DE2154483A1

DE2154483A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Maischen

Info

Publication number: DE2154483A1
Application number: DE19712154483
Authority: DE
Inventors: Lars Karl Johan Tullinge Ehnström (Schweden). M
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1970-11-03
Filing date: 1971-11-02
Publication date: 1972-06-29
Also published as: CA957306A; GB1348295A; ZA717211B; US3746550A; AU460090B2; SE358655B; CS149564B2; NL7114080A; FR2113251A5; PL81408B1; BE774609A; AU3504071A

Description

Patentanwalt· Dr.-Ing. HANS RU5CHKE

A 1260 DipWnc?. Heil·-- /.'".HiLAR

8 München 27, Pieniai ,mw Sfr.

12. Nov,1971

Alfa-Laval AB, lack, S-14700 Tumba/Schweden

Verfahren zum kontinuierlichen Maischen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Maischen in Verbindung mit mikrobiologischen Prozessen, wobei die Maische auf eine vorherbestimmte Temperatur erwärmt wird, die auch dann gleichbleibend gehalten werden soll, wenn die Maische ein Stadium durchläuft, in dem enzymatische Reaktionen stattfinden.

Die gegenwärtige Entwicklung zu kontinuierlichen Verfahren in allen Zweigen der Gährungsindustrie hat zu Bemühungen geführt, auch ein solches !Heilverfahren, wie ununterbrochenes Maischen zu bewirken. Unter Maischen versteht man hauptsächlich das Auslaugen eines pulverisierten, Kdiehydrate enthaltenden Stoffes und das Aufspalten der gewonnenen Kohlehydrate durch Enzyme in vergärbahre Kohlehydrate. Zur Erzielung eines befriedigenden Ergebnisses ist die Gewährleistung gewisser Standzeiten bei

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bestimmten für die Maische benötigten Temperaturen erforderlich, damit die oben erwähnten vorgesehenen Reaktionen abgeschlossen werden können. Von Anfang an wurde das Maischen als unterbrochener Vorgang in großen Behältern durchgeführt. Bei den ersten Bemühungen, das Maischen zu einem fortlaufenden Vorgang zu vervollständigen, wurde die. Maische durch hintereinander angeordnete Behälter geleitet, die einen Einlaß am Boden und einen Auslaß am oberen Teil hatten. Trotz des ümrührens der Maische in den Behältern war die Standzeit der gesonderten Maischpartikel nicht ausreichend gleichmäßig, so daß die Qualität der erhaltenen Würze gering war.

In den schwedischen Patenten 213 744 und 221 906 werden Verfahren zur Durchführung eines kontinuierlichen Maischvorganges aufgezeigt. Eine Mischung aus Mahlgut und Flüssigkeit wird kontinuierlich einer Rohrleitung zugeführt, deren Querabmessung und Gestalt in Hinsieht auf die Mischung und ihre Zuführgeschwindigkeit so gewählt wurde, daß die Mischung wie ein Abschlußpfropfen durch die Rohrleitung gleitet.

Die Temperatur der Mischung wird durch Temperaturregler

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außerhalb der Rohrleitung, z. B. durch die Rohrleitung umgebende Heizmäntel, eingestellt. Dieses Verfahren hat jedoch den großen Nachteil, daß sich die Rohrleitung, in der sich oftmals Ablagerungen bilden, sehr schlecht reinigen und sterilisieren läßt.

Erfindungsgemäß wird zum Durchführen eines kontinuierlichen Maischvorganges ein Verfahren vorgeschlagen, das große Vorteile hinsichtlich des Maischvorgangs an sich als auch der nachfolgenden Reinigung und Sterilisation der Vorrichtung aufweist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Maische in der Haltezone veranlaßt wird, durch einen Kanal mit langgestreckter Querschnittsfläche zu fliessen, und daß der Kanal so ausgebildet ist, daß die Maische beim Durchfließen des Kanals einer Bahn folgt, die schraubenförmig um eine waagerechte Achse verläuft.

Das Verfahren nach der Erfindung kann weiterhin so durchgeführt werden, daß die Maische veranlaßt wird, einer Bahn zu folgen, die zuerst in Richtung der Mitte der Spirale führt, wonach dann die Fließrichtung so umgekehrt wird, daß der Fluß von der Mitte weggeleitet wird, oder daß die Maische an der

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Mitte der Spirale eingeführt wird und dann zum äußeren Teil der Spirale geleitet wird, wonach sie umgekehrt und widerum der Mitte zugeführt wird. Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird die Maische vorteilhaft in einem Spiralwärmeaustauscher erwärmt.

P . Nachdem die Maische erwärmt wurde und einen Kanal in der Haltezone durchlaufen hat, kann sie nochmals erwärmt und veranlaßt werden, eine zweite Haltezone mit einer oder mehreren, hintereinander angeordneten Spiralbahnen zu durchfließen. Nachdem die Maische die erste und zweite Haltezone durchlaufen hat, kann sie auch noch veranlaßt werden, durch ein Halterohr mit veränderbarer Standzeit geleitet zu werden.

Vom flieSbechnischen Standpunkt aus gesehen, ist das Fliessen der Maische durch einen in der beschriebenen Weise ausgebildeten Kanal sehr vorteilhaft. Schon bei verhältnismäßig niedrigen Fließgeschwindigkeiten wird ein sehr gleichmäßiges Fließen durch den Kanal erreicht. Dadurch wird für sämtliche Maischpartikel eine einheitliche Standzeit bei der erforderlichen Temperatur gewährleistet. Durch Anordnen von Abstandsstiften in den Kanälen läßt sich der Mischvorgang

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der Maische noch verbessern.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann mit hohem Druck auf die Flüssigkeit durchgeführt werden, wodurch die, während des Maischvorgangs stattfindenden enzymatischen Reaktionen beschleunigt werden. Gegebenenfalls läßt sich das Verfahren auch bei stufenweiser Erwärmung anwenden, wobei jeder Erwärmungsstufe ein Durchfließen der Haltezone folgt.

Dieses Verfahren bietet den großen Vorteil, daß der PuI-verisierungsgrad des Rohstoffes bedeutungslos ist, und somit sowohl ein feingemahlener wie ein grobgemahlener als auch zerquetschter Stoff verwendet werden kann.

Die neuesten Untersuchungen auf dem Gebiet des Maischens haben ergeben, daß ein größerer Anteil feingemahlener Stoffe schnellere enzymatische Reaktionen bewirkt und gleichzeitig auf größere Erträge sowohl beim Maischen als auch beim Auslaugen der Feststoffe oder der nach dem Maischvorgang verbrauchten Körner erzielt werden. Sollte die Mischung aus feingemahlenen Material und Wasser zu zähflüssig werden, läßt sich eine geeignete Fließgeachwindigkeit immer noch dadurch

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erreichen, daß die Mischung mit einem größeren Einlaßdruck in den Spiralkanal hineingepumpt wird. Man kann auch unge— mahlene Körner verwenden, denen beim Maischen Enzyme zugesetzt werden.

Dieses Verfahren ermöglicht eine zufriedenstellende Reinigung und Sterilisation des Kanals durch den die Maische geführt wird. Der ^-anal wird zweckmäßigerweise erst ausgespült und dann mit unter Druck stehendem Dampf bei Temperaturen von 135-140° C sterilisiert.

Der gesamte Vorgang vom Maischen bis zur fertigen Würze
läßt sich in hintereinander angeordneten Vorrichtungen durchführen. Die für dieses Verfahren benötigten Einrichtungen
können in sehr kompakter raumsparender Form ausgeführt werden, was sehr vorteilhaft ist.

Ein für dieses Verfahren benöe1»igt,er Kanal entsteht zweckmäßigerweise dadurch, daß eine oder mehrere Platten oder
Bleche spiralartig verwunden werden. Zur Begrenzung der Kanäle sind an beiden Seiten der gewundenen Spirale Verschlußoder Abdeckelemente angeordnet. Abdichtung zwischen den ge-

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trennten Kanälen und den erwähnten Elementen wird durch Dichtungen erreicht, die durch die Elemente an Ort und Stelle gehalten werden. Abstandsstifte zwischen den Platten können dazu beitragen, die Kanalhöhe zu gewährleisten. Der Spiralkanal hat entweder einen Einlaß an der Mitte der Spirale und einen Auslaß am äußeren Teil der Spirale oder einen Einlaß am äußeren Teil und einen Auslaß an der Mitte. Es können aber Ein- als auch Auslässe am äußeren Teil wie auch an der Mitte der Spirale angeordnet werden. In diesem Falle sind die Teile der den Kanal bildenden Platten an dem Teil der Spirale miteinander verbunden, der dem Ein- oder Auslaß gegenüber liegt, was bedeutet, daß die Fließrichtung an dieser Stelle umgekehrt wird.

Da die Verschluss- oder Abdeckelemente seitlich die beschriebenen Vorrichtungen umgeben und abnehmbar sind, wird die Reinigung der Spiralkanäle sehr erleichtert.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch zwei nicht beschränkende Ausführungsbeispiele veranschaulicht, die Abläufe vom Maischen bis zur Trennung der Feststoffe oder während der Biererzeugung verbrauchter Körner zeigen. Fig. 1 stellt ein Fließschema des Maischens nach dem sogenannten Aufgußverfahren dar, während Fig. 2 ein Fließschema

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des Maischens nach dem sogenannten Kochverfahren zeigt. Fig. 3 zeigt einen senkrechten Querschnitt einer Vorrichtung mit Spiralkanälen, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind.

Eine Suspension 1 aus feingemahlenem Rohstoff und Wasser oder laugenwasser (Leachwater) von ungefähr 35° C wird einem Spiralwärmeaustauscher 2 zugeleitet, wo die Suspension 1 durch heißes Wasser im Gegenstrom auf 45-55° C erwärmt wird. Danach wird die Suspension einem Spiralreaktor 4 zugeleitet, d. h., einem Gerät, das aus einem Kanal mit langgestreckter Querschnittsfläche besteht. Dieser ^anal ist derart geformt, daß die Suspension beim Hindurchfließen einer spiralförmigen Bahn folgt. Das Gerät ist einem Spiralerwärmer ähnlich, aber so abgeändert, daß es nur einen Auslaß und nur einen ™ Einlaß für die Flüssigkeit hat. In der Mitte der Spirale wird die Fließrichtung der Flüssigkeit umgekehrt, so daß die Flüssigkeit vom Zentrum der Spirale wegfließt. Dieser Spiralreaktor ist ein Ausführungsbeispiel eines für das Verfahren nach der Erfindung geeigneten Gerätes j aber andere Vorrichtungen, die das kennzeichnende Merkmal der Erfindung aufweisen, nämlich daß die Maische einer spiralförmigen Bahn entlangfließt, können selbstverständlich auch verwendet wer-

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den. Nach dem Durchlaufen des Spiralreaktors 4, in dem eine vorherbestimmte Standzeit erreicht wurde, wird die Suspension 1 einem zweiten Spiralwärmeaustauscher"5 zugeleitet, worin die Suspension durch heißes Wasser 3 auf 60-72° C erwärmt wird. Danach wird die erwärmte Suspension 1 einem weiteren Spiralreaktor 6 zugeleitet, um bei dieser Temperatur während einer zweiten Standzeit behandelt zu werden. Zur Erhöhung der Standzeit können weitere Spiralreaktoren nach dem Spiralreaktor 6 hintereinander angeordnet werden. Palls die Verzuckerung der Maische nicht ausreicht, kann ein Halterohr 7 durch ein Dreiwegventil 8 an den Umlaufkreis angeschlossen werden, so daß die Suspension durch das Rohr geführt wird. Die Standzeit in dem Rohr läßt sich durch Druckänderung im oberen Teil des Halterohres variieren. Durch ein zweites Dreiwegventil 9 wird die Suspension 1 einem Spiralwärmeaustauscher 10 zugeführt, worin die Suspension durch heißes Wasser auf 78° C erwärmt wird, um die während des Maischvorganges aktiven Enzyme unwirksam zu machen. Danach werden Feststoffe oder verbrauchte Körner abgetrennt und die erhaltene Würze wird zwecks zusätzlicher Behandlung (nicht dargestellt) weitergeleitet.

Nach dem Kochverfahren (Fig. 2) wird eine aus Rohstoff und

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Wasser bestehende Suspension 11 bei ungefähr 35° C in zwei Teilströmungen 12 und 13 aufgeteilt. Die Teilströmung 12 wird einem Spiralwärmeaustauscher 14 zugeleitet und durch heißes Wasser 15 auf eine Temperatur von 95° 0 erwärmt. Nach dem Durchlaufen des Erwärmers 14 werden die beiden Teilströmungen 12, 13 wieder vereint, wobei die entstehende Strömung eine Temperatur von 45-55° C erhält. Wie im vorhergehenden Fließschema dargestellt, wird die Suspension danach zu einem Reaktor 16 geleitet, der während einer vorherbestimmten Zeit durchflossen wird. Danach wird die Suspension 11 wieder in zwei Teile 17 und 18 geteilt, wobei der kleinere Teil 17 durch einen zweiten Spiralwärmeaustauscher 19 geleitet und dann durch heißes Wasser 15 auf 95° C erwärmt wird. Der Teilfluß 17 wird mit dem Teilfluß 18 vereint, wobei der entstehende Fluß 11 eine Temperatur von 60-72° C erreicht. Die Suspension 11 wird zu einem weiteren Spiralreaktor 20 weitergeleitet. Nach dem Durchfluß des Spiralreaktors kann die Suspension, wenn gewünscht, durch zwei Dreiwegventile 22 und 23 in ein Halterohr 21 geleitet werden. Zur Inaktivierung der Enzyme wird die Suspension durch heißes Wasser 15 schließlich in einem Spiralwärmeaustauscher auf 78° C erwärmt. Die erhaltene Maische wird zur Ab-echeidung der Würze weitergeleitet (nicht dargestellt).

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Fig. 3 zeigt in sohematiseher Weise einen Querschnitt eines Spiralreaktors· Daraus kann man ersehen, wie die Maische durch den Einlaß 25 in einen Kanal 26 geleitet wird, und in einer Spiralbahn der Mitte 27 zufließt, wo die Umkehrung der Fließrichtung erfolgt, wonach die Maische durch den Kanal 28 in Richtung auf den äußeren Teil der Spirale weiter- und durch den Auslaß 29 hinausgeleitet wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Maischen, wobei die Maische auf eine vorherbestimmte Temperatur erwärmt wird, die auch beim Durchlaufen einer Haltezone, in der enzymatische Reaktionen stattfinden, gleichbleibend gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Maische in der Haltezone veranlaßt wird, durch einen Kanal mit langgestreckter Querschnittsfläche zu fliessen, und daß der Kanal so ausgebildet ist, daß die Maische beim Durchfließen des Kanals einer Bahn folgt, die schraubenförmig um eine waagerechte Achse verläuft .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maische veranlaßt wird, einer Bahn zu folgen, die zuerst in Richtung der Mitte der Spirale führt, wonach dann die Fließrichtung so umgekehrt wird, daß die Bahn

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τοπ der Mitte wegführt, oder daß die Maische gezwungen wird, längs einer Bahn zu fließen, die in der Mitte der Spirale beginnt, nach außen führt, danach umgekehrt wird und dann wieder zur Mitte verläuft·

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maische in einem Spiralwärmeaustauscher auf eine vorherbestimmte Temperatur erwärmt wird.

4. Verfahren nach Angruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maische nach der Erwärmung und dem Durchlaufen eines Kanals in einer Haltezone auf eine zweite vorherbestimmte Temperatur erwärmt und veranlaßt wird, eine zweite Haltezone mit einer oder mehreren verbundenen, hintereinander angeordneten Spiralbahnen zu durchlaufen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Maische nach dem Durchfließen der Spiralbahnen in der Haltezone veranlaßt wird, eine Haltezelle mit variabler Standzeit zu durchfließen.

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