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W§rmetauscher zur Aufheizung von Maische
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oder Bierwürze Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Aufheizung
von Maische oder Bierwürze, mit Einrichtungen zur Regelung der Wärmezufuhr.
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Um Maische oder Bierwürze auf die jeweils erforderliche Temperatur
aufzuheizen bzw. zum Kochen zu bringen, ist es allgemein bekannt, entsprechende
Braupfannen mit Heizeinrichtungen (z.B. Bodenheizungen oder zusätzlich eingebauten
Heizeinrichtungen) auszurüsten. Neuerdings sind in der Praxis jedoch auch'verschiedene
Wärmetauscher verwendet worden, in denen Maische und Bierwürze gesondert auf die
erforderlichen Temperaturen aufgeheizt werden.
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Hierzu bedient man sich in erster Linie der bekannten Rohrbündel-Wärmetauscher,
in denen eine indirekte Aufheizung des jeweiligen Produktes (Maische oder Bierwürze)
erfolgt, was gegenüber herkömmlichen Aufheizeinrichtungen (in Braupfannen und dgl.)
vielfach mit einer erheblichen Energieeinsparung geschehen kann.
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Bei den bisher verwendeten Wärmetauscher-Ausführungen hat es sich
jedoch in der Praxis gezeigt, daß Schwierigkeiten insofern auftreten, als bestimmte
Grenztemperaturen unbedingt eingehalten werden müssen und nicht überschritten werden
dürfen, da ansonsten sehr schnell Enzyme zerstört werden können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher
der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich auch bei sehr unterschiedlichen
Einsatzfällen durch seine äußerst gute Temperatur-Regelmöglichkeiten auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Ausbildung als
Doppelrohr-Wärmetauscher mit mehreren über Rohrbögen verbundenen geraden Heizrohren,
bei dem die den einzelnen Heizrohren zugeordneten Ein- bzw.
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Austrittsventile für das Heizmedium gesondert regelbar sind.
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Da bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform jedes der geraden
Heizrohre des Doppelrohr-Wärmetauschers mit eigenen Ein- und Austrittsventilen für
das Heizmedium ausgestattet ist und diese Ventile gesondert geregelt werden können,
kann jedes der genannten Heizrohre bei einem Aufheizvorgang - hinsichtlich des Zu-
und Abführens von Heizmedium - gesondert zu- und abgeschaltet werden. Auf diese
Weise kann ein ganz gezieltes stufenweises Aufheizen des jeweiligen Produktes (Maische
oder Bierwürze) erzielt werden.
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Das bedeutet also, daß bei diesem Doppelrohr-Wärmetauscher in Anpassung
an die jeweils erforderliche Aufheizung eines Produktes die jeweils wirksame Wärmetauscherfläche
durch Zu-oder Abschalten einiger gerader Heizrohre vergrößert oder verkleinert werden
kann.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Ausbildung als Doppelrohr-Wärmetauscher
auch dadurch, daß durch die geraden, glatten Rohre und durch die einander benachbarte
gerade Heizrohre verbindenden Rohrbögen keinerlei Schmutzecken für das durchlaufende
und auf zuheizende Produkt vorhanden sind, so daß dieser Doppelrohr-Wärmetauscher
- im Gegensatz zu herkömmlichen Rohrbündel-Wärmetauschern (bei denen z.T. Reinigungsflüssigkeit
durchgepumpt werden muß) - keinerlei Probleme beim Reinigen bzw. Leerlaufenlassen
auftreten.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
sowie aus der folgenden Beschreibung zweier in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele.
Es zeigen Fig. 1 den Doppelrohr-Wärmetauscher in Verbindung mit wenigstens einem
Braugefäß; Fig. 2 eine Ausführungsform des Doppelrohr-Wärmetauschers innerhalb einer
kontinuierlich arbeitenden Würzekocheinrichtung.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist ein Doppelrohr-Wärmetauscher
1 zum Aufheizen von Maische oder Bierwürze vorgesehen. Es sei zunächst angenommen,
daß die in Fig. 1 gezeigte Gesamteinrichtung der
Aufheizung von
Maische zur Bierherstellung dient.
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In Fig. 1 sind neben dem Doppelrohr-Wärmetauscher 1 vor allem auch
zwei Braugefäße zu erkennen, bei denen es sich beispielsweise um einen üblichen
Maischbottich 2 sowie eine üblich ausgebildete Maischpfanne 3 handeln kann.
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Was nun den Doppelrohr-Wärmetauscher 1 anbelangt, so kann man in Fig.
1 gut erkennen, daß dieser durch mehrere mit Abstand übereinander angeordnete, im
wesentlichen gleichartig ausgebildete gerade Heizrohre 4 sowie jeweils einander
benachbarte gerade Heizrohre 4 mitein-4 ander verbindende Rohrbögen 5 gebildet wird.
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Dabei ist jedoch nur jedes gerade Heizrohr 4 in Form eines Doppelrohres
ausgebildet, von dem jeweils das innere Rohr 4a zum Durchleiten des aufzuheizenden
Produkts (in diesem Fall also Maische) dient, während das daherum angeordnete äußere
Mantelrohr 4b zum Hindurchleiten des Heizmediums dient, um das innere Produktrohr
4a bzw. das darin fließende Produkt aufzuheiten, so daß eine indirekte Aufheizung
des Produktes erfolgt. Der Produktzulauf 6 ist am obersten geraden Heizrohr 4 angeordnet,
während der Produktauslauf 7 sich am untersten Heizrohr 4 befindet. An diesem Produktauslauf
7 ist ferner ein Auslaufventil 8 angeordnet, das - wie weiter unten noch näher erläutert
wird - thermostatisch
steuerbar ist.
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Von Bedeutung ist ferner, daß jedem geraden Heizrohr 4, und zwar an
dessen Mantelrohr 4b, ein Eintrittsventil 9 und ein Austrittsventil 10 für das Heizmedium
zugeordnet ist. Jedes dieser Ein- bzw. Austrittsventile 9 bzw. 10 kann dabei gesondert
geregelt werden, so daß jedem geraden Heizrohr 4 bzw. dessen Mantelrohr 4b die Heizmediumzufuhr
gesondert zu- und abgeschaltet werden kann.
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Der Doppelrohr-Wärmetauscher 1 besitzt ferner eine Vorwahl-Steuereinrichtung
1i, mit deren Hilfe die Austrittstemperatur des aufzuheizenden Produktes entsprechend
den jeweiligen Erfordernissen voreingestellt werden kann. Diese Vorwahl-Steuereinrichtung
11 ist steuerungsmäßig einerseits mit dem thermostatgesteuerten Auslaufventil 8
und andererseits zumindest mit den Eintrittsventilen 9 zu den Mantelrohren 4b der
geraden Heizrohre 4 verbunden. Auf diese Weise kann die erforderliche Produkt-Austrittstemperatur
am Auslauf 7 bzw. Auslaufventil 8 ganz exakt gesteuert werden da mit Hilfe der Ein-und
Austrittsventile 9 bzw. 10 die Zufuhr zu den einzelnen Heizrohren 4 in gewünschter
Weise zu-oder abgeschaltet, ggfs. mehr oder weniger gedrosselt werden kann, um auf
diese Weise die Produktaufheizung äußerst feinfühlig und exakt zu beeinflussen.
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Für einen guten Aufheiz-Wirkungsgrad ist ferner die Anordnung der
Ein- und Austrittsventile 9, 10 bei den geraden Heizrohren 4 von Bedeutung.
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Diese Ein- und Austrittsventile 9 bzw. 10 sind jeweils an den Enden
des zugehörigen geraden Heizrohres 4 bzw. des zugehörigen Mantelrohres 4b in der
Weise angeordnet, daß das Heizmedium im Gegenstrom zu dem aufzuheizenden Produkt
geführt wird.
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Betrachtet man Fig. 1, dann erkennt man, daß bei dem Doppelrohr-Wärmetauscher
1 das aufzuheizende Produkt dem Produktrohr 4a über den Produktzulauf 6 zugeführt
wird, während das an dem zugehörigen Mantelrohr 4b anschließende Eintrittsventil
9 an dem dem Produktzulauf 6 entgegengesetzten Ende und das Austrittsventil 10 dieses
obersten Mantelrohres 4b am Ende des Produktzulaufes 6 angeordnet ist (vgl.auch
Produktpfeile 12 und Heizmediumpfeile 13).Bei dem Heizmedium wird es sich vorzugsweise
um entsprechend aufgeheizten Dampf handeln; es kann jedoch ggfs. auch entsprechend
aufgeheiztes Wasser verwendet werden.
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Wenn der Doppelrohr-Wärmetauscher 1 - wie in diesem Beispiel der Fig.
1 zumindest einem Braugefäß (in diesem Falle dem Maischbottich 2 und der Maischpfanne
3) zugeordnet ist - dann dient er zum äußeren Aufheizen des Produktes (Maische),
und er ist vorzugsweise so weit oberhalb der Braugefäße 2, 3 installiert, daß das
aufzuheizende Produkt durch Eigengefälle vollkommen aus-
fließen
kann. Eine solche Anordnung läßt sich der Fig. 1 entnehmen. Bei der erwähnten Außenaufheizung
der Maische ist ferner ein Umpump-Kreisleitungssystem in der aus Fig. 1 ersichtlichen
Weise vorhanden, das den Doppelrohr-Wärmetauscher 1 so mit dem jeweiligen Braugefäß
(Maischbottich 2 bzw. Maischpfanne 3) verbindet, daß'die Maische aus dem Bodenauslauf
2a bzw. 3a des jeweiligen Braugefäßes 2 bzw. 3 auslaufen und über eine Pumpe 14
dem Produktzulauf 6 des Doppelrohr-Wärmetauschers 1 zugepumpt werden kann. Es versteht
sich von selbst, daß das Umpump-Kreisleitungssystem 15 mit üblichen Rohrleitungs-
und Rohrleitungsarmaturen (Steuerventile usw.) so ausgestattet ist, daß das aufgeheizte
Produkt (Zeile 12) wieder zurück in das entsprechende Braugefäß (Maischbottich 2
oder Maischpfanne 3) gefördert oder nur umgepumpt (ohne Durchlauf durch den Wärmetauscher
1) oder auch abgefördert werden kann.
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Die Funktion dieses zuvor anhand der Fig. 1 erläuterten Ausführungsbeispieles
kann für die Aufheizung von Maische beispielsweise folgendermaßen sein: Nach dem
Füllen zumindest eines der beiden Maischgefäße ff oder 3 wird die Maische zum Aufheizen
(ggfs. bis zum Kochen) über den Bodenauslauf 2a bzw. 3a abgezogen und mit Hilfe
der Pumpe 14 über den Doppelrohr-Wärmetauscher 1 umgepumpt. Die erforderliche Heizflächengröße
wird durch die auf-
zuheizende Maischemenge sowie durch die geforderte
Aufheizleistung bestimmt. Die Ausgangstemperatur der Maische beträgt beispielsweise
520Celsius. Die sog. Kochmaische wird dann bis zur Kochtemperatur in Stufen aufgeheizt,
und zwar von 520Celsius auf 640celsius, wobei dann bei 640Celsius eine Verzuckerungsrast
von ca. 15 bis 20 Minuten erfolgt, worauf dann weiter auf 720Celsius aufgeheizt
wird.
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Bei dieser Temperatur findet die Nachverzuckerung (ca. 10 bis 15 Minuten)
statt, nach der dann das Aufheizen auf Kochtemperatur erfolgen kann, wobei nach
Erreichen dieser Kochtemperatur noch etwa 20 Minuten lang gekocht werden kann.
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Damit in jeder der genannten Stufen, insbesondere in den genannten
Zwischenstufen (640Celsius und 720Celsius) keine Zerstörung der prozeßnotewendigen
Enzyme auftreten kann, ist auf eine äußerst genaue Einhaltung der Maischeaustrittstemperatur
beim Doppelrohr-Wärmetauscher 1 zu achten, d.h. die jeweils vorgegebene Aufheiztemperatur
soll zwar erreicht, aber nicht überschritten werden. Hierzu eignet sich der Doppelrohr-Wärmetauscher
1 in der oben erläuterten Ausführung und Funktionsweise ganz besonders gut, da er
sich - wie erwähnt - ganz genau und feinfühlig auf die gewünschte Austrittstemperatur
einregeln läßt.
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Soll dagegen nicht Maische1 sondern Würze bis zum Kochen aufgeheizt
werden, dann kann dies -im Vergleich zur Maischeaufheizung - verhältniß-
mäßig
einfacher vonstatten gehen. Die Ausgangstemperatur beträgt beispielsweise 750C,
und die Aufheizung der Würze auf Kochtemperatur kann ohne Zwischenstufen erfolgen,
bei einem Kochen von durchschnittlich 75 Minuten.
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Aus dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ergibt sich ferner, daß bei
der Verwendung von zwei Braugefäßen jeweils das eine mit dem Doppelrohr-Wärmetauscher
1 arbeitet. So kann beispielsweise die in dem Maischbottich 2 befindliche Gesamtmaische
entsprechend aufgeheizt werden, während demgegenüber die in der Maischpfanne 3 befindliche
Teilmaische in der erforderlichen Weise im Doppelrohr-Wärmetauscher 1 durch Außenkochung
aufgeheizt werden kann.
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Eine weitere Verwendungsmöglichkeit des Doppelrohr-Wärmetauschers
ist in Fig.2 veranschaulicht.
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Hier ist in rein schematischer Darstellung eine kontinuierlich arbeitende
Würze-Kocheinrichtung 28 veranschaulicht. Diese Würze-Kocheinrichtung 20 enthält
in diesem Ausführungsbeispiel drei in Reihe geschaltete Wärmetauscher2\?, 22, 23,
von denen - in Würze-Fließrichtung (Pfeil 24) , betrachtet - die ersten beiden Wärmetauscher
in Form von herkömmlichen Rohrbündel-Wärmetauschern -2- 22 ausgebildet sein können,
während der letzte Wärmetauscher als Doppelrohr-Wärmetauscher 23 ausgebildet ist,
und zwar im wesentlichen in genau der gleichen Weise wie der Doppelrohr-Wärmetauscher
1 im zuvor erläuterten Beispiel
gemäß Fig. 1. Aus dem zuletzt genannten
Grunde erübrigt sich eine erneute Beschreibung dieses Doppelrohr-Wärmetauschers
23; es sei lediglich darauf hingewiesen, daß auch hier wiederum die erwähnten Eintrittsventile
25 und Austrittsventile 26 für das Heizmedium sowie das thermostatgesteuerte Auslaufventil
27 am Auslauf des Doppelrohrwärmetauschers vorgesehen sind (in gleicher Weise wie
beim Wärmetauscher 1 gemäß Fig. 1). Dem in der Wärmetauscherreihe zuletzt angeordneten
Doppelrohrwärmetauscher 23 sind - in Würzefließrichtung (Pfeile 24) ferner in üblicher
Weise eine Heißhaltestrecke 28 sowie zwei in Reihe geschaltete Abscheider 29 und
30 nachgeordnet. Vor dem ersten Rohrbündel-Wärmetauscher 21 kann eine Pumpe 31 und
davor ein übliches Vorlaufgefäß 32 angeordnet sein.
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Das kontinuierliche Kochen der Würze geschieht in Fließrichtung (Pfeile
24) etwa in folgender Weise: Dem Vorlaufgefäß 32 werden Würze (Pfeil 33) beispielsweise
vom Läuterbottich sowie Hopfen (Pfeil 34)in an sich bekannter Weise zugeführt.
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Mit Hilfe der Pumpe 31 wird das aus dem Vorlaufgefäß 32 kommende Produkt
der Reihe nach durch den Rohrbündel-Wärmetauscher 21, den Rohrbündel-Wärmetauscher
22 und den Doppelrohr-Wärmetauscher 23 sowie durch die Heißhaltestrecke 28 und die
beiden Abscheider 29,30 gefördert. Die beiden Abscheider stehen - wie
strichpunktiert
angedeutet - über Brüden-Leitungen mit den beiden Rohrbündel-Wärmetauschern 21 und
22 zwecks Wärmerückgewinnung in Verbindung, wie es an sich bekannt ist. Hierbei
wird die Würze in dem ersten Rohrbündel-Wärmetauscher 21 etwa von 750C auf 940C
und in dem zwe-iten Rohrbündel-Wärmetauscher von etwa 940C auf 1070C aufgeheizt.
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Die endgültige Aufheizung der Würze auf die gewünschte Kochtemperatur
(z.B. 1400C) erfolgt in dem letzten Wärmetauscher, nämlich in dem Doppelrohrwärmetauscher
23 in genau steuerbarer Weise, wie es weiter oben im Zusammenhang mit dem Doppelrohrwärmetauscher
1 gemäß Fig. 1 ausführlich erläutert worden ist. Als Heizmedium kann auch in diesem
Falle Frischdampf, Hochdruck- Heißwasser oder dgl. verwendet werden, wobei die mittleren
Dampf- bzw. Heißwassertemperaturen etwa zwischen 150 und 1600C liegen werden.