DE202007011040U1

DE202007011040U1 - Kocher für die Würzekochung

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Publication number: DE202007011040U1
Application number: DE200720011040
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Schiffer Katja Ch
Priority date: 2007-08-08
Filing date: 2007-08-08
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2017-08-09

Abstract

Kocher für die Würzekochung im Zuge eines Bierbrauprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass er in Form eines Fallstromverdampfers aufgebaut ist.

Description

Die Neuerung betrifft einen Kocher für die Würzekochung im Zuge eines Bierbrauprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass er in Form eines Fallstromverdampfers aufgebaut ist. Durch diesen Aufbau lassen sich die Vorteile klassischer Innen- oder Außenkocher im Bereich der Aufheizung beibehalten oder steigern, ohne hierbei Einbußen in der Ausdampfeffizienz hinnehmen zu müssen.
Bei der Würzekochung soll sich ein möglichst günstiges Verhältnis aus der zur Isomerisierung, Koagulation und Verdampfung notwendigen thermischen Belastung und schonender Behandlung der weiteren Würzeinhaltsstoffe ergeben. Zur Erreichung eines besseren Wärmedurchgangs, wurden statt der klassischen Kochung neue Verfahren eingeführt [1]. Um diesen besseren Wärmedurchgang und somit schnellere Aufheiz- und Verdampfungsraten erzielen zu können, wurde sich von der klassischen Kochung mit direkter oder indirekter Beheizung der Würzepfanne abgewandt. Es wurden Kocher entwickelt, welche in der Mehrzahl nach dem Prinzip eines Rohrbündelwärmetauschers arbeiten. Diese Kocher können im Inneren (Innenkocher) oder außerhalb (Außenkocher) einer Würzepfanne installiert werden. In der Literatur [2] sind u.a. folgende Vorteile von Innen- bzw. Außenkochern aufgeführt:

– Geringe Investitionskosten
– Verkürzung der Kochzeit um 20–30 %
– Keine elektrische Zusatzenergie notwendig, wenn die Kocher mit einem reinem Naturumlauf betrieben werden.
– Temperatur im Kocher und Verdampfungsgeschwindigkeit modifizierbar
– Niedrige Sattdampfdrücke möglich
– Verbesserungen bzgl. pH-Wert, Farbe, Geschmack- und Geschmacksqualität
– Schonende Geschwindigkeit im Kocherrohr
– Die Pfanne braucht weder Außenheizung noch Rührwerk

Mit einem Außenkocher ist es darüber hinaus möglich, mehrere Würzepfannen zu betreiben.
Der klassische Innenkocher wurde häufig modifiziert [3], um Mängel, wie das Pulsieren der Würze beim Aufheizen oder das Auftreten von „Fouling", auf ein Minimum zu reduzieren. Auch im Bereich der Außenkocher wurden in den letzten Jahren neue und verbesserte Systeme vorgestellt [3]. Alle Neuerungen besitzen jedoch die Gemeinsamkeit, dass die Verdampfungsvorgänge denen eines klassischen Innen- bzw. Außenkochers entsprechen.
Im Gegensatz zur einfachen offenen Kochung durch äußere Wärmezufuhr [4-6] wird bei klassischen Außen- oder Innenkochern die Würze mehrfach während der Kochung von unten durch einen Rohrbündelwärmetauscher geführt. Dies kann durch einen reinen Naturumlauf der Würze oder durch zusätzliche Pumpen geschehen, die vor allem der Homogenisierung der Würze dienen. Im Kocher wird die Würze unter Druck je nach System auf ca. 101–109°C erwärmt und verbleibt im flüssigen Aggregatzustand. Beim Austritt aus dem Innenkocher expandiert die Würze aufgrund des geringeren Umgebungsdruckes, wodurch es zum schlagartigen Verdampfen kommt [7]. Außen- oder Innenkocher vollziehen folglich eine Entspannungsverdampfung. Diese zeichnet sich jedoch dadurch aus, dass der entweichende Dampf stets weniger Leichtersieder (unerwünschte Aromastoffe) enthält, als dies bei einer einfachen offenen Kochung durch Wärmezufuhr der Fall ist [4, 5]. Bei der offenen Kochung durch Wärmezufuhr wird eine theoretische Trennstufe [6] erreicht, Klassische Außen- oder Innenkocher erreichen aufgrund der Verdampfungsart, die sie vollziehen, weniger als eine Trennstufe.
Aufgrund dieser Tatsache, benötigen solche Systeme zum Erreichen einer identischen Abnahme eines Aromastoffes bei gleichen Ausgangskonzentrationen auch stets eine höhere Gesamtverdampfung [8, 9].
Erfindungsgemäß wurde nun Folgendes festgestellt:
Werden Außen- oder Innenkocher in Form eines Fallstromverdampfers gebaut und betrieben, kommt es zu keiner schlechteren Ausdampfeffizienz. In einem Fallstromverdampfer lässt sich sogar mehr als eine theoretische Trennstufe realisieren, wodurch ein solcher Kocher auch in Punkto Ausdampfeffizienz der einfachen offenen Kochung durch Wärmezufuhr überlegen ist.
Bei Fallstromverdampfern wird die Flüssigkeit (Würze) in der Regel mit einer Verteilvorrichtung gleichmäßig auf die Rohre verteilt. Im Gegensatz zu klassischen Außen- oder Innenkochern erfolgt dies von oben. Aufgrund der Schwerkraft und des treibenden Brüdenstromes läuft die Flüssigkeit (Würze) als dünner Film an den Innenwenden der Rohre herunter. Der ebenfalls abströmende Dampf (Brüden) erhöht dabei die Turbulenz und Geschwindigkeit des Films und verbessert dadurch den Wärmeübergang. Insofern unterscheidet sich dieser Verdampfer deutlich von einem bereits bestehenden Außenkocher in Form eines Dünnschichtverdampfers, bei welchem die Würze über einen beheizten Konus geführt wird [10]. Wird in letzterem System maximal eine theoretische Trennstufe erreicht, so lassen sich durch den Fallstromverdampfer ca. 1,5 theoretische Trennstufen realisieren. Die Ausdampfeffizienz des neuen Kochers ist demzufolge stark erhöht.
Ein weiterer Vorteil des Kochers in Form eines Fallstromverdampfers ist, dass aufgrund des verbesserten Wärmetransportes geringere Temperaturdifferenzen im Vergleich zu herkömmliche Innen- oder Außenkochern erforderlich sind. Dadurch kann die thermische Belastung der Würze reduziert werden, wodurch sich geschmackliche Vorteile ergeben.
Eine nähere Betrachtung des Aufbaus von Fallstromverdampfern kann der Literatur [6] entnommen werden.
In einer vorteilhaften Ausführung ist der neue Kocher als Außenkocher aufgebaut. Da ein Außenkocher keinen „geometrischen Zwängen" unterliegt, kann er pfannenspezifisch optimal dimensioniert werden.
Das dazugehörende Verfahren kann wie folgt beschrieben werden: Bei der Kochung wird die Würze kontinuierlich der Sudpfanne entzogen und von oben über eine Verteilvorrichtung in den Fallstromverdampfer/Kocher geführt. Das Abziehen der Würze erfolgt vorteilhafter Weise über eine geeignete Pumpe vom Boden der Sudpfanne. Die Würze, die den Kocher verlässt wird wieder in die Sudpfanne, vorteilhafter Weise im oberen Bereich der Pfanne, zurückgeführt.
Durch die Vorrichtung in Kombination mit dem dazugehörigen Verfahren, kann eine benötigte Gesamtverdampfung, im Gegensatz zum früheren System, drastisch reduziert werden, wodurch sich enorme energetische Vorteile ergeben.
Es folgt kein Blatt Zeichnung!

1. Evers, H.: Würzekochung im Wandel der Zeit. Brauwelt 142 (2002), S. 148–155.
2. Kunze, W.: Technologie Brauer und Mälzer, Verlag: VLB, Berlin, 1998.
3. Back, W.: Ausgewählte Kapitel der Brauereitechnologie, Verlag: Fachverlag Hans Carl GmbH, Nürnberg, 2005.
4. Sattler, K.: Thermische Trennverfahren, Verlag: VCH, Weinheim, 1995.
5. Mersman, A.; Kind, M. und Stichlmair, J.: Thermische Verfahrenstechnik Grundlagen und Methoden, Verlag: Springer, Berlin, Heidelberg, 2005.
6. Gmehling, J. und Brehm, A.: Grundoperationen – Lehrbuch der Technischen Chemie, Band 2, Verlag: Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1996.
7. Delgado, A.; Nirschl, H. und Denk, V.: Der Innenkocher – ein heißes Thema. Brauwelt 137 (1997), S. 232–236.
8. Hertel, M., et al.: Die Würzekochung: Ausdampfvorgänge korrekt betrachtet Teil 2: Bestätigung der Theorie durch Praxisversuche. Brauwelt 147 (2007), S. 48–50.
9. Hertel, M., et al.: Die Würzekochung: Ausdampfvorgänge korrekt betrachtet Teil 1: Grundlagen der Verdampfung. Brauwelt 147 (2007), S. 22–26.
10. Weinzierl, M.: Ein neuartiges Kochsystem auf Basis der Dünnschicht-Verdampfung. Dissertation, Technische Universität München, 2005.

Claims

Kocher für die Würzekochung im Zuge eines Bierbrauprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass er in Form eines Fallstromverdampfers aufgebaut ist.
Kocher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er als Außenkocher aufgebaut ist und sich demzufolge außerhalb einer Würzepfanne befindet.
Kocher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er als Innenkocher aufgebaut ist und sich demzufolge im Inneren einer Sudpfanne befindet.
Kocher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer Verteilvorrichtung für die einströmende Würze ausgestattet ist.
Kocher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer Rohrleitung mit Pumpe verbunden ist, mit welcher die Würze in den Kocher und wieder zurück in die Sudpfanne gefördert werden kann.
Kocher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Würze im unteren Bereich der Sudpfanne abgezogen und in den oberen Bereich zurückgeführt wird.
Kocher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Würze mit einer Pumpe und entsprechender Leitung in das Obere des Kochers geführt werden kann.
Kocher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen- und die Dampfleistung gesteuert werden können.