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Verfahren zum Hopfen von Bierwürze
Im praktischen Brauereibetrieb wird das Hopfen der Bierwürze im allgemeinen so durchgeführt, dass der Hopfen in grobzerkleinertem Zustand der Würze zugeführt wird. Dieses Verfahren ist aber mit dem Nachteil verbunden, dass beim Kochen nur etwa 1/3-1/4 der in dem eingesetzten Hopfen vorhandenen Bitterstoffe in die Würze übergehen und ausserdem noch eine gewisse Menge von Bitterstoffen, z. B. etwa 3-7je, bei der Weiterbehandlung (Gärung und Lagerung) durch Ausscheidung verlorengehen.
Die bisher bekanntgewordenen Vorschläge, diese Nachteile zu beseitigen, haben zu befriedigenden Erfolgen nicht geführt. Es ist unter anderem vorgeschlagen worden, Suspensionen von Hopfen in Wasser oder Würze oder Hopfenextrakte mit mechanischen Schwingungen im Hörschallbereich zu behandeln, um die Bitterstoffe löslich zu machen und eine bessere Extraktion derselben zu bewirken und die so erzielten Extrakte zum Hopfen der Würze zu verwenden. Die Wirkung der Hörschallenergie ist aber zu gering, um die einzelnen Zellverbände des Hopfens in dem gewünschten Sinne ausreichend zu beeinflussen.
Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, Nasszerkleinerung von Hopfen mit rührwerkartigen Vorrichtun- gen durchzuführen. Hiebei werden aber nur geringfügige Zerreissungen erzielt, so dass nur die an den Zerreissgrenzen geöffneten Zellen des pflanzlichen Hopfengewebes eine leichtere Extraktion erfahren.
Weiterhin ist vorgeschlagen worden, dem anzuwendenden Naturhopfen durch Ultrabeschallung in Gegenwart von Wasser oder wässerigen Lösungen die Bitterstoffe zu entziehen und den so gewonnenen Bitterstoffextrakt durch Einführung in die kochende Würze zur Hopfung derselben zu verwenden. Die Ultrabeschallung erfordert aber empfindliche kostspielige Geräte, deren Betrieb mit grossen Energiekosten verbunden ist und die infolgedessen unwirtschaftlich sind. Die Herstellung von Bitterstoffextrakten mit Hilfe von Ultraschall nimmt ausserdem einen erheblichen Zeitaufwand, z. B. 1-2 Stunden und mehr, in Anspruch. Während dieser langwierigen Behandlung ist Gelegenheit zu störenden Nebenreaktionen gegeben, die den Geschmack des hergestellten Bieres ungünstig beeinflussen können.
Erfindungsgemäss erfolgt die Hopfung von Bierwürze unter Verwendung von durch Nassvermahlung mittels rotierender Zerreissvorrichtungen- erhaltenen wässerigen Hopfendispersionen derart, dass Aufschläm- mungen von Hopfen in einer Teilmenge Würze, bei möglichst kurzer Verweilzeit.
zweckmässig bei mässig erhöhten Temperaturen, beispielsweise 50-1000 C, durch unter der Bezeichnung Kreiselgeräte bekannte hochtourige (etwa 3000 Umdr/min) Rotationszerkleinerungsgeräte geführt werden, die aus einem feststehenden Stator und einem umlaufenden Rotor oder aus zwei mit verschiedenen'Geschwindigkeiten in gleicher oder entgegengesetzter Richtung rotierenden Teilen bestehen, in deren Wirkungszone das Gut durch wechselnde Spannungs- und Entspannungsvorgänge in eine Würze-Hopfen-Dispersion übergeführt wird und diese zur Hopfung der Würze im Brauereibetrieb verwendet wird. Die Verweilzeit der Aufschlämmungen im Kreiselgerät ist von verschiedenen Umständen abhängig. Beispielsweise kann eine 25 kg Hopfen enthaltende Aufschlämmung in 5-10 min durch das Kreiselgerät geführt werden.
Die tatsächliche Verweilzeit in der Wirkungszone des Kreiselgerätes dürfte nur wenige Sekunden betragen.
Die bestgeeigneten Mengenverhältnisse von Hopfen und Würze können durch Vorversuche ermittelt werden. Im allgemeinen können für die Dispergierung von 0, 5 bis 1, 0 kg Hopfen etwa 100 1 Würze ver-
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Die erfindungsgemäss anzuwendenden an sich bekannten Kreiselgeräte sind hochtourige Rotationsgerli- te, die etwa 3000 Touren je Minute machen und eine hervorragende Wirkung ausüben. Gegenüber der bereits vorgeschlagenen Nasszerreissung von Hopfen mit rührwerkartigen Vorrichtungen niedriger Tourenzahl besitzen die hochtourigen Kreiselgeräte einen massierten und gerichteten Einsatz der Impulskräfte auf die durch die Wirkungszone geführte Hopfensuspension.
Die hiebei eintretende Dispergierung des Hopfensin der kürze ermöglicht die Einwirkung der auf kleinstem Raum konzentrierten Impulskräfte im Augenblick der Feinzerkleinerung. Von den bekannten Nasszerreissvorrichtungen für Hopfen. in rührwerkähnlichen Vorrichtungen niedriger Tourenzahl, unterscheidet sich die vorliegende Arbeitsweise durch das Arbeiten mit hoher Tourenzahl (etwa 3000 Touren je Minute) sowie durch den hohen und massierten Energieeinsatz, der beispielsweise bei einem Kreiselgerät, in dem ein Quantum von 25 kg Hopfen in Würze suspendiert in etwa 5-10 min Durchlaufzeit behandelt wird, rund 30 kW pro Stunde beträgt.
Eine Ausführungsform eines für die Herstellung der Dispersion geeigneten I (reiselgerätes ist auf der beigefügten Zeichnung veranschaulicht.
Das Kreiselgerät 1 besitzt bei 2 einen Zulauf, in den die aus Hopfen und Würze hergestellte Suspension kontinuierlich eingeleitet wird. 3 ist der Rotor, 4 der Stator, 5 und 6 sind die Dispergierelemente, die aus Nuten bestehen, zwischen denen Rippen vorgesehen sind. Der für die Dispergierung wichtigste Teil des Gerätes besteht in der Drosselzone, in der sich Kammern 7 und 8 befinden. Die Zahl dieser Kammern kann beliebig gross sein. Es können z. B. 200 Kammern auf dem Rotor und ebensoviele Kammern auf dem Stator vorhanden sein. Die Zahl der Nuten 5 und 6 kann kleiner sein als die der Kammern.
Es können sich z. B. etwa 40 Nuten auf dem Rotor und 40 Nuten auf dem Stator befinden. 9 ist ein Sammelraum für die aus der Drosselzone kommende Dispersion, in dem Schaufeln 10 für die Austragung der Dispersion durch einen (nicht gezeichneten) Stutzen vorgesehen sind. Bei der gezeichneten Ausführungsform ist das Kreiselgerät 1 durch eine Kupplung 12 mit einem Elektromotor 11 verbunden.
In Ausübung der Erfindung kann der anzuwendende Hopfen einer an sich bekannten Vorzerkleinerung. vorteilhaft Grobzerkleinerung, unterworfen werden, die zweckmässig lasch durchgeführt wird, umstörende Oxydationswirkungen auszuschliessen. Das zerkleinerte Material wird vorteilhaft in unmittelbarem Anschluss an den Zerkleinerungsvorgang in einen Mischbottich eingeführt, in den gleichzeitig die zur Herstellung der Hopfendispersion dienende Würze in bemessener Menge eingeführt wird. Hopfen und Würze werden dann z. B. mit Hilfe eines Rührwerks einer guten Durchmischung unterworfen und die so gebildete, die Hopfenbestandteile in gleichmässiger Anfeuchtung oder Durchfeuchtung enthaltende Suspension in den Zulauf 2 des Kreiselgeräts 1 kontinuierlich eingeleitet.
Man kann aber auch auf Vorzerkleinerung des Hopfens verzichten und diesen, so wie er angeliefert wird, in das Kreiselgerät einführen. Dieses Verfahren hat sich besonders bei Anwendung von grossen Kreiselgeräten mit grosser Leistungsfähigkeit bewährt.
Da hiebei die Zerteilung des Hopfens erst nach Einführung in den Anfangsteil des Kreiselgerätes stattfindet, ist die Gefahr von unerwünschten Oxydationsvorgängen vermieden. Infolge der Antriebsenergie strömt die Hopfensuspension durch die Zentrifugalkraft beschleunigt, vornehmlich in radialer Richtung durch das Ge- raat. In der im Strömungsweg befindlichen Drosselzone, die bei der gezeichneten Ausführungsform aus einer grossen Anzahl von durch Einfräsungen gebildeten Kammern besteht, die sich sowohl auf dem Stator, als auch auf dem Rotor befinden, spielen sich folgende Vorgänge ab :
Die auf dem Rotor befindlichen Kammern bewegen sich im Rhythmus der Kammerzahl und der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors an den feststehenden Kammern des Stators vorbei.
Sobald sich Rotorkammem und Statorkammern gegenüber befinden, fliesst das Behandlungsgut aus den Rotorkammern in die benachbarten Statorkammern. Befindet sich bei fortschreitender Drehbewegung eine Rotorkammer nicht mehr gegenüber einer Statorkammer. sondern gegenüber der Wand zwischen zwei Statorkammern, so wird die Strömung des Behandlungsguts gestoppt. Es tritt infolgedessen ein Stau innerhalb des Behandlungsguts ein. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder Phase der Drehbewegung, in der sich Kammern des Rotors und des Stators gegenüberliegen oder Rotorkammern sich gegenüber den Wandungen zwischen je zwei Statorkammern befinden. Infolgedessen erfolgt ein ständiger Wechsel von Entspannungen und Spannungen im Behandlungsgut.
Hiedurch werden die Zellen der Hopfenbestandteile einer ständig wechselnden Spannung und Entspannung unterworfen, wodurch die Inhaltsstoffe der Zellen freigelegt und je nach ihrer Beschaf- fenheit in dem flüssigen Medium gelöst oder kolloidal gelöst werden, während. die nicht in Lösung übergeführten festen Teilchen weitgehend aufgeschlossene Zellen enthalten.
Da die Aufenthaltsdauer des durch das Kreiselgerät fliessenden Lösungsgemisches von Hopfen in Würze nur eine ausserordentlich kurze Zeit beträgt, treten keine störenden Nebenreahtionen, insbesondere keine Oxydationserscheinungen und auch keine störenden Rotorerhitzungen auf.
Der Betrieb des Kreiselgerätes und die sich darin abspielenden Vorgänge können so gesteuert werden,
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dass der Aufschluss des Hopfens, die Lösung der darin befindlichen löslichen Wertstoffe und die Feinverteilung unter Bildung von Dispersionen stattfinden, die für die Hopfung des Bieres besonders geeignet sind. Wenn der Rotor z. B. mit 3000 Touren je Minute umläuft, dann ergibt sich bei einer Kammeranzahl von
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dentlich kurzen Aufenthaltsdauer im Gerät insbesondere in der Drosselzone in eine Feindispersion übergeführt, welche die löslichen Bestandteile des Hopfens unter Einschluss der im Hopfen enthaltenen Kolloide in gelöster bzw. kolloidal gelöster Form und die ungelösten Feststoffe in weitgehendst aufgeschlossenem Zustand enthält.
Die Hopfung der Würze im Brauereibetrieb erfolgt durch Zugabe der erfindungsgemäss erzeugten Gesamtdispersion zu der kochendenwürze. Die weitgehendst aufgeschlossenen festen Teilchen der Dispersion beteiligen sich an der Hopfung der Bierwürze und werden nach erfolgter Hopfung in bekannter Weise zusammen mit dem beim Kochen der Würze entstehenden Niederschlag (Bruch), z. B. durch Zentrifugieren oder Filtrieren aus der Würze entfernt.
Im Vergleich zu den bisher allgemein gebräuchlichen Hopfungsverfahren durch direkte Einführung von Naturhopfen in die Würze, bietet das vorliegende Verfahren den Vorteil einer erheblichen Einsparung an Hopfen. Betriebsversuche haben gezeigt, dass die Einsparung an Hopfen mehr als 300/0, z. B. 30-500/0 gegenüber der bisher üblichen Hopfengabe betragen kann und trotzdem Biere von einwandfreier Beschaffenheit erhalten werden, die einen besonders guten Geschmack aufweisen und sich durch ausgezeichnete Schaumbildung und Standfestigkeit des Schaums auszeichnen.
Die überraschend hohe Wirksamkeit der Dispersion und die damit ve. rbundene Hopfenersparnis dürfte wesentlich darauf beruhen, dass die im Kreiselgerät weitgehendst unter Zellsprengung aufgeschlossenen Festteilchen bei dem Kochprozess noch wertvolle Wirkstoffe an die Würze abgeben.
Die fortschreitende Wirkung der vorliegenden Erfindung gegenüber andern bekannten Vorschlägen zur Hopfung von Bierwürze dürfte darauf beruhen, dass die Suspension von Hopfen in Würze beim Durchgang das Kreiselgerät in deren Wirkungszone einer Dispergierung und gleichzeitigen Einwirkung der auf kleinstem Raum konzentrierten Impulskräfte im Augenblick der Feinzerkleinerung (Dispersion) unterworfen wird.
Kreiselgeräte sind, wie bereits erwähnt wurde, bekannt ; sie haben unter anderem Verwendung zur Herstellung von Dispersionen und Emulsionen in der pharmazeutischen Industrie gefunden. Daraus konnte das vorliegende Verfahren zur Hopfung von Bierwürze und seine besonderen Vorteile weder entnommen noch hergeleitet werden.
Es wurde auch bereits die Verwendung von Hörschall bei der Hopfung von Bierwürze vorgeschlagen.
Während einer derartigen Behandlung mit Hörschall, welche eine Stunde und länger dauert, findet jedoch keine Zerkleinerung und Dispergierung des Hopfens statt.