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Dokumentenidentifikation DE202007005281U1 09.08.2007
Titel Vorrichtung zur Niedertemperaturwürzekochung
Anmelder Hertel, Marcus, Dipl.-Ing., 90429 Nürnberg, DE
DE-Aktenzeichen 202007005281
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 09.08.2007
Registration date 05.07.2007
Application date from patent application 11.04.2007
IPC-Hauptklasse C12C 7/06(2006.01)A, F, I, 20070411, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur diskontinuierlichen Niedertemperaturkochung von Bierwürze (Batch-Verfahren). Durch das der Vorrichtung zugrunde liegende Verfahren ist es in Kombination mit der Vorrichtung möglich, die Vorteile einer Niedertemperaturwürzekochung zu nutzen, ohne hierbei Einbußen in der Qualität der Ausdampfung hinnehmen zu müssen.

Es ist bekannt, dass die Kochung bei Temperaturen unterhalb des atmosphärischen Siedepunktes von Würze (Niedertemperaturwürzekochung), Vorteile in Bezug auf die Qualität der resultierenden Würzen haben kann. Die Vorteile liegen vor allem in einer geringeren thermischen Belastung der Würze, wodurch sich die geschmackliche Stabilität der resultierenden Biere verbessern kann. Darüber hinaus laufen bei geringeren Temperaturen auch andere kinetische Reaktionen, wie beispielsweise die Eiweißkoagulation verlangsamt ab. Auch dies kann zu Vorteilen, beispielsweise im Hinblick auf die Schaumstabilität führen. Eine genauere Betrachtung der Vorteile niedrigerer Temperaturen auf die resultierenden Würzen kann der Literatur [1–4] entnommen werden.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein reines Heißhalten der Würze bei Temperaturen um 90 °C geschmacklich schlechtere Biere hervorruft. Der Grund hierfür ist in einer mangelnden Austreibung unerwünschter Würzearomastoffe zu suchen. Da es bei einer reinen Heißhaltung ohne Sieden nur zu Verdunstungsvorgängen kommt, ist die Ausdampfung bei akzeptablen Heißhaltezeichen nicht ausreichend.

Dies war unter anderem der Anlass für die Entwicklung einer im Kreislauf geführten Vakuumkochung bei niedrigeren Temperaturen (90 °C), durch welche je nach Gegebenheit (Wärmerückgewinnung) in einer Brauerei auch energetische Einsparungen hervorgerufen werden können [1]. Hierbei wird das gesamte Würzevolumen im Verlauf der Kochung mehrmals im Kreislauf durch einen Entspannungsverdampfer geleitet [1]. Der Entspannungsverdampfer arbeitet unter eingestelltem Vakuum. Die Würze wird vor dem Verdampfer leicht erhitzt und im Anschluss auf Temperaturen von ca. 90 °C entspannt. Hierauf gelangt die Würze wieder in die eigentliche Pfanne, bei welcher sie auf ca. 90 °C gehalten wird. Durch diese Art der im Kreislauf geführten Entspannungsverdampfung liegt die mittlere Temperatur der Würze während des gesamten Kochprozesses bei rund 90 °C. Durch dieses System wird folglich eine deutlich geringere thermische Belastung der Würzen erzielt. Ein Temperaturniveau von 90 °C hat sich hierbei technologisch als untere Grenze für die Würzekochung herausgestellt. Koch- oder Heißhaltetemperaturen unterhalb 90 °C würden zu einer Verringerung der temperaturabhängigen Hopfenisomerisierung führen. Daraus würden Ausbeuteverluste resultieren, die zu einer Steigerung des Rohstoffbedarfes führen würden. Außerdem wäre eine Sterilisierung der Würze und die Inaktivierung aller aus dem Malz stammenden Enzyme nicht mehr vollständig gewährleistet [1].

Die Ausdampfung bei der beschriebenen Vakuumkochung bei niedrigeren Temperaturen (90 °C) erfolgt durch eine Entspannungsverdampfung. Es ist bekannt, dass diese Form der Verdampfung immer zu einer schlechteren Abnahme unerwünschter Aromastoffe führt, als eine vergleichbare einfache Kochung durch Wärmezufuhr [5–9]. Deswegen steht bei dieser Art der Kochung einer geringeren Nachbildung immer eine schlechtere Austreibung unerwünschter Würzearomastoffe gegenüber. Hierdurch kann es trotz geringerer thermischer Belastung je nach Malzqualität zu massiven geschmacklichen Einbußen kommen.

Erfindungsgemäß wurde nun Folgendes festgestellt:

Wird die Niedertemperaturwürzekochung in einem Batch-Prozess durchgeführt, können die erwähnten geschmacklichen Beeinträchtigungen dieser Kochart vollkommen ausgeschaltet werden. Dies ist durch Anspruch (1) gegeben.

Hierzu wird die Würze in einen Behälter vorgelegt, in welchem ein gewünschter Umgebungsdruck mittels Vakuumpumpen, Vorrichtungen zur Dampfkondensation oder anderen Einbauten erzeugt werden kann. Ist ein gewünschter Druck eingestellt, erfolgt die Kochung auf herkömmlichen Wege. Dies kann im günstigsten Fall durch einfache Wärmezufuhr oder durch die Verwendung moderner Kocher erfolgen. Somit wird die Austreibung an Aromastoffen deutlich forciert, die immensen Vorteile niedrigerer Temperaturen in Bezug zur thermischen Belastung bleiben jedoch erhalten.

Ein weiterer Vorteil dieser Kochung bei niedrigen Temperaturen ist in der Ausdampfeffizienz des Stoffes Dimethylsulfid (DMS) zu finden. DMS ist der wichtigste bei der Würzekochung auszutreibende Aromastoff. Dieser muss zur Vermeidung eines kraut- oder gemüseartigen Geschmackes im fertigen Bier unbedingt unter einen Grenzwert aus der Würze ausgetrieben werden. Eine Literaturrecherche hat gezeigt, dass der Dampf-Flüssigkeits-Verteilungsfaktor von DMS in Würze (Wasser) mit sinkenden Siedetemperaturen stark ansteigt. DMS hat bei atmosphärischen Kochbedingungen einen Verteilungsfaktor von rund 75 [10]. Bei 90 °C errechnet sich unter Verwendung einer an Literaturdaten angepassten Funktion ein Verteilungsfaktor von über 100. Aufgrund des bei niedrigen Siedetemperaturen gestiegenen Verteilungsfaktors von DMS in Würze enthält der aus dem neuen Kochsystem entweichende Dampf auch immer mehr DMS, wodurch eine zur Vermeidung von Fehlgeschmäcken benötigte Gesamtverdampfung stark reduziert werden kann. Da für die Verdampfung von einem Liter Würze rund 2260 KJ an Energie benötigt werden, ergeben sich durch eine Reduzierung der Gesamtverdampfung auch enorme energetische Vorteile.

Die für dieses Verfahren benötigte Vorrichtung kann in einer günstigen Ausführung aufgrund des Traditionsempfindens eines Brauers und des mit dem Produkt Bier einhergehenden Konsumentenbewusstseins im Aussehen einer herkömmlichen Sudpfanne entsprechen. Prinzipiell ist jedoch auch jede andere Bauform des Behälters möglich.

Aufgrund der Geometrie muss die Pfanne bzw. der Behälter aus einem für Unterdrücke geeignetem Material bestehen und in ihrer Ausführung den Anforderungen für Unterdruckbetrieb von mindestens 700 mbar entsprechen. Vorzugsweise wird Edelstahl in einer ausreichenden Wandstärke verwendet.

Die Vorrichtung ist zur Rückgewinnung von Wärme bzw. Energie aus den entweichenden Brüden in einer vorteilhaften Ausführung dampfseitig mit einem Wärmetauscher verbunden. Die entweichenden Brüden werden beispielsweise dazu genutzt, neue Läuterwürze wieder aufheizen zu können. Alternativ ist die Vorrichtung dampfseitig mit einem Brüdenverdichter verbunden.

Das der Vorrichtung zugrundeliegende Verfahren kann u.a. wie folgt beschrieben werden:

Nach dem Läutern wird die Würze in der Vorrichtung auf eine Temperatur von 90 °C erhitzt. Hierauf wird im Behälter ein Unterdruck von ca. 700 mbar erzeugt und die Würze unter kontinuierlicher Abführung der entstehenden Brüden gekocht. Nach dem Erreichen einer gewünschten Gesamtverdampfung werden in der Vorrichtung wieder atmosphärische Bedingungen eingestellt und die Würzebereitung erfolgt wieder auf herkömmlichen Wege.

Durch diese Vorrichtung ist es in Kombination mit dem dazugehörigen Verfahren möglich, die thermische Belastung bei der Würzekochung trotz intensiver Ausdampfung unerwünschter Aromastoffe auf ein Minimum zu reduzieren, wodurch sich neben geschmacklichen auch energetische Vorteile ergeben können.

Literatur:

  • 1. Mezger, R.: Betrachtung moderner Würzekochsysteme bezüglich ihres Einflusses auf technologisch und physiologisch bedeutende Würzeinhaltsstoffe. Dissertation, Technische Universität München, 2006.
  • 2. Schwill-Miedaner, A.: Würzekochung heute – gibt es Alternativen? Brauwelt 142 (2002), S. 603–615.
  • 3. Narziß, L.: Abriß der Bierbrauerei, 6. Aufl., Verlag: Ferdinand Enke, Stuttgart, 1995.
  • 4. Narziß, L.: Die Technologie der Würzebereitung, Verlag: Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1985.
  • 5. Sattler, K.: Thermische Trennverfahren, Verlag: VCH, Weinheim, 1995.
  • 6. Mersman, A.; Kind, M. und Stichlmair, J.: Thermische Verfahrenstechnik Grundlagen und Methoden, Verlag: Springer, Berlin, Heidelberg, 2005.
  • 7. Hertel, M., et al.: Die Würzekochung: Ausdampfvorgänge korrekt betrachtet Teil 3: Vergleich gängiger Würzekochsysteme. Brauwelt 147 (2007), S. 90–94.
  • 8. Hertel, M., et al.: Die Würzekochung: Ausdampfvorgänge korrekt betrachtet Teil 2: Bestätigung der Theorie durch Praxisversuche. Brauwelt 147 (2007), S. 48–50.
  • 9. Hertel, M., et al.: Die Würzekochung: Ausdampfvorgänge korrekt betrachtet Teil 1: Grundlagen der Verdampfung. Brauwelt 147 (2007), S. 22–26.
  • 10. Hertel, M.; Scheuren, H. und Sommer, K.: Engineering investigations of the vapour-liquid-equilibrium of flavour-components at atmospheric wort boiling conditions (98.1–99.0 °C). Monatsschrift für Brauwissenschaft 60 (2006), S. 16–20.


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Niedertemperaturwürzekochung im Zuge eines Bierbrauprozesses, in welche Würze chargenweise und diskontinuierlich zugeführt und unter Unterdruck gekocht wird, um eine Verdampfung und eine damit einhergehende effektive Austreibung unerwünschter Substanzen zu erreichen. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie für einen Unterdruck von bis zu 300 mbar ausgelegt ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorrichtung ein Apparat angebracht ist, mit welchem ein Unterdruck in der Vorrichtung erzeugt werden kann. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Apparat zur Unterdruckerzeugung eine Pumpe ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Apparat zur Unterdruckerzeugung mittels Dampfkondensation arbeitet. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Brüdenabzug ein Wärmetauscher zur Energierückgewinnung angebracht ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Brüdenabzug ein Brüdenverdichter angeschlossen ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie der Geometrie nach einer herkömmlichen Sudpfanne nachempfunden ist.






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