DE2525447C3 - Verwendung einer speziellen Förderpumpe beim Klären von Bierausschlagwürze - Google Patents

Description

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Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer Förderpumpe mit veränderbarer Fördermenge und annähernd konstantem Förderdruck beim Klären von Bierausschlagwürze zum Fördern von Klärschlamm und/oder Bierwürze gegebenenfaliö in eine Zentrifuge bzw. in einen Kühler. Die Pumpe fördert dabei entweder ein Gemisch mit sich ändernder Zusammensetzung aus Klärschlamm und Bierwürze in die Zentrifuge, welche die gewonnene Bierwürze dem Kühler zuführt, oder erst dekantierte Bierwürze unter Umgehung der Zentrifuge direkt in den Kühler und dann Klärschlamm ins Freie, obwohl es zumindest anfangs auch möglich ist, zunächst Schlamm ins Freie zu befördern und anschließend Bierwürze in den Kühler zu pumpen.

Es ist ein Verfahren zum Klären von Bierausschlagwürze bekannt, bei welchem Klärschlamm abgesetzt, Klärschlamm und Bierwürze abgepumpt und zumindest der Klärschlamm zentrifugiert wird, worauf die dabei *o gewonnene geklärte Bierwürze gekühlt wird. Außerdem ist eine Klärstrecke für Brauereianlagen zum Durchführen dieses Verfahrens bekannt, welche ein Ausschlaggefäß, eine einem Kühler vorgeschaltete Zentrifuge und eine einerseits an das Ausschlaggefäß und andererseits an die Zentrifuge angeschlossene Förderpumpe aufweist. Bei der bekannten Klärstrecke wird so verfahren, daß das Abpumpen mit Hilfe einer einzigen Zentrifugalpumpe erfolgt, also einer Pumpe, bei der sowohl die Fördermenge als auch der so Förderdruck von der Drehzahl des Antriebsmotors abhängig ist.

Neuere Untersuchungen haben gezeigt, daß eine Verkürzung des Klärprozesses und dabei insbesondere eine rasche Trennung der mehr festen Phase von der flüssigen Phase, also des Klärschlamms von der geklärten Bierwürze, zu einer verbesserten geschmacklichen Qualität der geklärten Bierwürze führt. Dies könnte prinzipiell durch eine Erhöhung der Förderleistung der Förderpumpe geschehen, wenn dadurch nicht die verfügbaren Zentrifugen mit einer maximalen Leistungsfähigkeit von rund 30cbm/h überlastet würden. Dies wäre insbesondere zu Beginn des Abpumpens zu befürchten, weil in diesem Stadium des Klärprozesses der in dem Ausschlaggefäß sedimentierte Klärschlamm *i an der aus dem Gefäß abgepumpten Bierausschlagwürze einen verhältnismäßig hohen Anteil hat. Zumindest bei den ersten zu zentrifugierenden Portionen an Bierausschlagwürze müßte die Zentrifuge in Zeitabständen entschlammt werden, die weniger als zwei Minuten betragen, wenn die Pumpenleistung erhöht würde, Perart kurze Entschlammungsintervalle können in der Praxis aber nicht eingehalten werden. Einer Pumpe mit erhöhter Leistung müßte daher ein Drosselorgan nachgeschaltet werden, damit während der Zeit des hohen Feststoffanfalles die gesamte Gemischmenge gering gehalten wird Ein Drosseln der Leistung hätte jedoch gerade die unerwünschte Folge, daß das Gemisch aus fester und flüssiger Phase in der Pumpe homogenisiert würde, womit sich auch die von der Zentrifuge zu leistende Trennarbeit erhöhen und zu einer stärkeren Drosselung zwingen würde.

Der Erfindung liegt angesichts der geschilderten Schwierigkeiten die Aufgabe zugrunde, den Klärprozeß abzukürzen und das Zentrifugieren bzw. die Arbeit der Zentrifuge zu optimieren. Diese Aufgabe ist durch die Verwendung einer Förderpumpe mit veränderbarer Fördermenge und annähernd konstantem Förderdruck oder in äquivalenter Weise durch die Verwendung zweier parall geschalteter Förderpumpen mit verschiedener Förderleistung und gleichem Förderdruck gelöst. Dank dieser Verwendung können der mit mehr oder weniger Bierwürze durchsetzte Klärschlamm und geklärte Bierwürze der Zentrifuge in veränderlicher Menge mit annähernd konstantem Druck zugeführt werden.

Bevorzugt ist die Verwendung einer Dickstoffpumpe als Förderpumpe, mit einem Getriebe, das ein stufenlos einstellbares Übersetzungsverhältnis aufweist, welches mittels eines Stellmotors einstellbar ist, der in Abhängigkeit von den Entschlammungsintervallen der Zentrifuge steuerbar ist. Eine Dickstoffpumpe, die handelsüblicher Bauart sein kann, erlaubt es, durch Regelung der Drehzahl ihres Antriebsmotors oder eines zwischengeschalteten Getriebes ausschließlich die Fördermenge zu beeinflussen, ohne daß sich der für eine ordnungsgemäße Arbeit der Zentrifuge auf einer gewissen Mindesthöhe zu haltende Förderdruck nennenswert dabei ändert. Die eingesetzte Dickstoffpumpe kann daher stets mit einer der Zentrifugenleistung angepaßten Eigenleistung gefahren werden, so daß die Zentrifuge optimal arbeiten kann und eine rasche Phasentrennung ohne zwischenzeitliche Vermischung erfolgt. Dieselbe Wirkung wird mit zwei Förderpumpen unterschiedlicher Leistung erzielt, die wahlweise abwechselnd in Betrieb genommen werden. Die Pumpe mit der höheren Leistung wird dann benutzt, wenn die Entschlammungsintervalle der Zentrifuge langer werden, dagegen die Pumpe mit der kleineren Leistung, wenn die Intervalle kürzer werden. Im Vergleich zu ei;;er Dickstoffpumpe ist daran aber nachteilig, daß ein häufiges Umschalten von der einen zur anderen der beiden Pumpen erforderlich ist. Dieser Nachteil kann aber dadurch gemildert oder behoben werden, daß jede Pumpe mit einem steuerbaren by-paß versehen wird, der ein Arbeiten der Pumpe im Leerlauf ermöglicht. Mit dem steuerbaren Getriebe der Dickstoffpumpe läßt sich die von ihr geförderte Gemischmenge an Bierausschlagwürze steuer- und zwar automatisch regeln.

Es ist zweckmäßig, wenn im Leerlauf gepumpt wird, solange nicht zentrifugiert wird, damit die Dickstoffpumpe nicht immer wieder ein- und ausgeschaltet zu werden braucht. Deshalb wird die Verwendung einer Dickstoffpumpe als Förderpumpe mit einer ein Ventil enthaltenden Umgehungsleitung bevorzugt.

Für einen Ausfall der Zentrifuge kann vorgesehen

sein, daß anstelle des Zentrifugieren* durch Sedimentieren von Klärschlamm geklärte Bierwürze dekantiert, dabei abgepumpt und anschließend gekühlt wird, wozu die Klärstrecke so auszugestalten ist, daß das Ausschlaggefäß einen Dekantierauslaß aufweist und daß die Dickstoffpumpe einerseits über ein Ventil an diesen Auslaß und andererseits über eine ein Ventil enthaltende, die Zentrifuge überbrückende Direktleitung an den Kühler angeschlossen ist. Zweckmäßigerweise wird der vor dem Dekantieren abgesetzte Klärschlamm nach dem Dekantieren abgepumpt und aus der Klärstrecke ausgeschieden, weshalb an die Dickstoffpumpe eine ins Freie mündende Klärschlammleitung angeschlossen sein sollte. Diese Notlösung ist als ordentliches Verfahren bekannt, bei dem beispielsweise in einem Rotationsausschlagbottich abgesetzter Klärschlamm nach dem Dekantieren der geklärten Bierwürze, die nicht mehr zentrifugiert, sondern nur noch gekühlt wird, aus der Anlage abgepumpt wird.

Beispielsweise aus dem Kleinen Pumpenhandbuch für Chemie und Technik von G. Leuschner, Weinheim/ Bergstraße, 1967, sind Dickstoff pumpen bekannt. Die vertikale Exzenterschneckenpumpe in der Abfallanlage gemäß Abb. 4.19 wird durch einen Elektromotor mit »Variator« angetrieben, wodurch die Fördermenge je Abfüllvorgang in weiten Grenzen geregelt werden kann. Es ist im 2. Absatz auf Seite 238 der Monographie von Leuschner aber nirgends darauf hingewiesen worden, daß sich der Förderdruck dabei nicht ändert und auch nicht erläutert worden, was unter einem »Variator« zu verstehen ist.

Die Dickstoffpumpe gemäß Abb. 4. !9 der Monographie von Leuschner kann weiterlaufen, weil in der Rohrleitung ein Überströmventil 3 eingebaut ist, welches das Material so lange in den Behälter zurückfließen läßt, bis die nächste Abfüllung beginnt; vgl. Seite 238, Abs. 2, der Monographie. Bei der bekannten Abfüllanlage gemäß Abb. 4.19 ist die Dickstoffpumpe also nicht durch eine ein Ventil enthaltende Umgehungsleitung überbrückbar.

Daß Dickiioffpumpen schon früher in der Getränkeindustrie verwendet worden sind, läßt sich Absatz 2 von Seite 234 der Monographie von Leuschner zwar entnehmen. Dort heißt es, daß Exzenterschneckenpumpen mit direkt angeflanschtem Elektromotor u. a. insbesondere in der Getränkeindustrie verwendet werden. Da sich die Literaturstelle auf eine allgemeine Aussage beschränkt, legt sie es nicht nahe, eine Dickstoffpumpe in einer Klärstrecke für Brauereianlagen zum Durchführen eines neuen Verfahrens zu benutzen, bei dem der mit mehr oder weniger Bierwürze durchsetzte Klärschlamm und geklärte Bierwürze der Zentrifuge in veränderlicner Menge mit annähernd konstantem Druck zugeführt werden.

Aufbau und Wirkungsweise von Dickstoffpumpen sind dem Pumpenfachmann bekannt. Der maßgebliche Fachmann ist hier der Brauingenieur oder Braumeister, der bisher mit einer Zentrifugalpumpe gearbeitet hat, deren Förderdruck von der Drehzahl des Antriebsmotors abhängig ist. Von diesem Fachmann kann die t>o Kenntnis des Aufbaues und der Wirkungsweise von Dickstoffpumpen nicht erwartet werden.

Es kommt hinzu, daß der maßgebliche Durchschnittsfachmann sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bisher nicht gestellt hat, so daß die schon früher h-> mögliche Verwendung einer Förderpumpe mit veränderbarer Fördermenge und annähernd konstantem Förderdruck nicht sinnvoll in Betracht gezogen werden konnte. Aus demselben Grunde lag es für den Fachmann auch nicht auf der Hand, gemäß der zweiten Lösungsalternative anstelle einer Dickstoffpumpe zwei parallelgeschaltete Förderpumpen mit verschiedener Förderleistung und gleichem Förderdruck zu verwenden.

Der Fachmann mußte sich ausgehend vom Stand der Technik und dessen Nachteilen zunächst die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe stellen, wobei ihm allein Spezialkenntnisse über Dickstoffpumpen nichts genutzt hätten, und diese Aufgabe dann erfindungsgemäß lösen. Diese Lösung setzt voraus, daß der Fachmann die Drehzahlabhängigkeit des Förderdrukkes einer Zentrifugalpumpe als eine zu vermeidende Ursache für Nachteile des Standes der Technik erkennt und außerdem weiß, daß für diese Nachteile die Wirkungsweise einer Dickstoffpumpe mit im wesentlichen drehzahlunabhängigem Förderdruck oder zweier parallelgeschalteter Förderpumpen mit verschiedener Förderleistung, aber gleichem Förderdruck aufgrund der Konstanz des Förderdruckes nir\: ursächlich sein kann. Diese Erkenntnis und dieses Wbsei waren nicht präsent.

Es mußte den Fachmann überraschen, daß mit dem Ersatz der bekannten Zentrifugalpumpe durch eine an sich bekannte Dickstoffpumpe oder alternativ durch die Parallelschaltung einer zweiten Förderpumpe mit gleichem Förderdruck, aber anderer Förderleistung das eingangs erörterte Problem beseitigt isi. welches zu der oben genannten Aufgabe geführt hat.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der durch die Zeichnung beispielhaft dargestellten, bevorzugten Ausführungsform einer Klärstrecke im einzelnen erläutert. Die Figur der Zeichnung zeigt diese Ausführungsform in schematischer Darstellung in Verbindung mit einem Kühler.

Die Ausführungsform besteht u. a. aus einem Ausschlaggefäß 2, einer Dickstoffpumpe 4 mit im wesentlichen drehzahlunabhängigem Förderdruck, e^;ner Zentrifuge 6 sowie mehreren Sperrventilen und Rohrleitungen, die nachstehend im einzelnen bezeichnet werden.

Das Ausschlaggefäß 2 weist einen trichterförmigen Boden 8 mit einem an dessen unterer Spitze gelegenen Auslaß 10 und einen seitlichen Dekantierauslaß 12 in geeigneter Höhe auf. Der Spitzenauslaß 10 ist über eine ein Sperrventil 14 enthaltende Rohrleitung 16 mit der Dickstoffpumpe 4 verbunden, die außer einem Förderteil 18 ein Getriebe G mit einstellbarem Untersetzungsverhältnis und einen Antriebsmotor M mit konstanter Drehzahl aufweist. Das Untersetzungsverhältnis des Getriebes C wird mittels eines fernsteuerbaren Stellmotors STM eingestellt. An die Dickstoffpumpe 4 ist eine zur Zentrifuge 6 führende, ein Sperrventil 20 enthaltende Rohrleitung 22 angeschlossen. Die Zentrifuge 6 ist ihrerseits über eine ein Sperrventil 24 enthaltende Rohrleitung 26 mit einem Küh'er 28 einer im übrigen nicht dargestellten Brauereianlage verbunden. Der Förderteil 18 der Dickstoffpumpe 4 ist durch eine ein Sperrventil 30 enthaltende Umgehungsleitung 32 überbrückt.

Der für den Ausfall der Zentrifuge 6 vorgesehene Dekantierauslaß 12 des Ausschlaggefäßes 2 ist über eine ein Sperrventil 34 enthaltende, das Sperrventil 14 überbrückende Nebenleitung 36 an die Pumpe 4 angeschlossen. Eine Direktleitung 38 überbrückt das Sperrventil 20, die Zentrifuge 6 und das Sperrventil 24 und enthält selbst ein Sperrventil 40. Schließlich ist noch eine hinter der Dickstoffpumpe 4 an die Rohrleitung 22

angeschlossene, ein Sperrventil 42 enthaltende, ins Freie mündende Klärschlammleitung 44 vorhanden. Die Anlagenteile 12,34,36,38,40,42 und 44 sind wie gesagt nur für den Notfall gedacht, in dem durch Sedimentieren unterhalb des Dekantierauslasses 12 auf dem Boden 8 des Ausschlaggefäßes 2 Klärschlamm abgesetzt und über den Auslaß 12 geklärte Bierwürze dekantiert wird, die unter Umgehung der Zentrifuge 6 in den Kühler 28 gepumpt werden soll.

Das mit der erläuterten Ausführungsform der Klärstrecke durchführbare Verfahren ist folgendes:

Zu Beginn des Klärprozesses wird aus einem nicht dargestellten Würzekocher eine Charge Bicrausschlagwü^r/e in das Ausschlaggcfäß 2 gepumpt, wo der in ihr enthaltene Klärschlamm allmählich sedimentiert und sich unterhalb des Dekantierauslasses 12 auf dem Gefäßboden absetzt. Wenn die wie alle Sperrventile iernsieuerbarert Vciiiiic 34, 30, 42 unii 40 geschlossen sind, kann durch die Dickstoffpumpe 4 bei geöffnetem Ventil 14 Bierausschlagwürze mit einem zunächst hohen Anteil an Klärschlamm und geringem Anteil an Bierwürze abgepumpt und bei geöffnetem Ventil 20 in die Zentrifuge 6 gefördert werden. Nach dem Zentrifugieren der von der Zentrifuge aufgenommenen Portion Bierausschlagwürze wird die gewonnene geklärte Bierwürze bei offenem Ventil 24 dem Kühler 28 zugeführt. Auf die geschilderte Weise wird eine Portion Bierausschlagwürze nach der anderen aus dem Gefäß 2 abgepumpt, zentrifugiert und schließlich gekühlt. Wichtig ist dabei, daß eine der Brauerei zugeordnete, nicht dargestellte elektrische [Einrichtung die Zeitspanne zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Entschlammungen der Zentrifuge mißt und dementsprechend den Stellmotor STM für das Getriebe G der Dickstoffpumpe 4 steuert, so daß eine automatische Regelung der Drehzahl des Förderteils 18 und damit der Fördermenge stattfindet. Zunächst betätigt die Steuereinrichtung den Stellmotor so. daß das Getriebe G mit seinem maximalen Untersetzungsverhältnis arbeitet. Ist dann die Fördermenge zu gering, stellt die Steuereinrichtung über den Stellmotor ein niedrigeres Untersetzungsverhältnis ein, das zu einer größeren Fördermenge führt. Dies kann mehrmals so lange geschehen, bis der optimale Zustand erreicht ist. Falls die Steuereinrichtung nach einer Entschlammung ein kleineres Entschlammungsintervall als zuvor gemessen hat, wird der Stellmotor STM sofort so angesteuert, daß er das Untersetzungsverhältnis des Getriebes Cder Dickstoffpumpe 4 beim ersten Mal unverändert läßt und beim darauffolgenden zweiten Mal heraufsetzt, worauf

in die Fördermenge abnimmt und als nächstes wieder ein längeres Fntschlammungsintervall zu erwarten ist. Auch dieser Vorgang kann sich mehrmals wiederholen, bis der optimale Zustand erreicht ist. Damit die Dickstoffpumpe 4 auch während des Entschlammens der Zentrifuge 6

Ii ununterbrochen weiterlaufen kann, wird vor und nach dem Entschlammen das Sperrventil 30 geöffnet bzw. geschlossen, so daß der Förderteil 18 während des [.'«Ir-Ulnmmnnr ί "-· I rtrtfloitf iirUnilnt !•tll,]^irittllMtr\.M.l Uli l<Vl.l IUUI Ut UV.llt.l-

Falls die Zentrifuge aus irgendeinem Grunde ausfällt.

kann gewartet werden, bis nahezu aller Klärschlamm abgesetzt worden ist. Wenn dann die Ventile 14, 30, 20 und 24 geschlossen sind, die Ventile 34 und 40 hingegen geöffnet sind, kann geklärte Bierwürze über den Auslaß 12 dekantiert und von der dann sehr leicht arbeitenden Dickstoffpumpe 4 in den Kühler 28 gepumpt werden. Falls für diesen Fall die Pumpleistung nicht ausreicht, könnte ei; ·. wahlweise einschaltbare Flüssigkeitspumpe in Betrieb genommen werden. Nach dem Dekantieren werden die Ventile 34, 20 und 40 geschlossen, während die Ventile 14 und 42 geöffnet werden. Dann pumpt die Dickstoffpumpe 4 den abgesetzten Klärschlamm durch den Spitzenauslaß 10 über die Leitungen 16 und 44 ins Freie, worauf nach Reparatur der Zentrifuge der Normalbetrieb wieder aufgenommen werden kann.

Als Dickstoffpumpe 4 kann beispielsweise eine Schrauben-Stator-Pumpe, eine sogenannte Moinau-Pumpe, vorgesehen sein. Entscheidend ist. daß die Pumpe einen im wesentlichen drehzahlunabhängigen Förderdruck, jedoch eine drehzahlabhängige Fördermenge liefert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunecn

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1, Verwendung einer Förderpumpe (4) mit veränderbarer Fördermenge und annähernd konstantem Förderdruck beim Klären von Bierausschlagwürze zum Fördern von Klärschlamm und/ oder Bierwürze gegebenenfalls in eine Zentrifuge (6) bzw. in einen Kühler (28).

   2, Verwendung einer Dickstoffpumpe (4) als Förderpumpe mit einem Getriebe (G), das ein to stufenlos einstellbares Obersetzungsverhältnis aufweist, welches mittels eines Stellmotors (STM) einstellbar ist, der in Abhängigkeit von den Entschlammungsintervallen der Zentrifuge (6) steuerbar ist, nach Anspruch 1.

   3, Verwendung einer Dickstoffpumpe (4) als Förderpumpe mit einer ein Ventil (30) enthaltenden Umgehungsleitung (32), nach Anspruch 1 oder 2.