DE3014727C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungssäule zur kontinuierlichen Entlüftung von Wasser, das zum Ver­ schnitt mit Starkbier vorgesehen ist.

Ein übliches modernes Verfahren zur Herstellung von Bier macht ein Bierkonzentrat, genannt Starkbier, erforder­ lich, das mit Wasser, dem Sauerstoff entzogen wurde, gemischt wird, um ein Endprodukt, das sogenannte Hellbier zu schaffen. Versuche haben gezeigt, das Wasser, dem Sauerstoff entzogen ist, erforderlich ist, um während der Bierherstellung und des Füllvorganges sowie während der Lagerung vor dem Verbrauch die Bierstabilität zu verbessern. Aus diesem Grunde müsssen moderne Bierherstellungssysteme für eine Entlüftung des Wassers Sorge tragen, um die im Wasser enthaltene Luft auf eine Menge herabzusetzen, die in der Größenordnung von einigen Teilen pro Billion liegt.

Während Apparate für alkoholfreie Getränke oder andere Einrichtungen zum Reduzieren von im Wasser enthaltener Luft auf Mengen in der Größenordnung von einigen Teilen pro Million verwendet werden können, muß der Luftgehalt auf ein beträchtlich geringeres Niveau reduziert werden, wenn das Wasser für die Herstellung oder das Brauen von Bier verwendet werden soll. Bei der Bierherstellung kann die Anwesenheit von Luft in einem Verhältnis von mehr als einigen Teilen pro Billion zu einem unannehmbaren Endprodukt führen. Bisher wurde die Entziehung von Sauerstoff über einen längeren Zeitraum in zusammenge­ setzten, kostspieligen Brodeltanks durchgeführt. Diese Sauerstoffentziehung wurde in einer kleinen Menge, oder Charge oder auf kleiner Basis durchgeführt und das Bierherstellungssystem machte komplexe Kontrollen erfor­ derlich, um Chargen von Wasser, dem Sauerstoff entzogen war, in stromabwärts liegende Teile des Systems einzu­ führen, das auf einer kontinuierlichen Strömungsbasis arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbesser­ tes Deoxygenationssystem zu schaffen, das einen konti­ nuierlichen und dabei zufriedenstellenden Sauerstoffent­ zug ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Entlüftungssäule geschaffen wird, die mindestens ein Entlüftungsmodul aufweist, das eine Außenwand, eine sich von dieser einwärts erstreckende durchlöcherte Hemmschicht und einen Schachtteil umfaßt, der sich von der Hemmschicht aufwärts erstreckt, wobei die Außenwand, die Hemmschicht und der Schachtteil zusammen einen Aufnahmeteil zur zeitweiligen Aufnahme von Wasser bilden, wobei das aufgenommene Wasser eine erste Gasbarriere bildet, und daß das von der Hemmschicht herunterfallende Wasser in erste innige Berührung mit einem aufwärts fließenden Gas gebracht ist und das Entlüftungsmodul ferner einen unterhalb der Hemmschicht und des Schachtteiles angeordneten Auffangbehälter umfaßt, der einen durchlöcherten Boden zur zeitweiligen Aufnahme von Wasser hat, das von der darüber liegenden Hemmschicht herunterfällt und eine zweite Gasbarriere bildet, und daß das von dem durchlöcherten Boden des Auffangbehälters herunterfallende Wasser in eine zweite innige Berührung mit dem aufwärts fließenden Gas gebracht wird.

Es ist zwar aus der DE-PS 2 22 127 bekannt, im Gegenstrom zum rieselnden Wasser CO₂ zuzuführen, um Wasser mit CO₂ zu sättigen und dabei andere Gase zu verdrängen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Merkmale wird jedoch ein CO₂-Sättigungs­ verfahren für die Herstellung von Bier geschaffen, das kontinuierlich ist und die bislang erforderliche Lang­ zeitwasserbehandlung verkürzt. Die Wasserbehandlungszeit kann von der bislang erforderlichen Zwei-Wochen-Zeit oder mehr auf eine Wasserbehandlungszeit von Minuten oder Sekunden herabgesetzt werden. Die bisher verwende­ ten Brodeltanks entfallen mit der Erfindung.

Weiterhin wird mit der Erfindung ein Deoxygenations- System geschaffen, das kompakt ist, um Bodenraum zu sparen, und daß eine geringere Ausrüstung des Bierher­ stellers erforderlich macht. Aufgrund seiner herabge­ setzten Kompliziertheit erfordert das Deoxygenations- System nur eine geringe Wartung. Schließlich kann mit der Erfindung ein Deoxygenations-System zu einem er­ höhten Grade automatisiert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines die Erfindung enthaltenden Systems für die Herstellung von Hellbier aus Wasser und einem Starkbierkonzentrat;

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 schematisch dargestellten Entlüftungssäule und

Fig. 3 einen Teilschnitt, der das Innere des oberen Teiles der in Fig. 2 dargestellten Entlüftungs­ säule zeigt.

In der Zeichnung ist ein System 10 zum Herstellen von Hellbier als Endprodukt durch Mischen eines Starkbierkonzentrates mit einem genau vorbereiteten Wasser dargestellt. Das vorher er­ zeugte Starkbierkonzentrat kann in einem Tank oder mehreren Tanks 14 gelagert und über eine Leitung 15, durch einen Filter 16 und einen Regulator 17 zu einer Proportioniereinheit 20 geführt werden. Gemäß der Erfindung wird entlüftetes Wasser kontinuierlich über eine Zuführungsleistung 22 der Proportionier­ einheit 20 zugeführt, in der Starkbier und entlüftetes Wasser kontinuierlich in vorgewählte Proportionen gemischt werden, um Hellbier zu bilden. Das gemischte Starkbier und Wasser wird über eine Abflußleitung 25 durch eine Pumpe 26 aus der Proportioniereinheit 20 abgesaugt. Ein Karborator 28 kohlt die Mischung auf und die Leitung 29 führt die mit Kohlensäure angereicherte Mischung durch ein Durchflußmeßgerät 31 zu Vorratstanks 33, Flaschenfüllern (nicht dargestellt) oder anderen Einrichtungen.

Das zur Proportioniereinheit 20 geführte Wasser tritt in das System von einer entfernt gelegenen Wasserquelle 40 ein. Dort wird die Größe des Wasserstromes in das System durch eine Abmeß- bzw. Durchflußmeßeinheit 42 kontrolliert. Eine Pumpe 43 und eine Leitung 44 führen das Wasser zu einer ersten von zwei Deoxygenations-Säulen 50 und 51. Eine Entlüftungs­ säule dieser Art ist in der US-Patentanmeldung 8 71 539 vom 23. Jan. 1978 beschrieben. Wie den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, umfaßt jede der Entlüftungssäulen 50 und 51 einen Pumpeneinheit- Boden 52 und ein Entlüftungsmodul 53 oder mehrere dieser Entlüftungsmodule 54 und 55. Die Anzahl der Entlüftungssäulen 50 und 51 selbst und die Anzahl der Entlüftungsmodule 53 bis 55, die auf jeden Pumpenein­ heits-Boden 52 montiert ist, ist durch die Größe der zu be­ wirkenden Deoxygenation und durch die Größe des Raumes be­ stimmt, der zwischen den Grund der Entlüftungssäule und irgendeinem darüber befindlichen Hindernis zur Verfügung steht.

Das Wasser wird in jede der Entlüftungssäulen 50 und 51 durch einen oberen Einlaß 57 eingebracht und fällt, allgemein gesprochen, durch die Entlüftungssäule abwärts zum Pumpeneinheits-Boden 52 hin. Kohlen­ dioxid wird über eine Meßeinrichtung 49 von einer entfernt liegenden Quelle aus eingebracht und fließt im wesentlichen aufwärts zum Oberteil 56 der Entlüftungssäule hin. Diese Gegenstroman­ ordnung fördert das Entfernen von Luft und Sauerstoff aus dem Wasser und dessen Ersetzen durch Kohlendioxid sehr wirksam. Um diese sehr wirksame Entlüftung gemäß der Erfindung durchzu­ führen, umfaßt jedes Entlüftungsmodul 53 bis 55 eine Außenwand 60 und eine durchlöcherte Hemmschicht 61, die sich von der Außenwand 60 einwärts erstreckt, wie Fig. 3 zeigt. Ein Schacht­ teil 62, hier mittig angeordnet, erstreckt sich von der Hemm­ schicht 61 aufwärts. Die Außenwand 60, die Hemmschicht 61 und der Schachtteil 62 bilden ein mit gelochtem Boden versehenes Aufnahmeteil 63 zur zeitweisen Aufnahme einer kontinuierlichen Schicht oder einer Menge des Wassers W, das zu entlüften ist. Es ist klar, daß diese Schicht des Wassers nicht ruhend, sondern dynamisch beständig ist, d. h. Wasser fällt in den Aufnahmeteil 63 und die Wasserschicht W von oberen Teilen der Entlüftungssäule etwa in der gleichen Menge, wie Wasser aus der Schicht W über die Hemmschicht 61 verlorengeht.

Unterhalb jeder Hemmschicht 61 und jedem Schachtteil 62 ist ein Auffangbehälter 66 an davon vorspringenden Armen 67 aufge­ hängt. Dieser Auffangbehälter, der innerhalb der Außenwand 60 angeordnet ist, ist durch eine ringförmige Behälteraußenwand 68 und einen durchlöcherten Boden 69 gebildet, um zeitweise Flüssigkeit aufzunehmen, die von der direkt oberhalb des Be­ hälters liegenden Hemmschicht 61 heruntertropft. Somit enthält der Aufnahmebehälter 66 wiederum eine kontinuierliche Schicht oder Menge von Wasser W, die im wesentlichen dynamisch beständig ist.

Um den effektiv offenen Bereich des durchlöcherten Bodens 69 einzustellen und um zu verhindern, daß Flüssigkeit direkt durch den unterhalb des Aufnahmebehälters 66 liegenden Schachtteil 62 fallen kann, ist eine Maskenplatte 71, durch Bolzen 72 über dem Mittelteil des durchlöcherten Bodens 69 befestigt. Am äußeren Umfang der Hemmschicht 61 ist ein ringförmiges Masken­ blech 74 befestigt. Durch Einstellen der Größe der Maskenplatte 71 und des Maskenblechs 74 im Verhältnis zur zugeordneten Hemmschicht 61 und dem durchlöcherten Boden 69 kann das Volumen und die Menge des Wassers entsprechend eingestellt werden, das in der Entlüftungssäule behandelt wird.

Wie insbesondere in Fig. 3 dargestellt ist, tritt Kohlendioxid, das in die untere Einheit bzw. den Pumpeneinheit-Boden 53 über die Meßeinrichtung 49 eingebracht wird, über ein Kohlendioxid­ auslaßrohr 75 am oberen Ende der Entlüftungssäule aus. Auf diese Weise ist das Kohlendioxid, das durch die Entlüftungssäulen 50 oder 51 aufwärts strömt, durch die festen Schichten des Wassers W - die in einer abwechselnden, ringförmig erstreckten und kompakten nicht ringförmigen Anordnung liegen - gezwungen, einen serpentinen­ artigen Weg zu fließen, wie dies durch die Pfeile F in Fig. 3 angedeutet ist. Darüber hinaus fließt das Gas, wenn es längs des serpentinenartigen Weges aufwärts strömt durch teilweise gestapelte oder aufgereihte Vorhänge aus fallendem feinver­ teilten Wassertropfen D. Dieses enge intermittierende Mischen von aufwärts fließenden Kohlendioxid und abwärts fallendem Wasser bewirkt ein intensives Gas-Wasser-Mischen. Das inten­ sive Gas-Wasser-Mischen schafft seinerseits ein praktisch voll­ ständiges Austauschen der Sauerstoff enthaltenden vorher im Wasser gelösten Luft durch Kohlendioxid. Darüber hinaus wird das Wasser, wenn dieses durch die Entlüftungssäule abwärts fällt und sich dem Pumpeneinheit-Boden 52 und dem Kohlendioxideinlaß nähert, einer immer reineren Konzentration von Kohlendioxid ausgesetzt. Das Ersetzen von Sauerstoff durch Kohlendioxid wird noch weiter gefördert, wenn die Entlüftungssäule beispielsweise bei einem Druck von 27 bis 34 × 10^-3 MPa betrieben wird.

Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, können diese Entlüftungsmodule 53, 54 und 55 übereinander gestapelt und miteinander durch Ver­ bindungsstäbe 78 und Kupplungen 79 verbunden sein, um die gewünschte Säulenstarrheit zu schaffen und die gewünschte Entlüftungswirkung zu erreichen. Dichtungen 77 bewirken die wasser- und gasdichte Abdichtung zwischen den Entlüftungsmodulen der Entlüftungssäule.

Um das Wasser weiter zu kontrollieren, das durch die Deoxy­ genations- oder Entlüftungssäulen 50, 51 fließt, können Schalter am Pumpeneinheit-Boden 52 vorgesehen sein. Ein erster Schalter 80 schafft eine Kontrolle für ein unteres Niveau, um die Pumpeneinheit 52 zum Stillstand zu bringen und damit einen Anstieg des Wasserniveaus in der Entlüftungssäule 50 oder 51 zu bewirken. Ein zweiter Schalter 81 kann benutzt werden, um Wasser, dem der Sauerstoff entzogen worden ist, von den stromabwärts liegenden Teilen des in Fig. 1 dargestellten Systems zu anderen Vorrichtungen, beispielsweise einem Filter zur Filterwäsche zu führen. Ein dritter Schalter 82 und ein Ventil 95 können als Steuerung für ein oberes Niveau benutzt werden, um eine Rückführungsleitung 85 (Fig. 1) zu öffnen und Wasser von der Entlüftungssäule 51 zurück zur Durchfluß­ mengeneinheit 42 zu führen, wenn der Bedarf an Wasser an der stromabwärts liegenden Proportionierungseinheit 20 aus irgend­ einem Grund verringert ist. Diese Rückführungsleitung 85 ist, wie dargestellt, mit einem Ende 92 mit der Leitung 22 an einem Punkt verbunden, der stromabwärts von den Entlüftungssäulen 50, 51 und stromaufwärts von der Proportionierungseinheit 22 liegt. Das andere Ende 93 der Rückführungsleitung 85 ist mit dem System 10 an einem Punkt verbunden, der stromaufwärts der Entlüftungssäulen 50 und 51 liegt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Verbindungspunkt an der Durchflußmeßeinheit 42, um die Stabilität des Wasserflusses zu fördern. Diese Rückführungs­ leitung 85 ermöglicht ferner, daß Wasser kontinuierlich durch die Entlüftungssäulen 50, 51 geführt wird, um das Wasser zu einem vorbestimmten Gehalt von Sauerstoff zu befreien, be­ vor dieses stromabwärts entnommen werden kann. Motor und Pumpeneinheiten 86 und 87 sind vorgesehen, um Wasser aus den Entlüftungssäulen abziehen zu können.

Außerdem ist es gemäß der Erfindung möglich, zusätzliche Ent­ lüftungskapazität für das System zu schaffen, indem eine zweite Entlüftungssäule 51 stromabwärts und in Reihe mit der ersten Entlüftungssäule 50 vorgesehen wird. Das heißt, das von der Pumpeneinheit 86 am Boden der ersten Entlüftungssäule 50 abge­ zogene Wasser kann über eine Verbindungsleitung 88 zum oberen Wassereinlaß der zweiten Entlüftungssäule 51 zum weiteren Entlüften geführt werden. Nachdem das zusätzlich entlüftete Wasser durch die Motor- und Pumpeneinheit 87 abgezogen worden ist, kann es durch einen Kühler 90 geführt werden, bevor es in die Zuführungsleitung 22 eintritt.

Claims (1)

1. Entlüftungssäule zur kontinuierlichen Entlüftung von Was­ ser, das zum Verschnitt mit Starkbier vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ent­ lüftungssäule (50) mindestens ein Entlüftungsmodul (53) aufweist, das eine Außenwand (60), eine sich von dieser einwärts erstreckende durchlöcherte Hemmschicht (61) und einen Schachtteil (62) umfaßt, der sich von der Hemm­ schicht (61) aufwärts erstreckt, wobei die Außenwand (60) die Hemmschicht (61) und der Schachtteil (62) zusammen einen Aufnahmeteil (63) zur zeitweiligen Aufnahme von Wasser bilden, wobei das aufgenommene Wasser eine erste Gasbarriere (W) bildet, und daß das von der Hemmschicht (61) herunterfallende Wasser (D) in erste innige Berührung mit einem aufwärts fließenden Gas gebracht ist und das Entlüftungsmodul (53) ferner einen unterhalb der Hemm­ schicht (61) und des Schachtteiles (62) angeordneten Auffangbehälter (66) umfaßt, der einen durchlöcherten Boden (69) zur zeitweiligen Aufnahme von Wasser hat, das von der darüber liegenden Hemmschicht (61) herunterfällt und eine zweite Gasbarriere bildet, und daß das von dem durchlöcherten Boden (69) des Auffangbehälters (66) herunterfallende Wasser in eine zweite innige Berührung mit dem aufwärts fließenden Gas gebracht wird.