Läuterbottich und Verfahren zum Betrieb eines Läuterbottichs
Die Erfindung betrifft einen Läuterbottich zum Abläutern von Bierwürze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Läuterbottichs.
Gattungsgemäße Läuterbottiche dienen dem Abläutern von Bierwürze. Im Rahmen des Herstellungsprozesses zur Erzeugung von Bier stellt der Läuterprozess einen der wichtigsten Prozessschritte dar. Beim Abläutern wird die Würze von den darin enthaltenen Grobstoffen, insbesondere Getreidespelzen, getrennt. Für diese Trennung wird eine Filterschicht benutzt, die sich aus den in der Maische enthaltenen Grobstoffen bildet und die als Treberkuchen bezeichnet werden soll. Damit sich im Läuter- bottich dieser Treberkuchen bilden kann, ist oberhalb des Läuterbottichbodens ein Senkboden mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen vorgesehen. Während die in der Maische enthaltene Würze durch die im Senkboden enthaltenen Durchtritts Öffnungen nach unten abfließt, werden die in der Maische enthaltenen Grobstoffe, insbesondere die Getrei- despelzen, zurückgehalten und bilden dadurch oberhalb des Senkbodens
den zur Filterung erforderlichen Treberkuchen. Mit zunehmender Dicke dieses Treberkuchens verbessert sich dabei die Filterwirkung.
Unterhalb des Senkbodens sammelt sich im Zwischenraum zwischen Senkboden und Läuterbottichboden die abgefilterte Würze. Um die abgefilterte Würze aus dem Läuterbottich abführen zu können, sind im Läuterbottichboden Sammelöffnungen mit daran angeschlossenen Läuterrohren vorgesehen.
Ein Hauptaspekt des Läuterprozesses ist die jeweilige Verdichtung des Treberkuchens. Wird nämlich der Treberkuchen zu stark verdichtet, steigt der Strömungswiderstand im Treberkuchen sehr stark an, so dass die in der Maische enthaltene Würze nicht mehr ausreichend gut abfließt. Da die Läuterleistung damit signifikant abnimmt, ist in solchen Fällen der zu starken Verdichtung des Treberkuchens ein Tiefschnitt mit der Aufhackmaschine erforderlich, um den Treberkuchen erneut aufzulo- ckern. Nachteilig an der Durchführung eines Tiefschnittes ist es j edoch, dass nach einem Tiefschnitt die Würze zunächst mit höheren Trübungswerten gefiltert wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen Läuterbottich vorzuschlagen, mit dem der Läuterprozess weiter optimiert werden kann. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb derartiger Läuterbottiche vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch einen Läuterbottich bzw. ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Läuterbottichs nach der Lehre der unabhängigen Hauptansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Untersuchungen an bestehenden Läuterbottichen haben gezeigt, dass die Verdichtung des Treberkuchens während des Abläuterns nicht überall
gleich groß ist. Abhängig von der Bauart des Läuterbottichs können sich im Treberkuchen lokale Bereiche besonders starker Verdichtung und lokale Bereiche geringerer Verdichtung bilden. Durch die lokal auftretende starke Verdichtung des Treberkuchens wird die Läuterleistung des Läuterbottichs insgesamt verschlechtert. Das lokale Aufhacken des Treberkuchens in den stark verdichteten Bereichen ist jedoch nicht möglich, da die Aufhackmaschine nur insgesamt durch den gesamten Treberkuchen gedreht werden kann. Weiter haben die Untersuchungen gezeigt, dass sich die stark verdichteten Bereiche im Treberkuchen gerade dort bilden, wo unterhalb des Senkbodens die Sammeloffnungen im Läuterbottichboden angeordnet sind. Die starke Verdichtung des Treberkuchens im Bereich oberhalb der Sammelöffnungen beruht dabei darauf, dass die durch die Sammelöffnungen abfließende Würze eine Sogwirkung verursacht, die abhängig vom Abstand zur Sammelöffnung sehr groß werden kann. Aufgrund der durch die dynamischen Strömungs- zustände verursachten Sogwirkung in der Sammelöffnung ergibt sich eine Erhöhung des Differenzdrucks zwischen der Würze oberhalb des Treberkuchens und der abfließenden Würze unterhalb des Treberkuchens. Diese lokalen Differenzdruckspitzen führen wiederum dazu, dass der Treberkuchen im Bereich oberhalb der Sammelöffnungen sehr viel stärker verdichtet wird als in den übrigen umgebenden Bereichen.
Zur Vermeidung dieser lokalen Spitzen in der Verdichtung des Treberkuchens wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein verstellbares Strömungsleitelement einzusetzen, durch dessen Verstellung die Strömung im Strömungsbereich der Sammelöffnung beeinflussbar ist. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass durch das Strömungsleitelement die Strömung im Bereich der Sammelöffnung derart verändert werden kann, dass die lokalen Differenzdruckspitzen und die dadurch verursachten lokalen Maxima der Verdichtung der Filterschicht vermieden oder zumindest abgemildert werden.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung dient der Senkboden selbst als Strömungsleitelement zur Beeinflussung der Strömung oberhalb der Sammelöffnungen. Dazu ist der Senkboden zumindest bereichsweise höhenverstellbar, so dass der Abstand zwischen der Unterseite des Senkbodens und den darunter liegenden Sammelöffnungen veränderbar ist. Ein großer Abstand zwischen Senkboden und Sammelöffnungen bedeutet, dass sich die von der dynamischen Strömung in der Sammelöffnung verursachten Druckspitzen innerhalb der im Zwischenraum zwischen Läuterbottichboden und Senkboden befindlichen Würze weit- gehend abbauen können, so dass die Druckspitzen nicht zu stark auf den oberhalb des Senkbodens befindlichen Treberkuchen wirken. Im Ergebnis wird es dadurch ermöglicht, dass für entsprechende Prozessabschnitte, insbesondere das Abläutern der Vorderwürze bzw. das Abläutern der Nachgüsse, ein positiver Einfluss auf das Filtrations- und Läuterverhal- ten durch Einstellung eines großen Abstandes zwischen Senkboden und Läuterbottichboden erreicht wird.
In welcher Weise die Verstellung des Senkbodens zur Anpassung des Abstandes zwischen Senkboden und Läuterbottichboden konstruktiv realisiert wird, ist grundsätzlich beliebig. Nach einer besonders einfa- chen Ausführungsform wird der Senkboden auf auswechselbaren Stützelementen gelagert. Die zwischen Senkboden und Läuterbottich angeordneten Stützelemente bestimmen somit durch ihre Höhe den einzustellenden Abstand. Zur Veränderung der Höheneinstellung des Senkbodens ist es bei dieser Ausführungsform notwendig, Stützelemente mit einem ersten Höhenmaß gegen Stützelemente eines zweiten Höhenmaßes auszutauschen. Diese Umrüstung des Läuterbottichs durch Auswechseln der Stützelemente erfordert eine ausreichend lange Umrüstzeit und kann deshalb nicht im laufenden Braubetrieb durchgeführt werden. Die Umrüstung erfolgt deshalb in der Regel nur dann, wenn der Läuterbottich beispielsweise auf eine andere Biersorte oder auf andere Rohstoffe eingestellt wird.
Alternativ zur Verwendung von auswechselbaren Stützelementen kann am Läuterbottich auch eine VerStelleinrichtung vorgesehen sein, mit der der Senkboden vor und/oder während des Läuterprozesses zumindest bereichsweise angehoben bzw. abgesenkt werden kann. Diese Ausfüh- rungsform hat den Vorteil, dass der Abstand zwischen Senkboden und Läuterbottichboden auch während eines einzelnen Läuterprozesses an die Anforderungen der verschiedenen Prozessphasen angepasst werden kann. Während nämlich während des Abläuterns der Vorderwürze bzw. während des Abläuterns der Nachgüsse ein besonders großer Abstand zwi- sehen Senkboden und Läuterbottichboden wünschenswert ist, um dadurch eine lokale Verdichtung des Treberkuchens zu vermeiden bzw. zu verringern, ist in anderen Prozessphasen ein besonders kleiner Abstand zwischen Läuterbottichboden und Senkboden von Vorteil. So ist es insbesondere vor dem Abmaischen der Maische im Läuterbottich wünschens- wert, einen besonders kleinen Abstand zwischen Senkboden und Läuterbottichboden einzustellen, da der gesamte Zwischenraum zwischen Senkboden und Läuterbottichboden vor dem Abmaischen mit sogenanntem Vorlagewasser befüllt werden muss. Je größer die Menge des Vorlagewassers j edoch ist, desto stärker wird die Konzentration der abfiltrier- ten Würze bereits in dieser Prozessphase abgesenkt. Auch während des Reinigens des Läuterbottichs ist ein besonders geringer Abstand zwischen Senkboden und Läuterbottichboden wünschenswert, um den erforderlichen Bedarf an Reinigungsmitteln zu verringern.
Die VerStelleinrichtung zur Höhenverstellung des Senkbodens kann mechanisch, elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch angetrieben sein.
Um zu verhindern, dass das Abläutern bei Ausfall der Höhenverstellung des Senkbodens völlig unmöglich gemacht wird, können im Zwischenraum zwischen Senkboden und Läuterbottichboden Mindestabstandshal- ter vorgesehen werden. Durch diese Mindestabstandshalter wird ein bestimmter Mindestabstand zwischen Senkboden und Läuterbottichboden
in j edem Fall gesichert, so dass der Läuterbottich auch bei Ausfall der Höhenverstellung weiter betrieben werden kann. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Mindestabstandshalter in der Höhe veränderbar sind, so dass der durch die Mindestabstandshalter gesicherte Mindestab- stand an unterschiedliche Bedingungen angepasst werden kann.
Alternativ zur Verwendung eines höhenverstellbaren Senkbodens als Strömungsleitelement ist nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ein Strömungshindernis als Strömungsleitelement vorgesehen, wobei das Strömungshindernis im Zwischenraum zwischen Senkboden und Läuterbottichboden angeordnet ist. Durch das Strömungshindernis kann die Strömung beim Zuströmen der Würze in die Sammelöffnung abgebremst werden, so dass Druckspitzen aufgrund der in der Strömung auftretenden Saugwirkung vermieden bzw. vermindert werden.
Eine besonders einfache Ausführungsform des Strömungshindernisses ergibt sich, wenn dieses in einer festen Position im Zwischenraum zwischen Senkboden und der Sammelöffnung im Läuterbottichboden befestigt ist. Um den Strömungswiderstand des Strömungshindernisses j edoch an verschiedene Randbedingungen anpassen zu können, beispielsweise an die herzustellende Biersorte oder die verwendeten Rohstoffe, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Strömungswiderstand veränderbar ist.
Um das Strömungshindernis auch vor und/oder während des Läuterprozesses verstellen zu können, kann am Strömungshindernis eine VerStelleinrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben wird.
Die konstruktive Ausbildung des Strömungshindernisses ist grundsätzlich beliebig. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Strömungshindernis in der Art einer Strömungsplatte ausgebildet, die sich vorzugsweise im Wesentlichen parallel zum Läuterbottichboden oberhalb der Sammelöffnung erstreckt. Durch die Strömungsplatte wird der
Bereich des Treberkuchens, der unmittelbar oberhalb der Sammelöffnung liegt, abgedeckt, so dass die aufgrund der Saugwirkung in der Sammelöffnung entstehenden Druckspitzen keine zu starke lokale Verdichtung im Treberkuchen verursachen können.
In der Grundform weist die Strömungsplatte eine geschlossene Oberfläche auf, so dass die abfließende Würze an der Oberseite der Strömungsplatte vollkommen umgelenkt wird und nur durch den Zwischenraum zwischen Unterseite der Strömungsplatte und Oberseite des Läuterbottichbodens von der Seite in die Sammelöffnungen einströmen kann.
Um den Strömungswiderstand der Strömungsplatte nicht zu groß werden zu lassen bzw. einen Mindestdurchlass zu sichern, kann die Strömungsplatte alternativ zu der Grundform mit geschlossener Oberfläche Ausnehmungen zum Durchtritt der Würze aufweisen. Somit kann ein Teil der Würze durch die Ausnehmungen direkt von oben in die Sammelöffnun- gen einströmen.
Außerdem kann an der Strömungsplatte eine nach unten in Richtung des Senkbodens überstehende Schürze vorgesehen sein, um auf diese Weise den Durchtrittsquerschnitt zwischen der Unterseite der Strömungsplatte und der Oberseite des Läuterbottichbodens zu verkleinern.
Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Läuterbottichs ist es, dass das Strömungsleitelement zur Beeinflussung der Strömung im Bereich oberhalb der Sammelöffnungen vor und/oder während des Läuterprozesses aus einer ersten Funktionsstellung in eine zweite Funktionsstellung verstellt wird.
Dadurch ist es insbesondere möglich, vor Beginn des Läuterprozesses in Abhängigkeit der herzustellenden Biersorte eine Verstellung vorzunehmen, damit entsprechend dem jeweiligen Stammwürzegehalt die notwendige Strömungsgeometrie eingestellt wird.
Weiter kann die Verstellung auch in Abhängigkeit der verwendeten Rohstoffe, insbesondere in Abhängigkeit des Rohfruchtanteils oder in Abhängigkeit des Anteils an unterlösten bzw. überlösten Malzen erfolgen
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah- rens kann im Läuterbottich zumindest ein Zustandsparameter mit einem Sensor gemessen werden, wobei die Verstellung des Strömungsleitelements in Abhängigkeit der Sensormesswerte erfolgt. Dadurch wird es insbesondere möglich, Steuerstrecken und Regelkreise aufzubauen, in denen das erfindungsgemäße Strömungsleitelement als Stellelement zur Steuerung bzw. Regelung einer bestimmten Regelgröße dient.
Insbesondere kann bei Verwendung des Senkbodens als verstellbares Strömungselement die Verstellung auch in Abhängigkeit der unterschiedlichen Phasen des Läuterprozesses erfolgen.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Läuterbottichs mit kleinen Stützelementen zur Abstützung des Senkbodens im Querschnitt;
Fig. 2 den Läuterbottich gemäß Fig. 1 mit großen Stützelementen zur Abstützung des Senkbodens im Querschnitt;
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Läuterbottichs im Querschnitt;
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Läuter- bottichs im Querschnitt.
Die in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten Läuterbottiche sind lediglich im schematischen Ausschnitt dargestellt und stellen nur die Teile des Läuterbottichs dar, die zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind.
In Fig. 1 ist ein Läuterbottich 01 mit einer zylindrischen Außenwand 02 und einem mit der Außenwand 02 flüssigkeitsdicht verbundenen Läuterbottichboden 03 dargestellt. Oberhalb des Läuterbottichbodens 03 ist unter Bildung eines Zwischenraumes 04 ein Senkboden 05 angeordnet. Der Senkboden 05 weist eine Vielzahl von Ausnehmungen auf, die beispielsweise durch eine Gitterstruktur gebildet sein können. Zur Lagerung des Senkbodens 04 im Läuterbottich 02 sind auswechselbare Stützelemente 06 vorgesehen, die zwischen Läuterbottichboden 03 und Senkboden 05 angeordnet werden. Die Höhe der Stützelemente 06 bestimmt den Abstand zwischen Läuterbottichboden 03 und Senkboden 04 und im Ergebnis dadurch das Volumen des Zwischenraums 04.
Während des Abläuterprozesses bildet sich oberhalb des Senkbodens 05 ein Treberkuchen 07, der als Filterschicht dient. Die in den Läuterbottich 01 eingegebene Maische 08 wird beim Durchtritt durch den Treberkuchen 07 und den Senkboden 05 abgefiltert und gelangt als gefilterte Würze 09 in den Zwischenraum 04. Aus dem Zwischenraum 04 fließt die gefilterte Würze 09 wiederum durch Sammelöffnungen 10 und daran angeschlossene Läuterrohre 1 1 nach unten ab, so dass die gefilterte Würze 09 in einer nachgeordneten Prozessstufe weiterverarbeitet werden kann.
Fig. 2 zeigt den Läuterbottich 01 schematisch während eines anderen Läuterprozesses unter Verwendung anderer Rohstoffe. Diese anderen
Rohstoffe bilden beim Abläutern einen Treberkuchen 12, der eine andere Struktur als der Treberkuchen 06 aufweist, was in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Der Treberkuchen 12 neigt aufgrund seiner anderen Struktur leichter zur Verdichtung, so dass bei zu großer Sogwirkung in den Sammelöffnungen 10 lokale Verdichtungsmaxima im Treberkuchen 12 auftreten können.
Um eine unzulässig hohe Verdichtung des Treberkuchens 12 im Bereich unmittelbar oberhalb der Sammeloffnungen 10 zu vermeiden, werden die zunächst verwendeten Stützelemente 06 (siehe Fig. 1) bei der Umrüstung gegen andere Stützelemente 13 ausgewechselt. Dies erfordert die Umrüs- tung des Läuterbottichs 01 . Da die Stützelemente 13 höher sind als die Stützelemente 06 wird dadurch der Abstand zwischen dem Senkboden 05 und dem Läuterbottichboden 04 und damit auch das Volumen des Zwischenraums 04 vergrößert. Durch diese Vergrößerung wird bewirkt, dass sich die Sogwirkung in der Sammelöffnung 10 nach oben hin so stark vermindert, dass die durch die Sogwirkung entstehenden Druckdifferenzen keine unzulässig hohe Verdichtung des Treberkuchens 12 im Bereich unmittelbar oberhalb der Sammelöffnung 10 verursachen.
In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform 15 eines erfindungsgemäßen Läuterbottichs dargestellt. Wiederum ist ein flüssigkeitsdichter Raum durch die Außenwandung 02 und den Läuterbottichboden 03 gebildet, wobei im Läuterbottichboden 03 Sammelöffnungen 10 mit daran angeschlossenen Läuterrohren 1 1 vorgesehen sind. Ein Senkboden 16 ist auf mit Hydraulikzylindern 17 höhenverstellbaren Stempeln 1 8 gelagert. Dies ermöglicht es, den Senkboden 16 während der unterschiedlichen Phasen des Läuterprozesses in der Höhe zu verstellen. Vor dem Abmaischen der Maische 08 wird der Senkboden in seine tiefste Stellung verfahren, um den Zwischenraum 04 zwischen Senkboden 16 und Läuterbottichboden 03 mit möglichst wenig Vorlagewasser auffüllen zu müssen. Auch beim Reinigen des Läuterbottichs 16 nach Abschluss des eigentlichen Läuterprozesses wird der Senkboden 16 in seine tiefste Stellung verfahren, um möglichst wenig Reinigungsmittel einsetzen zu müssen.
Während des Läuterprozesses, insbesondere beim Abläutern der Vorderwürze bzw. beim Abläutern der Nachgüsse, wird der Senkboden 16 in eine höhere Stellung verfahren, um durch den größeren Abstand zwischen Senkboden 16 und Läuterbottichboden 03 ein zu starkes Verdich-
ten des Treberkuchens 07 aufgrund der Sogwirkung in den Sammelöffnungen 10 zu verhindern. Zur Regelung der Höhe des Senkbodens 16 kann dabei beispielsweise der Differenzdruck in der Sammelöffnung 10 im Vergleich zum Normaldruck in der Maische 08 gemessen werden, wobei abhängig von diesem Differenzdruck die Höhe des Senkbodens 16 entsprechend der gewählten Regelcharakteristik verändert wird.
An der Unterseite des Senkbodens 16 sind Mindestabstandshalter 19 befestigt, durch die ein vollständiges Aufsetzen des Senkbodens 16 auf den Läuterbottichboden 03 ausgeschlossen wird. Damit ist gewährleistet, dass auch bei Ausfall oder Störung des Antriebs der Hubzylinder 17 ein bestimmter Mindestabstand zwischen dem Senkboden 16 und dem Läuterbottichboden 03 vorhanden ist, wobei dieser Mindestabstand zumindest so groß sein muss, dass ein ordnungsgemäßer Läuterprozess jederzeit durchgeführt werden kann.
In Fig. 4 ist eine dritte Ausführungsform 20 eines erfindungsgemäßen Läuterbottichs im Querschnitt dargestellt. Ein Senkboden 21 ist ortsfest oberhalb des Läuterbottichbodens 03 befestigt, beispielsweise durch Einlegen von Senkbodensegmenten in einen Tragrahmen, und schließt seitlich an die Außenwandung 02 des Läuterbottichs 20 an. Im Strö- mungsbereich der gefilterten Würze 09 oberhalb der Sammelöffnungen 10 ist ein Strömungshindernis 22 angeordnet. Das Strömungshindernis 22 ist bei der dargestellten Aus führungs form in der Art einer Strömungsplatte ausgebildet. An der Strömungsplatte 22 ist umlaufend eine nach unten überstehende Schürze 23 befestigt, die die Strömung der Würze umleitet und zugleich einen bestimmten Mindestabstand der Strömungsplatte 22 sichert. Alternativ zur Schürze 23 können an der Strömungsplatte 22 auch Mindestabstandshalter vorgesehen sein. Durch das Strömungshindernis 22 kann die Strömung im Bereich der Sammelöffnungen 10 umgelenkt und abgebremst werden, um auf diese Weise die Sogwir- kung und die dadurch auf den Treberkuchen wirkenden Druckspitzen zu vermindern.
Das Strömungshindernis 22 ist auf mehreren Stempeln 24 gelagert, die mittels Pneumatikzylinder 25 in der Höhe verändert werden können. Je nach Höhe des Strömungshindernisses 22 ändert sich der verursachte Strömungswiderstand und die dadurch verursachte Dämpfung der Druck- spitzen. Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann zur
Verstellung der Strömungsplatte 22 auch lediglich nur ein Pneumatikzylinder vorgesehen sein, der vorzugsweise in der Mitte der Strömungsplatte 22 angreift. Statt Pneumatikzylindern können selbstverständlich auch mechanische VerStellantriebe zum Einsatz kommen.