Verfahren zur Herstellung eines Erfrischungsgetränkes und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Erfrischungsgetränkes. Unter den beliebten Erfrischungsgetränken spielt Bier als alkoholartiges untergäriges Bier eine grosse Rolle. Infolge der herzhaften, würzigen Geschmackseigenschaften mit anregender Wirkung erfreut sich Bier einer sehr grossen Beliebheit.
Um aber seine besonderen Merkmale zu erhalten, muss unbedingt der Gärprozess durchgeführt werden.
Bei der Bierherstellung werden ausser Alkohol auch für die Qualität des Bieres wichtige Aroma- und Geschmacksstoffe gebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alkoholfreies Getränk herzustellen, bei dem durch Gärung hergestelltes Bier als Ausgangsmaterial dient, dem aber als Erfrischungsgetränk die aus dem Gärverfahren stammenden besonderen Eigenschaften mit Aroma- und Würzstoffen durch die Behandlung gemäss der Erfindung weitgehend erhalten bleiben.
Aus mannigfaltigen Gründen, wie z. B. Verkehrssicherheit, Unfallverhütung in Betrieben, Baustellen und vielen anderen ergibt sich die Forderung nach einem ungefährlichen Getränk, das nur Spuren - bis etwa 0,5 % Alkohol - enthält. Ein entsprechendes Getränk, das betriebswirtschaftlich günstig herzustellen ist und die bekannten und bereits erwähnten Eigenschaften, besonders auch geschmacklich, in einem befriedigenden Masse besitzt, steht nicht zur Verfügung.
Es ist bekannt, gegorene Getränke, z. B. Bier, zu entalkoholisieren, in dem das Arbeitsgut in einem Arbeitsgang vorgewärmt und zur Entalkoholisierung in Gegenwart eines neutralen Gases zerstäubt und dann gekühlt wird. Bei einem anderen bekannten Verfahren erfolgt nach einer mässigen Vorkühlung eine tiefe Kühlung, die eine Schneebildung bewirkt unter Belassung von flüssig gebliebenem Alkohol, der abgetrennt wird.
Bei dieser Behandlung soll dem Ausgangsmaterial die Hauptmenge des Alkohols entzogen werden, doch erfolgt dabei eine solche Veränderung des Arbeitsgutes, dass es nicht den Charakter eines Erfrischungsgetränkes mit den grundsätzlichen Eigenschaften von untergärigem Bier erhält.
Diese Nachteile werden mit der Erfindung behoben, mit der ein Erfrischungsgetränk mit Bier als Ausgangsstoff hergestellt wird, das die grundsätzlichen Eigenschaften des untergärigen Bieres in ihrer Gesamtheit enthält, ohne den gefährlichen Alkoholgehalt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Erfrischungsgetränkes, bei welchem Bier einer Vakuumbehandlung unterzogen und der dabei erhaltene Rückstand mit CO2 imprägniert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Bier in einer Anlage, in der die Luft durch Kohlensäure verdrängt ist, zunächst in einer ersten (Eingangs)stufe erwärmt und entspannt wird, wodurch Entgasung eintritt, wobei der sich hierbei abscheidende Schaum abgetrennt wird, worauf das entgaste und entschaumbe erwärmte Bier in einer zweiten (Trenn-)stufe bei erhöhter Temperatur im Vakuum in einer Destillationskolonne behandelt wird, wobei ein alkoholreiches Konzentrat etwa in der Mitte dieser Kolonne abgezogen wird,
woraufhin das in dieser Trennstufe als Sumpf anfallende entgeistete Produkt (Ablauf) mit dem in der ersten Stufe abgetrennten Schaum versetzt, dann auf 6-12 C abgekühlt und hierauf in einer dritten (Nachbehandlungs-)stufe mit dem getrennt abgeführten Kopfprodukt der Destillationskolonne (enthaltend im wesentlichen Würz- und Aromastoffe und CO2, aber keinen Alkohol) versetzt und mit CO imprägniert wird.
Es ist zweckmässig, dass die vor Inbetriebnahme in der Anlage enthaltene Luft durch Durchleiten von Kohlensäure verdrängt wird.
Um einen je nach den Gesetzen möglichen Alkoholgehalt einstellen zu können, kann das Verfahren so modifiziert werden, dass an der Abfüllstation dem Endprodukt noch unbehandeltes Bier in dosierter Menge zugesetzt wird.
Auf der Zeichnung ist schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens als beispiels weise Ausführungsform dargestellt. An ihr wird die Arbeitsweise erläutert.
Das Bier gelangt durch den im jeweiligen Anschlusssystem herrschenden Druck in die Eingangsstufe A durch die Zuleitung 1. Bei vorhandenen verzweigten Rohrsystemen mit starkem Druckabfall kann eine Pumpe 2 eingesetzt werden. Dieser Fall dürfte kaum vorkommen, da das Bier immer unter höherem Druck steht und die Eingangsstufe Atmosphärendruck besitzt.
Hierdurch erfolgt gleichzeitig eine Entspannung des eingeführten Arbeitsgutes. Die Erwärmung der Flüssigkeit erfolgt entsprechend dem jeweiligen Trenngruppenzu stand in dem Wärmeaustauscher 3. Warmwasser fliesst durch die Rohrschlange 4 mit Zufluss 5 und Abfluss 6.
In der Trennstufe B wird das Arbeitsgut bei Temperaturen von 30-50 , vorzugsweise 3040 , behandelt.
Es wird die Temperatur eingestellt, die dem zum Einsatz kommenden Arbeitsgut am besten entspricht.
Mit der Entspannung beim Eintritt in die Eingangsstufe und der Vorwärmung erfolgen bereits Abscheidungen von CO2 und geringen Mengen von Würz- und Aromastoffen. Diese Abscheidungen werden in der Kolonne 7a aufgefangen und über eine Leitung 8 der Nachbehandlungsstufe C zugeleitet, vorteilhaft nach Zwischenkühlung, in dem Kühler 19. Die Einführung in die Nachbehandlungsstufe C wird später nochmals erörtert.
Der im Wärmeaustauscher entstehende Schaum wird über eine Auffangvorrichtung 9 in der Eingangsstufe A aufgenommen und dem bearbeiteten aus der Trenngruppe B durch die Leitung 9b ablaufenden Arbeitsgut wieder beigemischt. Er unterliegt aber keiner unnötigen Behandlung in der Trenngruppe.
Nach dem Durchlaufen der Eingangs stufe strömt die Flüssigkeit infolge des Druckunterschiedes zwischen 1 atü in Eingangsstufe A und 0,05-0,12 atü in der Trenngruppe B, in diese.
Die in die Trenngruppe B einlaufende Flüssigkeit wird mittels eines Verteilrohrsystems mit Rieselbohrungen oder Düsen gleichmässig verteilt als Voraussetzung für gleichmässige Flüssigkeitsfilme.
Die Trenngruppe B arbeitet unter Vakuum, um schonendste Behandlung zu gewährleisten und thermisch bedingte Veränderungen und sich daraus ergebende Geschmacks- oder Qualitätsbeeinträchtigungen zu vermeiden.
Es wird bei einem Vakuum von 0,05 atü gearbeitet und im Zusammenhang damit eine Temperatur zwischen 30 und 500 C, vorzugsweise 30400, vorgesehen.
Das günstigste Ergebnis wird im Betrieb in Verbindung mit dem jeweils zur Verarbeitung kommenden Ausgangsmaterial festgestellt und entsprechend geregelt.
Die Flüssigkeit wird in dem im unteren Teil angeordneten Vakuum-Umlaufverdampfer 10 verdampft. Er arbeitet als Hochleistungsverdampfer mit reichlich bemessenen Wärmeaustauschflächen zur Erzielung günstiger Oberflächentemperaturen und kürzester Verweilzeit der Flüssigkeit im Verdampfer.
Als vorteilhaft hat sich eine Dünnschichtverdampfung erwiesen, doch können auch andere Arten von Verdampfern vorgesehen werden, wobei angestrebt wird, möglichst ohne Hinterlassung eines Rumpfes zu arbeiten, damit beim Ruhen des Betriebes keine Flüssigkeit vorhanden ist, die eine nachteilige Beeinflussung bewirken kann.
In dem Raum über dem Verdampferteil der Kolonne 7a erfolgt die vollständige Trennung, so dass die Grundflüssigkeit im unteren Teil bei 9b abgezogen wird, während der Destillatdampf im Kondensatorteil niedergeschlagen und entnommen wird. Es ist eine Konzentration von etwa 80-85 % (des Destillates) vorgesehen, da eine weitere Steigerung nicht erforderlich ist und nur so weit Berücksichtigung findet, wie eine Rückgewinnung von Beimengungen lohnend ist.
Zusätzlich kann eine kleine Destiliationselnrichtung unter den Alkoholabzug geschaltet werden, sofern eine weitere Forderung in Einzelfällen die Weiterbehandlung des Destillates verlangen sollte. Dies hat jedoch keinen Einfluss auf die Verarbeitung des behandelten Arbeitsgutes.
Die durch die Leitung 9b abfliessende Flüssigkeit stellt das zur Weiterverwendung kommende Produkt dar. Es läuft durch den Hauptkühler 11 und wird dort auf etwa 6-8 C,gegebenenfalls auch 10-12 C, gekühlt.
Diese Temperatur soll in der Anlage genau überprüft werden, da sie für die Weiterbehandlung, nämlich die Aufnahme von CO2 und der Rückführungsgase grundlegend ist.
Eine Kälteanlage ist bei der Anlage vorgesehen. Bei Vorhandensein von Kältemedium in Form von Kaltwasser mit geeigneter Temperatur ist der Anschluss der Einrichtung an ein betriebsseitig bestehendes System möglich.
Die gekühlte Flüssigkeit wird nun in die Nachbehandlungsstufe C eingeleitet. Hier erfolgt in dem Behälter 12 Druckerhöhung auf 2-3,5 atü, so dass die Einleitung von CO2 und von Rückgewinnungsprodukten mit Druck zwischen 2,54,0 atü erfolgen kann. CO2 wird einer Stahlflaschenbatterie 13 entnommen. Die Rückgewinnungsprodukte aus dem Kopf der Kolonne werden durch die Leitung 8, 14 eingeführt. Es kann dazu eine Pumpe und Mischventil 15 oder ein Strahlapparat vorgesehen werden, der das einzuführende CO2 als Treibmittel benutzt, wie bei Abführung aus der Eingangsstufe.
Das fertige Getränk wird bei 21 entweder der Abfüllanlage oder Lagertanks oder Transporttanks zugeführt.
An der Abfüllstation mündet eine nicht dargestellte Leitung, die von der Füllung 1 unmittelbar zur Abfüllstation geführt ist. Mit dieser Leitung, deren Durchfluss regelbar ist, wird vorgesehen, dem Enderzeugnis, das die Anlage passiert hat und darin behandelt wurde, nicht behandeltes Bier zuzusetzen. Damit kann nicht nur ein etwa gewünschter Alkoholgehalt erreicht werden, sondern es wird auch gewährleistet, auf diese Weise ein gleichmässiges Erzeugnis herzustellen.
Zur Erzeugung des Vakuums ist eine Pumpe 16 mit Ausgleichs kessel 17 vorgesehen. Letzterer soll eventuell mitgeführte Dämpfe ausscheiden, die dann als Kondensat ebenfalls dem Produkt beigefügt werden mit Ableitung über die Leitung 14a. Die Erfindung sieht vor, alle Vorgänge automatisch zu regeln um folgende Kreise: Eingangskreis:
Regelung der Vorwärmtemperatur mit Maximalbegrenzung einschliesslich der Thermostate und dem Regelventil. Zulaufmengenregelung mit Regelventil und Sollwertgeber.
Verdampferkreis:
Regelung der Flüssigkeitstemperatur mit Haupt- und Begrenzungs-Thermostat und Regelventil. Flüssigkeitsstandregelung.
Kondensatorregelung: mit Rücklaufverhältnisregelung.
Hauptkühlerregelung:
Regelung einer gleichmässigen Getränketemperatur mit Haupt- und Nebenbegrenzungsthermostat sowie Regelventilen.
Destillationsnachkühler: wie bei Hauptkühler ohne Grenzregelung.
Vakuumregelung:
Vakuumregelstation zur Einhaltung eines gleichmä ssigen Vakuums in der gesamten Anlage.
Dazu sind Messgeräte zur Kontrolle wie Durchlaufmengenmesser für die Produkte sowie Vakuummeter, Manometer und Thermometer vorgesehen.
Die Erfindung ist vielseitig anwendbar. Hier sei auf folgende Möglichkeit hingewiesen.
1. Unmittelbare Anwendung in der Brauerei.
2. Eigene Brauerei der Vertriebsorganisation des nach dem Verfahren hergestellten Getränkes.
3. Es kann auch die Verarbeitung z. B. in einer Grossniederlage erfolgen. Das Ausgangsmaterial wird dann aus Tankwagen einer Vorrichtung nach der Erfindung zugeführt.
4. Auch bei einzelnen kleineren Niederlagen kann die Erfindung zugeführt werden, insbesondere wenn bereits Flaschenreinigungs- und Füllstationen vorhanden sind.
Der bei dem Verfahren anfallende Alkohol ist ein wertvolles Nebenprodukt.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung eines Erfrischungsgetränkes, bei welchem Bier einer Vakuumbehandlung unterzogen und der dabei erhaltene Rückstand mit CO2 imprägniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass Bier in einer Anlage, in der die Luft durch Kohlensäure verdrängt ist, zunächst in einer ersten Stufe erwärmt und entspannt wird, wodurch Entgasung eintritt, wobei der sich hierbei abscheidende Schaum abgetrennt wird, worauf das entgaste und entschaumte erwärmte Bier in einer zweiten Stufe bei erhöhter Temperatur im Vakuum in einer Destillationskolonne behandelt wird, wobei ein alkoholreiches Konzentrat etwa in der Mitte dieser Kolonne abgezogen wird, woraufhin das in dieser Trennstufe als Sumpf anfallende entgeistete Produkt mit dem in der ersten Stufe abgetrennten Schaum versetzt,
dann auf 6-12 C abgekühlt und hierauf in einer dritten Stufe mit dem getrennt abgeführten Kopfprodukt der Destillationskolonne versetzt und mit COs imprägniert wird.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Stufe bei einem Druck von 0,05-0,12 atü und einer Temperatur von 30-50 C gearbeitet wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Stufe bei einer Temperatur zwischen 30 und 400 C gearbeitet wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung mit CO in der Nachbehandlungsstufe bei einem Druck von 2,5-4 atü vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfprodukt aus der Destillationskolonne gekühlt wird, bevor es dem Ablauf aus der zweiten Stufe in der dritten Stufe ausgesetzt wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die destillativ aufzutrennende Flüssigkeit in der Destillationskolonne fein und gleichmässig verteilt wird.
6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aufzutrennende Flüssigkeit in Form von Flüssigkeitsfilmen verteilt wird.
PATENTANSPRUCH II
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 6, bestehend aus einer Entgasungseinrichtung mit einer Bierzuleitung (1), einem Wärmeaustauscher (3) und einer Bierableitung, einer Destillations- und Kühleinrichtung mit einem Bierzulauf, einer Kolonne (7a), einer Abzugsleitung (8) am Kolonnenkopf für im wesentlichen Würzund Aromastoffe, einer Abzugsleitung mit Kühler (19) für das alkoholreiche Konzentrat, einer Abzugsleitung (9b) am Sumpf und einem Kühler (11) für das entgeistete Bier, einer Nachbehandlungseinrichtung mit einem Behälter (12) mit Zulauf für das gekühlte entgeistete Bier, mit einer Einführung für CO2 zum Imprägnieren und mit einem Ablauf (21) für das hergestellte Getränk, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Wärmeaustauscher (3) eine Schaumauffangvorrichtung 9 angeordnet ist und eine Rohrleitung (9a) von der Schaumauffangvorrichtung in die Abzugsleitung (9b) aus dem Boden der Kolonne (7a) mündet, und dass der Kopf der Kolonne (7a) zur Abführung von Restprodukten in die Vakuumleitung mit einem Nachabscheider verbunden ist, von dem eine Rohrleitung (14) in den Behälter (12) für die Nachbehandlung mündet.
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