DD207466A3

DD207466A3 - Einrichtung zur behandlung von bierwuerze

Info

Publication number: DD207466A3
Application number: DD24317382A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Boehm; Hans Manger; Irene Senge; Heinz Doebler; Rudi Scheffel; Klaus Goeck; Lothar Fischer
Original assignee: Wolfgang Boehm; Hans Manger; Irene Senge; Heinz Doebler; Rudi Scheffel; Klaus Goeck; Lothar Fischer
Priority date: 1982-09-10
Filing date: 1982-09-10
Publication date: 1984-02-29

Abstract

ase eines fluessigen Kristalls, der mit einer "L"-MiceDie Erfindung bezieht sich auf Wuerzekocheinrichtungen mit Aussenkocher, wobei die Wuerze im Aussenkocher auf eine bestimmte Temperatur erwaermt wird und im Heisshalter einige Minuten bei einer Temperatur von ca. 120...130 Grad C unter Druck gehalten werden kann. Ziel der Erfindung ist es, mit derWuerzekocheinrichtung wechselnde Anforderungen an die Verdampfungsziffer von ca. 3...20%/h mit gleich hoher Effektivitaet und Wuerzequalitaet gerecht zu werden. Durch die Anordnung des Aussenkochers in einem Abstand unterhalb des Wuerzgefaesses, der so festgelegt wird, dass auch bei der groessten Verdampfungsziffer in Aussenkocher selbst keine Wasserverdampfung auftritt, laesst sich bei der Kochung ohne Gegendruck allein durch die Wahl des Dampfdruckes in weiten Grenzen die Verdampfungsziffer variieren. Bei der Kombinationvon Kochung ohe erhoehten Gegendruck und Druckkochung unter Einbeziehung des Heisshalters koennen auch im Bereich niedriger Verdampfungsziffern kleiner 8%/h ohne Veraenderungenam Regime der Druckkochung und der Gesamtkochzeit beliebige Verdampfungsziffern eingestellt werden.

Description

Einrichtung zur Behandlung von Bierwürze Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kochen von Bierwürzi wobei die Würze in einem außerhalb des Würzegefäßes befindliche: Außenkocher auf eine gewünschte Temperatur erhitzt wird, eine bestimmte Zeit bei dieser Temperatur unter Druck gehalten v/erden kann und nach Beendigung der Kochung im Würzegefäß vom Heißtrüb befreit wird.

Das Würzegefäß mit Außenkocher eignet sich auch zum Eindampfen anderer flüssiger Produkte.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Kocheinrichtungen mit Außenkocher sind bekannt. Das Umwälzen der Würze zwischen dem Würzegefäß und einem neben dem Würzegefäi befindlichen Außenkocher, meistens als Rohrbündelwärmeübertragei ausgeführt, erfolgt mit Hilfe einer Pumpe (DS-PS 566217, DE-AS 2515451, DS-OS 2535120, DE-OS 2231900), die vor allem eine ungleichmäßige, intervallartige Kochung bzw. ein "Rückwärtskochen" vermeiden soll·

Weiterhin ist eine Einrichtung zum Maischen und Läutern bekannt, bei der ein Kochapparatesystem unterhalb des Gefäßes angeordnet wurde. Die Umwälzung erfolgte mittels Pumpe (DR-PS 108151).

Zum Erzielen einer selbsttätigen Würzezirkulation zwischen Würzegefäß und Außenkocher wurde der Außenkocher auch unmittelbar

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unterhalb des Würzegefäßes angeordnet (DR-PS 392286). Es hat sich aber gezeigt, daß in derartigen Anlagen mit einem "Rückwärtskochen" der Würze zu rechnen ist, wobei starke Schaumbildung auftritt, ein überkochen zu befürchten ist und die gewünschte Verdampfungsleistung nicht erreicht wird. Ein '''Rückwärtskochen" im Rohrbündelwärmeübertrager (Verdampfer) tritt dann auf, wenn durch die auf der Flüssigkeitsseite an der Innenwand der Rohre entstehenden Dampfblasen der Druckverlust für eine in den Rohren senkrecht nach oben gerichtete Strömung größer wird als für eine Strömung nach unten aus dem Kocher über die Fallrohre zurück in das Würzegefaß·

Da sich beim K_ochen die Vorgänge der Hopfenisomerisierung und Eiweißkoagulation unter höheren Temperaturen schneller als bei einer Kochtemperatur von 100 ⁰C vollziehen, wird entweder nur der Außenkocher (DR-PS 566217) oder zusätzlich auch die Rückleitung der Würze bis zum Würzegefäß (DS-AS 2515451, DE-OS 2535120) durch ein Drosselventil auf einem der gewünschten Kochtemperatur entsprechenden Druck gehalten. Wegen der geringen Länge der Rückleitung zum Würzegefäß kann die Würze nur relativ kurze Zeit bei dieser höheren Temperatur verweilen.

Die im Außenkocher erhitzte Würze wird bei den meisten Einrichtungen senkrecht von unten nach oben in das Würzegefäß eingeleitet (DR-PS 392286, DE-OS 2535120, DE-OS 2231900). Sine Leiteinrichtung, die vorzugsweise aus einem senkrechten Rohr besteht, begünstigt die durch die hochkochende Würze verursachte Zirkulation im Würzegefäß (DE-AS 2313932, DE-OS 2535120, DE-OS 2231900). .ümlenk- und Verteileinrichtungen über dem Leitrohr dienen dem Abbremsen der Kochfontäne und der gleichmäßigen Verteilung der zulaufenden Würze über die Würzeoberfläche (DE-OS 2535120, DE-OS 2231900). Um ein Schäumen der Würze und eine WürzeOxydation durch den Lufteinfluß in der Spritzzone nahe des Brüdenabzuges zu vermeiden, wurde auch ein tangentiales Einleiten der Würze unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Würzegefäß vorgeschlagen (DE-AS 2515451).

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Außerdem sind Niederdruckkocheinrichtungen mit Y/ürzetemperaturen größer 100 ⁰C bis 110 ⁰C im Würzegefäß (Euppmann-Post 9/198' und mehrstufige K_ochanlagen (Julin, S. und Berger, H.: Brauwelt 119 (1979) 15, S. 492 - 494; Stippler, K.: Brauwelt 121 (1981) : S. 49 - 51,* DE-OS 301259) mit relativ hohem apparativen Aufwand "bekannt· Die Durchlaufkochung bei Temperaturen von 120 ⁰C oder 140 ⁰C lieferte besonders bei starker Hopfengabe bisher keine geschmacklich hochwertigen Biere; vor allem die Reinheit des Bii geschmacks und die Abrundung der Biere ließ zu wünschen übrig (Narziß, L. et al.: Brauwelt 122 (1982) 4, S. 118 - 124).

Ein Nachteil sämtlicher Kocheinrichtungen liegt darin, daß an ei bestehenden Kocheinrichtung ohne apparative Veränderungen die während einer bestimmten Kochzeit verdampfte Wassermenge kaum variiert werden kann, wenn eine gleichbleibende Würzequalität gefordert wird. Schwankungen im Rohstoffangebot, aber vor allem Schwankungen in der Bereitstellung der Energieträger kann nicht kurzfristig entsprochen werden. Entscheidet sich a. B. ein Betrieb für eine Würzekocheinrichtung mit Brüdenverdichter, steigt bei einer Verdampfungsziffer von ca. 10 #/h bei Ausfall des Brüdenverdichters der Energiebedarf für die Würzekochung erheblich an; denn eine Reduzierung der Wasserverdampfung ist ohne Qualitätseinbußen nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, mit vergleichsweise geringem Aufwand an Apparatetechnik und Heizwärme eine schnelle Eiweißausscheidun, und Hopfenumwandlung zu garantieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, bei der Würzekochung ohne erhöhten Gegendruck ohne Umwälzpumpe bei gleichmäßiger Würzezirkulation „ durch den Außenkocher große Verdampfungsziffern bis zu 20 #/h zu erreichen und andererseits bei gewünschten geringen Verdampfui ziffern von etwa 3 bis 5 %/h mit relativ geringem apparatetechnii Aufwand auszukommen.

Um bei Würzekocheinrichtungen mit Außenkocher ohne erhöhten Ge-

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gendruck im Außenkocher oder ohne Heißhaltestrecke der Würze (bei Temperaturen von 120 ... 130 ⁰C) in etv/a 60 ... 70 min eine ausreichende Hopfenumwandlung und Siweißausscheidung zu erzielen, sind Verdampfungsziffern von 8 ... 12 %/h notwendig. Im Außenkocher wird der Würze die für die Y/asserverdampfung erforderliche Wärmemenge zugeführt· Steht der Außenkocher neben dem Würzegefäß, herrschen im Außenkocher entsprechend dem hydrostatischen Druck der Y/ürzesäule (Höhendifferenz zwischen Flüssigkeitsober fläche im V/ürzegefäß und Außenkocher) Kochtemperaturen von z. B. 109 C am unteren und 104 C am oberen Ende des Außenkochers· um ein intervallartiges Kochen oder Eückv/ärtskochen infolge der Wasserverdampfung im Außenkocher zu vermeiden, muß die Würze in Kocheinrichtungen mit neben dem Würzegefäß stehenden Außenkochern mittels Pumpe über den Außenkocher umgewälzt werden. Die Wasserverdampfung erfolgt während des Aufsteigens der um eine bestimmte Temperaturdifferenz angewärmten Würze im Würzegefäß. Pur eine Steigerung der Verdampfungsziffer muß die Umwälzmenge der Würze oder der Druck im Außenkocher (durch Drosseln des Würzestromes nach dem Außenkocher) erhöht werden·

Dieser Nachteil bei der Kochung ohne erhöhten Gegendruck wird vermieden, wenn sich die umgewälzte Würzemenge durch freie Konvektion entsprechend dem für eine bestimmte Verdampfungsziffer gewählten Heiadampfdruck am Außenkocher selbsttätig einstellt. Das wird erreicht, indem man den Außenkocher in einem bestimmten Abstand von mindestens 500 mm bis zu etwa 3000 mm unterhalb des Y/ürzegefäßes anordnet. Der Abstand zwischen Würzegefäß und Außenkocher wird so bemessen, daß bei der für die Würzekocheinrichtung maximal gewünschten Verdampfungsziffer infolge des hydrostatischen Druckes der Würzesäule über dem Außenkocher im Außenkocher selbst keine Y/as s erverdampf ung auftritt.

Soll während der Kochung die Verdampfungsziffer erhöht werden, braucht nur der Heiadampfdruck vergrößert zu werden, und es stellen sich eine größere ümwälzmenge der Würze und eine höhera Würze— temperatur am oberen Ende des Außenkochers ein. Vorteilhaft ist, daß bei der Kochung ohne erhöhten Gegendruck das Betreiben einer Umwälzpumpe entfällt·

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Um auch bei niedrigen Verdampfungsziffern von 3 ... 5 # eine schnelle Eiweißausscheidung und Hopfenisomerisierung zu erreichen, ist die Würzekocheinrichtung mit einem Heißhalter ausgerüstet, in dem die Würze auf Temperaturen zwischen 120 ⁰C und 130 ⁰C gehalten wird. Der hinter den Außenkocher geschaltete Heißhalter wird vorzugsweise als Bündel von Rohrschlangen ausge· führt, um annähernd eine Pfropfenströmung zu garantieren. Die theoretische Gesamtaufenthaltszeit jedes Würzeteilchens im Heißhalter während der Kochzeit unter Einbeziehung des Heißhalters richtet sich nach dem Volumen des Heißhalters im Vergleich zum Gesamtvolumen der Würze. Der Druck im Heißhalter wird entsprechend der gewünschten Temperatur über den Durchflußquerschnitt eines Drosselventils hinter dem Heißschalter geregelt. Die Wasserverdampfung erfolgt bei der Würzeentspannung im Würzegefäß und kann über die Temperatur im Heißhalter und den Volumenstrom der Würze durch den Außenkocher eingestellt werden. Die Würze muß 'mit Hilfe einer Pumpe umgewälzt werden.

Durch die Kombination von Kochung ohne erhöhten Gegendruck und Druckkochung mit Heißhalter läßt sich die Wasserverdampfung bei gleicher Würzequalität und annähernd gleicher Kochzeit in weitei Grenzen stufenlos variieren, ohne bei der Druckkochung den Volumenstrom der ¥/ürze oder die Würzetemperatur im Heißhalter zu ändern. Besondere Vorteile bringt der Wechsel von Druckkochung mit Heißhalter auf die Kochung ohne erhöhten Gegendruck. Während der Entspannung der Würze und der damit verbundenen starken Wasserverdampfung findet eine deutlich höhere Stickstoffausfällung je Zeiteinheit als während der übrigen Kochzeit statt. Dieser Wechsel von Druckkochung auf Kochung ohne erhöhten Gegendruck kann mehrmals während der Kochzeit vollzogen werden.

Aufbau und Betriebsweisen der Würzekocheinrichtung werden im fo3 genden genauer beschrieben.

Die wesentlichsten Teile der Würzekocheinrichtung sind:

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- das rotationssymmetrische Würzegefaß (1) mit einem durch die Mitte des Gefäßbodens geführten zylindrischen Zentralrohr (2), einem Prallteller (4), einem Dunstschlot mit Ventilator (6) zur Brüdenabführung, einem tangentialen Würzeeinlauf und/oder Rührer für den Whirlpoοlbetrieb, Klappen (29, 30) zum Würzeabzug nach der Heißtrubabscheidung in unterschiedlicher Höhe am G-efäßmantel, einem Bodenauslauf und einer Heinigungsvorrichtung (33, 36)

- ein oder mehrere nahe dem Umfang des G-efäßbodens angeordnete Fallrohre (14, 15)

- der unterhalb des iVürzegefäßes angeordnete Außenkocher (Rohrbündelwärme übertrager) (3) in druckfester Ausführung mit einem Absperrorgan (13) in der oberen Ableitung zum Würzegefäß

- der druckfest ausgeführte Heißhalter .(22) mit einer Zuleitung über dem Außenk/oeher und unterhalb des Absperrorgans (13) und einer Ableitung mit DrosselTentil (24) zum Würzegefäß (1)

- zwei Pumpen/(18, 26)

- Regeleinrichtungen (25, 7)

- Rohrverbindungen, Absperrvorrichtungen

Die Würzekocheinrichtung gestattet drei grundlegende Betriebsweisen:

1. Man kann die Würze bei der Kochung ohne erhöhten Gegendruck im Außenkocher (3) um eine bestimmte Temperaturdifferenz erwärmen, wobei die Endtemperatur im Außenkocher (3) kleiner als die dem hydrostatischen Druck entsprechende Kochtemperatur bleibt. Die Pumpe (18) zur Würzeumwälzung zwischen Würzegefäß (1) und Außenkocher (3) wird dabei nicht eingeschaltet.

2. Durch das Absperrorgan (13) oberhalb des Außenkochers (3) läßt sich der Druck im Außenkocher (3) und damit die Koehtemperatur erhöhen.

3. Bei geschlossenem Absperrorgan (13) zum ?/ürzegefäß (1) durchströmt die Würze nach dem Außenkocher (3) zunächst den Heißhalter (22) und wird dann von unten ins Zentralrohr (2) eingeleitet· Druck und Temperatur der Würze im Heißhalter (22) v/erden durch ein Drosselventil (24) am Ende des Heißhalters geregelt»

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Bei den Varianten 2. und 3. ist das Betreiben der Pumpe (18) erforderlich.

Mit der erfinderischen Lösung wird die Kochzeit von bisher üblichen 90 bis 120 min auf 60 bis 75 min gesenkt. Ss wird eine bessere Ausnutzung der Hopfeninhaltsstoffe erzielt. Der Endgehart der Würze an koagulierbarem Stickstoff liegt deutlich unter den bisher erreichten Werten·

Aus führung sbeispiel

Im dargestellten Schema wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Figur 1 zeigt anhand eines technologischen Schemas die Anordnung eines Außenkochers (3) unter einem Würzegefäß (1).

Im rotationssymmetrisch ausgebildeten Würzegefaß (1) mit konisch Boden befindet sich das zylindrische Zentralrohr (2), durch das die im Außenkocher (3) aufgeheizte Würze nach oben strömt. Durch den über dem Zentralrohr (2) angeordneten Prallteller (4)-wird die Würze gegen die Wandung des Würzegefaßes (1) gelenkt. Die Haube (5) des Würzegefäßes (1) ist mit einem Ventilator (6) ausgerüstet. Der Brüdenabzug wird entsprechend dem Druck im Brüdenraum (7) über die Veränderung der Drehzahl des Ventilators (6) geregelt. Der Abstand zwischen Würzegefäß (1) und Außenkocher (3 beträgt 750 mm. Das Würzegefäß (1) hat einen Durchmesser von 4000 mm. Das Verhältnis zwischen Höhe des Würzespiegels (43) übe: dem Gefäßboden und Durchmesser ist ca. 0,5. Die Austrittstemperai aus dem Wärmeübertrager bleibt bei der Kochung ohne erhöhten Geg< druck unter 106 ⁰C.

Die geläuterte Würze wird entweder tangential über die Leitung mit Klappe (10) und/oder direkt über den Außenkocher (3) bzw. di< Fallrohre (14, 15) in das Würzegefäß (1) gefördert. Während des Füllvorganges wird die Würze bis zur Kochtemperatur aufgeheizt. Der Dampfdruck des Heizdampfes wird über Ventil (40) eingestellt. Bei einer Kochung ohne zusätzliche Druckerhöhung wird vorzugs-

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weise im Selbstanlauf gearbeitet. Die Würze läuft während der Kochung im Selbstumlauf über die Fallrohre (14, 15), den Außenkocher (3) und das Zentralrohr (2) in das Würzegefäß (1) zurücke Die Aufwärtsbewegung der Würze wird am Prallteller (4) in eine Abwärtsbewegung umgelenkt·

über die Pumpe (18) besteht die Möglichkeit, bei geschlossener Klappe (12) im Außenkocher (3) eine Druckkochung durchzuführen. Der Druck wird über Absperrorgan (13) eingestellt. Vorzugsweise wird die Druckkochung über den Heißhalter (22) mittels Pumpe (13) durchgeführt. Hierbei wird die Würze bei geschlossenem Absperrorgan (13) nach dem Außenkocher (3) entnommen. Die Klappe (23) und das Drosselventil (24) sind geöffnet. Die Temperatur wird über die Regelstrecke für die Temperatur der Y/ürze (25) im Heißhalter (22) eingestellt. Zur Heißtrubabscheidung wird die Würze über die Pumpe (26) den Fallrohren (14, 15) entnommen und tangential über Klappe (10) dem Würzegefäß (1) zugeführt. Hierdurch wird die Würze im Würzegefäß (1) in Rotation versetzt. Der Abzug der gekochten und von Heißtrub befreiten Würze erfolgt über die Klappen (29, 30) mit der Pumpe (26).

Der Trüb wird mit Hilfe der sich am Boden des Würzegefäßes (1) befindenden Spritzköpfe (33) über Klappe (34) ausgetragen. Das Wasser gelangt über die Leitung mit der Klappe (32) zu den Spritzkopf en (33). Gleichzeitig mit dem Trubaustrag kann eine Reinigung des Außenkochers (3) erfolgen. Die Reinigungslösungen werden über Klappe (35) zugeführt. Mach beendetem Trubaustrag wird das Würzegefäß über den Sprühkranz (36) gereinigt.

Die Gesamtanlage kann in Freibauweise errichtet werden. Die Anlage ist entsprechend zu isolieren. Die Pumpen sind in einem gesonderten Raum unterzubringen.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, zwei Würzegefäße mit einem darunter befindlichen Außenkocher zu betreiben. Der Außenkocher befindet sich hierbei nicht mehr zentral unter einem Würzegefäß., sondern in gleichem Abstand zur Mitte unter beiden Würzegefäßen«

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Claims

jürfindungsanspruch

Einrichtung zur Behandlung von Bierwürze, bestehend aus einem Würzegefäß mit Zentralrohr und Dunstschlot, einem über dem Zentralrohr angeordneten Prallteller, einem Außenkocher und einem Heißhalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkocher (3) unte] dem Würzegefäß (1) in einem Abstand von etvra, 0,5 m bis 3 m angeordnet ist und über Rohrleitungen mit dem Absperrorgan (13) und den Klappen (12; 16; 17) mit dem Würzegefäß verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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