DE20201680U1 - Gefäß zur Behandlung der Vor- und Zwischenprodukte bei der Bierherstellung - Google Patents

Description

Gefäß zur Behandlung der Vor- und Zwischenprodukte bei der Bierherstellung

Die Erfindung richtet sich auf ein Gefäß zur Behandlung der Vor- und · Zwischenprodukte bei der Bierherstellung, insbesondere Würzepfanne oder

- Maische'/Würzepfanne, wobei das betreffende Vor- oder Zwischenprodukt, insbesondere Würze, zur Umwälzung nach oben über den betreffenden Flüssigkeitsspiegel geführt wird und sodann eine Umlenkung nach radial außen erfährt.

Auf der Grundlage des 1516 erlassenen Reinheitsgebots darf Bier in Deutschland nur aus Gersten- bzw. Weizenmalz, Wasser, Hopfen und Hefe hergestellt werden, wobei in Norddeutschland auch Zucker und Zuckercouleur zugelassen sind. Aufgrund dieser beschränkten Rohstoffe kommt dem Brauverfahren eine um so stärkere Bedeutung zu. Zunächst wird das abgelagerte und zerkleinerte Malz mit Wasser zu einer Maische vermischt. Durch Erhitzen, insbesondere Kochen, werden unerwünschte Substanzen abgebaut und eine Verzuckerung herbeigeführt. In einer Abläutervorrichtung werden die ungelösten Bestandteile (Treber) von den gelösten Bestandteilen (Extrakt) abgetrennt. Anschließend wird die abgeläuterte Würze mit Hopfen versetzt und in einer Würzepfanne gekocht, um die Würze zu konzentrieren und zu sterilisieren, die Hopfeninhaltsstoffe zu lösen, die hochmolekularen Eiweißsubstanzen zu koagulieren und die Malzenzyme zu deaktivieren. Darüber hinaus erhalten bei diesem Kochvorgang unedle und unerwünschte Bestandteile der Würze Gelegenheit, zu verdampfen. Dieser Gesichtspunkt ist für die geschmackliche Veredelung der Würze und damit auch des späteren Bieres von großer Bedeutung und erfordert deshalb eine sehr gründliche Behandlung. Andererseits bildet sich beim Würzekochen ein Würzeschleier auf der Flüssigkeitsoberfläche, welcher das Ausdampfen der unerwünschten Inhaltsstoffe stark behindert. Zwar ist die Kocheinrichtung zumeist mit einer Umwälzeinrichtung gekoppelt oder integriert, wobei die erhitzte Würze in einem zentralen Steigrohr nach oben über den Würzespiegel geführt wird. Zur Verteilung der Würze strömt diese sodann von unten an eine flächige Verteileinrichtung, wird dabei nach außen umgeleitet und fließt an

der Unterseite dieser Verteileinrichtung herab. Diese Yerteileinrichtunq hat etwa die ....... .·...··..·· f- .: .;; . .. _{: :} : ·:

Wirkung eines Deckels und behindert dadurch ein Entweichen der Verdampfungsgase, so dass die verbleibende Stammwürze vergleichsweise lange gekocht werden muß, bis die unerwünschten Stoffe zuverlässig abgetrennt sind. Dies wiederum bedeutet einerseits einen hohen Energiebedarf und reduziert . andererseits die Produktivität.

Aus den Nachteilen des beschriebenen Stands der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, eine gattungsgemäße Würzepfanne oder Maische-/Würzepfanne derart weiterzubilden, dass die unerwünschten Bestandteile der &iacgr;&ogr; Würze beim Kochen möglichst ungehindert verdampfen und entweichen können.

Die Lösung dieses Problems gelingt dadurch, dass ein Verteilschirm vorgesehen ist etwa von der Form der Mantelfläche eines Rotationskörpers mit vertikaler Rotationsachse, dessen obere Stirnseite einen kleineren Durchmesser aufweist als dessen untere Stirnseite, und durch dessen zentrale (oberseitige) Öffnung ein Rohr für die nach oben steigende Flüssigkeit geführt ist, wobei im Bereich des oberen Rohrendes ein Schirm zum Umlenken der Flüssigkeit nach außen vorgesehen ist, der solchermaßen angeordnet ist, dass die in einem Kocher erhitzte Flüssigkeit an der Oberseite des Verteilschirms wieder herabfließt.

Die unerwünschten Würzebestandteile finden an der Oberseite des Verteilschirms eine sehr große Flüssigkeitsoberfläche, die ihnen hinreichend Gelegenheit zum Ausdampfen gibt. Hinzu kommt die Vorheizung der umgewälzten Würze in einem Kocher, so dass die Flüssigkeit dank ihrer hohen Temperatur beim Auftreffen auf den Verteilschirm bereits einen höchstmöglichen Verdampfungsdruck entwickelt. Die Verdampfungsrate liegt daher weitaus höher als bei bisherigen Anordnungen. Darüber hinaus befinden sich die verdampften Bestandteile bereits oberhalb des Verteilschirms und können daher ungehindert durch einen oberseitigen Dampfabzug des betreffenden Gefäßes entweichen. Zu einer derartigen, erwünschten Konvektion innerhalb des betreffenden Gefässes trägt der aus ihrer maximalen Temperatur resultierende Auftrieb der ausdampfenden Gase bei.

Es hat sich als günstig erwiesen, dass der Durchmesser des Verteilschirms etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des betreffenden Gefäßes. In dem randseitig verbleibenden Ringbereich zwischen Gefäßmantei und Verteilschirm kann die Würze nach Ausdampfen der unerwünschten Bestandteile wieder in das , Flüssigkeitsreservoir am Gefäßboden zurückfließen. Außerdem ist hier eine Möglichkeit zum Ausgleich des (Partial-)Drucks unterhalb des Verteilschirms gegeben.

Die Gestalt des Verteilschirms kann im einfachsten Fall dem Mantelverlauf eines &iacgr;&ogr; Kegelstumpfs folgen, weil solchenfalls eine Konstruktion aus einem oder mehreren ebenen Zuschnitten möglich ist. Andererseits ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Der Verteilschirm kann auch kalottenringfömig gestaltet sein oder nach Art eines (mit einem mittigen Loch versehenen) gewölbten Bodens ausgebildet sein, bspw. in Form eines torisphärischen Bodens mit einer mittigen Kugelkalotte und einer randseitigen Krempe mit deutlich kleinerem Wölbungsradius, wie dies bei Klöpperböden oder Korbbogenböden der Fall ist, oder er ist von ellipsoidischer Querschnittsform, wie sie bei in angelsäschsischen Ländern hergestellten Böden häufig anzutreffen ist.

Bei kegelstumpfförmiger Realisierung des Verteilschirms liegt dessen Öffnungswinkel (an seiner virtuellen Kegelspitze) bevorzugt zwischen 170° und 100°. Je flacher dieser Winkel ist, um so langsamer fließt die erhitzte Würze an dem Verteilschirm entlang nach außen bis zu dessen Rand und hat dadurch länger Gelegenheit, sich von unerwünschten Bestandteilen zu befreien. Besonders bevorzugt wird daher ein sehr großer Öffnungswinkel von mehr als 140°.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung entspricht der Durchmesser der Öffnung in dem Verteilschirm etwa dem Außendurchmesser eines hindurchgeführten Rohrs. Dadurch ist dieser Bereich weitgehend abgedichtet oder sogar völlig abdichtbar, und solchenfalls kann die gesamte, erhitzte Würze dem Verteilschirm zwecks Ausdampfen von unerwünschten Stoffen zugeleitet werden.

Bevorzugt ist der Außendurchmesser des Umlenkschirms größer als der Innendurchmesser der zentralen Öffnung in dem Verteilschirm. Durch diese Maßnahme wird eine optimale Führung des erhitzten Würzestroms erreicht, der solchenfalls einerseits von der Mündung des zentralen Rohrs weg gelenkt wird, um , den statischen Druck innerhalb des Rohrs zu minimieren, und der außerdem selbst über einen Spalt zwischen Rohraußenmantel und Innenumfang der zentralen Ausnehmung in dem Verteilschirm zwanglos hinwegsprudelt und direkt auf der Verteilschirmoberseite auftrifft.

&iacgr;&ogr; Die Erfindung läßt sich dahingehend weiterbilden, dass der vertikale Abstand des Umlenkschirms zu dem oberen Rand des Verteilschirms derart bemessen ist, dass selbst der äußere Rand des Umlenkschirms höher liegt als der Innenrand der zentralen Öffnung in dem Verteilschirm. Auch diese Maßnahme trägt dazu bei, den erhitzten Würzestrom erst in einem gewissen radialen Abstand auf den Würzeverteilschirm auftreffen zu lassen und dadurch eine möglichst behinderungs- und wirbelfreie Strömung zu erhalten.

Der Umlenkschirm kann an dem oberen Ende des zentralen Rohrs und/oder an dem Verteilschirm festgelegt sein.

Die erfindungsgemäße Anordnung bietet ferner die Möglichkeit, dass der Verteilschirm mit dem zentralen Rohr verbunden oder verbindbar ist. Sofern das zentrale Rohr mit einer ausreichenden, mechanischen Stabilität ausgeführt ist, kann dieses zur Abstützung des Verteilschirms beitragen.

Obzwar der Verteilschirm auch mit Füßen versehen und damit auf dem Boden des betreffenden Gefäßes abgestellt sein könnte, empfiehlt die Erfindung stattdessen eine Verankerung an dem Gefäßgehäuse. Eine solche, konstruktiv einfache Methode besteht darin, dass der Verteilschirm mittels Stahlseilen od. dgl. an der Oberseite des betreffenden Gefäßes aufgehängt ist.

Sofern der Verteilschirm aus einer Mehrzahl von Segmenten, insbesondere Kegelstumpfsegmenten zusammengesetzt ist, kann er leicht transportiert und am

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Einsatzort zusammengesetzt werden. Natürlich ist daneben auch die vollständige Fertigstellung in einer Fertigungshalte möglich, insbesondere beim Einbau in neu zu erstellende Anlagen. Solchenfalls kann der erfindungsgemäße Verteilschirm auch als Ringscheibe ausgebildet sein.

Dieser Erfindungsgedanke läßt sich dahingehend weiterbilden, dass benachbarte Segmente des Verteilschirms entlang ihren vorzugsweise radial verlaufenden Stoßkanten miteinander verschweißt sind. Diese Verbindungstechnik läßt sich unschwer vor Ort erstellen und läßt ein stumpfes Aneinandersetzen der einzelnen &iacgr;&ogr; Segmente zu.

Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass die größte Breite eines Kegelstumpfsegments vorzugsweise im Bereich der Peripherie des Verteilschirms kleiner ist als der maximale Durchmesser eines in das betreffende Gefäß führenden Mannlochs. Dadurch kann der erfindungsgemäße Verteilschirm in bereits bestehenden Würzepfannen ohne Demontage derselben nachgerüstet werden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Würzepfanne mit Außenkocher und

einem erfindungsgemäßen Würzeverteilschirm;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Würzeverteilschirm aus Fig. 1; sowie

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Würzpfanne mit

Innenkocher und erfindungsgemäßem Würzeverteilschirm.

Um als besonderes Merkmal der Erfindung deren leichte Nachrüstbarkeit bei bereits bestehenden Sudpfannen zu demonstrieren, handelt es sich bei den Würzepfannen 1, 2 gemäß den Fig. 1 und 3 um handelsübliche Gefäße. Die Erfindung ist allerdings nicht auf die Nachrüstung bestehender Anlagen beschränkt.

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Fig. 1 enthält eine schematische Schnittdarstellung einer Würzepfanne 1 mit einem Außenkocher 3. Details der Anlage wie Zu- und Abläufe für die Würze 4 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen.

Auch die Form des Gehäuses 5 kann in weiten Grenzen schwanken; jedoch wird eine rotationssymmetrische Form bevorzugt, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein. Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein zylindrischer Außenmantel 6 durch einen kegelförmig zur Behältermitte hin abgesenkten Boden 7 einerseits und &iacgr;&ogr; durch ein kegelförmig zur Behältermitte hin ansteigendes Dach 8 abgeschlossen.

In dem Dach 8 befindet sich ein zentraler Abzug 9 sowie ein Mannloch 10 für Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten.

Die Würze 4 wird dem Außenkocher 3 von einer Pumpe 11 zugefördert, welche die Würze 4 zu diesem Zweck über eine Öffnung 12 am Rand des Bodens 7 ansaugt 13. Von dem Außenkocher 3 strömt 14 die erhitzte Würze zu einem zentralen Steigrohr 15, das mittig in dem Boden 7 in die Würzepfanne 1 mündet und sich dort bis oberhalb des Würzespiegels 16 erstreckt.

In diesem Rohr 15 steigt 17 die erhitzte Würze nach oben bis zu der Rohrmündung 18. Oberhalb derselben befindet sich ein Umlenkschirm 19. Dieser ist vorzugsweise rotationssymmetrisch mit einer vertikalen Rotationsachse. Er kann sowohl als ebene Scheibe ausgebildet sein wie auch derart kalotten- oder kegelförmig gewölbt, dass sein Außenrand 20 unter seinen Mittenbereich 21 herabgezogen ist. Die Aufgabe dieses Umlenkschirms besteht darin, dem aufsteigenden Würzestrom 17 eine radiale Komponente 22 zu erteilen.

Von dem Umlenkschirm 19 gelangt die erhitzte Würze auf den Würzeverteilschirm 23. Dieser hat bei der dargestellten Ausführungsform die Gestalt der Mantelfläche eines flachen Kegelstumpfs mit einem Öffnungswinkel von etwa 150°. Der Durchmesser seiner zentralen Öffnung 24 entspricht etwa dem Außendurchmesser des Steigrohrs 15, weiches diese Öffnung 24 durchsetzt, oder ist etwas größer als

jener, und der Durchmesser seines Randes 25 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Gefäßmantels 6.

Wie Rg. 2 erkennen läßt, kann der Würzeverteilschirm 23 zum Nachrüsten . bestehender Würzepfannen 1 aus einzelnen Segmenten 26 zusammengesetzt, insbesondere zusammengeschweißt sein, deren maximale Breite 27 jeweils kleiner ist als der Innendurchmesser des Mannlochs 10. Eine derartige Ausbildung ist jedoch nicht zwingend.

&iacgr;&ogr; Der Würzeverteilschirm 23 kann im Bereich seiner zentralen Öffnung 24 an dem vertikalen Steigrohr 5 abgestützt sein. Stattdessen oder zusätzlich kann er im Bereich seines Randes 25 bspw. über Stahlseile 28 am Dach 8 der Würzepfanne 1 angehängt sein.

Beim Betrieb der Pumpe 11 und des Kochers 3 sprudelt 22 die erhitzte Würze von dem Umlenkschirm 19 auf die Oberseite 29 des Würzeverteilschirms 23 und fließt an diesem herab bis zu seinem Rand 25 und stürzt von dort wieder auf den Würzespiegel 16 zurück, wodurch sich der Umwälzkreislauf schließt. Während des Herabfließens entlang des Würzeverteilschirms 23 können unerwünschte Würzebestandteile leicht ausdampfen, da sich hier infolge der Verwirbelungen in der fließenden Würze kein störender Würzschleier ausbilden kann. Darüber hinaus ist die Verdampfungsenergie dank der in dem Kocher 3 aufgeheizten Würze vergleichsweise gering, so dass sich die betreffenden Bestandteile schnell aus der Würze lösen und das Gefäß behinderungsfrei durch den oberseitigen Abzug 9 verlassen. Die Kochzeit kann daher deutlich reduziert werden.

Dasselbe gilt für die Würzepfanne 2 mit Innenkocher 30. Diese Würzepfanne 2 kann hinsichtlich ihres Gehäuses 5 mit der Bauform 1 aus Fig. 1 übereinstimmen; sie unterscheidet sich von der dortigen Würzepfanne 1 vor allem dadurch, dass die Würze 4 beim Umwälzen das Gefäß 2 überhaupt nicht verläßt. Die Würze 4 tritt an der Unterseite 31 des zentral innerhalb des Gefäßes 2 angeordneten Innenkochers 30 in diesen ein 32. Der Innenkocher 30 ist als Wärmetauscher ausgebildet, dessen Primärkreislauf 33 bspw. mit Dampf 34 beschickt wird, der unter Abgabe seiner : ::·· .·::.* : · : :: :: : : : '-

Wärme an die Würze kondensiert und daher den Wärmetauscher als flüssiges Kondensat 35 wieder verläßt. Infolge der Energieaufnahme steigt die erhitzte Würze in dem Innenkocher 30 nach oben 36 bis zu einem Steigrohr 37 und durch dieses hindurch 38 bis zu einer oberseitigen Mündung 39. Hierbei kann eine Pumpe zur , Unterstützung des Würzestroms 36, 37 verwendet werden; im allgemeinen ist sie überflüssig.

An der Mündung 39 des Steigrohrs 37 befindet sich wiederum der Umlenkschirm 19, von welchem die erhitzte Würze auf den Würzeverteilschirm 23 sprudelt 22. Umlenk- und Würzeverteilschirm 19, 23 können identisch mit den betreffenden Bauteilen der Ausführungsform nach Fig. 1 sein.

Wie bei der ersten Ausführungsform verdampfen auch hier die unerwünschten Würzebestandteile an der Oberseite 29 des Würzeverteilschirms 23 und gelangen von dort auf kürzestem Weg zu dem zentralen Abzug 9.

Claims (13)

1. Gefäß zur Behandlung der Vor- und Zwischenprodukte bei der Bierherstellung, insbesondere Würzepfanne (1, 2) oder Maische- /Würzepfanne, wobei das betreffende Vor- oder Zwischenprodukt, insbesondere die Würze (4), zur Umwälzung nach oben über den betreffenden Flüssigkeitsspiegel (16) geführt (17, 38) wird und sodann eine Umlenkung (22) nach radial außen erfährt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verteilschirm (23) vorgesehen ist etwa von der Form der Mantelfläche eines Rotationskörpers mit vertikaler Rotationsachse, dessen obere Stirnseite einen kleineren Durchmesser aufweist als dessen untere Stirnseite, und durch dessen zentrale Öffnung (24) ein Rohr (15, 37) für die nach oben steigende Flüssigkeit (17, 38) geführt ist, wobei im Bereich der oberen Rohrmündung (18, 39) ein Schirm (19) zum Umlenken (22) der Flüssigkeit nach außen vorgesehen ist, der solchermaßen angeordnet ist, dass die in einem Kocher (3, 30) erhitzte Flüssigkeit an der Oberseite (29) des Verteilschirms (23) wieder herabfließt.

2. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Verteilschirms (23) etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des betreffenden Gefäßes (5).

3. Gefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilschirm (23) die Gestalt der Mantelfläche eines Kegelstumpfs aufweist.

4. Gefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel des Verteilschirms (23) (an dessen virtueller Kegelspitze) zwischen 170° und 100° liegt.

5. Gefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der zentralen Öffnung (24) in dem Verteilschirm (23) etwa dem Außendurchmesser eines hindurchgeführten Rohrs (15, 37) entspricht.

6. Gefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Außenumfangs (20) des Umlenkschirms (19) größer ist als der Innendurchmesser der zentralen Öffnung (24) in dem Verteilschirm (23).

7. Gefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abstand des Umlenkschirms (19) zu dem oberen Rand (24) des Verteilschirms (23) derart bemessen ist, dass selbst der äußere Rand (20) des Umlenkschirms (19) höher liegt als der Innenrand der zentralen Öffnung (24) in dem Verteilschirm (23).

8. Gefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkschirm (19) an dem oberen Bereich des zentralen Rohrs (15, 37) oder an dem Verteilschirm (23) festgelegt ist.

9. Gefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilschirm (23) mit dem zentralen Rohr (15, 37) verbunden oder verbindbar ist.

10. Gefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilschirm (23) mittels Stahlseilen (28) od. dgl. an der Oberseite (8) des betreffenden Gefäßes (5) aufgehängt ist.

11. Gefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilschirm (23) aus einer Mehrzahl von Segmenten (26), insbesondere Kegelstumpfsegmenten zusammengesetzt ist.

12. Gefäß nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Segmente (26) entlang ihren vorzugsweise radial verlaufenden Stoßkanten miteinander verschweißt sind.

13. Gefäß nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die größte Breite (27) eines Segments (26) vorzugsweise im Bereich der Peripherie (25) des Verteilschirms (23) kleiner ist als der maximale Durchmesser eines in das betreffende Gefäß (5) führenden Mannlochs (10).