DE19942048A1 - Vorrichtung zur Vermehrung oder Herführung von Hefe, insbesondere Bierhefe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Schutzanspruch 1.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Vorrichtung zur Herführung bzw. zur Vermehrung von Hefe, insbesondere Bierhefe aufzuzeigen, die bei preiswerter Ausführung und vereinfachter Handhabung insbesondere auch ein schnelles Reagieren auf betriebliche Erfordernisse gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem Schutzanspruch 1 ausgebildet.

Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht u. a. darin, daß jeweils wenigstens ein individuell steuerbares Kühlelement und Heizelement vorgesehen sind, so daß zu Zeitpunkten, an denen keine Hefe zum Anstellen benötigt wird, die Hefevermehrung durch Abkühlen des Behandlungsgutes (Hefesuspension) und Reduzierung der Belüftung im Vermehrungstank gestoppt werden kann. Durch Aktivierung des Heizelementes kann das Behandlungsgut im Vermehrungstank schnell auf eine für die Hefevermehrung optimale Temperatur, beispielsweise zwischen 14 und 16°C gebracht werden.

Eine weitere Besonderheit besteht darin, daß im Vermehrungstank keine das dortige Behandlungsgut umwälzenden mechanischen Elemente benötigt werden. Es sind auch keine Umwälzpumpen zum Umwälzen des Behandlungsgutes erforderlich. Allein durch die Beaufschlagung des Behandlungsgutes durch Sterilluft, die im unteren Bereich an einem Luftauslaß in das Behandlungsgut eintritt, wird das notwendige Umwälzen innerhalb des Vermehrungstanks erreicht. Der Luftaustritt ist vorzugsweise von wenigstens einem Belüftungskopf, beispielsweise einer Belüftungskugel gebildet, der bzw. die eine Vielzahl von feinen Luftaustrittsöffnungen aufweist. Durch die Vermeidung von Einbauten weist der Vermehrungstank innen weitestgehend glatte Flächen auf, d. h. der Vermehrungstank ist hierdurch leicht zu reinigen, insbesondere auch in sogenannten CIP-Verfahren.

Durch das Einbringen von steriler Luft in das Behandlungsgut wird die Hefevermehrung optimiert.

Weitere Vorteile der Vorrichtung sind u. a.:

• - Der Vermehrungstank weist im Inneren keine mechanischen Einbauten, insbesondere auch keine bewegten mechanischen Einbauten auf
• - schnelle Anpassung an die jeweilige betriebliche Situation
• - keine geschmacklichen Nachteile wie bei klassischer Hefeherführung
• - reine Hefen
• - kürzere Gärzeit durch frische, virulente, reine Hefen ohne toten Zellen
• - besserer Biergeschmack
• - Gleichmäßigkeit der Bierqualität
• - höhere Resistenz gegen latente Infektionen
• - bessere Filtrierbarkeit durch bessere Klärung der Schlaucherbiere
• - einfache, unkomplizierte Konstruktion und Schaltung
• - Der Hefekeller entfällt, daher keine Bau-, Anlage-, Kühl- und Personalkasten
• - Online-Einbindung in die Sudhaus-/Kühlhaus-/Reinigungsautomation
• - kostengünstig, da nur eine Steuerung für mehrere Tanks.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren, an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Seitenansicht den Vermehrungstank einer Hefeherführanlage gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine CIP-Reinigung für die Anlage der Fig. 1.

Die Hefeherführanlage besteht im wesentlichen aus einem aufrecht stehenden Hefevermehrungsbehälter oder -tank 1, dessen Innenraum 2 an der Oberseite durch einen Klöpperboden 3 abgeschlossen ist. An der Unterseite bildet der Tank 1 einen sich nach unten hin verjüngenden Konus 4, der in einen Anschlußkrümmer bzw. in ein Anschlußrohr 5 mit einem Absperrhahn 6 endet. Über diesen Anschluß 5 kann die Hefesuspension jeweils in der erforderlichen Menge entnommen und zum Heranführen neuer Hefe Würze auf die Resthefe im Tank draufgelassen werden.

An dem Klöpperboden 3 befindet sich bei der dargestellten Ausführungsform ein Schauloch 7, welches mit einer Halogenleuchte ausgestattet ist, um den Innenraum 2 zu beleuchten. Aus der Mitte des Bodens 3 ragt weiterhin ein Überschäumrohr 8, welches auch der Entlüftung des Tanks 1 dient und entlang der Außenfläche bzw. Zarge 9 des Tanks 1 nach unten geführt ist und dort an einem Wechsel 10 endet. Über diesen Wechsel kann das Rohr 8 zur Atmosphäre hin geöffnet und verschlossen werden. Im geöffnetem Zustand des Wechsels 10 herrscht im Innenraum 2 im wesentlichen Atmosphärendruck. Ist der Wechsel 10 geschlossen, so kann sich während des Hefeherführprozesses insbesondere durch die nachstehend noch beschriebene kontinuierliche Belüftung des Innenraumes 2 ein geregelter Überdruck aufbauen.

Zur Drucküberwachung sind an dem Rohr 8 kurz über dem Wechsel 10 ein Druckmesser bzw. Manometer 11 sowie auch ein Spuntapparat bzw. ein Überdruckventil 11' vorgesehen.

Im oberen Bereich ist die Zarge 9 an der Außenfläche mit einem die Behälterhochachse wendelartig umschließenden Kanal 12 versehen, der beispielsweise von einer auf die Zarge außen aufgeschweißten Rohrschlange gebildet ist. Dieser Kanal ist mit seinem unteren Ende über ein elektrisch betätigbares Ventil 13 an dem Vorlauf 14 eines Kühlkreislaufs und mit seinem oberen Ende an den Rücklauf 15 dieses Kühlkreislaufs angeschlossen. Der Kühlkreislauf enthält als Kühlmedium beispielsweise mit einem Frostschutzmittel (z. B. Glykol) versetztes Wasser, welches in einer nicht dargestellten Kühlanlage mit von einer Kältemaschine gekühltem Kühler mit Umweltpumpe geliefert wird.

Im Bereich des Konus 4 ist der Tank 1 außen mit einem zweiten Kanal versehen, der wiederum die Achse des Tanks wendelartig umschließt und beispielsweise von einer Rohrschlage oder aber von an der Wandung des Konus 4 ausgeführten Taschen besteht. Dieser Kanal 16 ist mit seinem oberen Anschluß über ein elektrisch betätigbares Ventil, beispielsweise Magnetventil 17 mit dem Vorlauf 18 eines Heizkreislaufes und mit dem unteren Anschluß an dem Rücklauf 19 dieses Kreislaufes angeschlossen, wobei dieser Heizkreislauf als Wärme transportierendes Medium Heißwasser verwendet.

Mit 20 ist einer der drei Standfüße bezeichnet, mit denen der Tank 1 auf einem Untergrund aufsteht. Zumindest an einem der Standfüße 20 ist ein Sensor 21 (Wägezelle) vorgesehen, und zwar zur Messung des Gewichts des Tanks 1 und damit zur Bestimmung u. a. auch des jeweiligen Tankinhalts oder der Füllhöhe.

Weiterer Bestandteil der Vorrichtung ist eine Belüftungsanlage. Diese besteht im wesentlichen aus einem Kompressor 22, der Umgebungsluft verdichtet an einem Windkessel 23 liefert. Der Ausgang des Windkessels 23 ist über ein Filter 24, beispielsweise Zellulosefilter an eine Leitung 25 angeschlossen, die dann sterile Luft führt und in der ein elektrisch steuerbares Ventil 26 vorgesehen ist. Die Leitung 25 ist von unten her abgedichtet durch den Konus 4 des Tanks 1 in den Innenraum 2 geführt, und zwar derart, daß die Leitung 25 in der Nähe des unteren, spitz zulaufenden Endes des Konus 4 an einem Belüftungskopf 27 endet, der bei der dargestellten Ausführungsform kugelförmig ausgeführt ist und eine Vielzahl von Luft- Austrittsöffnungen mit jeweils sehr kleinem Querschnitt aufweist.

Mit 28 ist eine Steuer- und Regeleinheit bezeichnet, die u. a. die Ventile 13, 17 und 26 steuert. Die Steuer- und Regeleinheit 28 ist über Meßleitungen mit dem Sensor 21 (Wägezelle) zur Ermittlung des jeweiligen Füllstandes sowie mit wenigstens einem im Innenraum 2 angeordneten Temperatursensor 29 verbunden.

Mit der beschriebenen Ausbildung ist eine optimal gesteuerte Hefeherführung möglich. Insbesondere ist es auch möglich, den Hefeherführprozeß so zu steuern, daß eine optimale Anpassung, insbesondere auch ein schnelles Reagieren auf die betrieblichen Erfordernisse möglich sind.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung läßt sich im Einzelnen, wie folgt, beschreiben:
Für die Primärbefüllung der Hefeherführanlage wird zunächst durch Vermehrung einer von einer Hefebank bezogenen Hefe eine ausreichende Menge einer Anfangs- Hefesuspension unter Verwendung einer sterilen, gehopften Bierwürze hergestellt. Diese mit Hefezellen angereicherte Hefesuspension wird dann in dem Tank 1 eingebracht und dort mit weiterer kalter, nach einem nicht dargestellten Würzenkühler entnommener Würze gemischt. Das Einbringen der Hefesuspension sowie der Würze erfolgt beispielsweise über den Anschluß 5. Die Mischung aus Würze und Hefesuspension wird dann bei einer für die Hefevermehrung möglichst optimalen Temperatur, beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 14 und 16°C gehalten, wobei diese Temperatur unter Berücksichtigung der von den Temperatursensoren 19 gemessenen Werten durch entsprechende Steuerung der Heizung (über das Ventil 17) bzw. der Kühlung (über das Ventil 13) möglichst konstant gehalten wird. Während der Hefevermehrung erfolgt über das Ventil 26 gesteuert von der Steuer- und Regeleinheit 28 eine Beaufschlagung des Tankinhalts mit steriler Luft, die aus der Belüftungskugel 27 austritt. Durch diese Belüftung wird der die Hefevermehrung fördernde Sauerstoff in die Würze/Hefesuspension eingebracht. Gleichzeitig erfolgt durch die an der Belüftungskugel 27 austretende Luft eine ständige Durchmischung des Tankinhaltes, so daß eine homogen verteilte Würze-Hefe-Suspension im gesamten Tank 1 erhalten wird, und zwar für eine möglichst schnelle und optimale Hefevermehrung. Die Belüftung erfolgt vorzugsweise intermittierend, d. h. in jeweils vorgegebenen Zeitintervallen, beispielsweise in Intervallen von fünf Minuten für jeweils eine vorgegebene Belüftungsdauer, beispielsweise von einer Minute. Hierfür wird das Ventil 26 gesteuert durch die Steuer- und Regeleinheit 28 intermittierend geöffnet und anschließend wieder geschlossen.

Durch Schließen des Wechsels 10 kann der Innenraum 2 gegenüber der Atmosphäre geschlossen werden, wodurch durch die Belüftung in dem Innenraum 2 ein Druckanstieg erzeugt wird, und zwar bis zu dem an dem Überdruckventil bzw. an der Spuntapparatur 11' eingestellten Druck. Durch die Erhöhung des Druckes im Innenraum 2 wird eine höhere Aufnahme von Luftsauerstoff und schnellere Vermehrung der Hefe erreicht.

Nach Beendigung der Vermehrungsphase kann dem Tank 1 über den Auslaß 5 die erforderliche Menge an Hefesuspension zum Anstellen entnommen werden, allerdings nur soviel, daß im Tank 1 bzw. im Konus 4 noch ein für eine erneute Hefevermehrung ausreichender Rest an Hefesuspension verbleibt. Auf diesem Rest wird dann neue, gekühlte Würze draufgelassen, und zwar gesteuert über das von dem Sensor 21 (Wägezelle) gelieferte Signal solange, bis eine vorgegebene maximale Füllhöhe, beispielsweise eine Füllhöhe von 2/3 der Tankhöhe erreicht ist.

Wie oben bereits erwähnt, erfolgt über dem Heizkreislauf und dem Kühlkreislauf die Temperatursteuerung. Insbesondere ist es möglich, den Inhalt des Tanks über den Kühlkreislauf, d. h. durch entsprechende Steuerung des Ventils 13 bei gesperrtem Ventil 17 auf eine Temperatur abzukühlen, die deutlich unter der für die Hefevermehrung notwendigen Temperatur liegt, beispielsweise auf eine Temperatur von 5°C, womit der Hefe-Vermehrungsprozeß solange unterbrochen wird, bis erneut ein Aufheizen des Tankinhaltes über dem Wärmekreislauf (durch gesteuertes Öffnen des Ventils 17) erfolgt. Gleichzeitig wird die Luftzufuhr über die Belüftungsvorrichtung 27 durch Änderung der Steuerung 28 stark gedrosselt. Durch diese Temperatursteuerung ist ein schnelles Reagieren auf betriebliche Erfordernisse möglich. Insbesondere ist es möglich, in Zeiten, beispielsweise über das Wochenende, in denen eine Hefesuspension zum Anstellen nicht benötigt wird, die Hefeherführung zu unterbrechen.

Die vorbeschriebene Anlage gestattet weiterhin auch eine Reinigung und Desinfektion im CIP-Verfahren (Fig. 2). Diese CIP-Reinigung erfolgt über einen am Überschäumrohr 8 im Innenraum 2 angeordneten CIP-Kopf 31. Für die CIP-Reinigung dient die Pumpe 32, die auch zur Entnahme der Hefesuspension verwendet wird und die für die CIP- Reinigung mit ihrem Ausgang an das Überschäumrohr 8 im Bereich des Wechsels 10 angeschlossen ist. Mit der Pumpe 32 kann dann die Reinigungsflüssigkeit aus dem unteren Bereichs des Tanks bzw. aus dem dortigen Kegel angesaugt und über den CIP- Kopf 31 zur Reinigung des Innenraumes des Tanks zurückgepumpt werden. In diesem Reinigungskreislauf ist auch die Leitung 25 für die Sterilluft sowie ein am Tank vorgesehener Zwickelhahn einbezogen, der in der Fig. 2 schematisch mit 33 angegeben ist.

Die Entnahme der Hefesuspension erfolgt vorzugsweise über die selbstansaugende Pumpe 32, die Teil einer Dosiervorrichtung ist. Diese Dosiervorrichtung ermöglicht eine zeitlich regulierbare Zudosierung der Hefesuspension zu der Anstellwürze. Über den Sensor 21 (Wägezelle) und die Dosiervorrichtung lassen sich auf besonders einfache Weise Menge und Dosierdauer festlegen. In die vorbeschriebene CIP- Reinigung bzw. deren Kreislauf können auch weitere, der Vorrichtung zugeordnete Komponenten, beispielsweise Plattenkühler, Anstelltank usw. einbezogen sein.

Bezugszeichenliste

1

Tank

2

Tankinnenraum

3

Klöpperboden

4

Konus

5

Anschluß

6

Hahn

7

Schauöffnung

8

Überschäumrohr

9

Zarge

10

Wechsel

11

Manometer

11

' Überdruckventil bzw. Spuntapparat

12

Kanal

13

Ventil

14

Vorlauf

15

Rücklauf

16

Kanal

17

Ventil

18

Vorlauf

19

Rücklauf

20

Standfuß

21

Sensor bzw. Wägezelle

22

Kompressor

23

Windkessel

24

Luftfilter

25

Sterilluftleitung

26

Ventil

27

Belüftungskugel

28

Regel- und Steuereinheit

29

Temperatursensor

30

Vakuumventil

31

CIP-Kopf

32

Pumpe

33

Zwickelhahn

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Vermehrung oder Herführung von Hefe, insbesondere Bierhefe, gekennzeichnet durch einen Vermehrungstank (1), durch wenigstens eine Kühleinrichtung (12) sowie durch wenigstens eine regelbare Heizeinrichtung (16) an dem Tank (1) zum Erwärmen des Tankinhaltes, sowie durch wenigstens eine Luftdüse (27) an der Unterseite des Tanks zum Einbringen von steriler Luft in das im Vermehrungstank (1) enthaltene Behandlungsgut.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kühleinrichtung (12) oberhalb der wenigstens einen Heizeinrichtung (16) am Tank (1) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kühleinrichtung und/oder die wenigstens eine Heizeinrichtung jeweils von wenigstens einem an einem Umfang (9) des Tanks vorgesehenen Kühl- oder Heizelement, beispielsweise von wenigstens einem Kanal (12, 16) gebildet sind, der von einem flüssigen Kühlmedium bzw. von einem flüssigen Heizmedium durchströmt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl- oder Heizelement die Achse des Tanks (1) wendelartig umschließt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (1) an seiner Unterseite (4) sich kegelförmig verengend ausgeführt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Heizeinrichtung (16) an dem kegelförmigen Abschnitt (4) des Tanks (1) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Anschluß der Kühleinrichtung (12) mit einer Quelle für das Kühlmedium, vorzugsweise im Kühlmediumvorlauf, ein von einer Steuereinrichtung (28) gesteuertes Ventil (23) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung des Heizelementes (16) mit einer Quelle für das Heizmedium, vorzugsweise im Vorlauf, ein Ventil (17) vorgesehen ist, welches durch eine Steuereinrichtung (28) steuerbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den oberen Bereich des Tankinnenraumes (2) eine absperrbare Entlüftungsleitung (8) mündet.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Luftaustrittselement von einem Belüftungskopf, beispielsweise von einer Belüftungskugel (27) mit einer Vielzahl von Luftaustrittsöffnungen gebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zumindest einen Kompressor (22) und wenigstens ein Filter (24) aufweisende Einrichtung zur Verfügungsstellung von steriler Luft unter Druck.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (2) des Tanks (1) frei von das Behandlungsgut mechanisch umwälzenden Einbauten ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kühlelement (12) und/oder das wenigstens eine Heizelement (16) an der Außenfläche des Tanks vorgesehen sind.