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Dokumentenidentifikation DE10139427C2 02.10.2003
Titel Verfahren und Anlage zur Würzekochung
Anmelder Hrch. Huppmann GmbH, 97318 Kitzingen, DE
Erfinder Lenz jun., August, 97318 Kitzingen, DE;
Kantelberg, Bernd, 97332 Volkach, DE;
Weisenberger, Dietmar, 97440 Werneck, DE;
Hackensellner, Thomas, Dr., 84036 Landshut, DE
Vertreter Böck + Tappe Kollegen, 97074 Würzburg
DE-Anmeldedatum 17.08.2001
DE-Aktenzeichen 10139427
Offenlegungstag 06.03.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.10.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse C12C 7/22
IPC-Nebenklasse C12C 13/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Würzekochung nach den Oberbegriffen der unabhängigen Hauptansprüche.

Bei bekannten Verfahren zur Würzekochung muss die Würze während des Aufheizens und Kochens in der Würzekocheinrichtung, beispielsweise einer Würzepfanne, zirkulieren. Eine für die Würzequalität besonders geeignete Zirkulationsströmung ist dabei die Naturumlaufströmung. Bei der Naturumlaufströmung zirkuliert die Würze in der Würzekocheinrichtung aufgrund der Dichteunterschiede, die aus den unterschiedlichen Temperaturbereichen in der Würze resultieren. Eine besonders gute Naturumlaufströmung wird insbesondere dann erreicht, wenn die Würze in den heißesten Bereichen bereits zu sieden beginnt, so dass sich entsprechende Dampfblasen in der Würze bilden und dadurch die Dichteunterschiede vergrößert werden.

Probleme bietet das Kochen der Würze mit Naturumlaufströmung insbesondere während der Aufheizphase, dass heißt wenn die Würze noch in keinem Bereich ihre Siedetemperatur erreicht hat. Aufgrund der Unterschreitung der Siedetemperatur entstehen nämlich nur sehr wenige, beziehungsweise gar keine Dampfblasen in der Würze, woraus aufgrund der relativ geringen Dichteunterschiede eine nur schwache Würzezirkulation resultiert. Diese schwache Würzezirkulation kann zum pulsieren der Würze während der Aufheizphase führen, wodurch die Würzequalität nachteilig beeinflusst wird.

Grundsätzlich sind aus dem Stand der Technik bereits Verfahren bekannt, bei denen die Würze vor dem Einströmen in die Würzekocheinrichtung auf eine Vorwärmtemperatur vorgewärmt wird (Brauindustrie 1/1995, Seiten 24 bis 27 und 8/2000, Seiten 424 bis 428). Beispielsweise bei der sogenannten Niederdruckkochung mit Energiespeicher wird das in der Würzepfanne verdampfende Wasser als Brüden in einem Pfannendunstkondensator kondensiert und zur Rückgewinnung der im Brüden enthaltenden Wärmeenergie Wasser im Gegenstrom auf 97°C angewärmt. Das im Pfannendunstkondensator aufgeheizte Wasser von 97°C wird dann in einen als Energiespeicher dienenden Wassertank zurück geführt und kann dort bis zu einem entsprechenden Bedarf zwischengespeichert werden. Insbesondere wird das im Energiespeicher zwischengespeicherte Wasser dazu benutzt, die aus einem Vorlaufgefäß ausströmende Würze beim Einpumpen in die Würzepfanne in einem Wärmetauscher aufzuheizen. Aufgrund der bei den verschiedenen Wärmeübergängen thermodynamisch zwingend erforderlichen Temperaturunterschiede kann die in die Würzepfanne einströmende Würze bei Verwendung dieses bekannten Systems, dass allein der Energieeinsparung dient, nur auf Temperaturen aufgeheizt werden, die mindestens 5,0°C unterhalb der Siedetemperatur der Würze liegen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren und eine Anlage zur Würzekochung vorzuschlagen, bei der das Aufheizen der Würze unter Verwendung einer Naturumlaufströmung verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bei diesem Verfahren wird die Würze auf eine Vorwärmtemperatur aufgeheizt wird, die maximal 5,0°C, insbesondere maximal 1 bis 2°C, unterhalb der Siedetemperatur der Würze liegt. Das heißt die Würze wird durch entsprechende Vorwärmung schon vor dem Einströmen in die Würzekocheinrichtung so stark aufgeheizt, dass die Temperaturdifferenz bis zu Erreichen des Siedepunkts der Würze mit der damit verbundenen gewünschten Blasenbildung relativ klein ist. Im Ergebnis kann dadurch erreicht werden, dass die Würze in der Würzekocheinrichtung nur sehr kurz bis zum bereichsweisen Erreichen des Siedepunktes und der damit verbunden stärkeren Naturumlaufströmung aufgeheizt werden muss. Die beim Aufheizen der Würze in der Würzekocheinrichtung mit Naturumlaufströmung bekannten negativen Effekte, insbesondere das Pulsieren der Würze während des Aufheizens, kann dadurch erheblich verringert werden.

Eine besonders schonende Vorwärmung der Würze kann dadurch gewährleistet werden, dass die Würze, beispielsweise durch Verwendung eines geeigneten Wärmetauschers, im Durchlauf vorgewärmt wird.

Eine besonders einfache konstruktive Möglichkeit zur Realisierung einer erfindungsgemäßen Anlage ist es, den aus dem Energiespeichersystem bekannten Wärmetauscher primärseitig nicht mit Wasser aus dem Energierückgewinnungssystem zu beheizen, sondern einen Wärmeträger mit ausreichend hoher Energiedichte, beispielsweise Dampf oder Heißwasser mit einer Temperatur oberhalb von 100°C zu verwenden.

Eine sanftere Einkoppelung der Wärmeenergie in die vorzuwärmende Würze wird jedoch erreicht, wenn zumindest zwei Wärmetauscher zur Erwärmung des Wärmeträgers hintereinander geschaltet werden. Falls die Einspeisung von Wärmeenergie gewünscht wird, die aus der bei der Würzekochung entstehenden Abwärme rückgewonnen wird, kann das dort vorgewärmte Wasser zur Speisung der entsprechenden Wärmetauscher Verwendung finden. Entsprechend der Temperatur des Wassers aus dem Energiespeicher ist dann ein geringerer Bedarf an Frischenergie zur Aufheizung der Würze während des Vorwärmens der Würze auf die gewünschte Vorwärmtemperatur erforderlich.

Zwei Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen Schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Das Schema einer ersten Ausführungsform einer Anlage zur Würzekochung;

Fig. 2 Das Schema einer zweiten Ausführungsform einer Anlage zur Würzekochung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage dient eine Würzepfanne 01 mit einem mit Dampf beheizten Innenkocher 02 dem Eindampfen der Würze 03. Die Würze 03 wird vor dem Würzekochen in einem Würzevorlauftank 04 zwischengespeichert und mittels einer Pumpe in die Würzepfanne 01 übergepumpt werden. Die Würze hat bei der dargestellten Ausführungsform im Würzevorlauftank 04 eine Temperatur von 74°C.

Beim Umpumpen der Würze 03 vom Würzevorlauftank 04 in die Würzepfanne 01 durchströmt die Würze 03 einen Wärmetauscher 05 an dessen Sekundärseite. Der Wärmetauscher 05 wird seinerseits primärseitig von Heißwasser mit einer Einlauftemperatur von 101°C durchströmt. Der Wärmetauscher 05 ist dabei so ausgelegt, dass die Würze 03 sekundärseitig von 74°C auf 98°C aufgeheizt wird und umgekehrt der Wärmeträger von 101°C auf 80°C abkühlt. Im Ergebnis strömt die Würze also mit einer Temperatur von 98°C in die Würzepfanne 01 ein, so dass beim Aufheizen der Würze 03 in der Würzepfanne 01 bis zum Erreichen der Siedetemperatur bei 100°C lediglich eine kleine Temperaturdifferenz von 2°C überwunden werden muss.

Um die Würze während des Vorwärmens im Wärmetauscher 05 möglichst schonend aufheizen zu können, ist es vorteilhaft, entsprechend unter Überdruck stehendes Heißwasser als Wärmeüberträger zu verwenden. Zur Aufheizung des Heißwassers auf 101°C dient ein Wärmetauscher 06, der primärseitig von Dampf durchströmt wird. Im Ergebnis kann dadurch das sekundärseitig mit 80°C in den Wärmetauscher 06 einströmende Heißwasser auf 101°C aufgeheizt werden: Ein Heißwassertank 07 dient als Energiezwischenspeicher in dem das Heißwasser bei einer Temperatur von circa 80°C zwischengespeichert wird. Das heißt das Heißwasser, das den Wärmetauscher 06 sekundärseitig und den Wärmetauscher 05 primärseitig durchströmt kann im Heißwassertank 07 unter Schließung eines geschlossenen Wärmeträgerkreislaufes zwischengespeichert werden, da die Vorlauftemperatur des Wärmeträgers im Wärmetauscher 06 gerade der Rücklauftemperatur des Wärmeträgers am Wärmetauscher 05 entspricht. Um die Wassertemperatur im Heißwassertank 07 konstant auf circa 80°C halten zu können, kann das Heißwasser mittels eines Wärmetauschers 08 unter Einsatz von Dampf aufgeheizt werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Anlage entspricht in wesentlichen Merkmalen dem Aufbau der in Fig. 1 dargestellten Anlage. Wiederum dient eine Würzepfanne 01 mit einem Innenkocher 02 der Kochung der Würze 03. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird die Würze 03 mit einer Temperatur von 72°C in einem Würzevorlauftank 04 zwischengespeichert und kann beim Überpumpen in die Würzepfanne 01 mittels eines Wärmetauscher 05 vorgewärmt. Der Wärmetauscher 05 ist dabei so ausgelegt, dass die sekundärseitig in die Würzepfanne 01 überströmende Würze 03 eine Vorwärmtemperatur von 97°C aufweist.

Um die für die Vorwärmung der Würze 03 erforderliche Wärmeenergie zur Verfügung stellen zu können, wird der Wärmetauscher 05 primärseitig mit Heißwasser durchströmt, das beim Einlauf eine Temperatur von 101°C und am Auslauf eine Temperatur von 78°C aufweist. Zur Erwärmung des Heißwassers auf 101°C dient wiederum ein Wärmetauscher 06, in den der Wärmeträger sekundärseitig mit einer Einlauftemperatur von 97°C einströmt. Der Wärmetauscher 06 ist dabei derart ausgelegt, dass der primärseitig durchströmende Wärmeträger von 97°C auf 101°C aufgeheizt wird. Die dafür erforderliche Wärmeenergie wird durch Dampf zur Verfügung gestellt, der den Wärmetauscher 06 primärseitig durchströmt.

Zur Schaffung eines geschlossenen Wärmeträgerkreislaufes dient wiederum ein Heißwassertank 07. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Anlage bildet der Heißwassertank 07 jedoch zusammen mit einem Pfannendunstkondensator 09 ein Energierückgewinnungssystem, mit dem die beim Würzekochen entstehende Abwärme, die im ausdampfenden Brüden enthalten ist, zurückgewonnen wird. Mit der im Pfannendunstkondensator 09 aus dem Brüden rückgewonnenen Wärmeenergie wird das im oberen Teil des Heißwassertank 07 anstehende Wasser auf 97°C aufgeheizt. Im Ergebnis kann dadurch erreicht werden, dass das aus dem Wärmetauscher 05 zurückströmende Wasser mit einer Temperatur von 78°C an der Unterseite des Heißwassertanks 07 eingespeist wird und an der Oberseite des Heißwassertanks 07 Heißwasser mit einer Wassertemperatur von 97°C entnommen werden kann. Dieses aus dem Heißwassertank 07 entnommene Heißwasser wird dann wiederum primärseitig in den Wärmetauscher 06 eingespeist, so dass im Ergebnis nur relativ geringe Energiemengen in Form von Dampf bei der Aufheizung des Wärmeträgers auf die erforderlichen 101°C zur Beheizung des Wärmetauschers 06 erforderlich sind.

Mit der in Fig. 2 dargestellten Anlage kann zum einen eine gute Würzekochung mit Naturumlaufströmung erreicht werden, da die Temperaturdifferenz der in die Würzepfanne 01 einströmenden Würze 03 zur Siedetemperatur nur relativ gering ist. Außerdem wird ein hoher Energienutzungsgrad erreicht, da die beim Würzekochen entstehende Abwärme zur Aufheizung der Würze beim Vorwärmen Verwendung findet.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Würzekochung, wobei die Würze (03) vor dem Einströmen der Würze (03) in eine Würzekocheinrichtung (01) mittels einer Vorwärmeinrichtung (05, 06, 07, 08, 09) auf eine Vorwärmtemperatur vorgewärmt wird, und wobei die Würze (03) nach dem Einströmen der Würze (03) in die Würzekocheinrichtung (01) während der Würzekochung in eine Naturumlaufströmung zirkuliert und dabei zur Wärmeeinkopplung eben beheizbaren Wärmetauscher (02) durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorwärmung der Würze (03) in der Vorwärmeinrichtung (05, 06, 07, 08, 09) zumindest teilweise Frischenergie eingesetzt wird, so dass eine Vorwärmtemperatur erreichbar ist, die maximal 5,0°C unterhalb der Siedetemperatur der Würze (03) liegt, bei der die Würzekochung in der Würzekocheinrichtung (01) durchgeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Würze (03) im Durchlauf, insbesondere in einem Wärmetauscher (05), auf die gewünschte Vorwärmtemperatur vorgewärmt wird.
  3. 3. Anlage zur Würzekochung mit einer Würzekocheinrichtung (01) und einem beheizbaren Wärmetauscher (02) zur Wärmeeinkopplung in die während der Würzekochung im Naturumlauf zirkulierende Würze (03), wobei der Würzekocheinrichtung (01) eine Vorwärmeinrichtung (05), zur Vorwärmung der in die Würzekocheinrichtung (01) einzubringenden Würze (03), vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Würze (03) in der Vorwärmeinrichtung (05, 06, 07, 08, 09) durch zumindest teilweisen Einsatz von Frischenergie auf eine Vorwärmtemperatur aufheizbar ist, die maximal 5,0°C unterhalb der Siedetemperatur der Würze (03) liegt, bei der die Würzekochung in der Würzekocheinrichtung (01) durchgeführt wird.
  4. 4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmeinrichtung (05, 06, 07, 08, 09) einen Wärmetauscher (05) aufweist, der primärseitig von einem Wärmeträger, insbesondere Dampf oder Heißwasser, mit einer Einlauftemperatur oberhalb der gewünschten Vorwärmtemperatur der Würze (03), insbesondere oberhalb der Siedetemperatur der Würze (03), durchströmt wird und sekundärseitig von der vorzuwärmenden Würze (03) im Durchlauf durchströmt wird.






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