DK142242B - Fremgangsmåde til kontinuerlig mæskning ved brygning af urt til øl og andre maltdrikke og apparat til udøvelse af fremgangsmåden. - Google Patents

Description

142242 o

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til kontinuerlig mæskning ved brygning af urt til øl og andre maltdrikke og et apparat til udøvelse af fremgangsmåden.

5 Man kender flere fremgangsmåder til brygning af øl urt, der kan klassificeres i to hovedkategorier: Den "klassiske" brygmetode og den kontinuerlige fremgangsmåde.

Ved disse fremgangsmåder underkastes malten en vis behandling, og råfrugten såsom ris, majs, byg og andre 10 stivelsesholdige produkter underkastes en anden behandling, som kun kan gennemføres ved tilførsel af en del af malt-mæsken eller af enzymer fra en ydre kilde. For hvert af de vigtige brygmaterialer dvs. malten og råfrugten anvender man et bestemt forsukringsdiagram, hvorved fremkaldes 15 en bestemt enzymvirkning ved at forøge temperaturen fra 45°C til 75°C, hvilket sker trinvis, normalt tre trin. Det første trin ligger ved ca. 45°C, hvor proteolysen gennemføres. Så forøges temperaturen til ca. 65°C i det andet trin, som tillader indvirkning fra β-amylasen, og deref-20 ter hæves temperaturen til ca. 75°C for at fremkalde a-aroy-lasevirknlngen. Hele brygningens varighed til mæskens forsukring ved trinvis temperaturforøgeIse i et diskontinuerligt apparat ligger på 120-140 minutter. Den klassiske brygning byder strengt begrænsede driftsbetingelser mht, 25 tid/temperatur-diagrammet og formalingen, og det er nødvendigt at benytte særskilt behandling af råfrugten.

Trods disse begrænsninger har bryggeriindustrien været tilbageholdende overfor kontinuerlig urtfremstilling i virkelig stor målestok, især fordi man ikke fuldt ud 30 har løst de problemer, der knytter sig til kontinuerlige brygmetoder.

Kontinuerlig urtfremstilling har en række store fordele, herunder en formindskelse af apparaturet, som hele tiden fungerer i fyldt tilstand og dimensioneres til 35 permanent gennemsnitsydelse i stedet for spidsbelastning, mere fuldstændig termisk regenerering, og formindskelse af driftsudgifterne ved indretning af trinfølgen af operati- 142242

O

2 oner rummæssigt langs fremgangsmådens vej i et permanent arrangement, der kræver færre eller mindre indgreb.

Disse fordele ved kontinuerlig drift har dog hidtil ikke kunnet opnås ved indbrygningen, fordi mæsken ik-5 ke skal behandles ensartet, da visse dele af mæsken skal behandles længere og mere intenst end andre og gennemløbe apparatet til forskellige tidspunkter i en rækkefølge af trin, hvoraf kun de midterste kan gribe ind over hinanden.

Fra US patentskrift nr. 3.468.240 kendes en frem-gangsmåde og et apparat til kontinuerlig mæskning ved brygning af ølurt, nemlig af den art ved hvilken man indmæsker formalet malt og formalet råfrugt med vand og leder mæsken i en kontinuerlig strøm opad gennem et lodret tårn inddelt i en række successive oven på hinanden beliggende be-I5 handlingszoner, som holdes oprørt og opvarmes således, at mæskens temperatur ved gennemstrømningen hæves fra indbrygningstemperaturen til forsukringstemperaturen og eventuelt helt til kogepunktet. Det har imidlertid vist sig, at denne fremgangsmåde og det pågældende apparat er behæf-20 tet med en del ulemper. Den vigtigste af disse består formentlig i, at det ifølge US patentskriftets egne angivelser er nødvendigt at foretage en ret kraftig opdeling af mæsken i en række behandlingsstrømme, idet man arbejder med tykmæsk og tyndmæsk. Praktiske erfaringer viser endvi-25 dere, at især tykmæskens behandling volder problemer. Ud over behandlingen i det ovennævnte lodrette tårn undergår tykmæsken tillige behandling i en tilsvarende vandret liggende mæskekolonne, og efter sammenblanding med tyndmæsken foretages endnu en behandling i en vandretliggende mæske-30 kolonne. Såfremt man ønsker dobbeltmæskning, efterfølges hele denne behandling af en ligeså omfattende behandling på en række tilsvarende apparater jfr. således diagrammet i fig. 10 i US patentskrift nr. 3.468.240, og om nødvendigt, kan man endda gennemføre en tredobbelt mæskning, med 33 deraf følgende yderligere opbud af apparatur og overførselsledninger, som skal rengøres fra tid til anden- Denne opdeling i tykmæsk og tyndmæsk er nødvendig af hensyn til

O

3 U2242 mæskens natur, fordi de grovere partikler kræver lasngere behandlingstid, før de er fuldstændigt ekstraheret. Af denne årsag er,det især tykmæsken, som gennemgår ekstrem lang behandlingstid, og i virkeligheden føres de grovere 5 partikler for at opnå en fuldstaandig udludning næsten til kogepunktet med deraf følgende stor risiko for påbrænding på diverse hedeflader. Herudover består især fare for uønskede afsætninger i kroge langs hele fremføringsvejen.

Ifølge US patentskriftets fig. 1 og fig. 5 er mæ-10 sketårnet indrettet i en lang række behandlingszoner, opdelt ved gulve anbragt i etager og hver forsynet med hul skiftevis i tårnets ene og anden side. Mæsken fremføres herved ad en slags zigzagvej, og det fremgår, at der er tale om gradvis fortrængning fra den ene celle til den an-15 den, formentlig i kraft af indpumpningen af frisk indmæsk-ning forneden. Herved fremføres hele mæsken, dvs. såvel partikler som væske med samme hastighed. Mæsketårnet er forsynet med en centralt anbragt omrøreraksel, på hvilken der er anbragt omrørerblade midt i de enkelte celler, så-20 ledes at man i videst mulig udstrækning søger at eliminerer de værste problemer med bundfældning af især grovere partikler i den anvendte malt- og råfrugtskrå.

Simpel forsøgsmæssig afprøvning af det pågældende udstyr har dog vist, at disse ulemper faktisk ikke lader 25 sig overvinde effektivt, og at omfattende manuel rengøring af mæsketårnet er nødvendig med endog ret korte intervaller. Hertil kommer, at det i praksis tillige har vist sig, at væsken på grund af kraftig omrøring er udsat for en i høj grad uønskelig tilbageblanding fra hver enkelt celle 30 til den umiddelbart foregående celle, hvilket nu har vist sig at skyldes manglende regulering ved overførslen fra den ene celle til den næstfølgende. Som nævnt ovenfor sker denne overførsel blot gennem huller i gulvene, der ganske vist er anbragt skiftevis i hver side af tårnet; men 35 dette er ikke ret effektivt mod tilbageblanding.

Den i US patentskrift nr. 3.468.240 beskrevne teknik har derfor i praksis vist sig at være særdeles van- 142242

O

4 skelig at udøve på grund af et ret stort opbud af apparatur, som er udsat for kraftig tilstopning såvel som på-brænding med deraf følgende behov for hyppig nødvendig manuel rengøring.

5 Det har nu vist sig, at ovennævnte ulemper kan af hjælpes ved kontinuerlig mæskning i et lodret tårn, hvor man ligeledes indfører den frisk indmæskede strøm i bunden og udtager den færdige mæsk i toppen, hvilket tårn ligeledes er opdelt i en række oven på hinanden anbragte 10 behandlingszoner, der holdes omrørt ved hjælp af en centralt anbragt omrøreraksel påmonteret omrørere i de respektive behandlingszoner og som opvarmes, idet mæskens temperatur hæves i det ønskede mønster fra indbrygningstemperaturen til afmæskningstemperaturen. Imidlertid gennemlæ føres fremgangsmåden ifølge opfindelsen på en anden måde, hvilket tilvejebringer en lang række tekniske forbedringer, der først og fremmest' skal ses i et forenklet apparatur, som er af mere kompakt natur, som er lettere at regulere, og som især giver hurtigere behandlingstider og 20 således forøget produktivitet. Herved opnås specielt bedre og mere effektiv varmeoverførsel med mindre risiko for påbrænding, og desuden elimineres faren for tilstopning.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er således af den art, ved hvilken formalet malt og eventuelt råfrugt 25 indmæskes med vand, og mæsken i en kontinuerlig strøm ledes opad gennem et lodret tårn opdelt i en rækkefølge af over -hinanden liggende behandlingszoner, der holdes omrørt og opvarmes, så mæskens temperatur under gennemstrømninger hæves fra 30-40°C til knap 80°C, og er ejendommelig 30 ved, at de enkelte behandlingszoner, der er indsnævret i bund og top, omrøres til frembrydende turbulens ved bunden af zonen, medens væsken holdes turbulensfri i dens topdel, at tilbageblanding fra en behandlingszone til den forudgående behandlingszone forhindres i den indsnævrede passage 35 mellem disse, og at opvarmning gennemføres i de enkelte behandlingszoner med flere ensartet opvarmede hedeflader, der hver strækker sig over så stort et areal, at lokal over- 5 142242

O

hedning undgås, hvorhos hedefladen for en zones top fortrinsvis er fælles med den overliggende zones bund.

Apparatet ifølge opfindelsen er af den art, der omfatter et tårn opdelt i mange over hinanden arrangere-5 de kamre indbyrdes forbundet i serie og forsynet med tilløb forneden og afløb foroven i tårnet og eventuelt forsynet med et eller flere tilløb og/eller afløb på mellemliggende niveauer og udstyret med varmeorganer og med ak-sialt anbragte omrørere, og er ejendommeligtved, at kam-10 rene er indsnævret centralt i bund og top, at der ved overgangen fra et kammer til det næstfølgende i indsnævringen er anbragt en sluse til sikring mod tilbageblanding, at der i hvert kammer umiddelbart over slusen er monteret et omrørerorgan på akslen, og at kamrene er forsynet med var-15 meorganer, fortrinsvis i form af varmekapper med tilløb og afløb til cirkulation af opvarmningsmedium opdelt i sektioner fordelt over en stor del af vægfladen, men især ved top og bund.

De tekniske fordele, som opnås ved fremgangsmå-20 den 0g apparatet ifølge opfindelsen, skal specielt ses på baggrund af løsningen af et fundamentalt teknisk problem i forbindelse med kontinuerlige mæskemetoder, der specielt hænger sammen med, at forskellige fraktioner af væske og suspenderede faststoffer kræver forskellig behandlingstid.

25 Dette ses således i ovennævnte US patentskrift ved opdelingen af mæsken i en tykmæsk og en tvndmæsk.

Det har nu imidlertid vist sig, at denne opdeling ikke er nødvendig, idet man ved den foreliggende fremgangsmåde og med det nu foreslåede apparat kan behandle både 30 tykmæsk og tyndmæsk i én fælles strøm, nemlig i kraft af, at partiklerne og især de grovere fraktioner tillades længere opholdstid i apparatet ved, at væsken fremføres hurtigere end partiklerne. Dette kan overraskende nok lade sig gøre, såfremt man tilvejebringer en omhyggelig li-35 gevægt mellem dekantering og turbulens i de enkelte behandlingszoner ved en særlig udformning af disse, nemlig ved at anbringe omrørerorganet i bunden af hvert kammer

O

6 142242 (i stedet for midt i kammeret som hidtil) og ved at tilvejebringe en sluse i indsnævnringen mellem det ene kammers top og det næstfølgende kammers bund til sikring mod tilbageblanding og ved at gennemføre opvarmning hovedsa-5 gelig i bunden og i toppen af de enkelte kamre.

I kraft af disse foranstaltninger tilvejebringes en effektiv opslæmning af også de grovere partikler i den indsnævrede bunddel i hvert kammer, hvor omrøreren er anbragt. Denne omrøring gennemføres til opnåelse af et Rey- 2-° noldstal svarende til begyndende turbulens i bunden af kammeret. På grund af kammerets udformning afbøjes den med omrøreren tilvejebragte centrifugalvirkning imidlertid opefter og på grund af den bredere midterzone svækkes turbulensen således, at der opnås en mere rolig strømning.

15 På grund af den indsnævrede form ved kammerets top vil væsken her fremføres med større hastighed end gennemsnitshastigheden taget over kammerets højde som helhed. På grund af den kraftigere omrørervirkning med indtrædende turbulens ved kammerets bund holdes partiklerne effektivt 20 opslæmmet med deraf følgende forbedret ekstraktionsvirkning og ringere risiko for påbrænding, således at der kan foretages en væsentlig kraftigere varmetilførsel gennem hedefladen ved kammerets bund end ved ovennævnte kendte teknik. På grund af den roligere midterzone er partikler-25 ne ikke så tilbøjelige til at medrives, før deres størrelse er passende formindsket ved den foretagne ekstraktion, og deres opholdstid i kammeret bliver derfor længere end væskens gennemsnitlige fremføringshastighed. Faktisk drives fremgangsmåden med henblik på at tilvejebringe en li-20 gevægt for de groveste partikler mellem tyngdekraftens bundfældningsvirkning og opdriften hidrørende fra turbulens (medrivning) og fra almindelig væskefremføring gennem hele apparaturet (pumpevirkning).

I kraft af ovennævnte hurtigere væskefremførings-25 hastighed ved kammerets top tillades her ligeledes en kraftigere varmeoverførsel end normalt, og tillige er risikoen for påbrænding minimal, eftersom opslæmningen især 7 142242

O

er tættest ved kammerets bund. Ifølge en særlig udførelsesform for fremgangsmåden benyttes fælles opvarmning for et kammers top og det næstfølgende kammers bund, således at den væske, der strømmer gennem slusen i den indsnævrede 5 passage, allerede er forvarmet, og herved udsættes opslæmningen for såvel en indvendig som en udvendig varmetil- førsel med deraf følgende effektivisering af ekstraktionsvirkningen. Tillige understøtter opvarmningen ved kammerets top væskens opdrift gennem slusen, samtidig med at de var-10 mere lag ved kammerets top har en vis tilbagevisning af den nedenunder liggende koldere opslæmnings turbulente strømninger.

Det ses således, at samtlige de ovenfor ifølge opfindelsen specificerede foranstaltninger virker sammen om 15 at tilvejebringe det ønskede strømningsmønster, som sikrer længere opholdstid for de grovere partikler end for væskefasen, og som desuden fremmer ekstraktionsvirkningen gunstigt, samtidig med at varmeoverførslen effektiviseres.

Disse virkninger giver tilsammen det resultat, at mæske-20 tårnets ydelse forøges både i kraft af kortere nødvendig . t gennemløbshøjde, kortere behandlingstid og mindre risiko for påbrænding og tilstopning.

Skal maltens naturlige opløsning forløbe pænt, må overhedning nemlig mindskes, dvs. som udtrykt ved lavest 25 mulig temperaturgradient i de laminære lag på hedefladerne, for ikke at skade den enzymatiske kraft før færdig omdannelse af maltens og evt. råfrugtens stivelse. Ved fremgangsmåden og i apparatet ifølge opfindelsen tilstræbes netop en ret kraftig og forholdsvis ensartet omrøring 30 af mæsken og anvendelse af et sådant forhold mellem opvarmet overflade og opvarmet rumfang, at overhedningen kan holdes på nogle få °C, og det har vist sig at brygningen da kan gennemføres til fuld ekstraktion og forsukring i løbet af ca. 1 time.

35 Ved brygningen fås da en urt med tilfredsstillende egenskaber, selv ved meget forskellige tids/temperatur-dia-grammer, og endda selv om man fjerner sig betydeligt fra

O

8 142242 gængs praksis. Det ser ud til, at den vigtigste variabel er den totale behandlingstid, som naturligvis afhænger af maltkvaliteterne, af forholdet mellem skrå og vand og af formalingen.

5 Det er bemærkelsesværdigt, at en direkte trinløs forøgelse af indmæskningstemperaturen til forsukringstemperaturen, der er af størrelsesorden 70-80°C, giver et brygudbytte, der er sammenligneligt med brygudbyttet ved den klassiske trinmetode, og vel at mærke i løbet af kun 10 ca. 1 time til maltens opløsning.

Det er også bemærkelsesværdigt, at man straks ved indmæskningen blander malten og hele råfrugten (som ellers først skal behandles ved ca. 100°C) og alligevel opnår fuldstændig forsukring efter temperaturforøgelse uden ud-15 prægede trin til ca 77°C og vel at mærke i løbet af kun lidt over 1 time.

Det tab i ekstrakt og dermed i forgærbarhed, som ellers hidtil har knyttet sig til blanding af hele malt- og råfrugtskråen fra start, manifesterer sig ved, at mæsken 20 farves sort med iod på grund af uopløst stivelse, selvom temperaturen til slut hæves mod 100°C; men dette tab kan nedbringes til en økonomisk acceptabel værdi, når man følger fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Desuden er appara-tet enklere og gør det muligt at genvinde mask og at recir-25 kulere en del af brygget, om ønsket.

Endvidere tillades brugen af meget fint formalet råfrugt, hvilket forøger dennes tilgængelige overflade for maltens enzymatiske virkning, og hvilket understøttes ved passende valg af temperaturstyringen ved brygningens afslutning.

30 Ved at udforme fremgangsmåden og apparatet iføl ge opfindelsen som kontinuerligt opererende brygværk, kun med lodret kredsløb, undgås, at grovere partikler sætter sig forskellige steder ved behandlingen, men tværtimod fordeles ensartet over hele apparatets tværsnit, og ved an-35 vendelse af flere celler i serie ovenpå hverandre formindskes spredning i størrelsen "opholdstid for den enkelte partikel/middelopholdstid for hele skråen" til en værdi,

O

9 142242 som er væsentlig mindre end for en enkelt celle. Endvidere understøtter omrørernes form, anbringelse og hastighed en ensartet opholdstid for hver bestemt partikelstørrelse. Da det er lettest at indrette fremgangsmåden med 5 henblik på effektiv opløsning og ekstraktion af et bestemt niveau for partikel- eller kornstørrelser, foretrækkes det ifølge opfindelsen, at der anvendes brygmaterialer med en snæver kornstørrelsesfordeling.

Det har herved vist sig, at tabet af ekstraktstof 10 i uopløste restkorn knyttet til ugunstig, individuel behandling af grovere korn, dvs. behandling ved for kort opholdstid i mæsketårnet, kan formindskes stærkt og kun når op på nogle få procent, selv ved minimale opholdstider på langt under 1 time.

15 Dette resttab kan med fordel formindskes yderlige re ved forøgelse af middelopholdstiden, der reguleres ved mæskens fremføringshastighed og cellerumfanget, og ved særlige udformninger af slusen, der effektivt sikrer mod tilbageblanding. Desto større nettoydelsen er, som apparatet 20 er dimensioneret efter, jo større skal forholdet være mellem cellernes rumfang og passagens areal. Faktisk tilskriver partiklernes kornstørrelse ikke at gå under en for lille passagediameter. Ved større ydelse bliver mæskens hastighed gennem passagen højere, og et for lille tværsnit 25 vil let frembringe turbulens, som er uheldig eller endog skæbnesvanger ved at medrive uopløste korn tværs over cellerne til næste passage og i hvert fald forringe opholdstiden og dermed udbyttet af ekstraktstof.

Dette findes da i masken, og hvis det kan genvin-30 des herfra, f.eks. ved brygning under recirkulation i modstrøm til maskpressesaften, kan man eventuelt godtage en mindre udtømmende opløsning ved mæskningens gennemførelse.

Til bedre forståelse af opfindelsen tjener følgen-35 de mere detaljerede beskrivelse Ved gennemgang af et eksempel på fremgangsmådens gennemførelse i et egnet apparat under henvisning til tegningen, på hvilken 142242 10 o fig. 1 viser et kassediagram over en variant af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvor behandlingen af råfrugt og malt foregår fælles fra begyndelsen ved disse materialers indbrygning, 5 fig. 2 viser et strømningsdiagram for et apparat til udøvelse af en anden variant af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvor råfrugten indmæskes særskilt og udsættes for en foreløbig behandling, før råfrugtmæsken forenes med maltmæsken til en fælles afsluttende behandling, 10 idet man ved denne variant gør brug af to mæsketårne udformet efter samme idé, fig. 3 viser et delsnit i et skematisk opret sidebillede af et mæsketårn til kontinuerlig brygning ifølge opfindelsen, hvor - for simpelheds skyld - detaljer 15 vedrørende enkeltdele og deres profil er skematiseret, fig. 4 til 6 gengiver detaljer ved forskellige varianter af mæsketårnets celler, og fig. 7 er en principskitse, der tjener til at forklare grundene til konstruktionens udformning.

20 Der henvises nu specifikt til tegningens fig. 1.

I en første fase "A" blandes kontinuerligtindbrygningsvandet 1, malten i form af normal maltskrå 2 og råfrugten i form af en fin skrå 3. Efter blandingen begynder indvirkningen fra β-glucanaserne og proteaserne ved 25 temperaturer på ca. 40°C. Ved hjælp af et indskudt pumpeaggregat "B" overføres blandingen kontinuerligt fra "A" til et mæsketårn "C", i hvilket mæskens temperatur hæves progressivt til ca. 77 °C. Den således behandlede mæsk udskilles derpå kontinuerligt i tre trin. Det første "D^" 30 tilvejebringer en første ekstrakt 5, det andet "D2" tilvejebringer et første vaskevand 6, og det tredje "D^", som udefra får tilført vaskevand 4, tilvejebringer et andet vaskevand 7, som viderecirkuleres til trinet "D2". Efter dette tredje adskillelsestrin udtages ved "F" et va-35 skevand 10, der kan bidrage som indmæskningsvand ved "A".

Den første ekstrakt 5 og vaskevandet 6 giver en urt 9, der ved "E" videreføres til evt. kontinuerlig behandling 142242 11 o ved humling, urtkogning, trubfraskillelse, luftning og gærpåsætning, hvilket er opfindelsen uvedkommende.

Der henvises herefter specifikt til tegningens fig. 2.

5 Ved de klassiske fremgangsmåder behandles malten og råfrugten særskilt. Behandlingen består for maltens vedkommende i formalingsoperationer, i blanding af vand og maltskrå og i egentlig brygning. Malten, som opbevares i en silo 71 afvejes først på et vippelad 72 og fø-10 res derefter ved hjælp af et eller andet transportorgan 73 til en mølle 74. Denne mølle 74 tillader at opnå en sådan kornstørrelsesfordeling ved formalingen af malten, at man kan styre skallernes størrelse og opnå en formalingsprocent svarende til meget finkornet mel. Gennem en 15 ledning 75 føres maltskråen til et mæskekar 76. I dette mæskekar 76 indføres vand ved hjælp af en ledning 77. I mæskekarret 76 blandes maltmelet og vandet. Denne blan-deproces gennemføres ved en temperatur, der begunstiger fS-glucanasernes og proteasernes aktivitet. Blandingen 20 vand/skrå kaldet "mæsk" suges ved hjælp af en mæskpumpe 12 gennem en ledning 11. Denne mæskpumpe 12 indfører gennem en ledning 13 mæsken i et kontinuerligt mæsketårn 15, som er mere detaljeret beskrevet i tegningens fig. 3, jfr. nedenstående forklaring.

25 Parallelt hermed følger råfrugten en særskilt be handling. Råfrugten, der som allerede nævnt kan være majs, ris, byg eller et andet ikke-maltet stivelsesmateriale, indføres ved 78. Den afvejes på et tiplad 79 og falder ned i et blandekar 80, hvori der gennem en ledning 81 indfø-30 res indbrygningsvand, og gennem en ledning 82 indføres en fraktion af maltmæsken 83, der udtages fra det kontinuerlige mæsketårn 15 på et variabelt punkt under anvendelse af f.eks. et prøveudtagsrør 69 eller et prøveudtagsrør 70.

Hele blandingen, som udgøres af råfrugtskråen, indbryg-35 ningsvandet og fraktionen fra maltmæsken, føres gennem én ledning 84 fra karret til en pumpe 85, som gennem en ledning 86 indfører denne blanding i et andet kontinuerligt

O

12 142242 mæsketårn 15^, der er praktisk talt identisk med det ovenfor beskrevne tårn. Det ses, at det andet tårn 15^ omfatter de samme elementer som tårnet 15 og i særdeleshed en omrører 51 drevet af en motor 54.

5 Råfrugtmæsken træder ud fra reaktoren 15^ ved et punkt 87, passerer gennem en varmeveksler 88 og ledes gennem en ledning 89 til blandekarret 76. Ledningen 89 er forsynet med en anstiksledning 90, der er vist punkteret.

Således kan råfrugtmæsken, der træder ud fra varmeveksle-10 ren 88, også indsprøjtes direkte i maltmæsketårnet 15 ved forskellige temperaturer fra 35°C til 80°C ifølge maltens enzymatiske tilstand og ifølge den ønskede urts sammensætning, idet indførselspunkterne i reaktoren 15 kan være prøveudtagsrørene 69 eller 70.

15 Malt- og evt. råfrugtsmæsk, som fremkommer fra blandekarret 76, pumpes til tårnet 15 ved dets bund og træder ud herfra ved dets top på et punkt 16 og ledes herfra til et filtreringsapparat 18, der sikrer kontinuerlig adskillelse i mask og urt, som videreføres ved 19.

20 Ifølge de kendte fremgangsmåder blandes råfrugt mæsken med en ganske lille andel af maltmæsken af størrelsesordenen 5 til 25%, der tillader en vis enzymatisk aktivitet, som ellers er fraværende i råfrugten. Ligeledes udsættes denne råfrugtmæsk for en temperaturforøgelse, der 25 gennemføres trinsvis. Det første trin, som ligger mellem 75°C og 85°C, kaldes forklistringstrinnet, og det andet trin finder sted ved 100°C og har til formål at hydrolysere stivelsen.

Ved hele tiden at benytte sig af mæsketårnet 15^ 30 kan man gøre temperaturstigningsdiagrammet progressivt.

Den hydrolyserede råfrugtmæsk kan nedkøles til en temperatur på 35°C til 50°C og genindmæskes med maltskrå tilsat vand. Ved disse temperaturer fra 30°C til 50°C indtræder β-glucanasernes og visse proteasers aktivitet.

3-> Det må bemærkes, at såvel til maltmæskens behand ling som til den særskilte behandling af råfrugtmæsken kan man anvende progressiv temperaturstigning, som adskiller

O

142242 13 sig fra den trinvise hævning af temperaturen, der benyttes ved alle de klassiske brygmetoder. Således sker progressiv temperaturstigning i maltmæsken i tårnet 15 fra ca. 30°C til ca. 80°C, og i råfrugtmæsken sker progressiv tempera-5 turstigning i det andet tårn 15^ fra ca. 30°C til ca. 100°C.

Disse stigninger kan finde sted såvel efter en ret linie som efter en rækkefølge af kurver, hvis form beregnes ved at gå ud fra de ved nedbrydningen af proteinmaterialerne og glucosesammensætningerne givne betingelser.

10 Der henvises herefter til tegningens fig. 3.

Mæsketårnet 15 til kontinuerlig brygning er lod-ret og opbygget af flere sektioner, hvor første sektion, som udgør bunden 21, er forsynet med et mæskindgangsrør 14. Ved sin overdel bærer sektionen 21 en flange 22, som 15 skal ligge an mod en nedre flange 23 på den næste sektion 24. En kugleringssammenspænding sikrer tæthed mellem flangerne 22 og 23, som holdes sammen ved hjælp af sammenspændingselementer 26 af en eller anden art. Den næste sektion 24 bærer ved sin overdel en anden flange 27, på 20 hvilken man anbringer en styreflange 28, der tjener som bindeled mellem flangen 27 på sektionen 24 og en nedre flange 29 på en tredje sektion 30. Kugleringssammenspændinger 31 og 32 sikrer tæthed mellem flangen 27 og styreflangen 28 og den nedre flange 29. Fastspændingselementer 33 sik-25 rer sammenhæng mellem den anden sektion 24 og den tredje sektion 30.

Denne tredje sektion 30 har ved sin overdel en flange 34 forsynet med en kugleringssammenspænding 35 til fuldstændig tætning mod en styreflange 36, som ligger an 30 mod en nedre flange 37 på en fjerde sektion 38 via en indføjet tæthedssamling 39 og er sammenspændt med elementer 40, der sikrer sammenhæng mellem tredje sektion 30 og fjerde sektion 38, der ved sin overdel har en flange 41, som er forbundet med tilspændingselementer 42 til en flan-35 ge 43, der står i fast forbindelse med en femte sektion 44 via en kugleringssammenspænding 45, der sikrer tæthed.

Den femte sektion 44 udgør låget på tårnet 15 og

O

14 142242 er udstyret med afgangsledningen 16. Låget eller dækslet 44 bærer tæthedsfrembringende drejemanchetter 46. Gennem manchetterne 46 og gennem styreflangerne 28 og 36 forsynet med ledepakninger 47 er anbragt en aksel 50 af en om-5 rører 51 forsynet med blade eller skovle 52. Denne aksel 50 er forbundet ved hjælp af en kobling 53 til en drivmotor 54.

Sektionerne 24, 30, 38 udgøres af en serie celler 55, som skal sikre de hydrodynamisk mest fordelagtige be-10 tingelser for opløsning af korn i flere etager.

På denne måde kan apparatet ifølge opfindelsen fremstilles i sektioner, som let sammenkobles og skilles til rengøring, om ønsket, og som er simple og billige at fremstille og at bruge. Derfor foretrækkes ifølge opfin-15 delsen, at kamrene er udformet som en keglestub i bund og en modsat vendende keglestub i top forbundet med et cylindrisk midterstykke.

Opvarmningen af reaktoren sikres med flere termostatstyrede varmekapper 56 og 57, der er indbyrdes se-20 kvensvis forbundne i det viste tilfælde. Kapperne eller lommerne 56 og 57 kan f.eks. have et trekanttværsnit, som tillader forøgelse af hedefladen, idet opvarmningen foregår over to varmeflader (58 og 59 for kappen 56), og var-megradienten mellem varmemedium, der i reglen er varmt 25 vand, og mæsken er meget lille. Herved bevares mæskens enzymatiske kraft længe. Denne temperaturforskel mellem opvarmningsfluidet og substratet går ikke ud over nogle få grader celcius. Kapperne 56 og 57 bærer prøveudtagsrørene 60. Ligesom ved den anden sektion 24 kan opvarmnings-30 fluidet indføres gennem røret 60, cirkulere gennem kapperne på successive celler 55 i kraft af forbindelsesbroer 61 mellem kapperne 56 og igen sendes gennem et rør 62 til karret eller beholderen til forsyning med varmevæske, som dog ikke er gengivet i tegningen. Det samme gælder for 35 den tredje sektion 30, hvor varmefluidet kan komme ind gennem et rør 63, cirkulere i forbindelsesbroerne 64 og komme ud gennem et rør 65. For den tredje sektion 38 sker j

O

142242 15 indløb gennem et rør 66 og udløb gennem et rør 67. Forbindelsesbroerne 68 sikrer fortrængning af opvarmningsfluidum fra den ene kappe eller lomme til den næste. På forskellige steder af reaktoren 15 findes rør 69 og 70, som 5 tillader at udtage eller lade mæsken vende tilbage på ny, f.eks. efter behov ved en indmæskning.

Af bekvemmelighedsgrunde er tårnet i tegningens fig. 3 vist med kun en enkel opvarmningslomme for hver sektion 24, 30 og 38, der sikrer en progressivt stigende tem-10 peratur i mæsken. Således har sektionen 24 en temperatur mellem 35°C forneden og 50°C foroven. Sektionen 30 har en temperaturzone mellem 50°C forneden og 65°C foroven, medens sektionen 38 har en temperatur mellem 65°C forneden og 80°C foroven. På denne måde underkastes mæsken en progres-15 siv temperaturforøgelse gående fra ca. 30°C til ca. 80°C i løbet af ca. 1 time.

Passagen 91 fra hver celle 55.^ til den følgende 552 er snæver, og omrøringsintensiteten holdes på et to-lerablet minimum. Yderligere kan man mellem cellerne 55^ 20 og 552 installere et organ 91, der fremmer mæskoverførsien fra celle til celle opad gennem tårnet, og som lukker passagen mod tilbageblanding.

Ifølge en første udførelsesform (se fig. 4) kan dette organ være en snekke eller skrue 92 monteret på om-25 rørerens 51 aksel 50. Denne snegl eller snekke 92 frembringer en pumpevirkning tilpasset efter den ydelse/ka-pacitet, som pålægges reaktoren 15 (se fig. 4). Derfor foretrækkes ifølge opfindelsen, at der på akslen ud for hver indsnævring af kamrene til dannelse af slusen findes en 30 snekke, hvis stigning er afpasset efter væskens fremføringshastighed og omrøreraksens hastighed.

Ifølge en anden udførelsesform (se fig. 5) udgøres dette organ af en mod tilbageslag sikret ventilskive 93 (som altså kun tillader passage opad i mæsketårnet 15) an-35 bragt mellem cellerne 55^ og 552· Denne ventilklap 93 kan f.eks. laves med en bøjelig skive eller membran 94, som i sit center 95 er gennemboret således, at den tillader pas-

O

16 142242 sage for omrørerens 51 aksel 50. Denne bøjelige skive eller membran 94 understøttes på periferien af indsnævringen 91 og holdes på plads med en med akslen 50 fast forbundet ring eller skive 96. Under trykket fra mæsken i 5 retning efter pilen "A" bøjes skiven eller membranen 94 og tillader mæsken at passere i kun én retning. Omvendt får mæsken ved tryk i den modsatte retning skiven eller membranen 94 til at lægge an mod periferien af indsnævringen 91 og derved modsætte sig strømningen. Derfor fore-10 trækkes ifølge opfindelsen, at slusen udgøres af en membranventil, navnlig af kautsjuk, fastgjort på omrørerak-slen til roterbart anlæg mod kamrets bund.

Da brygning og mæskning indebærer ekstraktion med væske af partikler i suspension, er det nødvendigt at be-15 kæmpe eller modvirke partiklernes bundfældning eller sætning, da de herved danner en kage, der ikke kan ekstraileres effektivt, og som kan tilstoppe mæsketårnet, især passagerne, og danne skorpe på hedefladerne.

Udover sin rolle med at støtte ekstraktionen af 20 partikler med væske og at fremme varmeoverførsel har omrøringen det formål at modvirke, at partiklerne sætter sig.

De hydrodynamiske betingelser og suspensionens egenskaber er kendte, så omrørerhastigheder og apparatdimensionering kan let konstateres empirisk.

25 Ofte støder man imidlertid på følgende ulemper:

Formindskelse af partikelstørrelsen er et handikap ved den afsluttende adskillelse, og tilbageblandingen forøges ved kraftig omrøring.

Disse ulemper begrænses ved følgende foranstalt- 30 ninger:

Partiklernes kornstørrelsesfordeling indsnævres, f.eks. ved tør formaling, flere passager med sigtning og recirkulation af mellemprodukter. På denne måde tilnærmes størrelsen på de fine dele, der generer filtreringen, og 35 størrelsen på de grove dele, der pålægger en intens omrøring, som er skadelig i andre henseender.

Tilstopning forhindres med et minimum af omrøring, 142242 17

O

profilerede kamre 55^ 552 osv., idealt med pæreform, se fig.7, således at de ved rotation af omrøreren 51 fremkaldte centrifugalbevægelser afbøjes opad. Omrørerbladene 52 anbringes forneden i hver celle 55^, 552, dvs. i zonen 5 97, hvor der er tendens til dannelse af en stillestående aflejring af partikler (se tegningens fig. 6, der tjener til belysning heraf.

Væskebevægelsen i tårnet er sammensat af en ren fremføring ved den pålejrede pumpeydelse (12,85) og tur-bulente bevægelser ved passage gennem sluserne og ved om-rørerne. Partiklerne følger den omgivende væskes bevægelser i en vis udstrækning, men desto mindre jo tungere de er, og desto kortere varighed de pågældende turbulenser har.

15 Partiklernes bevægelse omfatter herudover en lang som komposant nedad (sætning som følge af tyngdekraftens påvirkning), hvis følger mere eller mindre fuldstændigt udviskes ved omrøringen, og hvis forløb ved passende valg af kornstørrelsesfordelingen og reaktorens tværsnit kan 20 bringes til en størrelsesorden sammenlignelig med den nettohastighed, hvormed mæsken fremføres gennem cellen; denne bestemmes af behandlingsmængden og pumpekapaciteten.

Dette udnyttes til at sikre partiklerne en længere opholdstid i tårnet end væskens gennemstrømningstid og er 25 desto mere udtalt, jo tungere partiklerne er, af hvilken grund de jo netop kræver længere behandlingstider for at opnå udtømmende ekstraktion ved brygningen.

Mæsken bevæges herved nedefra og opefter i tårnet, og sætningen modvirkes ved omrøring af mæsken med sådan 50 hastighed, at der opnås ligevægt for de tungeste partikler.

Det er muligt at holde disse på det samme niveau ved passende udformning af apparatet efter suspensionens art og kan bestemmes ved simpel forsøgsmæssig afprøvning.

Ved brygning af ølurt fås herved fornuftige eks-55 traktudbytter, selv hvor den færdige urt skal opfylde snævre betingelser i henseende til minimal massefylde. Til opnåelse af de rette egenskaber hos det færdige øl kan den 142242

O

18 totale mængde vand ved indmæskningen og den til vaskning af masken anvendte mængde vand være forskellig fra den fordeling, der pålægges ved konventionel, dvs. diskontinuerlig drift. Det har vist sig nyttigt til forbedring af dette 5 optimum at recirkulere de sidste hold vaskevand.

Når denne recirkulering gennemføres ved mæskningen, kan den hensigtsmæssigt gribe ind i proteolysen hen mod afslutningen af dette driftstrin og med følgende fordele: 10 - Fortynding af mæsken begunstiger amylolysen, hvorimod den skader proteolysen, der sker bedre i tyk mæsk.

- Der sker en forskydning af pH i gunstig retning for amylolysen, hvis krav i denne henseende er forskellige fra proteolysens.

15 - Ved recirkulationen hæves mæskens temperatur i tårnet.

- For ikke at hæmme ekstraktionen indføres vaskevandet på et trin, hvor mæsken har opnået en massefylde af samme størrelsesorden som vaskevandets. Det foretrækkes 20 derfor ifølge opfindelse, at der i mæsketårnet på et sted, efter proteolysen er foregået, men før amylolysen er sket, indføres vand, fortrinsvis recirkuleret eftergydningsvand fra maskfiltreringen, til fortynding af mæsken til maltens optimale amylolyseaktivitetsniveau og pH. Endvidere 25 foretrækkes ifølge opfindelsen, at det tilførte vaskevands pH indstilles til regulering af mæskens pH ved den efterfølgende amylolyse.

Eksempel 30 Der anvendes to mæsketårne som vist i tegningens fig. 3 indskudt i det i fig. 2 viste strømningsforløb. Tårnenes indvendige diameter er ca. 15 cm. Der behandles par- 35 1422A2

O

19 tikler, hvor 70% har en diameter mellem 0,18 mm og 6,35 mm, både for maltskrå og råfrugtskrå. Omrøring sker med en intensitet, så Reymolds tal svarer til frembrydende turbulens. Der fås en urt med en styrke på 16,5°P. Ekstraktio-5 nens effektivitet er 98% af de ekstraherbare stoffer i portionen ved behandling af 135 g faststof pr. liter tårnrumfang pr. time.

Til sammenligning gennemføres et forsøg, hvor hele mæsken kun fremføres ved gennempumpning.

10 Dette forsøg udgør en sammenligning med den kendte teknik, ved hvilken hele mæsken fremføres med samme hastighed ved simpel forskydning i kraft af f.eks. en pumpevirkning i bunden af tårnet, dvs. af samme type som beskrevet i ovennævnte US patentskrift nr. 3.468.240. I 15 forhold hertil opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen en 25%'s forøgelse af mæsketårnets ydelse, beregnet som omdannelse pr. tidsenhed og pr. rumfangsenhed reaktor.

Desuden ses, at ekstraktionens effektivitet er fuldt på højde med den ved den klassiske portionsvise mæskemetode 20 i laboratoriemålestok opnåelige, nemlig 98% ekstraktion af tilgængelige ekstraherbare materialer i den indmæskede malt og råfrugt. Det kan her indskydes, at den i bryggeriet normalt i fuld teknisk skala opnåede ekstraktion andrager 75-80% af ekstraherbare materialer. Endvidere be-25 mærkes, at der indbrygges til 16,5°Plato, altså et ret tungt bryg.

Claims (5)

1. 0 142242 P a t e n t k r a v.
2. 1. Fremgangsmåde til kontinuerlig mæskning ved brygning af urt til øl og andre maltdrikke, ved hvilken formalet malt og eventuelt råfrugt indmæskes med vand, 5 og mæsken i en kontinuerlig strøm ledes opad gennem et lodret tårn opdelt i en rækkefølge af over hinanden liggende behandlingszoner, der holdes omrørt og opvarmes, så mæskens temperatur under gennemstrømningen hæves fra 30-40°C til knap 80°C, kendetegnet ved, at de enkelte 10 behandlingszoner, der er indsnævret i bund og top, omrøres til frembrydende turbulens ved bunden af zonen, medens væsken holdes turbulensfri i dens topdel, at tilbageblanding fra en:behandlingszone til den forudgående behandlingszone forhindres i den indsnævnrede passage mellem dis- 15 se, og at opvarmning gennemføres i de enkelte behandlingszoner med flere ensartet opvarmede hedeflader, der hver strækker sig over så stort et areal, at lokal overhedning undgås, hvorhos hedefladen for en zones top fortrinsvis er fælles med den overliggende zones bund. 20 - 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg ne t ved, at der anvendes brygmaterialer med en snæver kornstørrelsesfordeling.
3. 3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der i mæsketårnet på et sted, efter 25 proteolysen er foregået, men før amylolysen er sket, indføres vand, fortrinsvis recirkuleret eftergydningsvand fra maskfiltreringen, til fortynding af mæsken til maltens optimale amylolyseaktivitetsniveau og pH.
4. 4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendete g- 30 net ved, at det tilførte vaskevands pH indstilles til regulering af mæskens pH ved den efterfølgende amylolyse.
5. 5. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav I, af den art, der omfatter et tårn opdelt i mange over hinanden arrangerede kamre, indbyrdes forbundet i se- 35 rie og forsynet med tilløb forneden og afløb foroven i tårnet og eventuelt forsynet med et eller flere tilløb og/ eller afløb på mellemliggende niveauer og udstyret med