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Verfahren zum Würzekochen bei der Bierherstellung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Würzekochen bei der Bierherstellung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-PS 31 47 620 bekannt, wobei
die geläuterte Würze durch einen Wärmeaustauscher geleitet wird, der von Warmwasser
durchströmt wird, das über einen weiteren Wärmeaustauscher aufgeheizt wird, der
mit dem oberen Teil des Innenraums einer Würzepfanne verbunden ist, so daß die beim
Würzekochen erzeugten Schwaden durch diesen Wärmeaustauscher strömen.Die Würzepfanne
ist dabei mit einem externen Kocher verbunden, in dem im Umlauf die Würze auf Kochtemperatur
aufgeheizt wird. Durch den separaten Wasserkreislauf mit einem Wärmeaustauscher
zum Aufheizen des Wassers und dem weiteren Wärmeaustauscher zum Vorwärmen der Würze
ergibt sich einerseits ein relativ hoher apparativer Aufwand und andererseits fällt
eine relativ große Menge an Warmwasser an, die in diesem Verfahren nicht voll eingesetzt
werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
angegebenen Art so auszubilden, daß bei verringertem apparativem Aufwand eine Verringerung
bzw. bessere Ausnutzung der Primärenergie erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs
1 gelöst. Dadurch, daß die geläuterte Würze direkt durch die beim Kochen der im
Kocher befindlichen Würze auftretenden Schwaden bzw. Brüden vorgewärmt wird, ergibt
sich
eine Vereinfachung der Anlage in Verbindung mit einer besseren
Ausnutzung der Primärenergie, die dem Kocher zugeführt werden muß.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in der nachfolgenden
Beschreibung und in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur ein schematisches Flußbild
zeigt.
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über eine Leitung 10 wird von der Maische kommende, geläuterte Würze
mit einer Temperatur von etwa 75 bis 800C in einen Pufferbehälter 11 eingeleitet.
Mit 14 ist ein geschlossenes Kochgefäß bezeichnet, in dessen Unterteil eine Heizeinrichtung
15 und in dessen Oberteil ein Wärmeaustauscher 13 angeordnet ist. Vom Pufferbehälter
11 wird die Würze über eine Leitung 12 in den Wärmeaustauscher 13 und von diesem
durch eine Leitung 16,18 in einen Sammelbehälter 19 geleitet. Bei 17 ist ein nicht
näher dargestelltes Umschaltventil angeordnet. Vom Sammelbehälter 19 wird die Würze
auf der Unterseite in das Kochgefäß 14 eingeleitet. Bei 32 wird die Würze nach dem
Kochen abgezogen.
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Beim Kochen der im Kochgefäß 14 befindlichen Würze bilden sich Schwaden
bzw. Brüden, die im Wärmeaustauscher 13 die durch die Leitungen 12,16 fließende
Würze der nächsten Charge auf nahezu 100"C aufzeizen. Das anfallende Kondensat wird
über eine Leitung 24 in einen außerhalb des Kochgefäßes 14 angeordneten Wärmeaustauscher
25 geleitet und bei 26 abgezogen. Bei 27 wird Kaltwasser in den Wärmeaustauscher
25 eingeleitet und über eine Leitung 28,30 in einen Betriebswarmwassertank 21 geleitet,
von dem aus das warme Wasser über eine Leitung 22 für den Würzegewinnungsprozeß
entnommen
werden kann.Das Kaltwasser wird dem Brauwassernetz entnommen.
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Während Würze aus dem Pufferbehälter 11 durch den Wärmeaustauscher
13 geleitet wird, der sich unmittelbar im Dampfraum des Kochgefäßes 14 befindet,
wird in dem Kochgefäß die vorherige Würzecharge gekocht. Die Heizenergiezufuhr erfolgt
über die Heizeinrichtung 15, wobei die Kochtemperatur ca.100 bis 1100C beträgt.
Das Kochgefäß 14 steht dabei unter einem leichten Druck von 1 bis 1,5 bar. Der am
Wärmeaustauscher 13 kondensierende Naßdampf erwärmt die Würze von beispielsweise
750C auf ca.100°C. Zur Konstanthaltung des Systemdruckes und der damit verbundenen
Würzetemperatur stehen die Heizeinrichtung 15 und der Wärmeaustauscher 13 bezüglich
ihrer Heiz-bzw. Kühl leistung im Gleichgewicht.
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Das Naßdampfkondensat mit einer Temperatur von ca.850C wird im Wärmeaustauscher
25 durch kaltes Brauwasser von ca. 120C auf ca.25 bis 300C abgekühlt. Das bei 26
abgeführte Kondensat kann ganz oder teilweise verworfen werden. Es kann auch als
Kesselspeisewasser Verwendung finden. Das bei 27 zuströmende kalte Brauwasser wird
im Wärmeaustauscher 25 auf ca.80 bis 830C erwärmt.
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Durch Beenden der Wärmezufuhr über die Heizeinrichtung 15 und die
Aufrechterhaltung des Würzestromes durch den Wärmeaustauscher 13 erfolgt eine Abkühlung
im Kochgefäß 14 durch weitere Verdampfung, wobei sich ein Druckabbau ergibt. Je
nach Betriebsbedingungen kann dabei die zur Kühlung notwendige Würzmenge im Wärmeaustauscher
13 nicht ausreichen, um das zuvor angegebene Gleichgewicht zwischen Heiz- und Kühl
leistung aufrecht zu erhalten. In diesem Falle wird durch Umstellen des Ventils
17 die Leitung 18 abgesperrt und die Leitung 20 zum Warmwassertank 21 freigegeben
und gleichzeitig ein bei 29 angeordnetes Ventil umgestellt, so daß das durch den
Wärmeaustauscher
25 strömende Kaltwasser über eine Leitung 23 dem
Wärmeaustauscher 13 zugeführt wird, in dem es auf insgesamt etwa 80 bis 830C aufgeheizt
und danach über die Leitung 16,20 dem Warmwassersammeltank 21 zugeführt wird.
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Durch Absenken des Druckes im Kochgefäß 14 bis auf geringen Unterdruck
durch die Kühlung am Wärmeaustauscher 13 wird die in der Würzemasse enthaltene Wärmeenergie
für die technologisch notwendige Verdampfung genutzt, ohne daß dafür Primärenergie
in Form von Heizenergie aufgebracht werden muß. Durch den Druckabbau im Kochgefäß
14 kann ohne weiteren Betrieb der Heizeinrichtung 15 die Würze kochend gehalten
werden.
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Nach Beendigung desKochvorganges und der Druckabsenkung wird die Würze
über die Leitung 32 dem weiteren Brauprozeß zugeführt.
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In das leere Kochgefäß 14 wird über die Leitung 31 eine weitere Charge
an Würze aus dem Sammelbehälter 19 zugeführt und ein neuer Kochvorgang eingeleitet,
wobei vom Pufferbehälter 11 eine weitere Charge an geläuterter Würze in den Sammelbehälter
19 geleitet wird.
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Das Kochgefäß 14 ist für einen Druckbereich von wenigstens 0,5 bis
ca.1,5 bar ausgelegt, damit unter leichtem Überdruck gekocht werden kann und eine
Entspannungsverdampfung bis in den Unterdruckbereich ausführbar ist. Es ist auch
möglich, das Kochgefäß 14 als Würzepfanne auszubilden, die mit einem externen Kocher
in Verbindung steht, wobei der Wärmeaustauscher 13 im Dampfraum der Würzepfanne
angeordnet ist.
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Bei dem beschriebenen diskontinuierlichen Betrieb wird eine Primärenergieeinsparung
durch Aufheizen der Nachfolgecharge um etwa 250C im Wärmeaustauscher 13 und Rückgewinnung
der Energie des Naßdampfkondensats sowie durch Ausnutzung der Wärmeenergie der Würze
im Kochgefäß 14 zur weiteren Verdampfung
erreicht, da durch den
kühlungsbedingten Unterdruck eine Entspannungsnachverdampfung herbeigeführt wird.
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Im Wärmeaustauscher 13 wird der beim Kochen entstehende Naßdampf an
einer mit der geläuterten Würze beaufschlagten Wärmetauscherfläche kondensiert und
das Kondensat im Wärmeaustauscher 25 mittels Wasser gekühlt. Dabei wird der Naßdampfdruck
von leichtem Überdruck bis in den Unterdruckbereich geregelt. Somit wird der Wärmeinhalt
des Naßdampfes weitestgehend zurückgewonnen und im wesentlichen direkt zum Aufheizen
der nachfolgenden Würzecharge genutzt und damit der sonst notwendige Primärenergieeinsatz
vermieden. Durch die Absenkung des Dampfdruckes bis in den Unterdruckbereich wird
die Energie für die dabei ablaufende Verdampfung der Würze direkt entzogen, wodurch
ebenfalls Primärenergie eingespart wird.
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Bei dem beschriebenen Verfahren sind zwei Stufen vorgesehen, von denen
jede für sich oder beide gemeinsam angewendet werden können. In der ersten Stufe
wird im Wärmeaustauscher 13 die Würze der nachfolgenden Charge durch die Naßdampfenergie
der beim Würzekochen entstehenden Brüden von ca. 75 auf 1000C aufgeheizt, wobei
über die Heizeinrichtung 15 Heizenergie, zumindeste teilweise, zugeführt wird. In
der zweiten Stufe wird die Würze im Kochgefäß 14 durch eine ohne äußere Energiezufuhr
erfolgende Nachverdampfung von ca.1100C auf ca.900C abgekühlt, das Kochgefäß 14
dabei entspannt und die abzuführende Energie ebenfalls direkt auf den WürzestroX
übertragen.
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Diese zweite Stufe ohne Energiezufuhr über die Heizeinrichtung 15
kann unabhängig von der ersten Stufe durchgeführt werden, wenn die Würze im Kochgefäß
14, beispielsweise bei einem Hochdruckverfahren, ausreichend Energie enthält, um
die Würze über die erforderliche Zeit kochend zu halten, während am Wärmeaustauscher
13 die nachfolgende Würzecharge aufgeheizt wird.
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Durch die Anordnung des Wärmeaustauschers 13 in dem Kochgefäß 14 entfallen
auch Wärmeabstrahlverluste an dem Wärmeaustauscher.
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Es ist auch möglich, das Aufheizen der Maische durch den im Kochgefäß
14 vorgesehenen Wärmeaustauscher 13 vorzunehmen, wobei entsprechende Umschaltventile
und dergleichen Einrichtungen vorzusehen sind.
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Das beschriebene Verfahren kann gegebenenfalls auch bei kontinuierlichem
Betrieb durchgeführt werden.