WO1998045401A2 - Verfahren und anordnung zur beschleunigten gärung in zylindrokonischen gärtanks bei der herstellung von bier - Google Patents

Verfahren und anordnung zur beschleunigten gärung in zylindrokonischen gärtanks bei der herstellung von bier Download PDF

Info

Publication number
WO1998045401A2
WO1998045401A2 PCT/EP1998/001997 EP9801997W WO9845401A2 WO 1998045401 A2 WO1998045401 A2 WO 1998045401A2 EP 9801997 W EP9801997 W EP 9801997W WO 9845401 A2 WO9845401 A2 WO 9845401A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fermentation
fermentation tank
tank
jet
beer
Prior art date
Application number
PCT/EP1998/001997
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO1998045401A3 (de
Inventor
Siegfried Riess
Original Assignee
Tuchenhagen Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19807558A external-priority patent/DE19807558A1/de
Application filed by Tuchenhagen Gmbh filed Critical Tuchenhagen Gmbh
Priority to AU75224/98A priority Critical patent/AU7522498A/en
Publication of WO1998045401A2 publication Critical patent/WO1998045401A2/de
Publication of WO1998045401A3 publication Critical patent/WO1998045401A3/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C11/00—Fermentation processes for beer
    • C12C11/003—Fermentation of beerwort
    • C12C11/006—Fermentation tanks therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/21—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams with submerged injectors, e.g. nozzles, for injecting high-pressure jets into a large volume or into mixing chambers
    • B01F25/211—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams with submerged injectors, e.g. nozzles, for injecting high-pressure jets into a large volume or into mixing chambers the injectors being surrounded by guiding tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • B01F25/53—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle in which the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle through a recirculation tube, into which an additional component is introduced
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C11/00—Fermentation processes for beer
    • C12C11/003—Fermentation of beerwort
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C13/00—Brewing devices, not covered by a single group of C12C1/00 - C12C12/04
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/06—Mixing of food ingredients
    • B01F2101/15—Mixing of beer ingredients

Definitions

  • the invention relates to a method for accelerated fermentation in cylindroconical fermentation tanks in the production of beer according to the preamble of claim 1 and an arrangement for carrying out the method according to the preamble of claim 6.
  • a method of the generic type is predominantly used today in the brewing industry worldwide.
  • So-called z-lindrokonische fermentation tanks (ZKG) with a capacity between 500 and 5000 hectoliters are used for the fermentation of beer wort.
  • the geometric ratio between tank height H and diameter D is preferably H / D _2.
  • the tanks are filled to about 80 to 85% of their gross content, so that above the wort level there is a riser space for foam and a space for collecting and removing the gases produced during fermentation, mostly carbon dioxide (C0 2 ).
  • the filling heights in the larger tanks are approx. 15 to 25 m; the pressure of the liquid acid in the lower area of the fermentation tank, a conical bottom part, is correspondingly high.
  • the tanks have cooling zones on the outside around the cylinder and cone wall at different heights in order to remove the fermentation heat or to control the fermentation temperature and to cool the beer in the tank to the necessary temperature levels for maturation.
  • the sugar-containing wort made from malt and other starchy raw materials is fermented with bottom-fermented or top-fermented brewer's yeast.
  • certain fermentation temperatures are strictly observed. In this context one speaks of a warm or cold fermentation control. The warmer the fermentation, the faster the desired degree of fermentation is achieved.
  • a wort with a wort content of 12% can be fermented in about 14 to 16 ° C fermentation temperature in three to four days or at 6 to 10 ° C in five to 7 days.
  • the bottom-fermented beers lower temperatures preferred. However, due to the longer fermentation time, this means more tank capacity, investment and operating costs.
  • the yeast is allowed to settle and peel from the conical bottom area of the fermentation tank harvested.
  • the beer is pumped from the cylindroconical fermentation tank into cylindroconical storage tanks and the yeast is separated from the beer in this way and separated from it.
  • the free steel generates a propellant jet that generates a convection current that encompasses the entire contents of the fermentation tank.
  • the introduction takes place concentrically to the longitudinal axis of the fermentation tank, whereby the effort for the objective implementation of this measure is reduced to a minimum.
  • the beer yeasts unicellular sprout mushrooms with a size of three to 8 ⁇ m, experience an intensive movement in the fermentation substrate and, through this movement, always get new contact with non-fermented wort.
  • the beer yeasts process the original wort in anaerobic metabolism to alcohol and carbon dioxide and other by-products.
  • the free jet in cooperation with the emerging and rising carbon dioxide, creates a forced upward movement in the middle of the fermentation tank and a downward movement of the fermentation substrate on the tank wall, which sets the desired forced and increased convection flow in the entire fermentation tank.
  • the natural convection speed due to fermentation and cooling is approx. 0.3 m / s; the proposed measure increases this value significantly, so that the tank contents are circulated about 8 to 10 times an hour and the same homogeneity is always present in all areas of the substrate. The fermentation time is reduced accordingly.
  • the separators used in the aforementioned two-tank process work more evenly and more efficiently if, as is intended, the proposed measures are used until shortly before the fermentation tank is emptied or even used during emptying, WJ- by the beer in it evenly distributed yeast flows into the separator.
  • both a uniform C0 2 content and an even distribution of all opacifying agents are achieved for an even loading of the subsequent clarification, filtration and treatment measures.
  • the proposed method In the warm phase (> fermentation temperature) after the main fermentation, the proposed method also keeps the yeast in suspension for breaking down the vicinal decetones (acetolactate diacetyl), intensifies the exchange of substances and also reduces the time in the warm maturation phase.
  • the driving jet is deflected in the radial direction with respect to the direction of the free jet.
  • This counteracts an axially symmetrical formation of the convection flow, as is formed in a propellant jet generated concentrically to the longitudinal axis of the fermentation tank.
  • ring-shaped areas in the fermentation tank may result when the propellant jet is introduced concentrically, and are less affected and mixed by the convection flow than others, for example those in the center or in the wall area of the fermentation tank.
  • the discharge and inlet lines which are connected to the lower end of the conical bottom part of the fermentation tank, are connected to one another via a circuit line in which a pumping device is arranged.
  • a liquid jet mixing nozzle is provided in the outlet area of the conical base part, the nozzle of which is connected to the feed line. The outlet of the conical bottom part opens into the drain pipe.
  • a liquid jet mixing nozzle 2 is installed in a conical bottom part 1c of the cylindroconical fermentation tank 1 in such a way that a partial flow S of this area from the area is via an annular channel around an inlet pipe of the liquid jet mixing nozzle 2 cylindrokonischen fermentation tank 1 inflowing fermentation substrate in the upper part of the bottom valve 3 is drawn off via a drain line 1a.
  • This partial flow S is then merged into the lower part of the bottom valve 3 Ending feed line 1b and the subsequent liquid jet mixing nozzle 2 on the way via a circuit line 4 outside the fermentation tank 1 under pressure back into the cylindroconical fermentation tank 1.
  • the partial flow S is drawn in by a feed pump 12 via shut-off valves 9.1 and 5 and via a sight glass 11. This produces a flow on the pressure side, which is returned via a measuring device 13 for determining the volume flow (option 01), a sampling device 14, a pressure gauge 15, a sight glass 16 and via shut-off valves 6, 7, 8 and 9.2 back to the bottom valve 3 and the liquid jet Mixing nozzle 2 flows.
  • the pump 12 is expediently designed so that the liquid jet mixing nozzle 2 can operate in a pressure range, preferably between 2 and 5 bar overpressure.
  • the delivery rate is based on the net tank capacity and is determined and optimized through tests.
  • the flow rates of the liquid jet mixing nozzle 2 are between 15 to 80 m 3 / h.
  • the flow rate and the driving pressure of the liquid jet mixing nozzle 2 are matched to the tank content and the filling level in the fermentation tank 1.
  • a propulsion jet T generated by the liquid jet mixing nozzle 2 generates a vertical convection flow K in the cylindroconical fermentation tank 1, which ensures a homogeneous distribution of the contents of the fermentation tank 1 in all areas.
  • the propellant jet T causes a suction effect, which sucks in the convection current K directed downward on the wall of the cylindroconical fermentation tank 1 and directs it upward again with the propellant jet T directed upward.
  • the delivery rate of the pump 12 is shown in the fermentation tank 1 by the effect of the liquid jet mixing nozzle 2 approximately by a factor of 3 to 4.
  • the liquid mass driven in this way in the fermentation tank 1 is increased again by a factor of 2 to 3 by the frictional forces of the propellant stream T.
  • the circulated liquid mass in the fermentation tank 1 finally corresponds approximately to 8 to 10 times the liquid mass circulated by the pump 12.
  • a frequency control of the pump 12 enables adaptation and optimization of the convection flow K in the fermentation tank 1. If the foam in the head space of the fermentation tank 1 rises too high, a foam monitoring probe 21 issues an alarm or a message to a controller 17.
  • shut-off valve 6 closes the shut-off valve 9.2 and leads a partial flow or the entire flow to a cleaning head 18 in the head space of the fermentation tank 1, so that by spraying the flow onto the foam blanket it is smashed and rinsed down.
  • the delivery flow is switched back to the liquid jet mixing nozzle 2.
  • the substrate temperature can be read on a thermometer 19 and the driving pressure of the liquid jet mixing nozzle 2 can be read on the manometer 15.
  • Sight glasses 11 and 16 enable optical control of the fermentation substrate.
  • the fermentation tank 1 is filled via a line marked with B and emptied via a line marked with E.
  • the tank cleaning flow is labeled TV and the tank cleaning return is labeled TR.
  • the supply air is supplied via a line labeled ZL, while the exhaust air is discharged via a line AL.
  • a shut-off valve 10 opening into a gully is provided.
  • the fermentation process in the cylindroconical fermentation tank i can be measured (determination of the extract content).
  • the proposed method and the arrangement for its implementation are also applicable to all liquids that are to be pumped, for example, with a centrifugal pump.
  • the application extends to
  • Option 02 shown up to saturation, measuring the CO_ . Content via the sampling device 14 or via an inline CO 2 measuring device within the scope of the configuration according to option 01; • Mixing and nitrogenizing liquid food under option 02;

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur beschleunigten Gärung in zylindrokonischen Gärtanks bei der Herstellung von Bier nach dem Oberbegriff des Anspruchs (1), mit dem die Konvektion im Gärtank ohne nachteilige Wirkung für die biologische Stabilität des Bieres forciert und verstärkt werden soll. Dies wird verfahrenstechnisch dadurch erreicht, daß aus der Bierwürze-Hefe-Suspension (Gärsubstrat) im Gärtank (1) ein Teilstrom (S) über den konischen Bodenteil (1c) abgezogen, daß der Teilstrom (S) über einen Kreislauf außerhalb des Gärtanks (1) geführt und als Freistrahl von unten nach oben in den Gärtank (1) unter Druck eingeleitet wird, und daß der Freistrahl dort einen Treibstrahl (T) erzeugt, der einen den gesamten Inhalt des Gärtanks (1) umfassenden Konvektionsstrom (K) generiert. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Anordnung vorgeschlagen, bei der die Ab- und Zulaufleitung (1a; 16) über eine Kreislaufleitung (4), in der eine Umpumpeinrichtung (12) angeordnet ist, miteinander verbunden sind, bei der im Auslaufbereich des kegelförmigen Bodenteils (1c) des Gärtanks (1) eine Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse (2) angeordnet ist, deren Düse an die Zulaufleitung (1b) angeschlossen ist, und bei der der Auslauf des kegelförmigen Bodenteils (1c) in die Ablaufleitung (1a) einmündet.

Description

Verfahren und Anordnung zur beschleunigten Gärung in zylindrokonischen Gärtanks bei der Herstellung von Bier
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur beschleunigten Gärung in zylindrokonischen Gärtanks bei der Herstellung von Bier nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art findet in der Brauindustrie heute weltweit überwiegend Anwendung. Dabei werden zur Vergärung von Bierwürze sog. z - lindrokonische Gärtanks (ZKG) verwendet mit einem Fassungsvermögen zwischen 500 und 5000 Hektoliter. Das geometrische Verhältnis zwischen Tankhöhe H und -durchmesser D beträgt dabei vorzugsweise H/D _2. Die Tanks werden zu ca. 80 bis 85 % ihres Bruttoinhaltes befüllt, so daß über dem Würzespiegel ein Steigraum für Schaum und ein Raum zum Sammeln und Abführen der bei der Gärung entstehenden Gase, größtenteils Kohlendioxid (C02), vorhanden ist. Die Füllhöhen betragen in den größeren Tanks ca. 15 bis 25 m; entsprechend hoch ist der Druck der Flüssigkeitssäuie im unteren Bereich des Gärtanks, einem ko- nusförmigen Bodenteil. Die Tanks haben außen um die Zylinder- und Konuswandung Kühlzonen in unterschiedlichen Höhen, um die Gärwärme abzuführen bzw. die Gärtemperatur zu steuern und das Bier im Tank auf die nötigen Temperaturstufen zur Reifung abzukühlen.
Die aus Malz und anderen stärkehaltigen Grundstoffen hergestellte zuckerhaltige Bierwürze wird mit untergäriger oder obergäriger Bierhefe vergoren. Je nach Biertyp, Organoleptik und Qualitätsanforderungen werden dabei bestimmte Gärtemperaturen streng eingehalten. Man spricht in diesem Zusammenhang von ei- ner warmen oder kalten Gärführung. Je wärmer vergoren wird, um so schneller wird der erwünschte Vergärungsgrad erreicht. Beispielsweise kann eine Bierwürze mit einem Stammwürzegehalt von 12 % bei ca. 14 bis 16 °C Gärtemperatur in drei bis vier Tagen oder bei 6 bis 10 °C in fünf bis 7 Tagen vergoren werden. Wegen der besseren Qualitätseigenschaften werden bei den untergärigen Bieren die niedrigeren Temperaturen bevorzugt. Dies bedeutet aber wegen der längeren Gärzeit mehr Tankkapazität, Investitions- und Betriebskosten.
Bekannte Verfahren zur beschleunigten Gärung wenden entweder höhere Temperaturen an und nehmen die damit verbundenen Nachteile in Kauf oder sie arbeiten mit Rührwerken und ähnlichen Einbauten zur forcierten Bewegung des Tankinhaltes. Diese müssen relativ groß dimensioniert werden, wodurch sie mit Blick auf die hohen Anforderungen an die biologische Stabilität des Bieres große Gefahrenquellen darstellen.
Am Ende der Gärung wird beim sog. Eintank-Verfahren, bei dem das Bier zur Lagerung und Stabilisierung bei tiefen Temperaturen (um -1 ,5 °C) im Gärtank verbleibt, die Hefe durch Absetzenlassen und Abziehen aus dem konusförmigen Bo- denbereich des Gärtanks geerntet. Beim sog. Zweitank-Verfahren wird das Bier vom zylindrokonischen Gärtank in zylindrokonische Lagertanks umgepumpt und die Hefe wird über Separatoren auf diesem Wege vom Bier getrennt und aus diesem abgeschieden.
In manchen Brauereien wird zur schnelleren Reifung des Bieres nach der Haupt- gärung bei Lagertemperaturen um 0 °C eine CO2-Wäsche durchgeführt und damit werden die unedlen Gärungsgase wie Merkaptan und unedle Geschmacksstoffe ausgetrieben. Hierzu wird C02 von unten in den zylindrokonischen Gärtank eingeblasen und die aufsteigenden Gasblasen durchströmen und bewegen das Bier.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Konvektion im Gärtank zu forcieren und zu verstärken, ohne dabei die vorstehenden Nachteile bekannter Maßnahmen in Kauf zu nehmen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens ist Gegenstand des Anspruchs 6. Vorteilhafte Anwendungen des Verfahrens sind Gegenstand von zwei Unteransprüchen. Die vorgeschlagene Lösung sieht vor, die Konvektion durch die hydrodynamische Wirkung eines Fiüssigkeitsstrahles zu forcieren und zu verstärken, der als Freistrahl unter Druck und von unten nach oben in den konischen Bodenteil des Gärtanks eintritt. Hierzu wird aus der Bierwürze-Hefe-Suspension (Gärsubstrat) im Gärtank ein Teilstrom über den konischen Bodenteil abgezogen, dieser Teilstrom wird über einen Kreislauf außerhalb des Gärtanks geführt und als Freistrahl in der vorstehend angegebenen Weise in den Gärtank eingeleitet. Der Freistahl erzeugt dort einen Treibstrahl, der einen den gesamten Inhalt des Gärtanks um- fassenden Konvektionsstrom generiert. Die Einleitung erfolgt dabei in einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens konzentrisch zur Längsachse des Gärtanks, wodurch sich der Aufwand zur gegenständlichen Realisierung dieser Maßnahme auf ein Minimum reduziert.
Mit dem vorgeschlagenen Freistrahl erreicht man eine hohe Umwälzrate des Tankinhaltes, wodurch die Bierhefen, einzellige Sproßpilze mit einer Größe von drei bis 8 μim, eine intensive Bewegung im Gärsubstrat erfahren und durch diese Bewegung immer wieder neuen Kontakt mit nicht vergorener Würze bekommen. Im Kontakt mit dem Gärsubstrat verarbeiten die Bierhefen die Stammwürze im anaeroben Stoffwechsel zu Alkohol und Kohlendioxid und anderen Nebenprodukten.
Der Freistrahl erzeugt im Zusammenwirken mit dem entstehenden und aufsteigenden Kohlendioxid eine forcierte Aufwärtsbewegung in der Mitte des Gärtanks und eine Abwärtsbewegung des Gärsubstrates an der Tankwandung, wodurch sich die gewünschte forcierte und verstärkte Konvektionsströmung im gesamten Gärtank einstellt. Die natürliche Konvektionsgeschwindigkeit durch Gären und Kühlen liegt bei ca. 0,3 m/s; die vorgeschlagene Maßnahme erhöht diesen Wert wesentlich, so daß der Tankinhalt etwa 8 bis 10 mal in der Stunde umgewälzt wird und in allen Bereichen des Substrates stets gleiche Homogenität vorherrscht. Die Gärzeit wird dadurch entsprechend verkürzt. Die beim vorgenannten Zweitank-Verfahren zur Anwendung kommenden Separatoren arbeiten gleichmäßiger und effizienter, wenn, wie dies vorgesehen ist, die vorgeschlagenen Maßnahmen noch bis kurz vor der Entleerung des Gärtanks Anwendung finden oder gar während des Entleerens angewendet werden, WJ- durch das Bier mit darin gleichmäßig verteilter Hefe dem Separator zuläuft.
Beim Eintank-Verfahren erzielt man durch Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens vor dem Abziehens des Bieres aus dem Tank sowohl einen gleichmäßigen C02-Gehalt als auch eine gleichmäßige Verteilung aller Trübungsstoffe für eine gleichmäßige Belastung der nachfolgenden Klär-, Filtrations- und Behandlungsmaßnahmen.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird darüber hinaus in der Warmphase (> Gärtemperatur) nach der Hauptgärung die Hefe zum Abbau der vicinalen Deke- tone (Acetolaktat-Diacetyl) in Schwebe gehalten, der Stoffaustausch intensiviert und die Zeit der warmen Reifungsphase ebenfalls reduziert.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens erfährt der Treibstrahl gegenüber der Richtung des Freistrahles eine Ablenkung in radialer Richtung. Da- durch wird einer axialsymmetrischen Ausbildung der Konvektionsströmung, wie sie sich bei einem konzentrisch zur Längsachse des Gärtanks generierten Treibstrahl ausbildet, entgegengewirkt. In Abhängigkeit von der Tankgeometrie können sich unter Umständen bei konzentrischer Einleitung des Treibstrahles ringförmige Bereiche im Gärtank ergeben, die weniger als andere, beispielsweise jene im Zentrum oder im Wandungsbereich des Gärtanks, von der Konvektionsströmung erfaßt und durchmischt werden.
Wenn dafür Sorge getragen wird, wie dies ebenfalls vorgesehen ist, daß sich die Ablenkung des Treibstrahles unstetig oder stetig hinsichtlich seiner räumlichen Orientierung ändert, dann wirken ihre Richtung ständig wechselnde Antriebskräfte auf die Strömung im Gärtank. Dadurch kann sich eine stationäre Konvektionsströmung in diesem, die die Ausbildung weniger intensiv durchmischter Bereiche des Tankinhaltes begünstigt, nicht einstellen. Eine weitere Intensivierung der Durchmischung in allen Bereichen des Tanks wird darüber hinaus dadurch begünstigt, wie dies auch vorgeschlagen wird, daß der Treibstrahl, bezogen auf eine zur Längsachse des Gärtanks senkrecht orientierte Querschnittsfläche desselben, zusätzlich einen tangentialen Richtungsvektor er- hält.
Die vorstehend erwähnte CO2-Wäsche des Bieres nach der Hauptgärung wird mit dem vorgeschlagenen Verfahren in Verbindung mit einer zusätzlichen Maßnahme, nämlich einer Begasung mit Kohlendioxid mittels einer Begasungsvorrich- tung, vereinfacht. Es ist außerdem möglich, das Bier trotz der hohen Flüssigkeitssäule auf den vorgeschriebenen C02-Gehalt des Endproduktes einzustellen.
Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ab- und Zulaufleitung, die am unteren Ende des konischen Bodenteils des Gär- tanks angeschlossen sind, über eine Kreislaufleitung, in der eine Umpumpeinrichtung angeordnet ist, miteinander verbunden sind. Darüber hinaus ist vorgesehen, zur Erzeugung des Freistrahles eine Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse im Auslaufbereich des kegelförmigen Bodenteils anzuordnen, deren Düse an die Zulaufleitung angeschlossen ist. Der Auslauf des kegelförmigen Bodenteils mündet dabei in die Ablaufleitung ein.
Das vorgeschlagene Verfahren und die Anordnung zu seiner Durchführung werden nachfolgend anhand der einzigen Figur der Zeichnung, die den Gärtank und seine maßgebliche periphere Ausstattung schematisch darstellt, kurz beschrie- ben.
In einem kegelförmigen Bodenteil 1c des zylindrokonischen Gärtanks 1 ist im Zusammenwirken mit einem Bodenventil 3 eine Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2 so installiert, daß über einen Ringkanal rings um ein nicht näher bezeichnetes Zu- laufrohr der Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2 ein Teilstrom S des diesem Bereich aus dem zylindrokonischen Gärtank 1 zuströmenden Gärsubstrates im oberen Teil des Bodenventils 3 über eine Ablaufleitung 1a abgezogen wird. Dieser Teilstrom S wird alsdann über eine in den unteren Teil des Bodenventils 3 einmün- dende Zulaufleitung 1b und die nachfolgende Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2 auf dem Weg über eine Kreislaufleitung 4 außerhalb des Gärtanks 1 unter Druck in den zylindrokonischen Gärtank 1 zurückgeführt. Der Teilstrom S wird über Absperrventile 9.1 und 5 und über ein Schauglas 11 von einer Förderpumpe 12 an- gesaugt. Diese erzeugt druckseitig einen Förderstrom, der über ein Meßgerät 13 zur Bestimmung des Volumenstromes (Option 01 ), eine Probenahmevorrichtung 14, ein Manometer 15, ein Schauglas 16 und über Absperrventile 6, 7, 8 und 9.2 zurück zu dem Bodenventil 3 und die Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2 fließt.
Die Pumpe 12 wird in ihrer Förderleistung zweckmäßig so ausgelegt, daß die Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2 in einem Druckbereich, vorzugsweise zwischen 2 bis 5 bar Überdruck, arbeiten kann. Die Förderleistung richtet sich nach dem Netto-Tankinh.ait und wird durch Versuche ermittelt und optimiert. Die Förderströme der Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2 liegen zwischen 15 bis 80 m3/h. Der För- derstrom und der Treibdruck der Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2 werden auf den Tankinhalt und die Füllhöhe im Gärtank 1 abgestimmt.
Ein durch die Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2 erzeugter Treibstrahl T generiert eine senkrechte Konvektionsströmung K im zylindrokonischen Gärtank 1 , die dort in allen Bereichen für eine homogene Verteilung der Inhaltsstoffe des Gärtanks 1 sorgt. Der Treibstrahl T bewirkt nach dem Prinzip der Venturidüse eine Saugwirkung, welche den an der Wandung des zylindrokonischen Gärtanks 1 nach unten gerichteten Konvektionsstrom K ansaugt und mit dem nach oben gerichteten Treibstrahl T wieder nach oben lenkt.
Die Förderleistung der Pumpe 12 bildet sich über die Wirkung der Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2 etwa um Faktor 3 bis 4 höher im Gärtank 1 ab. Die auf diese Weise im Gärtank 1 angetriebene Flüssigkeitsmasse wird durch die Reibungskräfte des Treibstromes T nochmals um den Faktor 2 bis 3 erhöht. Die umgewälzte Flüssigkeitεmasse im Gärtank 1 entspricht schließlich etwa der 8- bis 10-fachen durch die Pumpe 12 umgewälzten Flüssigkeitsmasse. Eine Frequenzregelung der Pumpe 12 ermöglicht eine Anpassung und Optimierung der Konvektionsströmung K im Gärtank 1. Sollte im Kopfraum des Gärtanks 1 der Schaum zu hoch steigen, gibt eine Schaumüberwachungssonde 21 einen Alarm oder eine Meldung an eine Steuerung 17. Diese öffnet das Absperrventil 6, schließt das Absperrventil 9.2 und führt einen Teilstrom oder den ganzen Strom zu einem Reinigungskopf 18 im Kopfraum des Gärtanks 1 , so daß durch Versprühen des Förderstromes auf die Schaumdecke diese zerschlagen und nach unten gespült wird. Nach Freiwerden der Schaumüberwachungssonde 21 wird der Förderstrom wieder auf die Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2 zurückgeschaltet. An einem Thermometer 19 ist die Substrattemperatur und an dem Manometer 15 ist der Treibdruck der Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2 abzulesen. Die Schaugläser 11 und 16 ermöglichen die optische Kontrolle des Gärsubstrates.
Die Befüllung des Gärtanks 1 erfolgt über eine mit B und die Entleerung über eine mit E gekennzeichnete Leitung. Der Tankreinigungsvorlauf ist mit TV und der Tankreinigungsrücklauf ist mit TR bezeichnet. Die Zufuhr von Zuluft erfolgt über eine mit ZL bezeichnete Leitung, während die Abluft über eine Leitung AL abgeführt wird. Zur Entleerung des Gärtanks 1 und seiner zugeordneten Einrichtungen in die Umgebung ist ein in ein Gully ausmündendes Absperrventil 10 vorgesehen.
Mit der optionalen Ausgestaltung der Anordnung (Option 01 in Verbindung mit der Probenahmevorrichtung 14) kann der Gärverlauf im zylindrokonischen Gärtank i gemessen werden (Bestimmung des Extraktgehaltes).
Wird die vorgeschlagene Anordnung mit einer Einrichtung zur Karbonisierung oder anderweitigen Begasung von Flüssigkeiten 20 (Option O2) ausgestattet, dann lassen sich mit dieser modifizierten Anordnung neue Anwendungsbereiche, die nachfolgend kurz umrissen sind, erschließen.
Das vorgeschlagene Verfahren und die Anordnung zu seiner Durchführung sind darüber hinaus anwendbar auf alle Flüssigkeiten, die beispielsweise mit einer Kreiselpumpe zu fördern sind. Die Anwendung erstreckt sich u.a. auf
• das Mischen von Getränken im Tank (Alsterwasser, Cola, Limonaden);
• die Karbonisierung der Mischgetränke im Tank durch Einstellen von Tankdruck und Temperatur (Kühlung); dabei erfolgt das Einblasen von C02 über einen statischen Mischer im Rahmen der in der Figur
• dargestellten Option 02 bis zur Sättigung, das Messen des CO_.-Gehaltes über die Probenahmevorrichtung 14 oder über ein lnline-CO2-Meßgerät im Rahmen der Ausgestaltung nach Option 01 ; • das Mischen und Nitrogenisieren flüssiger Lebensmittel im Rahmen der Option 02;
• das Homogenisieren von Flüssigkeiten mit Feststoffpartikeln während der Verarbeitungszeit;
• das Entgasen von Flüssigkeiten im Tank (in vakuumsicheren Tanks ist u.U. die bis heute nicht gelöste Aufgabe der Entgasung (Sauerstoffentfernung) aus
Zuckersirup möglich; hierzu kann zur Partialdruckverschiebung Stickstoff verwendet werden, der mit einer Anordnung gemäß Option 02 eingetragen wird);
• das Homogenisieren und Belüften von Erntehefe im Rahmen einer Anordnung gemäß Option 02.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur beschleunigten Gärung in zylindrokonischen Gärtanks bei der Herstellung von Bier, bei dem die im Gärtank vorgelegte Bierwürze mit untergäriger oder obergäriger Bierhefe vergoren, die Gärtemperatur durch Küh- lungseingriffe über die Wandung des Gärtanks gesteuert und die Gärge- schwindigkeit durch Maßnahmen zur Erzeugung einer forcierten Bewegung des Tankinhaltes gesteigert werden, dadurch gekennzeichnet,
• daß aus der Bierwürze-Hefe-Suspension (Gärsubstrat) im Gärtank (1 ) ein Teilstrom (S) über den konischen Bodenteil (1c) abgezogen wird,
• daß der Teilstrom (S) über einen Kreislauf außerhalb des Gärtanks (1 ) ge- führt und als Freistrahl von unten nach oben in den Gärtank (1 ) unter Druck eingeleitet wird, und
• daß der Freistrahl dort einen Treibstrahl (T) erzeugt, der einen den gesamten Inhalt des Gärtanks (1 ) umfassenden Konvektionsstrom (K) generiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstrahl (T) gegenüber der Richtung des Freistrahles eine Ablenkung in radialer Richtung erfährt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ablenkung des Treibstrahles (T) unstetig oder stetig hinsichtlich seiner räumlichen Orientierung ändert.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstrahl (T), bezogen auf eine zur Längsachse des Gärtanks senkrecht ori- entierte Querschnittsfläche desselben, zusätzlich einen tangentialen Richtungsvektor erhält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das im Kreislauf geführte Gärsubstrat im Zuge dieser Kreislaufführung einer Begasung mit Kohlendioxid unterworfen wird.
6. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem zylindrokonischen Gärtank zur Aufnahme des Gärsubstrates und einer am unteren Ende des konischen Bodenteils des Gärtanks angeschlossenen Ab- und Zulaufleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab- und Zulaufleitung (1a; 1 b) über eine Kreislaufleitung (4), in der eine Umpumpeinrichtung (12) angeordnet ist, miteinander verbunden sind, daß im Auslaufbereich des kegelförmigen Bodenteils (1c) des Gärtanks (1 ) eine Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse (2) angeordnet ist, deren Düse an die Zulaufleitung (1b) angeschlossen ist, und daß der Auslauf des kegelförmigen Bodenteils (1c) in die Ablaufleitung (1 a) einmündet.
7. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auf ein sogenanntes Zweitankverfahren bis kurz vor oder während der Entleerung des Gärtanks (1 ).
8. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auf ein sogenanntes Eintankverfahren bis kurz vor dem Abziehen des Bieres aus dem Gärtank (1 ).
PCT/EP1998/001997 1997-04-08 1998-04-06 Verfahren und anordnung zur beschleunigten gärung in zylindrokonischen gärtanks bei der herstellung von bier WO1998045401A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU75224/98A AU7522498A (en) 1997-04-08 1998-04-06 Method and device for accelerated fermentation in cylindro-conical fermentation tanks in beer production

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19714258.3 1997-04-08
DE19714258 1997-04-08
DE19807558A DE19807558A1 (de) 1997-04-08 1998-02-23 Verfahren nd Anordnung zur beschleunigten Gärung in zylindrokonischen Gärtanks bei der Herstellung von Bier
DE19807558.8 1998-02-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO1998045401A2 true WO1998045401A2 (de) 1998-10-15
WO1998045401A3 WO1998045401A3 (de) 1998-12-30

Family

ID=26035541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1998/001997 WO1998045401A2 (de) 1997-04-08 1998-04-06 Verfahren und anordnung zur beschleunigten gärung in zylindrokonischen gärtanks bei der herstellung von bier

Country Status (2)

Country Link
AU (1) AU7522498A (de)
WO (1) WO1998045401A2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2466634A (en) * 2008-12-30 2010-07-07 Roland Eddie Todd Ultrasonic Enzyme and Nitrogen mix Fermentor
WO2011147958A1 (de) 2010-05-28 2011-12-01 Gea Brewery Systems Gmbh Huppmann Tuchenhagen Verfahren zur beschleunigten gärung und vorrichtung zur vermischung eines tankinhalts
WO2022053642A1 (en) 2020-09-10 2022-03-17 Ludwig-Maximilians-Universität München Engineered aav vectors

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3484244A (en) * 1967-03-30 1969-12-16 Schlitz Brewing Co J Fermenting and aging a malt beverage
GB1211576A (en) * 1967-02-07 1970-11-11 Louis Alfred August Lefrancois Improvements in or relating to methods of fermenting worts in brewing
US3713839A (en) * 1971-02-22 1973-01-30 J Delente Fermentation process
DE2310256A1 (de) * 1972-03-14 1973-09-27 Rudisleben Chemieanlagenbau Vorrichtung zum suspendieren und homogenisieren von wuerze-hefe-feststoffteilchen in wasser
US4041180A (en) * 1975-04-08 1977-08-09 Brewing Patents Limited Introducing gases into fermentation liquids
DD219035A3 (de) * 1982-12-29 1985-02-20 Rostocker Brauerei Veb Verfahren und einrichtung zum externen kochen von bierwuerze

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1211576A (en) * 1967-02-07 1970-11-11 Louis Alfred August Lefrancois Improvements in or relating to methods of fermenting worts in brewing
US3484244A (en) * 1967-03-30 1969-12-16 Schlitz Brewing Co J Fermenting and aging a malt beverage
US3713839A (en) * 1971-02-22 1973-01-30 J Delente Fermentation process
DE2310256A1 (de) * 1972-03-14 1973-09-27 Rudisleben Chemieanlagenbau Vorrichtung zum suspendieren und homogenisieren von wuerze-hefe-feststoffteilchen in wasser
US4041180A (en) * 1975-04-08 1977-08-09 Brewing Patents Limited Introducing gases into fermentation liquids
DD219035A3 (de) * 1982-12-29 1985-02-20 Rostocker Brauerei Veb Verfahren und einrichtung zum externen kochen von bierwuerze

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2466634A (en) * 2008-12-30 2010-07-07 Roland Eddie Todd Ultrasonic Enzyme and Nitrogen mix Fermentor
WO2011147958A1 (de) 2010-05-28 2011-12-01 Gea Brewery Systems Gmbh Huppmann Tuchenhagen Verfahren zur beschleunigten gärung und vorrichtung zur vermischung eines tankinhalts
RU2562300C2 (ru) * 2010-05-28 2015-09-10 Геа Брюири Системз Гмбх Хуппманн Тухенхаген Способ ускорения ферментации и устройство для перемешивания содержимого резервуара
US9334471B2 (en) 2010-05-28 2016-05-10 Gea Brewery Systems Gmbh Method for accelerated fermentation and device for mixing a tank content
WO2022053642A1 (en) 2020-09-10 2022-03-17 Ludwig-Maximilians-Universität München Engineered aav vectors

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998045401A3 (de) 1998-12-30
AU7522498A (en) 1998-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2844398A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum dispergieren eines gases in einer fluessigkeit
DE2554440A1 (de) Verfahren und geraet zum umwaelzen eines gemischs aus einer fluessigkeit und einem gas
WO2011147958A1 (de) Verfahren zur beschleunigten gärung und vorrichtung zur vermischung eines tankinhalts
DE102007052471A1 (de) Kontinuierliches Brauen
WO2014072208A2 (de) Verfahren zur gärung von bierwürze und jungbier zu bier
EP2957627A1 (de) Multifunktionale önologische machine und verwendung in der önologischen produktionskette
EP1329254A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Mischen von flüssigen, zähflüssigen und/oder rieselfähigen Medien
JPH0780205A (ja) 選択的脱気方法及びその装置
GB2123850A (en) A fermentation apparatus
US5112627A (en) Stabilization process particularly for grape must
WO1998045401A2 (de) Verfahren und anordnung zur beschleunigten gärung in zylindrokonischen gärtanks bei der herstellung von bier
DE10003155B4 (de) Verfahren und Brauanlage zur Schnellherstellung von Bier
DE19807558A1 (de) Verfahren nd Anordnung zur beschleunigten Gärung in zylindrokonischen Gärtanks bei der Herstellung von Bier
US3415654A (en) Deep vat fermentation of beer
DE19740319C2 (de) Verfahren und Anordnung zur beschleunigten Hefevermehrung im Brauprozeß
US3078166A (en) Continuous brewing
DE4331409C1 (de) Verfahren und Anlage zur Vermehrung von Bierhefe
US3068155A (en) A method of producing yeast
DE4316944C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur semikontinuierlichen Herstellung von Milchsäure aus Würze
EA034721B1 (ru) Усовершенствованный ферментатор
EP2625260B1 (de) Verfahren und vorrichtung insbesondere zum maischen bei der herstellung von bier
CN109943426A (zh) 一种葡萄酒发酵罐
EP2576035B1 (de) Verfahren zur beschleunigten gärung und vorrichtung zur vermischung eines tankinhalts
DE2708697C3 (de) Ausscheiden von Trübstoffen aus einer zu vergärenden Flüssigkeit
US2975065A (en) Method for the aeration and agitation of liquors

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AU BR CN JP KR PL RU US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

AK Designated states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AU BR CN JP KR PL RU US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 1998542374

Format of ref document f/p: F

122 Ep: pct application non-entry in european phase