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Verfahren und Vorrichtung zur Angärung von Würze
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Angärung von Würzen durch Zusammenführung von Würze mit Kräusen, d.h. einer
Suspension von Hefe in Würze.
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Die Angärung von Würze ist eine der kritischen Stufen des Brauverfahrens.
Störungen und Schwankungen bei der Angärung sind erfahrungsgemäß auch bei sorgfältigster
Durchführung aller vorhergehenden Stufen nicht ganz zu vermeiden.
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Störungen und Schwankungen bei der Angärung führen teilweise zu folgenschweren
Störungen und Schwankungen bei der Hauptgärung, die sich nicht nur kostenmäßig sondern
gelegentlich auch qualitätsmäßig stark bemerkbar machen. Die Angärung wird entweder
in offenen Anstellbottichen oder geschlossenen Angärtanks bzw. Flotationstanks durchgeführt.
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Die Größe und Anzahl der Anstellbottiche bzw. Angärtanks wird von
dem zeitlichen Anfall der Würzesude bestimmt, da eine längere Zwischenlagerung der
Würzesude vor der Angärung nicht möglich ist. Die Größe und Anzahl der Angärtanks
wird weiterhin dadurch bestimmt, daß die Befüllung eines Angärtanks maximal 10 bis
12 Stunden dauern darf, die Angärung ebenfalls 10 bis 12 Stunden erfordert, und
anschließend für die Entleerung und Reinigung nochmals bis zu 12 Stunden benötigt
werden. Ein Angärtank kann somit nach ca. 36 Stunden erneut eingesetzt werden. Um
eine gewisse Ausweichkapazität zu haben und gelegentlich auftretende Störungen und
Schwankungen bei der Angärung ausgleichen zu können, wird in der Praxis mit mindestens
4 Angärtanks gearbeitet.
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In Anlehnung an kontinuierliche Prozeße in anderen Branchen wurden
in den letzten Jahren kontinuierliche Verfahren zur Bierherstellung entwickelt und
eingesetzt. Ihr Prinzip beruht darauf, daß die entsprechend ausgelegten Gärgefäße,
in denen die Hefe vorgelegt wird, auf der einen Seite kontinu-
ierlich
mit trubfreier Würze beschickt werden, während auf der anderen Seite im gleichen
Maße Jungbier abgezogen wird.
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Die Hefevermehrung und der Vergärungsgrad werden dabei durch Belüftung,
Gärtemperatur und Hefeanstellmenge reguliert. Im großtechnischen Bereich haben sich
nur wenige Verfahren durchsetzen können. Zu diesen Systemen gehören die von Coutts,
das Labatt-System von Geiger, die Verwendung eines APV-Gärturmes und das Ramsden-Verfahren
(Kaskadensystem).
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All diese Systeme haben den Vorteil der Zeit- und Platzersparnis und
damit enorme Kostenvorteile. Da die kontinuierliche Gärung nach dem Start längere
Zeit ablaufen kann, läßt sich bei einfacher Kontrolle ein relativ gleichmäßiges
Bier herstellen, vor allem wenn man sich auf eine Biersorte beschränkt. Die Nachteile
dieser Systeme ergeben sich aus den Schwierigkeiten bei ihrer Planung und Aufstellung,
aber vor allem aus der geringen Flexibilität, der großen Anfälligkeit gegenüber
Infektionen (nicht zuletzt wurden die "Killer-Hefen" zuerst in solchen Systemen
nachgewiesen), der Mutationsbildungen der Hefe, sowie aus der verstärkten Bildung
von höheren Alkoholen, Carbonylverbindungen und organischen Säuren, die den Biercharakter
nachteilig beeinflussen; vgl. Brauwelt Nr.49 vom 4. Dezember 1975, 115. Jahrgang.
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Ein weiteres Verfahren zur kontinuierlichen Gärung wurde von Y. Cauwe
und D. Lethielleux beschrieben (Brauwelt 108, 1968, S.217 - 222). Bei diesem Verfahren
wird in analoger Weise zur kontinuierlichen Hefeerzeugung in einen stehenden Gärtank
von unten Würze eingeführt, sie wird sofort mit der
vergorenen Würze
verdünnt, die im Gefäß zirkuliert. Die vollständig vergorene Würze wird am Gefäßboden
abgezogen, wobei die Umwälzung des Gefäßinhaltes durch Kohlensäure bewirkt wird.
Dieses Verfahren soll angeblich unmittelbar zu ausstoßreifen Bieren führen, die
mit konventionell hergestellten Bieren vergleichbar sein sollen. Auch dieses Verfahren
ist mit dem Nachteil erhöhter Infektionsgefahr und der fehlenden Unterbrechungsmöglichkeit
des Verfahrens zwecks Reinigung verbunden. Eine praktische Anwendung hat dieses
Verfahren nicht gefunden.
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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Verfahren
zur Angärung von Würze zu verbessern und zu vereinfachen. Dabei sollte die Störanfälligkeit
reduziert werden und Schwankungen rasch ausgeglichen werden. Es sollte versucht
werden, die Vorteile der kontinuierlichen Prozeßführung auszunutzen, jedoch die
Möglichkeit der leichten und häufigen Unterbrechung zwecks Reinigung zu bieten.
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Das Verfahren sollte nach Möglichkeit innerhalb des 4 bis 5 Tage-Rhytmus
einer Woche durchführbar sein und sich nach Möglichkeit weitgehend automatisch steuern
und regeln lassen. Schließlich sollte das Jungbier einer konventionellen Hauptgärung
unterworfen werden, um geschmacklich mit den konventionell hergestellten Bieren
voll vergleichbar zu sein.
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Diese Aufgabe wird überraschenderweise dadurch gelöst, daß man a)
die Kräusen von unten in einen stehenden Gärtank vorlegt, b) den Gärtank von unten
mit Würze auffüllt, c) in den mit Junghier gefüllten Gärtank von oben ein
Gemisch
aus weiterer Würze und im Kreislauf geführten Jungbier einpumpt, d) von unten die
gleiche Menge Jungbier entnimmt, die von oben als Würze zugegeben wird und e) das
entnommene Jungbier zur Hauptgärung in Gärtanks überführt.
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Erfindungsgemäß wesentlich ist somit, daß die Würze zunächst einmal
von unten in die vorgelegte Kräusen eingepumpt wird bis der Tank gefüllt ist, und
dann die Einfüllrichtung umgekehrt wird und danach von oben ein Gemisch aus weiterer
Würze und ein im Kreislauf geführtem Jungbier aufgegeben werden. Nach der Umkehr
der Richtung des Einfüllens von Würze kann gleichzeitig mit der Entnahme von Jungbier
am unteren Ende des Gärtanks begonnen werden. Dabei ist zu beachten, daß unten die
gleiche Menge Jungbier entnommen wird, die von oben als Würze zugegeben wird. Am
einfachsten läßt sich dies erreichen, wenn die Druckdifferenz am Boden und am Kopf
des Gärtanks gemessen werden und zur Steuerung der zu entnehmenden Jungbiermenge
verwendet wird.
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Den Grad der Angärung kann man erfindungsgemäß besonders einfach durch
die Menge des im Kreislauf geführten Jungbieres steuern. Bei zu schwacher Angärung
wird die Menge des zudosierten Jungbieres erhöht. Bei starker Angärung wird die
Menge des zudosierten Jungbieres entsprecshend reduziert. Gewünschtenfalls ist es
durchaus möglich, zusätzlich den Grad der Angärung durch die Temperatur zu steuern.
Im allgemeinen genügt es jedoch, die Temperatur des Jungbieres im Gärtank inncrhalh
gewisser Grenzen kann stant zu halten. Die Temperaturregelung kann prinzipiell auf
verschiedene Weisen geschehen, beispielsweise durch
eine Regelung
der Würzetemperatur, einer Regelung der Temperatur des Gemisches aus Würze und dem
Kreislauf geführten Jungbier, oder aber durch einen Wärmemantel am Gärtank, durch
den der Gesamtinhalt erwärmt oder abgekühlt werden kann.
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Der Grad der Angärung von Würze wird am einfachsten durch Messung
der Dichte des entnommenen Jungbieres ermittelt.
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Diese Meßwerte werden erfindungsgemäß verwendet, die Menge des im
Kreislauf geführten Jungbieres zu steuern. Bei automatischer Messung der Dichte
des entnommenen Jungbieres ist es sogar möglich, die Menge des im Kreislauf geführten
Jungbieres automatisch zu steuern. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Störungen
und Schwankungen der Angärung sich sehr frühzeitig bemerkbar machen und allein durch
Regelung der Menge des im Kreislauf geführten Jungbieres sowie gegebenenfalls einer
Regelung der Temperatur ausgeglichen werden können, ist es erfindungsgemäß möglich,
stets die gleiche Menge Jungbier praktisch konstanter Qualität zu entnehmen wie
frische Würze aus dem Sudprozeß angeliefert wird. Es ist somit nicht nötig, zum
Ausgleich von Störungen und Schwankungen zusätzliche Kapazität an Angärtanks zur
Verfügung zu stellen. Es genügt vielmehr erfindungsgemäß einen einzigen entsprechend
eingerichteten Angärtank zu betreiben, welcher in der Lage ist, die vom Sudprozeß
anfallende Würze aufzunehmen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher besonders
geeignet für Betriebe, bei denen die Würze weitgehend kontinuierlich produziert
wird. In der Praxis geschieht dies in entsprechend eingerichteten Betrieben durch
eine Reihe von Sudanlagen, die zeitlich versetzt betrieben werden. Erfindungsgemäß
entspricht somit die Menge des Würzeeintritts vom Sud aus auch der Menge des Jungbieres,
welches den eigentlichen Gärtanks zugeführt wird.
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Die Angärung wird somit erfindungsgemäß gesteuert durch die Verweilzeit
bzw. Durchlaufzeit des Jungbieres durch den Angärtank, die Temperatur im Angärtank
und insbesondere die Menge des im Kreislauf geführten Jungbieres.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet man zweckmäßigerweise
eine Vorrichtung, bestehend aus einem zylindrokonischen Gärtank (1) mit einem oberen
Zulauf (2) mit einem in den Gärtank hereinragenden Leitungsrohr (3), einem unteren
Ablauf (4), einer Zuführungsleitung (5) für Kräusen und Würzen, einer Abführungsleitung
(6) mit Pumpe und Regelventil (7) für Jungbier, einer Rückführungsleitung (8) mit
einer Pumpe und Regelventil (9) für das Gemisch aus Würze und Jungbier und einem
Ventil (10). In der anliegenden Fig. ist eine bevorzugte Ausführungsform dieser
Vorrichtung näher erläutert. Darin bedeuten: 1) ein zylindrokonischer Gärtank, 2)
ein oberer Zulauf, 3) ein in den Gärtank hereinragendes Leitungsrohr, 4) ein unterer
Ablauf, 5) Zuführungsleitung für Kräusen und Würze, 6) Zuführungsleitung für Jungbier,
7) Pumpe und Regelventil für Jungbier, 8) Rückführungsleitung für das Gemisch aus
Würze und Jungbier, 9) Pumpe und Regelventil für das Gemisch aus Würze und Jungbier,
10) Ventil, 11) Druckmeßfühler am Kopf des Gärtanks, 12) Druckmeßfühler am Boden
des Gärtanks, 13) Kühlmantel, 14) Meßvorrichtung zur Bestimmung der Dichte des entnommenen
Jungbieres,
15) und 16) Sprühköpfe für Reinigungsmittel im Kopf
des Gärtanks, 17) Verteilerkopf Als stehende Gärtanks kommen prinzipiell alle üblichen
Gärtanks in Frage, jedoch werden erfindungsgemäß zylindrokonische Gärtanks bevorzugt,
da sie sich am einfachsten und sichersten reinigen lasssen'und auch an vollautomatische
Reinigungssysteme angeschlossen werden können. Das in dem Gärtank hereinragende
Leitungsrohr (3) weist vorzugsweise einen Verteilerkopf (17) auf, durch den das
Gemisch aus Würze und dem im Kreislauf geführten Jungbier gleichmäßig im oberen
Teil des Jungbieres eingetragen werden. Das Leitungsrohr (3) mit dem Verteilerkopf
ist so lang, das es in die Füllung des Gärtanks eintaucht. Dies bedeutet umgekehrt,
daß in der Stufe b) des erfindungsgemäßen Verfahrens der Gärtank so weit aufgefüllt
wird, daß das Einleitungsrohr (3) in die Füllung eintaucht. Hierdurch wird vermieden,
daß das Gemisch aus Würze und Jungbier im freien Fall auf die Oberfläche der Tankfüllung
auftritt und zu unerwünschtem Schäumen der Tankfüllung führt. Durch den Verteilerkopf
wird erreicht, daß die Füllung des Gärtanks horizontal möglichst gleichmäßig erfolgt
und das Jungbier mit relativ konstanter Geschwindigkeit von oben nach unten den
Angärtank durchwandert. Die Verweilzeit des Jungbieres im Angärtank beträgt somit
die üblichen 9 bis 12 Stunden wie beim konventionellen Angärverfahren.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst
einmal von unten Kräusen in den Gärtank vorgelegt und von unten mit Würze aufgefüllt,
und zwar wie bereits dargelegt solange bis das Einleitungsrohr (3) in das Jungbier
eintaucht. Sobald der Vergärungsgrad das gewünschte Maß erreicht hat, wird das Ventil
(10), das vorzugsweise als Doppelkreuzregelventil ausgestattet ist, so umge-
schaltet,
daß die weitere Würze durch die Rückführungsleitung (8) von oben in den Gärtank
eingeführt wird. Die Pumpe und das Regelventil (9) werden dabei so eingestellt,
daß eine gewisse Menge Jungbier von unten im Gärtank entnommen wird und sich mit
der frischen Würze vermischt. In dem oberen Teil des Angärgefäßes wird somit bereits
ein Würze-Jungbiergemisch eingegeben, so daß die Angärung unverzüglich und ohne
Durchmischung mit unteren Schichten des Gärtanks beginnen kann. Sobald die Druckmeßfühler
(11) und (12) eine ausreichende Füllhöhe signalisieren, wird über die Pumpe und
das Regelventil (7) Jungbier über die Abführungsleitung (6) in die üblichen Gärtanks
abgepumpt.
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Diese Regelung gewährleistet, daß das Einleitungsrohr (3) stets in
die Gärtankfüllung eintaucht und nur so viel Jungbier entnommen wird wie durch die
Zufuhr frischer Würze ausgeglichen wird. Zweckmäßigerweise erfolgt diese Regelung
über einen automatischen Durchflußanzeiger mit automatischem Schreiber, so daß hierfür
alle manuellen Tätigkeiten entfallen.
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Unterhalb des Ablaufes (4) des Gärtanks werden regelmäßig Proben des
Jungbiers auf ihren Vergärungsgrad hin untersucht. Dies erfolgt zweckmäßigerweise
am einfachsten durch Bestimmung der Dichte. Ist der Angärungsgrad zu gering, wird
die Menge des im Kreislauf geführten Jungbieres erhöht. Ist der Angärungsgrad zu
hoch, wird die Menge des im Kreislauf geführten Jungbieres entsprechend reduziert.
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Meßvorrichtung (14) zur Bestimmung der Dichte
des entnommenen Jungbieres vorzusehen, deren Meßwerte für eine automatische Steuerung
der im Kreislauf zu führenden Jungbiermenge benutzt werden kann.
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Eine weitere Möglichkeit zur Regulierung des Angärunggrades besteht
in der Zufuhr oder Abführung von Wärme. Dies kann zwar prinzipiell erfolgen durch
entsprechende Temperaturre-
gelung der zugeführten Würze, oder
aber des Gemisches aus Würze und Jungbier in der Rückführungsleitung (8). Am einfachsten
ist es jedoch, den Gärtank mit einem Kühlmantel (13) zu versehen, mit dessen Hilfe
es möglich ist, sehr rasch große Mengen Wärme abzuführen. Die Temperaturregelung
kann insbesondere beim Anfahren oder Abfahren der Anlage von Bedeutung sein, bei
denen eine Regelung durch die Zuführung von im Kreislauf geführtem Jungbier keinen
Einfluß auf den Angärungsgrad nehmen kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise mindestens zwei
Sprühköpfe (15) und (16) für Reinigungsmittel im Kopf des Gärtanks auf. Diese Maßnahme
ist notwendig, da ein in den Gärtank hereinragendes Leitungsrohr (3) bei nur einem
Sprühkopf für Reinigungsmittel einen Sprühschatten erzeugen würde und damit eine
vollständige Reinigung verhindert. Nur bei zwei oder mehreren Sprühköpfen wird dieser
Nachteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber üblichen Gärtanks ohne ein
derartiges in den Gärtank hereinragendes Leitungsrohr ausgeglichen. In der Praxis
hat sich die Kombination aus einem stehenden und einem rotierenden Sprühkopf für
Reinigungsmittel besonders bewährt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglichen außer den aus Kostengründen erwünschten Platz- und Zeitersparnissen
weitere erhebliche Vorteile. Der Grad der Angärung ist sehr exakt einstellbar, so
daß Gärstörungen im eigentlichen Gärtank weitgehend ausgeschlossen werden können.
Die Hefe im Angärtank befindet sich ständig in der Vermehrungsphase, so daß die
Gefahr unerwünschter Gärerscheinungen während der Angärung bzw.
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der Hauptgärung erheblich reduziert wird. Bei kontinuierlichem Würzezulauf
kann die kontinuierliche Angärung mehrere Wochen ohne Zwischenreinigung betrieben
werden.
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Trotzdem ist es erfindungsgemäß möglich, auf Wunsch auch
den
üblichen 4 oder 5 Tagesrythmus der Brauerei ein zuhalten, da leicht an- und abgefahren
werden kann und sich anschließend leicht und wirkungsvoll automatisch reinigen läßt.
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