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Vorrichtung zum Kochen und Verdampfen von Flüssigkeiten, insbesondere
von Maische und Bierwürze Mit der Einführung der Dampfkochung in Brauereien, Brennereien,
Zuckerfabriken und verwandten Betrieben sind- Kochgefäße von vielseitiger Konstruktion
zur Anwendung gelangt, welche gegenüber der Feuerkochung-eine bessere Ökonomie hatten,
im Betriebe reinlicher sind und sich auch leichter bedienen lassen. Es ist jedoch
bei diesem Kochverfahren, insbesondere beim Kochen von Maische und Bierwürze, der
Nachteil aufgetreten, daß die mit Dampfkochung gebrauten Biere meistens weniger
günstige Eigenschaften aufweisen als diejenigen, welche mit Feuerkochung gebraut
worden sind. In dieser Beziehung ist die Frage der richtigen Beheizung, insbesondere
von Braupfannen, noch ungelöst.
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Die Bestrebungen, mit der Dampfkochung den gleichen Effekt zu erreichen,
sind bis heute nicht gelungen, weil namentlich die hier in Frage kommenden Flüssigkeiten
beim Kochen und Verdampfen stark schäumen, wodurch während des Kochprozesses die
Bewegung beschränkt bleibt urid nur so weit getrieben werden kann, daß die Pfanne
nicht überkocht. Bei Doppelböden war an sich wegen der geringen Kochdampfspannungen
die Verdampfung eine geringe.
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Man hatte zwar schon versucht, den Heizboden oder die Heizschlangen
von Würzepfannen ganz oder teilweise mit unbeheizten Zirkulationsvorrichtungen zu
überdecken, welche ein Steigrohr trugen, um so die durch die ganze oder einen Teil
der Heizfläche erzeugten Schaumblasen abzufangen und über den Würzespiegel zu führen
und dadurch eine größere Verdampfung zu bewirken. Mit diesen Zirkulationsvorrichtungen
konnte indessen die Kochung nicht verstärkt werden. _ Eine andere Heizvorrichtung
ähnlicher Art verfolgte auch den Zweck, die bisher bekannten Heizvorrichtungen durch
ein im unteren Teil in der Mitte des Kochers befindliches System sternförmig angeordneter,
, vertikaler Heiz-. röhren und eines tiefliegenden Heizringrohres zu ersetzen. Über
diesem Heizsystem war sogar die schon eingangs erwähnte Zirkulationsvorrichtung
angeordnet, welche aus einem konischen Fangschirm bestand, durch welchen die erzeugten
Schaumblasen ähnlich wie aus einem Steigrohr aufgefangen und auf den Würzespiegel
zurückfallen sollten. Damit konnte es vielleicht gelingen, den bisherigen Heizeffekt
auf einem anderen Wege mit einem Heizkörper und einer Zirkulationsvorrichtung zu
erreichen; aber eine Verstärkung der. Kochung wurde nicht ermöglicht, weil die Heizvorrichtung
auf einen zu großen Teil der Flüssigkeit einwirkte und außerhalb des Heizkörpers
nach der Wand des Kochbehälters zu sich keine Heizvorrichtungen mehr befanden. Überdies
war die wegen der Reinigung offene Anordnung der strahlenförmig angeordneten, stehenden
Heizrohre nicht geeignet, eine intensive Beheizung -hervorzubringen.
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In brautechnischer Hinsicht konnte mit allen diesen Heiz- und Zirkulationsvorrichtungen
nur
erreicht werden, den außen hochsteigenden Schaum, welcher den
Anlaß zum Überköchen bietet, möglichst in der Mitte, also in großer Entfernung von
der Haubentür, hochsteigen zu lassen, um auf diese Weise den Einfluß desselben auf
das Überkochen zu verringern.
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Das mit derartigen Kochvorrichtungen erzeugte Kochprodukt muß jedoch
ungleichmäßig werden, weil der in der Mitte befindliche Teil der Flüssigkeit wiederholt
gekocht wird, der äußere Teil der Flüssigkeit jedoch weniger davon B betroffen wird.
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Durch vorliegende Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt, der
bisher bekannte Kocheffekt verstärkt und ein qualitativ besseres Kochprodukt erzielt
werden.
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Zu diesem Zwecke wird bei einer Vorrichtung, bei der ein Teil der
Flüssigkeit in einem Steigrohr intensiv beheizt wird, gemäß der Erfindung das Steigrohr
an seinem oberen Ende mit einer beliebigen Zahl nach unten gerichteter Auslaufröhren
versehen, die eine weitgehende Verteilung der austretenden Flüssigkeit über die
Flüssigkeitsoberfläche mit vollem Strahldruck ermöglichen. Die Energie des bei diesem
Kochprozeß entstehenden Gemisches von Flüssigkeit und Dampf wird durch diese Ausbildung
der Vorrichtung dazu benutzt, um die siedende Flüssigkeit mit vollem Strahldruck
auf die Verdampfungsoberfläche der Kochflüssigkeit im Kochgefäß von oben nach unten
zu fördern, wodurch die Dampfblasen frei werden und das Hochsteigen des Schaumes
aus der Verdampfungsoberfläche der Kochflüssigkeit im Kochgefäß sowie das Überkochen
beseitigt wird.
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Gegenüber den bekannten stehenden Heizkörpern wird ein neuer Heizkörper
aus stehenden Rohren angewandt, welcher die Kochflüssigkeit annähernd bis zum höchsten
Stande der Flüssigkeit durchzieht. Durch die zwingerartige Anordnung der stehenden
Röhren wird ein sehr kleiner Teil der Kochflüssigkeit, ähnlich wie von einem Steigrohr,
eingeschlossen, auf welchen eine spezifisch große Heizfläche einwirkt. Diese neue
Wirkung des neuen Heizkörpers wird dadurch gesteigert, daß er von einem möglichst
engen Steigrohr umschlossen wird, welches aufklappbar ist, damit man zur Reinigung
des kleinen Steigrohrraumes von außen in denselben gelangen kann. Schließlich wird
das Steigrohr und der Heizkörper von einer haubenförmigen Verteilvorrichtung überdeckt,
die eine weite Verteilung nach außen nach der Wand des Behälters zu ermöglicht.
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Mit dem Koch- und Verdampfappärat lassen sich Effekte erzielen, die
einen deutlichen Unterschied in der Güte des Produktes hervorrufen, der je nach
dem Maßstab der angewandten neuen Merkmale auf ein nach dem bisherigen Stand der
Brautechnik nicht gekanntes Maß gesteigert wird. Im praktischen Betriebe hat sich
immer ein besserer Bruch und Glanz der Würze, eine größere Verdampfung ohne Überkochen,
eine größere Trubausscheidung, eine reinere Gärung, ein besserer Hopfengeschmack
und ein feinerer und reinerer Geschmack des fertigen Bieres herausgestellt.
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Die beste Wirkung wird mit dem selbsttätig drehbaren Verteiler erreicht,
durch dessen möglichst weit nach außen reichende Auslaufröhren mit tangential gerichteten
Ausläufen die Druckstrahlwirkung mit der intensiv gekochten Flüssigkeit mit unverminderter
Kraft zur homogenen Mischung und Schaumvernichtung weit nach außen bis an die Wand
des Behälters getragen wird.
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Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht beispielsweise zwei Ausführungsformen.
Es zeigen: Abb. i einen Vertikalschnitt durch einen einstellbaren Koch- und Verdampfapparat
in einer kombinierten Maische- und Würzepfanne, Abb. 2 einen feststehenden Koch-
und Verdampfapparat in einer Würzepfanne, Abb. 3 eine Draufsicht auf einen
feststehenden Verteiler, Abb. q. eine Draufsicht auf einen selbsttätig rotierenden
Verteiler.
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Der Koch- und Verdampfapparat (Abb. i) besteht aus dem Hochleistungsheizkörper
i; dessen Dampfeintrittsrohr zentral angeordnet ist und sich in vertikal angeordneten
Heizrohren 2 verzweigt, welche sich in einem Heizringrohr 3 sammeln. An dieses am
tiefsten gelegene Heizringrohr 3 schließt an tiefster Stelle das Kondenswasserabflußrohr
q. an. Das Dampfventil 5 sowie das Kondenswasserventil 6 sind mit den Rohren i bzw.
q. durch bewegliche Metallschläuche 7 und 8 verbunden. Um den Heizkörper herum ist
ein Mantel g angeordnet, der aus zwei Teilen besteht, einem feststehenden und einem
aufklappbaren, dessen. aufklappbare Teile in Scharnieren io drehbar gelagert sind.
Im zusammengeklappten Zustande werden die Mantelteile g durch Vorstecker o. dgl.
in ihrer Lage befestigt. An dem zentral angeordneten Dampfzuführungsrohr i ist ein
Flansch ii angeordnet, welcher als Lager für den gleichfalls zentral angeordneten
Verteiler i2 dient. Dieser Verteiler i2 besteht aus einem rohrförmigen Mittelstück,
welches mit seiner Unterkante ein kurzes Stück in, das obere Mantelende g hineinragt,
so daß bei aufgeklapptem Mantel g der Verteiler in seiner Lage sitzenbleibt. Der
Verteiler 12 und der Mantel g sind auf einem doppelten Kugellager 13 gestützt, und
der Verteiler kann beliebig viele nach unten zeigende Ausläufe 14, 15 erhalten,
welche entweder nach Abb. 3 radiale oder nach Abb. q. tangentiale Ausmündungen haben.
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Der Heizkörper i ist an einer Traverse 16 angebracht, welche beispielsweise
mit Gewindespindeln
17 versehen ist und durch Betätigungsspindel
18, Handrad rg und Schneckenantriebe 2o vertikal verschoben werden kann.
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Mit der Pfanne verbunden ist das vertikale Zentralrohr 7,1 angeordnet,
welches unten kegelförmig erweitert ist und mit seinem oberen Ende in den Mantel
g hineinragt, so daß der Heizkörper z, 3 in. tiefgestellter Lage zwischen Steigrohr
g und Zentralrohr 21 zu liegen kommt.
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In Abb. 2 ist der Koch- und Verdampfapparat für eine Würzepfanne mit
konstanter Verdampfungsoberfläche dargestellt.
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Die feststehende Mantelhälfte g und die Scharnierbolzen 22 sind mit
dem Behälter beispielsweise durch Halter z3 verbunden; im übrigen haben die Bezeichnungen
dieselbe Bedeutung wie in Abb. _, 3 und ¢. Das Kondenswasserabflußrohr 4 ist jedoch
nach unten gerichtet.
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Wird der Apparat (Abb. x) in Tätigkeit gesetzt, so wird derselbe in
seiner Höhenlage nach dem jeweiligen Stand der Maische oder Würze in der Pfanne
mittels Drehung am Handrad xg durch Verschieben der Gewindespindeln =7 eingestellt.
Hernach wird das Dampfventils und das Kondenswasserventil6 geöffnet. Die an dem
Heizkörper =, 2, 3 erzeugten Dampfblasen verteilen sich in der im Mantel g eingeschlossenen
Kochflüssigkeit und bilden mit dieser zusammen ein spezifisch leichtes Gemisch,
welches durch den Überdruck der Kochflüssigkeit im Gefäß nach oben durch den Verteiler
=2 gepreßt wird. Es findet dadurch ein sehr rascher Umlauf der Kochflüssigkeit statt,
wodurch eine große Wärmeübertragung erreicht wird. Beim Austritt des Gemisches aus
den Verteilerarmen wird der Dampf abgeschieden und die Kochflüssigkeit mit vollem
Strahldruck auf die Verdampfungsoberfläche geleitet, so daß ein Überkochen oder
Hochsteigen des Schaumes vollständig vermieden wird. In besonders günstiger Weise
wird dies erreicht, wenn der Verteiler 12 mit tangentialen Ausläufen 15 nach
Abb. 4 versehen wird, so daß er sich durch das beim Auslauf erzeugte statisch ungleiche
Moment um das Kugellager 13 herumdreht, wobei der ebenfalls drehbar gelagerte und
an den Verteiler z2 befestigte Mantel an der Rotation teilnimmt. Bei hochgestelltem
Verteiler z2 wird durch das rapide Aufwärtsströmen der Kochflüssigkeit im Mantel
g auch im Rohr 21 injektorartig ein Ansaugen erreicht, so daß auch die unteren Partien
der Kochflüssigkeit in Bewegung geraten und an der Intensivkochung und Verdampfung
teilnehmen; es wird die Kochflüssigkeit also durch Rohr 2z und Mantel g zirkulieren.
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Die Funktion des Apparates nach Abb. 2 ist ähnlich. Das Eintreten
der Kochflüssigkeit erfolgt hier durch Mantel g. Das Mittelstück des Verteilers
wird an seinem untersten Ende durch das obere Ende des Mantels überdeckt, so daß
in horizontaler Richtung eine Überdeckung erreicht ist und die gesamte Kochflüssigkeit
nur nach oben durch den Verteiler hindurch austreten kann; der Mantel macht bei
dieser Einrichtung die Drehbewegung des Verteilers nicht mit, sondern steht fest.
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Durch die hohe Geschwindigkeit des nach aufwärts bewegten Kochgutes
und den eigenartig geformten Heizkörper, welcher von der Seite zugängig ist, weil
er nur aus einem unteren Ringrohr, im übrigen aus vertikalen` Heizrohren besteht,
wird ein Anbrennen und Ablagern von Nlaischeresten und Hopfen vermieden, weil die
harten Spelzen der Maische und die Hopfendolden Schleifmittel bilden, welche während
des Kochens die Reinigung selbst besorgen. In brautechnischer Hinsicht wird deshalb
ein Fortschritt erzielt, weil die Heizwirkung im Mantel nicht nur auf reine Flüssigkeit,
sondern auf ein Gemisch von Dampf und Flüssigkeit einwirkt und dadurch das mit großer
Geschwindigkeit an der Heizfläche entlang strömende Kochgut überhitzt wird, so daß
sich der für die Zusammensetzung der Würze wertvolle Eiweißabbau, ferner die Aufschließung
der # schwer löslichen Extraktanteile und die Bildung von wertvollen Röstprodukten,
wie sie bisher unter den gleichen Verhältnissen nur mit der unrentablen Feuerkochung
erreicht werden konnten, vollziehen. Diese Wirkung kann durch Heizdampf höchster
Temperatur und Druck weit über das bisher bekannte Maß gesteigert werden, und infolge
des Zurückleitens auf die Verdampfungsoberfläche der Kochflüssigkeit ist ein Überkochen
nicht mehr zu befürchten; es wird dadurch ein besserer Bruch der Würze und eine
größere Trubausscheidung nach der Kühlung derselben erzielt. Durch das schnelle
Arbeiten kann die Kochdauer wesentlich abgekürzt werden, so daß auch eine wesentliche
Hopfenersparnis eintritt.
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Ein besonderer Vorteil des neuen Apparates ist es, daß derselbe in
jedem Kochgefäß untergebracht werden kann.
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Durch den aufklappbaren Mantel ist der inwendig eingebaute Heizapparat
zugängig, so daß dessen leichte Reinigung gewährleistet ist, was in der Brauerei
Grundbedingung ist. Die Reinigungsmöglichkeit wird dadurch besonders erhöht, daß
der Heizapparat nur aus einem oder mehreren vertikalen Heizröhren besteht, welche
in einem Ringrohr endigen.
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Ein weiterer Vorteil liegt in der guten Durchmischung der verschieden
zusammengesetzten Maische oder Würzeanteile durch die weitgehende Verteilung derselben
im Kochbehälter. Durch deren mit großer Geschwindigkeit erfolgtes Durcheinanderwerfen
und Aneinanderreiben im Mantel unter Druck und gleichzeitiger Einwirkung höherer
Temperaturen wird der
vorteilhafte Eiweißabbau erreicht, welcher
zu einem besseren Bruch und einer vollkommenen Trubausscheidung führt.