln bzw. Fässer,haben einen beträchtlichen
Wiederverkaufswert.
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Schließlich kann das Extraktausteilsystem gewünscbtenfalls völlig
automatisiert werden.
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Im folgenden soll die Erfindung näher am Hand von vorzugsweisen Ausführungsbeispielen,
wie sie in der Zeichnung dargestellt sind, erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine vordere Teilansicht der mit der Pumpe zusammenhängenden Teile; Fig.
2 eine schematische Vorderansicht des gesamten Systems einschließ]ich des Sudkessels,
der Übertragungsleitungen, der Pumpenheizanordr.ung usw.; Fig. 3 eine detaillierte
Ansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung, mit der der Rest des Extraktes,
der auf dem Boden des Behälters zurückbleibt, entfernt werden kann; und Fig. 4 eine
schematische Darstellung eines automatisierten Systems, das bei dem in den Fig.
1, 2 und 3 dargestellten Austeilsystem verwandt werden kann,
In
Fig. 1 ist mit 10 ein Behälter bezeichnet, der ein Tank mit einer Kapazität von
208 1 sein kann, in den ein viskofjer Stoff 12, wie etwa Hopfenextrakt, enthalten
ist0 Die Pumpe 14, die in den Behälter eingesetzt ist, enthält einen hin- und hergehenden,
mit Luft angetriebenen Motor 16, der-eine Kolbenstange 18 betätigt, die ihrerseits
an einem Fumpenkolben 12 befestigt ist, der in dem Zylinder 22 betätigbar ist, oder
hin- und hergeführt wird. Mit Hilfe fer Ventilan@@dnung 24 kenn der Extrakt in (en
Zylinder während der Abwärtsbewegung einfließen, und die Ventilanordnung 26 verhindert
ein Zurückfließen des Hopfenextraictes in den Behälter 10. An dem unteren Ende des
Zylinders 22 ist auf eine beliebige, geeignete Art und Weise eine Metallnachfolgeplatte
23 angebracht, an deren äußerem Umfang ein Dichtungsring 30 befestigt ist Durch
den Atmosphärendruck über der Platte 28 wird die Oberfläche des viskosen Stoffes
durch die Platte in einer gleich förmigen horizontalen Ebene gehalten, während der
viskose Stoff durch die Pumpwirkung der Pumpe unter der Platte entfernt wird. Bis
zu diesem Punkt weist jedes Element der Vorrichtung, das beschrieben wurde, einen
herkömmlichen Aufbau auf und kann deshalb gewünschtenfalls durch andere äquivalente
Anordnungen ersetzt werden.
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Eine Befestigungswand 36 ist an der Nachfolgeplatte befestigt, so
daß ein hohler,- umgekehrt konischförmiger Behälter oder Heizmantel 38 über der
Tachfolgeplatte 28 gebildet wird. Der Heizbehälter 38 ist durch eine kurze Röhre
oder Leitung 40 mit einer Doppelwand 42 verbunden, die den Pumpenzylinder 22 umgibt.
Die Doppelwand 42 ist durch eine Röhre 44 mit dem kugelförmigen Mantel 46 verbunden,
der teilweise das Volumen~ meßgerät 34 umgibt. Der Mantel 46 ist mit der Röhre 50
verbunden, die in die Auslaßleitung 48 von dem Meßgerät 34 münZ det. Der abgepumpte
Stoff läuft durch die Leitung 32 in die BolumenmeBanzeigeeinrichtung 34 und sodann
durch die Röhre 48 zu dem Abgabepunkt. Der Heizbehälter 38 steht über die Röhre
-oder Leitung 52 und die Pumpe 54 (siehe Fig. 2 der Zeichnung)
mit
der Brauwürze 58 von dem Sudkessel 60 in Verbindung. Wie aus Fig. 1 hervorgeht,
wird die Brauwürze mit Hilfe einer kleinen Pumpe 54, die auf beliebige bekannte
Art ausgebildet sein kann, jedoch vorzugsweise selbst ansaugend wirkt, duroh die
Leitung 52 transportiert.
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Das Verfahren zur Abgabe bzw. zum Austeilen des Hopfenextraktes wir',l
wie folgt durchgeführt: Heiße Würze 58, die sich auf einer Temperatur nahe dem Siedepunkt
befindet, wird über die Leitung 52 mit Hilfe einer Pumpe 54 aus einem Sudkessel
60 abgezogen. Die heiße Würze 58 wird mit Hilfe der Pumpe durch den Behälter 38
über der Nachfolgeplatzte 28 und von dort durch die Zylinderdoppelwand 42 und den
l;lal^tel 46 des Meßgerätes gepreßt. Von der heißen Würze wird durch die Metallnachfolgeplatte
28 Wärme übertragen, wodurch eine dünne Schicht des Hopfenextraktes unmittelbar
unterhalb der Nachfolgeplatte 28 verflüssigt wird, wodurch diese durch das Ventil-
und Zylindersystem der Pumpe abgepumpt werden kann. Durch die heiße Würze wird der
Hopfenextrakt bei seinem Durchgang durch die Zylinderdoppelwand 44 bzw. den Mantel
46 des Meßgerätes in einem flüssigen oder fließfähigen Zustand gehalten, so daß
alle sich bewegenden Teile der Pumpe und des Meßsystems einwandfrei arbeiten können.
Die Durchführung der heißen Würze 48 durch diese Doppelwand 44 bzw. den Mantel 46
dient gleichfalls dazu, den Hopfenextrakt 12 zu verflüssigen, der sich in dem Pumpensystem
angesetzt haben kann, wenn die Pumpe 14 während eines längeren Zeitraumes nach einer
vorherigen Benutzung unbenutzt gestanden hat. Die Menge des Hopfenextraktes, die
abgegeben wird, wird durch die Volumenmeßeinrichtung 34 gemessen und der Extrakt
tritt durch die Röhre 48 aus, Von der Röhre 48 kann der Hopfenextrakt direkt in
den Sudkessel 60 eingeleitet werden, wenn die Pumpen anordnung geeignet nahe an
dem Kessel (der in der Zeichnung nicht dargestellt ist) aufgestellt ist. Ist dies
der Fall, so muß die Austragsröhre 48 verhältnismäßig kurz ausgebildet sein9 so
daß der Hopfenextrakt sich nicht abkühlen und in der Röhre
48 ansetzen
bzw erstarren ksnn.
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Vorzugsweise wird das Verfahren zum Transport des Hopfenextrakt tes
so durchgeführt, daß dieser, wenn er durch die Röhre 48 aus der Meßeinrichtung 34
austritt in der Röhre 48 mit dem heißen Würzenstrom vereinigt wird, der über die
Röhre 50 aus dem Mantel 46 der Meßeinrichtung austritt, Die heiße Würze mit dem
darin mitgeführten Extrakt wird sodann über die Leitung 56 in den Sudkessel 60 zurückgeleitet,
Hieraus wird deutlich, daß der gemäß der Erfindung verwandte heiße Würzenstrom wenigstens
drei Zwecken dient: erstens als Heizquelle, um den Extrakt zu verflüssigen; zweitens
als ein Emulgiermedium, in dem der Extrakt suspendiert wird um eine geeignete Dispersion
des Extraktes in der Würze zu erreichen; und drittens als ein Transportmedium, um
den Extrakt durch Leitungen zu einem oder mehreren entfernt liegenden Suikesw seln
zu transportieren, Die durch die Umlaufspumpe 54 geförderte Menge liegt normale
welse im Bereich zwischen 38 bis 57-1 pro Minute, während das von der Extraktpumpe
über die Meßeinrichtung 34 abgegebene Volumen des Hopfenextraktes normalerweise
im Bereich von 1,9 bis 11,5 1 pro Minute liegt. Durch das Mischen des Extraktstromes
und des heißen Würzestromes in der Leitung 56 erhält man eine leicht pumpbare oder
fließfähige Suspension, die über wesentliche Entfernungen in der Brauerei gepumpt
werden kann, ohne daß dabei befürchtet werden muß, daß sich der Extrakt in der leitung
ansetzt. Natürlich ist es nicht notwendig, die leitungen mit Hilfe einer äußeren
Heizeinricht tung fortlaufend oder periodisch zu heizen, wodurch alle Nachteile,
die bei solchen Systemen auftreten, die eine äußere Heizung verwenden müssen, beseitigt
werden Durch diese Anordnung erhält man den zusätzlichen Vorteil, daß sich beim
Durchlaufen der Iieißen Mürze und des Hopfenextraktes durch die leitung 56 eine
gewisse Turbulenz einstellt Die
Turbulenz kann gegebenenfalls durch
das Einsetzen von Prallblechen oder eines "Mischers in der Leitung" (von denen keiner
in der Zeichnung dargestellt ist) erhöht werden, wodurch man eine gründliche und
vollständige Emulsion des Hopfenextraktes in der Würze erhält.
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In Fig. 2 ist die die Würze in Umlauf setzende Pumpe 54 in dem Würzestrom
angeordnet, nachdem der Strom durch die Doppelwandungen 38, 42 und 46 des Extraktpumpensystems
gelaufen ist, während die Zirkulationspumpe 54 in Fig, 1 an einer Stelle in dem
heißen Würzestrom angeordnet is.tw bevor der Strom in die Doppelwandungen eintritt.
Beide Anordnungen arbeiten zufriedenstellend, jedoch weist die in Fig. 2 dargestellte
Anordnung den zusätzlichen Vorteil auf, daß die Umlaufpumpe 54 in gewissem Grade
als ein "Mischer in der Leitung" wirkt, wodurch sich eine erhöhte Emulsion des Extraktes
in der heißen Würze ergibt.
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Gemäß einer bevorzugten Arbeitsweise wird, wenn man annimmt, daß der
Arbeitsvorgang im leerstehenden bzw. unbenutzten Zustand beginnt, bei dem sich der
Hopfenextrakt in dem Extraktbehälter 10 und in den Teilen der Extraktpumpe angesetzt
hat, die die heiße würze in Umlauf setzende Pumpe 54 annähernd 5 Minuten, bevor
die Extraktpumpe 14 zu arbeiten beginnt, eingeschaltet.
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Während dieser 5-minütigen Aufwärmperiode wird der Hopfenextrakt,
der sich unmittelbar unter der Nachfolgeplatte 28 befindet, verflüssigt, ebenso
wie irgendein Hopfenextrakt, derin dem Zylinder 22 der Extraktpumpe und der Meßeinrichtung
34 enthalten ist und der sich während des unbenutzten bzw. leerstehenden Zeitraumes
angesetzt haben kann. Nach dieser Einleitungsperiode wird die Extraktpumpe 14 in
Betrieb gesetzt, und es wird Extrakt 12 in den Strom der heißen Würze abgegeben
bzw eingeführt, bis die Meßeinrichtung 34 anzeigt, daß die erforderliche Menge an
Extrakt abgegeben worden ist. Die Extraktpumpe 14 wird sodann außer Betrieb gesetzt,
Jedoch wird die' die heiße Würze in Umlauf setzende Pumpe 54 so lange weiterlaufen
gelassen,
bis der gesamte Extrakt in der Leitung in den Kessel- 60 gespült worden ist.
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Die Erfindung kann in gewisser Weise dadurch vereinfacht wcrden, daß
die Extraktmesseinrichtung 34 und der sie umgebende Mantel 46 durch eine Zähleinrichtung
ersetzt werden. Die Zähleinrichtung, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist,
w@rde durch die Kolbenstange der Pumpe betätigt, so daß sie die Zahl der Pumpenstöße
zählen würde, da das durch jeden Stoß des Pumpenkolbens abgegebene Volumen des Extraktes
verhältnismäßig konstant ist0 Die Menge des abgegebenen Extraktes kann somit dadurch
gemessen .er:Jen, daß die alle der Pumpenstö@e gez.]nn.t wird. Es stehen auch Pumpen
zur Verfügung, bei denen dazu lin ge des Kolbenhubes einstellbar ist, und somit
ist leiohfalls die Menge des Extraktes einstellbar, die durch jeden Pumpenstoß bzw.
Pumpenhub abgegeben wird. Diese Pumpen werden manchmal als "Meßladungs"-Pumpen bezeichnet
und sie könnten natür lich in Verbindung mit dem verbindungsgemäßen Extraktaufheizungs-und
Umlaalfsystem für die heiße Würze verwandt werden4 Obgleich die Vorrichtung in dem
System durch die Verwendung des Stoß Zählverfahrens zur Messung des Extraktes etwas
weniger kompliziert wird, so ist doch besondere Aufmerksamkeit erforderlich, wenn
man mit einem vollen Extrsktbehälter beginnt oder wenn der Extraktbehälter nahezu
leer ist. Wenn die Pumpe in einen vollen Extraktbehälter eingesetzt wird, so können
lufttaschen unter der Nachfolgeplatte und in der Zylinderanordnung vcrhanden sein
Durch die anfänglichen Stösse der Pumpe erden solche Lufttaschen beseitigt; diese
anfänglichen Stös-se werden natürlich durch den Stoßzähler gezählt, wenn.
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nicht geeignete Schritte unternommen werden, den Zähler für diese
Zeit abzuschalten oder den Zähler zurückzustellen, wenn die Luft entfernt worden
ist und der Extrakt zu fliesen beginnt. In ähnlicher Weise laufen einige Pumpen,
wenn der Behälter nahezu leer ist und die Nachfolgeplatte sich in Berührung mit
dem Boden des Behälters befindet, selbst dann weiter,
wenn kein
Extrakt mehr gefördert wird. Um Fehler bei der Messung zu vermeiden, sollten diese
Stöße gleichfalls nicht gezählt werden.
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Ein anderes Verfahren zur Messung der abgegebenen Extraktmenge (in
der Zeichnung nicht dargestellt) besteht darin, daß die gesamte Pumpenanordnung
auf einer Wiegevorrichtung, wie etwa einer "Tafelwaage" angeordnet wird, und die
Anordnung vor und nach der Abgabe des Extraktes gewogen wird. Bei diesem Meßverfahren
müssen alle Verbindungen mit der Pumpenanordnung mit Hilfe von biegsamen leitungen
ausgeführt sein, um nicht den Betrieb der Waage zu beeinträchtigen. Weiterhin muß
Sorge dafür getragen werden, daß alle Würzeleitungen und Doppelwandun gen jedesmal
wenn das Gewicht gemessen wird, entweder mit Würze voll oder leer sind, um eine
genaue Messung sicherzustellen.
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In Fig. 3 der Zeichnung ist eine abgewandelte Ausführungsform gemäß
der Erfindung dargestellt, mit der die letzten Spuren oder Rückstände des Hopfenextraktes
auf dem Boden des Behälters ausgespült werden können, wenn die Nachfolgeplatte ganz
bis in den Behälter hineingelaufen ist. Es ist bekannt, daß Pumpensysteme dieser
Art selten den Behälter vollständig entleeren, was auf eine Ungleichheit der Pumpennachfolgeplatte
und des Bodens des Behälters, den Hohlraum am Eintritt zu dem Pumpenzylinder und
den-Absatz zurückzuführen ist, der durch die Abdichtungslippe gebildet wird, die
die Behälterwände während der Abwärtsbewegung der Nachfolgeplatte in den Behälter
hinein abstreifen.
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Die Menge des in dem Behälter zurückgelassenen Restes ißt normalerweise
verhältnismäßig konstant, und obgleich die Menge klein ist (bei einem Behälter mit
j9 1 Fassungsvermögen in der Größenordnung von 0,1 kg), so ist dieser Rest oder
RUckstand nichtsdestoweniger bedeutsam, wenn es sich um ein hochwertiges Produkt,
wie etwa Hopfenextrakt handelt. Da Hopfen,
extrakt ein klebriger,
harzförmiger Stoff ist, der schwer von der Haut und von den Kleidungsstücken zu
entfernen ist, 50 stellt das Herausnehmen des in dem Behälter verbliebenen restlichen
Extraktes von Hand, etwa durch Auskratzen, eine höchst unangenehme Betätigung dar.
Dies wird bei einem großen Behälter, wie etwa einem 208 1 - Faß bzw, Tank, wegen
der Tiefe des Behälters nur noch schwieriger. Durch das gemäß der Erfindung durchgeführte
Ausspülen, was weiter unten im einzelnen beschrieben werden soll, kann dieser restliche
Extrakt auf eine saubere und wirksame Art entfernt werden.
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Der von dem Sudkessel 60 durch die Leitung 52 ankommende Strom aus
heißer Würze tritt durch ein Dreiweghahnventil 64, das bei geeigneter Einstellung
den Fluß aus heißer Würze entweder durch die leitung 66 in den Heizmantel 38 über
der Nachfolgeplatte 28 leitet, oder wenn die Nachfolgeplatte den Boden des Behälters
erreicht hat, kann der Würzestrom durch die Leitung 68 in die Fläche oder den Raum
70 unter der Nachfolgeplatte 28 eingeleitet werden. Gleichzeitig wird der Dreiweghahn
72 gew dreht, so daß der Strom der heißen Würze auf normale Weise in den Kessel
zurückkehren kann; wie jedoch aus Fig. 3 zu ersehen ist, umgeht der Strom den Mantel
38; der Nachfolgeplatte.
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Die Nachfolgeplatte 28 sollte leicht angehoben werden, um einen kleinen
Lufthohlraum unter ihr zu schaffen.
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Auf diese Weise wird die restliche Menge an Extrakt, die in dem Behälter
zurückgeblieben ist, durch den Strom aus-heißer Würze, der durch den Raum 7Q unter
der -Nachfolgeplatte läuft, verflüssigt und der Strom aus heißer Würze führt diese
Menge Extrakt in den Sudkessel ab, Die Menge an Extraktrückstand1 der bei. aufeinanderfolgenden
Behältern bei einer gegebenen Pum-Pen-Behälteranordnung unter der Nachfolgeplatte
28 zurückbleibt, kann nach einigen Versuchen festgestellt werden, und man wird feststellen,
daß die Menge verhältnismäßig.konstantist. Somit kann, bei Verwendung des oben beschriebenen
SpUlverfahZ rens mit heißer Würze, dieser konstante Wert tu der Meßanzeige
hinzuaddiert
werden, wenn man die genaue Extraktmenge permit telt, die an den Sud abgegeben worden
ist. Durch dieses System wird es ermöglicht, den gesamten Inhalt des Extraktes hälters
auf eine einfache, saubere und wirksame Art und Weise zu nutzen, und es entfällt
auch die Notwendigkeit, die Nachfolgeplattenanordnung für einen Transport zu einem
frischen Extraktbehälter zu reinigen.
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Es ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung im Gegensatz zu
früheren Verfahren zur Abgabe von Hopfenextrakt leicht auch automatisch durchgeführt
werden kann. Durch die geeignete Anordnung von Zeitgeber- und Schalteinrichtungen,
die einem Fachmann bekannt sind, kann die Zugabe von Extrakt nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren vollständig automatisch durchgeführt werden0 In Fig. 4 der Zeichnung ist
ein automatisch arbeitendes System zur Abgabe von Hopfenextrakt dargestellt. Die
drehbare Welle 74, die durch einen Synchronmotor 76 über ein Zahnrad.
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vorgelege 78 und eine Schlüpfkupplung 80 angetrieben wirdt trägt vier
Nockenscheiben 82, 84, 86 und 88, die Jeweils elektrische Schalter 90, 92, 94 und
96 betätigen. Diese Nocken scheiben sind so geschnitten bzw. geformt und in einer
solchen Drehstellung auf der Welle 74 befestigt, daß die entsprechenw den Schalter
in der gewünschten Reihenfolge betätigt werden, wodurch Magnetventile ein- oder
abgeschaltet werden, die das automatische Abgabesystem steuern.
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Die Betätigungsfolge des Systems ist wie folgt: Die Welle 74 mit dem
darauf befestigten Nockenscheiben wird von Hand mit Hilfe des Steuergriffe 100 gedreht,
bis die Kontaktpunkte auf dem Schalter 94 durch den Punkt 98 auf der Nockenscheibe
86 geschlossen werden, wodurch dem Synohronmotor 76 und. dci Pumpenmotor 102 für
den Umlauf der heißen Würze von den Leine tungen 124 und 126 elektrischer Stroh
zugeführt wird. Gleit zeitig werden die Kontaktpunkte des Schalters 90 durch den
Punkt
104 der Nockenscheibe 82 geschlossen, wodurch das Magnetventil 106 gespeist wird,
so daß es öffnet, wodurch heiße Würze über die Leitung 52 von dem Sudkessel 60 durch
die Pumpe 54 für den Umlauf der heißen Würze abgezogen werden kann.
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Zu diesem Zeitpunkt wird heiße Würze von dem Sudkessel 60 durch die
leitung 52, das Ventil 106, die Leitung 110, den Heizbehälter 38 an der Nachfolgeplatte,
die Zylinderdoppelwandung 42 der Extraktpumpe und den Mantel 46 der Meßeinrichtung
mit Hilfe der Pumpe 54 für den Umlauf der heißen Würze geführt, von wo sie in die
Leitung 56 austritt und in den Sudkessel 60 zurückgeführt wird. Durch die Wärme,
die von der Würze durch die Nachfolgeplatte 28 der Extraktpumpe, die Zylinderwandung
22 und die Wand 114 der Meßeinrlchtung geleitet wird, wird der Hopfenextrakt in
dem Pumpensystem verflüssigt.
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In der Zwischenzeit wird die Welle 74, mit den daran befestig ten
Nockenscheiben, durch die Motorantriebseinrichtung 76, 78 und 80 gedreht. Die Nockenscheibe
88 ist so an der Welle 74 befestigt, daß der Schalter 96 erst betätigt wird, nachdem
die Pumpe 54 für den Umlauf der heißen Würze während eines Zeitraumes (normalerweise
5 bis 10 Minuten) in Betrieb Wars der ausreicht, um den in dem Pumpensystem zurückgebliebenen
Hopfenextrakt ebenso wie eine dünne Schicht in dem obersten Bereich des Extraktes
in dem Behälter 10 zu verflüssigen. Die Nockenscheibe 88 schließt sodann für einen
Augenblick die Kontaktpunkte des Schalters 96, wodurch ein kurzer elektrischer Leistungsimpuls
auf das die Meßeinrichtung 34 steuernde Syw stem 116 gegeben wird. Die Meßeinrichtung
34 und das Steuer.
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system 116 enthalten ein im Handel erhältliches System, das so eingestellt
werden kann, daß ein beliebiges, gewünschtes Stoffgewicht oder Stoffvolumen abgegeben
wird, und sie erfordern lediglich ein momentanes Schließen des Betätigungskreises.
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Durch eine Betätigung der Steuereinrichtung 116 für die Meßeinrichtung
wird das Magnetventil 118 geöffnet, wodurch dem Extraktpumpenluftmotor 16 Preßluft
von der Leitung 120 zugeführt wird. Wenn die Meßeinrichtung 34 anzeigt, daß die
gewünschte Menge an Hopfenextrakt abgegeben worden ist, wird das Magnetventil 118
durch die Steuereinrichtung 116 für die Meßeinrichtung abgeschaltet, wodurch der
Preßluftstrom zu dem Luftpumpenmotor 16 unterbrochen wird. Die im Handel erhältliche
Meßeinrichtung in dem Steuersystem 116 und 34 wird automatisch auf 0 zurückgestellt,
wodurch sie für einen folgenden Meßvorgang bereitsteht.
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Der elektrische Strom wird dem Steuersystem für die Meßeinw richtung
von dein Punkt 128 des elektrischen Schaltkreises ausgeführt, der lediglich dann
mit Strom gespeist wird, wenn der Schalter 94 geschlossen ist und die Pumpe 54 für
den Umlauf der heißen Würze in Betrieb isto Somit kann die Extraktpumpe 14 nur dann
arbeiten, wenn die Pumpe 54 für den Umlauf der heißen Würze in Betrieb ist.
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Wie oben bereits beschrieben wurde, kann der aus der Meßeinrichtung
34 austretende, verflüssigte Hopfenextrakt mit dem Strom der heißen Würze an dem
Verbindungspunkt 62 vereinigt werden, und die vereinigten Ströme werden durch die
Leitung 56 zu einem entfernt aufgestellten Sudkessel transportiert.
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Die Form der Nockenscheibe 86 und die Drehgeschwindigkeit der Welle
74 sind so gewählt, daß die Pumpe 54 für den Umlauf der heißen Würze während eines
im wesentlichen längeren Zeitraum mes arbeitet als für die Abgabe der Extraktmenge
erforderlich ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß der gesamte Extrakt, der an
der Verbindungsstelle 62 in den Würzestrom hineingen pumpt worden ißt, durch die
heiße Würze zu dem Sudkessel 60 transportiert wird, wodurch die Möglichkeit ausgeschlossen
wird, daß sich der Extrakt in der Leitung ansetzt, bevor er an die Sudkessel abgegeben
worden ist.
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Wenn das Extraktausteilsystem häufig benutzt wird, z. B. zwei oder
dreimal pro Tag, so können die Würzeleitungen zwischen den aufeinanderfolgenden
Betriebszeiträumen mit Würze gefüllt gelassen werden0 Wenn es jedoch vorgezogen
wird, diese leitungen nach jeder Benutzung mit Wasser auszuspülen, so kann dieser
Auswaschvorgang durch die Verwendung der Nockenscheibe 84 und des Schalters 92 ausgeführt
werden, Die Nockenscheibe 84 ist an der Welle 74 in einer solchen Stellung befestigt,
daß der Schalter 92 zu einem Zeitpunkt ungefähr zwei Minuten bevor die Nockenscheibe
86-den Schalter 94 öffnet, geschlossen wird, um die Pumpe 94 für den Umlauf der
Würze anzuhalten. Durch das Schließen des Schalters 92 wird das Magnetventil 108
beaufschlagt, das sich sodann öffnet, so daß Wasser von der Wasserhauptleitung 112
in das System eintreten kann.
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Das Wasser, das unter Leitungsdruck steht, fließt von der Verbindung
122 in beide Richtungen in die Leitung 110 ein, wodurch die Würze von der Leitung
110 durch die Leitung 52 in den Sudkessel und aus dem übrigen Pumpensystem für die
heiße Würze ebenso in Richtung der Doppelwandungen der Extraktpumw pe ausgespült
wird. Da die Länge der Leitung 52 normalerweise verhältnismäßig kurz ist, und da
es nicht wünschenswert ist, daß überschüssiges Wasser durch die Leitung 52 in den
Sudkessel 60 gelangt, ist die Nockenscheibe 82 derart geschnitten oder geformt und
derart auf der Welle befestigt, daß der Schalter 90-sehr bald nachdem das Magnetventil
108 beaufschlagt worden ist, geöffnet wird, wodurch das Magnetventil 106 geschlossen
wird und das Wasser nur noch in die Richtung auf die Pumpe 54 für die heiße Würze
zufließen kann.
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Wenn das Wasser während einer Zeit geflossen ist, die ausreicht, um
die Würze aus dem gesamten System hinauszuspülen, steht die Nockenscheibe 86 so,
daß sich der Schalter 94 öffnen kann, wodurch gleichzeitig der Pumpenmotor 102 für
den Umlauf der heißen Würze und das Magnetventil 108 abgeschaltet wird, so daß der
Wasserstrom unterbunden wird. Das gesamte System befindet sich sodann in Ruhe und
kann sodann darauffolgend wieder
dadurch in Betrieb gesetzt werden,
daß der Griff 100 wieder einmal von Hand gedreht wird.
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Für einen Fachmann auf dem Gebiet der Automation ist es leicht ersichtlich,
daß der erforderliche Arbeitsablauf durch verschiedene Kombinationen von Instrumententeilen
gesteuert werden kann* Z. B. kann die Nockenscheibe 82 fortgelassen werden wenn
man ein normalerweise offenes Magnetventil bei 108 verwendet und dieses Ventil von
einem Schalter 92 über ein Zeit.
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verzögerungsrelais beaufschlagt, das das Ventil 106 speist so daß
sich dieses entsprechend der durch das Relais vorher sehenen Zeitverzögerung schließt.
Die Dauer der Zeitverzögerung kann nach Wunsch ein Bruchteil einer Sekunde oder
mehz rere Minuten betragen. Es können gleichfalls ZeitverzögerungsZ kreise vorgesehen
werden, wodurch sich mehr Spielraum bei der Formgestaltung und der Anordnung der
Nocken 84 und 86 ergibt. Z. B. kann eine Zeitverzögerungsschaltung dazu verwandt
werden, sicherzustellen, daß die Pumpe 54 für den Umlauf der Würze während einer
bestimmten Zeit weiterarbeitet, nachdem die Extraktpumpe abgeschaltet worden ist.
Eine Zeitverzögerungs~ schaltung kann gleichfalls dazu verwandt werden, das Magnetventil
108 nach einem geeignetem Zeitraum nach Beendigung des Pumpvorganges fur den Extrakt
zu öffnen.
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Alle Steuerelemente des oben beschriebenen automatisierten Systems
bilden bekannte und im Handel erhaltliche Gegenstände. Es dürfte jedoch deu-tlich
geworden sein, daß durch das vorliegende System zum erstenmal ein automatisches
Verfahren zur Abgabe von Hopfenextrakt ermöglicht wird. Dieses besondere, automatisch
arbeitende System kann gleichfalls zusammen mit den weniger günstigen früheren Verfahren
zur Verflüssigung des Extraktes verwandt werden, wie etwa einem Verfahren, bei dem
der gesamte Extraktbehälter vorher verflüssigt wird und die gesamten Extraktleitungen
durch geeignete Einrichtungen, wie etwa mit Dampf gefüllte Doppelwände oder elektrische
Heizungen, in einem dauernd aufgeheizten Zustand gehalten werden. Wie
weiter
oben bereits erwähnt wurde, sind diese Systeme jedoch keineswegs befriedigend, da
die sich ergebende übermäßige Aufheizung des Extraktes sich nachteilig auf die Qualität
des Extraktes auswirkt.
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Das hier beschriebene Verfahren und die Vorrichtung zum Ausz teilen
von viskosen Stoffen, wie etwa Hopfenextrakt, bilden die erste vollständige Lösung
der Probleme, die bisher in Brauereien bei der Verwendung von Hopfenextrakt aufgetreten
sind0 Gemäß der Erfindung kann eine beliebige, gewünschte Extraktmenge automatisch
in einem geeigneten, emulgierten Zustand entweder in der Nähe oder an einer von
einem Sudkessel abgelegenen Stelle abgegeben werden, ohne daß der Extrakt in irgendeiner
Weise verschlechtert oder unbrauchbar wird. Darüberhinaus kann der gesamte Extrakt
in dem Behälter wirtschaftlich und mit hoher Ausbeute genutzt werden, während Reinigungsprobleme
ebenso wie die MÖglichkeitf den Sud zu verderben, entfallen,