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Dokumentenidentifikation DE3786636T2 10.03.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0265152
Titel Abtrennung der Würze von einer Maische.
Anmelder The Brewing Research Foundation, Nutfield, Redhill, Surrey, GB
Erfinder Daoud, Iyadh Selman, Crawley West Sussex RH10 3UF, GB
Vertreter Müller, H., Dipl.-Ing., 80539 München; Schupfner, G., Dipl.-Chem. Dr.phil.nat., 21244 Buchholz; Gauger, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 80539 München
DE-Aktenzeichen 3786636
Vertragsstaaten BE, CH, DE, ES, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 14.10.1987
EP-Aktenzeichen 873090484
EP-Offenlegungsdatum 27.04.1988
EP date of grant 21.07.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.03.1994
IPC-Hauptklasse C12C 7/16

Beschreibung[de]

Die Herstellung von Getränken aus Korn, insbesondere Bier, erfordert viele einheitliche Verrichtungen, die aufeinanderfolgend ausgeführt werden. Die Hauptstufen umfassen ein Einmaischen, ein Kochen und Abkühlen der Würze, eine Fermentation und ein Konditionieren. Jede dieser Verrichtungen ist von einer Trennungsstufe gefolgt. Bei der Herstellung von Bier wird die Trennungsstufe der Würze, die dem Einmaischen folgt, als die am meisten kritische und am meisten schwierige Stufe angesehen. Es ist diese Trennungsstufe der Würze, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht.

Der Brauer verwendet als seine primären Rohmaterialien zu Malz gewordene Gerste (Malz), Wasser (Flüssigkeit) und Hopfen. Das Einmaischen umfaßt das innige Vermischen von gemahlenem Malz mit heißem Wasser, um einen wäßrigen Malzextrakt zu erzeugen, der als "Würze" oder "süße Würze" bezeichnet wird. Es gibt verschiedene Verfahren des Einmaischens. Bei einem Einmaischsystem der Beimischung wird die Maische typischerweise bei 65ºC für eine Dauer zwischen 30 Minuten und mehreren Stunden gehalten. Während dieser Periode greifen Malzenzyme hauptsächlich Stärke und deren Abbauprodukte an (was als Amylolyse bekannt ist). Die Erzeugung der Würze findet in einem Kessel statt, der Maischbottich genannt wird und einen geschlitzten Boden hat, welcher wie ein Sieb wirkt. Um praktisch die gesamte süße Würze von dem nicht abgebauten Material auszuwaschen, wird heißes Wasser von 70-79&sup9;C über die Oberfläche der Maische gesprüht, und die Maische wird zum Abtropfen von den Feststoffen des Maischebetts gebracht. Sowohl das Einmaischen wie auch die Abtrennung der Würze werden daher innerhalb derselben Einheit erreicht.

Bei den anderen zur Verfügung stehenden Systemen der Präparierung der Würze wird das Einmaischen zusammen mit einem Umrühren in einem doppelwandigen Kessel durchgeführt, bei welchem die Temperatur der Maische auf den geforderten Maximalwert progressiv erhöht werden kann. Bei der Herstellung eines Lagerbiers kann das Einmaischen bspw. (i) 40 Minuten bei 50ºC, (ii) 35 Minuten zum Erreichen von 65ºC, (iii) 45 Minuten bei 65ºC, (iv) 20 Minuten zum Erreichen von 75ºC umfassen (siehe Spillane, M.H., Brewer's Guardian, 1978, 4, 63). Bei diesen Anlagen wird die Maische zu einer Stufe der Trennung der Würze überführt (anderweitig bekannt als "Läutern"). Die Läutersysteme, die gegenwärtig im Gebrauch sind, umfassen den Läuterbottich, den Läuterboden oder den Maischefilter. Ein weiteres System, das sich in der industriellen Anwendungsstufe befindet, ist der Hochdruck-Maischefilter.

Bei all diesen Trennungssystemen wird die Trennung der Würze durch die Verwendung eines Bettes des zu Malz gewordenen Korns als das eigentliche Filtermedium erreicht. Bei diese Systemen besteht eine grundsätzliche Unverträglichkeit zwischen der Filtrationsrate und dem Extraktionswirkungsgrad (siehe Royston, M.G., J. Inst. Brewing, 1966, 77, 351). Die Filtrationsrate erhöht sich mit der Vergrößerung der Teilchengröße und der Verkleinerung der Tiefe des Bettes, jedoch besteht die Neigung, daß die Menge des löslichen Extrakts, die von dem Korn erhalten wird, sich erhöht, wenn die Teilchengröße abnimmt und die Tiefe des Bettes zunimmt. Eine Vorhersage des Verhaltens des Systems ist schwierig. Die Auslegung des Systems ist auf empirische Verhaltensweisen begründet. Die Erfahrung lehrt, daß präzise Grenzen eingehalten werden müssen in Bezug auf die Malzqualität, das Verfahren des Mahlens des Malzes und das Verfahren der Verrichtung, die während des Trennens der Würze angewendet wird. Eine konstante Beobachtung durch den Betreiber ist wichtig, um Würzen zu vermeiden, welche wolkig sind, und Maischen, die sich absetzen.

Eine Erhöhung der prozentualen Umwandlung von Stärke in fermentierbare Zucker während des Einmaischens könnte erreicht werden, wenn ein feiner gemahlenes Malzmehl verwendet werden würde. Eine Erhöhung der prozentualen Wiedergewinnung des lösbaren Extrakts würde zu einer großen Einsparung an Produktionskosten führen. Es besteht jedoch eine Grenze für das Feinmahlen von Malz, jenseits welcher die gegenwärtigen Systeme nicht mehr funktionsfähig sind.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Trennsystem bereitzustellen, welches mit feineren Mahlstufen des Malzmehls als denjenigen wirksam funktioniert, die für die vorerwähnten Trennsysteme akzeptierbar sind.

Das Vorhandensein von Hülsenteilchen in der Maische ist für eine Durchführbarkeit der gegenwärtigen Trennsysteme der Würze wesentlich. Die Hülsen erlauben das Eindringen von Würze oder Bespritzungsflüssigkeit (Wasser) durch das Maischebett hindurch. Ohne diese Vorkehrung würde die Maische zu einem Absetzen neigen. Eine Wiedergewinnung des lösbaren Extrakts von dem Maischebett wird erreicht durch (a) eine Verdrängung der starken Würze mit heißer Flüssigkeit (Wasser) und (b) ein Auswaschen des Kuchens (Bespritzen). Die Bespritzungsstufe sollte die Würze extrahieren, die sich innerhalb der Hohlräume des Maischebettes und innerhalb der Feststoffteilchen befindet. Da Hülseteilchen eine zelluloseartige Eigenschaft haben, ergibt sich für die Massenüberführung des lösbaren Extrakts von innerhalb dieser Teilchen eine Diffusionsbegrenzung. Die Anwesenheit der Hülsenteilchen begrenzt daher die Trennungsrate der Würze von der Maische.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, das Erfordernis für die Anwesenheit von Hülsenteilchen in der Maische zu vermeiden.

Die gegenwärtigen Ansprüche an die Brauindustrie sehen vor, daß sich die Kosten der Rohmaterialien weiter erhöhen werden und daß der Markt einen zunehmend größeren Bereich an Bieren fordern wird. Der erste Faktor führt zu der Forderung, daß der Brauer mit einer größeren Vielzahl von Rohstoffen arbeitet. Der zweite Faktor fordert die Verwendung einer Ausrüstung, die bei einer verringerten Auslastkapazität befriedigend arbeiten kann. Die Eigenschaften der Rohstoffe hängen bspw. ab von den jährlichen Veränderungen bei den verschiedenen Gerstearten, von den Wechseln im Ausmaß der Modifizierung des Malzes, den Erhöhungen der Menge der nicht zu Malz gewordenen Materialien, die dem Mahlgut hinzugefügt werden, und der Verwendung von nichttraditionellen Materialien, wie bspw. Weizenmalz und Sorgummalz. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, diesen Forderungen wenigstens teilweise zu entsprechen.

Vorrichtungen für eine Trennung von Flüssigkeiten und Feststoffen bei kontinuierlichen Systemen des Einmaischens sind bereits vorgeschlagen worden. Diese Vorschläge umfassen: einen Vakuum-Trommelfilter (siehe U.S. Patent 2,127,759 (1938); Zentrifugenbatterien (siehe Williamson, A.G. and Brady, J.T., Techn. Q. Master Brewers Assoc., Am., 1965, 2, 79); Zyklone und Vibrationssiebe.

Trotz der Nachteile der existierenden Systeme, bei welchen das Filtern durch das Kornbett hindurch stattfindet, sind diese nach wie vor die ausgewählten Verfahren.

Eines der Hauptbereiche der jüngeren Anstrengungen für eine Optimierung der Trennung der Würze sind Verbesserungen beim Mahlen des Malzes, um ein Kornfilterbett bereitzustellen, dessen Filterungsverhalten einfacher reproduzierbar und vorhersehbar ist. Bspw. kann ein Naßmahlen ein wirksames Bett von im wesentlichen vollständig leeren Kornhülsen bereitstellen. Bei einem Trockenmahlen gibt sich eine Verbesserung des Filterverhaltens, wenn die Teilchengröße der gebrochenen Hülsen gleichmäßiger beibehalten werden kann.

Für die meisten Brauer ist der Läuterbottich immer noch die bevorzugte Ausrüstung für die Trennung der Würze. Verbesserungen seiner Arbeitsweise werden gegenwärtig damit anzustreben versucht, daß die Konstruktionseinzelheiten der Rechen- und Bespritzungsausrüstung des Läuterbottichs sorgfältig untersucht wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Zubereitung einer Beimischung (Würze) aus zu Malz gewordenem Korn bereitgestellt, welches die Stufen eines Einmaischens des zu Malz gewordenen Korns zur Bereitstellung einer verbrauchtes Korn/Würzemaische und einer Trennung der Würze von dem verbrauchten Korn umfaßt; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe der Trennung ein mit einem Hindernis durchgeführtes Filtrierverfahren ist, welches durch ein Fließen der verbrauchtes Korn/Würzemaische quer über die Oberfläche eines für Würze durchlässigen Filterelements erhalten wird, welches einen Porendurchmesser in einem Bereich von 10.0 bis 100.0 um hat, um die Würze (jedoch nicht verbrauchtes Korn) als ein Filtrat durch den Filter in einer Richtung quer zu dieser Fließrichtung durchzulassen.

Es wird gewöhnlich erforderlich sein, den Fluß des Filtrats durch den Filter hindurch von Zeit zu Zeit umzukehren, um von der Oberfläche des Filterelements, die mit der Maische in Berührung ist, diejenige Partikelmasse innerhalb der Maische wegzuspülen, die sich an dieser Oberfläche angesammelt hat oder die Poren des Filters verstopft.

Die Verwendung eines Querfluß-Filterelements sollte die Verwendung von feiner gemahlenem Malzmehl als demjenigen erlauben, welches für die Filtriertechniken mit einem Kornbett akzeptabel ist. Eine sorgfältige Auswahl des Materials des Filterelements sollte den Grad der Wolkigkeit bei der Würze verringern, und eine Querfluß-Filtriertechnik hat eine eigenständig größere Flexibilität in Bezug auf die Chargengröße. Bei der vorliegenden Erfindung kann Malzmehl mit oder ohne Hülsenteilchen für das Einmaischen verwendet werden.

Querfluß-Filterelemente mit unterschiedlichen Ausbildungen, bspw. rohrförmig, Flachbett oder spiralförmig gewickelt, sind als solche bekannt. Die GB-A-2 176 715 beschreibt die Verwendung eines keramischen Querfluß-Filters mit einer Porengröße von weniger als 10 um für das Filtern von Bierbehälter-Resten. Rohrförmige Mikrofilter sind im Handel zu erhalten mit einem Innendurchmesser von 6 mm, der gewöhnlich optimal für die existierenden Anwendungen ist, jedoch ist ein Durchmesser von wenigstens 10 mm für ein Trennen der Würze erforderlich, wenn eine Blockierung der Rohre vermieden werden soll, und der Innendurchmesser ist vorzugsweise nicht kleiner als 20 mm.

Unter den wenigen Materialien, die zur Verwendung bei der Konstruktion einer Brauanlage akzeptierbar sind, befindet sich rostfreier Stahl. Dieses Material ist jedoch ein solches, aus welchem unmittelbar Filterelemente mit dem gewünschten Porendurchmesser hergestellt werden können, und es ist daher anzunehmen, daß es sich dabei um ein bevorzugtes Material für diese Anwendung handelt. Es wird erwartet, daß solche Filter zwischen den einzelnen Brauverfahren gesäubert werden können durch Verwendung derselben Reinigungsmittel (Säure oder Alkali), die gegenwärtig auch für andere Einzelteile der Brauausrüstung verwendet werden. Keramikfilter oder Filtertücher könnten ebenfalls den Betriebsbedingungen einer Brauanlage widerstehen.

Um eine Blockierung des Filterelements zu vermeiden, sollte die Maische mit einer relativ hohen Geschwindigkeit an der Filteroberfläche vorbeizirkuliert werden. Die Geschwindigkeit kann in einem Bereich von 2 bis 8 m/s, vorzugsweise 4 bis 6 m/s, sein. Aus demselben Grund sollte der Differentialdruck, der quer über das Filterelement ausgeübt wird, relativ niedrig gehalten werden, vorzugsweise in einem Bereich von 35 bis 210 kPa (5 bis 30 psi), mehr bevorzugt 35 bis 70 kPa (5 bis 10 psi)

Bei Verwendung eines Querfluß-Filters gemäß der Erfindung wird ein Zweistufen-Extraktionsverfahren durchgeführt. Bei der ersten Stufe wird die Maische entlang eines Kreislaufs vorbewegt, der einen Einmaischkessel und den Querfluß- Filter umfaßt, wobei der Durchgang des Filtrats durch das Filterelement ausgeglichen wird durch die Hinzufügung einer Ergänzungs-Bespritzungsflüssigkeit (bspw. warmes Wasser) in den Kreislauf, um bei der zirkulierenden Maische ein konstantes Feststoff-Flüssigkeitsverhältnis beizubehalten. In einer zweiten Stufe, die an einem speziellen Punkt im Verlauf der Trennung der Würze von der Maische beginnt, wird danach das Volumen nicht länger konstant gehalten, vielmehr wird eine Verkleinerung erlaubt, wodurch die Maischereste eingedickt werden, bis sie zu dick sind, um in dem Kreislauf umgepumpt zu werden, so daß sie an diesem Punkt aus dem Kreislauf heraus gepumpt werden.

Ein vierstufiges Verfahren der Würzeextraktion wird jedoch gegenüber dem vorerwähnten zweistufigen Verfahren bevorzugt.

In der ersten Stufe wird die Maische entlang des Kreislaufs vorbewegt und es wird ein Durchgang von anfänglichem Filtrat (starke Würze) durch das Filterelement hindurch erlaubt ohne die Hinzufügung von Ergänzungs-Bespritzungsflüssigkeit (Wasser) . Das Maischevolumen wird auf etwa 40-60% seines anfänglichen Wertes verringert. In der zweiten Stufe wird Bespritzungsflüssigkeit zu der Maische hinzugefügt, um den lösbaren Würzeextrakt wiederzugewinnen, der in der Maische verbleibt. Die Rate der Hinzufügung der Flüssigkeit ist geringer als die Extraktionsrate des Filtrats (Würze), um so ein vorbestimmtes Verhältnis der Bespritzung zu der Würze beizubehalten und damit das spezifische Gewicht der Würze.

Wenn das spezifische Gewicht des Filtrats (Würze) einen vorbestimmten Minimalwert erreicht, beginnt dann die dritte Stufe. Die schwache Würze, die bei dieser fortgesetzten Hinzufügung von Bespritzungsflüssigkeit erzeugt wird, wird zu einem Pufferbehälter hin umgeleitet, der Flüssigkeit für die nächste Maische bereitstellt. Bei dem Beginn der vierten und letzten Stufe wird die Hinzufügung von Bespritzungsflüssigkeit beendet. Ein Durchgang der schwachen Würze durch den Filter wird fortgesetzt, bis die erschöpfte Maische (verbrauchte Körner) zu dick wird, um fortgesetzt in dem Kreislauf umgepumpt zu werden, so daß sie an diesem Punkt aus dem Kreislauf herausgepumpt wird.

Eine Klarstellung der Würze, die durch das vorbeschriebene Verfahren erhalten wird, kann wie nachfolgend erläutert vorteilhaft erscheinen.

Die Braumaische wird typischerweise durch ein Mischen von Flüssigkeit (Wasser) und Mahlgut (Malzmehl) in einem Verhältnis erhalten, welches in dem Bereich von 2.5 bis 3.7 liegen kann. Nachdem das Einmaischverfahren beendet ist, besteht die resultierende Maische aus Würze (lösbarer Extrakt in Wasser) und Körnern von nicht umgewandelten Feststoffen. Der suspendierte Feststoffgehalt der Maische und die Schwere ihrer Würze hängen von dem verwendeten Verhältnis der Flüssigkeit zu dem Mahlgut ab. Bspw. beträgt der suspendierte Feststoffgehalt einer Braumaische mit einem Verhältnis von 3.3 : 1 der Flüssigkeit zu dem Mahlgut etwa 7.5% w/v und das spezifische Gewicht ihrer Würze ist 1.072. Im Zusammenhang mit der Trennung von Feststoffen durch eine Filtrierung hat eine Braumaische einen hohen Feststoffgehalt. Die Teilchengröße der Körner in der Maische, die von der Würze zu trennen sind, hängt weitgehend ab von dem Typ und dem Grad des verwendeten Mahlgutes. Eine Siebanalyse des Malzmehls von Ale, das durch ein Mahlen in einer einzigen Walzmühle mit einem Walzenspalt von 0.635 mm erhalten wurde, zeigte, daß die enthaltenen Teilchen in einem Bereich von 0.25 mm bis 2.00 mm lagen. Es ist zu erwarten, daß die Mehrheit der Feststoffteilchen in der Maische ebenfalls in der Größe variieren und in dem Bereich von 1 u bis 2 mm liegen. Einige submikroskopische Teilchen würden in der Maische ebenfalls vorhanden sein.

Der Porendurchmesser des verwendeten Querfluß-Filtermediums bestimmt die Anfangsgröße und die Menge der von der Würze abgefilterten Teilchen. Der Widerstand gegenüber dem Würzefluß vergrößert sich bei abnehmender Porengröße des Filters und folglich verringerter Fließrate der Würze von dem Filter. Diese Durchlaßrate (L-Würze pro m² Filterfläche pro Stunde) wird auch durch die Menge der Feststoffe beeinflußt, die in der zugeführten (Maische) Strömung vorhanden sind. Eine hohe Feststoffbelastung an dem Filter bewirkt eine Verringerung der erreichten Durchlaßrate. Um ein Verfahren der Querfluß-Mikrofiltrierung wirtschaftlicher lebensfähig zu machen, könnte es deshalb von Vorteil sein, die Würze von der Maische in einem Zweistufen-Verfahren zu trennen, bei welchem ein Querfluß-Filter zuerst verwendet wird, um die Hauptmenge der Teilchen mit großer Größe zu trennen, und danach ein Feinfilter (der ein Querfluß-Filter sein kann oder auch nicht) in einer zweiten Stufe verwendet wird, um die kleineren Teilchen zu entfernen, die nicht durch den Filter der ersten Stufe entfernt wurden.

Bei der ersten Stufe könnte ein hoher Prozentsatz (typischerweise 65 bis 90%) der gesamten suspendierten Feststoffe durch die Verwendung eines Filters mit einer Porengröße von 10 bis 100 u, vorzugsweise 40 bis 80 u, entfernt werden. Bevorzugte Filtermaterialien umfassen ein Drahtgitter aus rostfreiem Stahl, poröse Kunststoffe und Keramikmaterialien und Filtertücher. Ein rohrförmiger Filter wird bevorzugt. Der Innendurchmesser der rohrförmigen Filter kann von 10 mm bis 75 mm betragen, vorzugsweise 20 mm.

Das Verhältnis der Flüssigkeit zu dem Mahlgut und die Menge der verwendeten Bespritzungsflüssigkeit bestimmen die endgültige Schwere der Würze. Durch Einstellung dieser Parameter kann die erste Stufe der Trennung eine Würze sowohl mit einer relativ großen Schwere wie auch mit einer hohen Extraktionsausbeute (wenigsten 95 bis 96% des labormäßigen Extraktwertes) bereitstellen. Wie später noch näher gesehen wird, kann mit einem Rückführen der letzten Destillate eine sehr hohe Extraktrückgewinnung erreicht werden.

Die in der ersten Stufe erzeugte Würze würde einige suspendierte Feststoffe enthalten. Diese Feststoffe werden dann in der zweiten Stufe entfernt. Da der Gehalt an Feststoffen der Würze der "ersten Stufe" niedrig ist (gewöhnlich weniger als 2.6% w/v) und weil die Wiedergewinnung des Extrakts durch ein Bespritzen in dieser zweiten Stufe nicht erforderlich wird, muß die Trennung nicht durch eine Querfluß- Mikrofiltrierung veranlaßt werden, sondern kann statt dessen durch die Anwendung anderer (herkömmlicher) Trennsysteme für Feststoffe erreicht werden, wie bspw. einen Sandfilter, einen Platten- und Rahmenfilter oder eine Zentrifuge.

Wenn für die zweite Stufe eine Querfluß-Filtrierung benutzt wird, würden rohrförmige Filter mit kleinen Durchmessern von 4-6 mm wegen des geringen Feststoffgehalts der Würze geeignet sein. Es ist in diesem Fall nicht anzunehmen, daß die Filterröhren mit kleinem Durchmesser mit Feststoffen blockiert werden, wie es der Fall sein könnte bei einer Zuführung von Maische.

Das Ziel bei der zweiten Stufe ist die Aufpolierung der von der ersten Stufe erhaltenen Würze. Die Trennung der Feststoffe von der Würze durch ein Querfluß- oder durch andere herkömmliche Filtrierungsverfahren unterscheidet sich daher nicht von denjenigen, die bei der Filtrierung von Wein, Apfelsaft oder Bier angewendet werden. Für ein Querflußsystem unterscheiden sich die optimalen Betriebsbedingungen, wie bspw. die Zuführgeschwindigkeit des Kreislaufs und der Differentialdruck (der quer über die Membrane ausgeübt wird), nicht von denjenigen- die in der ersten Stufe angewendet werden und können für das ausgewählte Filtermedium in der normalen Art und Weise leicht aufgestellt werden. Die besten Betriebsbedingungen können gleichartig erreicht werden, wenn für diese Klärungsstufe der Würze ein herkömmliches Filtersystem (bspw. eine Filterpresse) ausgewählt wird.

In wirtschaftlicher Hinsicht kann es vorteilhafter erscheinen, die Nutzung eines Vielstufensystems zu erwägen. Die zweite Querflußstufe kann in zwei Unterstufen durchgeführt werden. Die zu klärende Würze kann einer primären Trennungsstufe zugeführt werden, in welcher sie an einer Filtermembrane vorbei zirkuliert wird. Der Durchgang würde die Hauptmenge der geklärten Würze ausmachen, während das durch den Filter zurückgehaltene Material einen hohen Gehalt an suspendierten Feststoffen aufweisen würde. Ein Teil des zurückgehaltenen Materials würde zu einer sekundären Filterstufe weitergegeben werden, um mehr Würze rückzugewinnen und den Gehalt an Feststoffen bei dem zurückgehaltenen Material auf ein höheres Maß anzuheben.

Bei Anwendung des vorliegenden Systems ist die Klarheit der erzeugten Würze der Kontrolle des Brauers unterworfen. Wenn die Klarheit der Würze einmal spezifiziert worden ist, können die erste Stufe des Filtriersystems und das System der zweiten Stufe so festgelegt werden, daß damit die gewünschten Kriterien berücksichtigt werden. Bspw. kann die geeignete Porengröße des Querfluß-Membranenfilters dann festgelegt werden. Der Betrieb eines solchen Filters kann mit oder ohne eine Rückwärtsspülung durchgeführt werden.

Dies wird abhängig sein von der Geschwindigkeit, mit welcher die Zuführung an der Mikrofiltriermembrane vorbeizirkuliert wird.

Das System hat weitere Vorteile wie folgt: Einfachheit der Automation und Steuerung; modulare Konstruktion ist möglich; Flexibilität bei der Chargengröße der Zuführung; und hohes (> 1.045) spezifisches Gewicht der Würzen.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung und für eine klarere Darstellung ihrer möglichen Ausführung wird nunmehr im Rahmen eines Ausführungsbeispieles auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, bei welchen

Fig. 1 ein schematischer Längsquerschnitt einer Röhren- und Gehäusefiltereinheit ist;

Fig. 2 ein Schaubild eines Kreislaufs zur Abtrennung der Würze gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 3 ein ähnliches Schaubild einer Anlage zur Abtrennung der Würze ist, welche den Kreislauf entsprechend der Fig. 2 einschließt; und

Fig. 4 ein Schaubild einer Versuchsanlage für eine Abtrennung der Würze in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 können mehrere rohrförmige Filtermedien 30 in dem Filtergehäuse 18 aufgenommen sein. Die Anordnung für eine Abstützung der Filterröhren 30 (die bspw. aus einem Metallgitter, aus porösen Metall- oder aus Keramikmaterialien hergestellt sein können) kann diejenige sein, die bei Gehäuse- und Röhrenwärmetauschern benutzt wird, bei welchen die Röhren 30 durch zwei Kopfplatten 31 lagefixiert sind. Röhrförmige Filtertücher, die auf Metallstützen angeordnet sind, ergeben eine weitere Möglichkeit.

Während der Trennung der Würze können sich Betriebsbedingungen mit einer hohen Temperatur (70-80ºC) und Drücken bis zu 5 bar ergeben. Die Wirkung auf die Lebensdauer der sonst geeigneten Filtermedien kann gegensätzlich sein. Die Filtermedien sind vorzugsweise gegen die Reinigungsmittel widerstandsfähig, die herkömmlich bei einer Brauereianlage zwischen den einzelnen Produktionsabläufen benutzt werden, um die Verschmutzungen und Ablagerungen zu entfernen, die sich während einer Betriebsdauer aufbauen, so daß die Filtermedien während solcher Zwischenzeiten der Betriebsabläufe vor Ort gesäubert werden können.

Der Querflußfilter kann einen breiteren Bereich von nicht zu Malz gewordenen Materialien in dem Mahlgut behandeln sowie einen höheren Anteil an solchen Materialien als es bei den Filtersystemen mit einem Kornbett der Fall ist. Es hat den Anschein, daß eine relativ hohe Fließrate des Filtrats durch den Filter hindurch und eine große Filterfläche erreicht werden können. Dies ist insbesondere dort der Fall, wo die Würze/Mahlgut-Zuführung in einer mehr oder weniger geraden Linie durch die Filteranordnung hindurch bewirkt wird, so daß dabei irgendwelche Totstellen vermieden werden, wo sich Feststoffe ansammeln könnten. Die Würze/Mahlgut-Zuführung sollte durch die Röhren des Gehäuses und den Röhrenfilter hindurch stattfinden und nicht durch das Gehäuse. Ein hoher Anlagendurchsatz sollte daher möglich sein mit einer größeren Gebräuanzahl pro Tag.

Die dargestellten Filterröhren sind Gitter aus rostfreiem Stahl mit einer Porengröße von 80 um und einem Innendurchmesser von 20 mm bei jeder Röhre.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wird das Einmaischen in normaler Art und Weise in einem doppelwandigen Maischbottich 10 durchgeführt, in welchem Malzmahlgut (gemahlenes Malz) und heiße Flüssigkeit (Wasser) 11 umgerührt werden, denen wahlweise auch Getreidezusätze (bspw. Mais oder Weizen) beigefügt sein können und denen dann erlaubt wird, bei den erforderlichen Temperaturen und für eine ausreichende Zeitdauer stehen zu bleiben, um die gewünschte enzymatische Umwandlung zu erhalten. Die Maische wird durch eine Pumpe 12 von dem Bottich 10 abgepumpt, durch einen Röhrenfilter 13 hindurch und zurück zu dem Maischbottich. Ein Trennen der Würze 9 findet bei dem Filter 13 statt, wodurch die Neigung zu einer Verringerung des Volumens der Maische besteht. Das Filtrat der Würze 9 fließt zu einem Vorratsbehälter 8 und dann durch einen T-Knotenpunkt zu einer Leitung 7. Eine rückwärtige Spülung des Filters 13 kann durch eine Anlieferung von unter Druck stehendem Stickstoff an den Behälter 8 entlang einer Leitung 6 bewirkt werden.

In der ersten Stufe einer zweistufigen Trennstufe wird die Maische auf ihr ursprüngliches Volumen durch die Hinzufügung von Bespritzungsflüssigkeit 11 (heißes Wasser) in den Bottich 10 zurückgestellt. Nachdem eine Mehrheit der gesamten lösbaren Masse von der Maische extrahiert worden ist, wird in der zweiten Stufe keine weitere Flüssigkeit hinzugefügt, jedoch wird die Kreislaufführung der verbrauchten Körner (also der endgültigen Maische, die wenig oder kein lösbares Extrakt enthält) durch den Filter 13 hindurch beibehalten, damit die letzten Destillate (Würze mit einer sehr niedrigen Schwere) abgefiltert werden und die Reste der verbrauchten Körner eine Eindickung erfahren. Wie trocken die erzeugten verbrauchten Körner sind, wird zu einem großen Ausmaß abhängig sein von dem Leistungsvermögen des eingesetzten Pumpensystems und von den Eigenschaften des Filtermaterials. Die verbrauchten Körner werden dann aus dem System abgeführt, so daß es für eine Säuberung zur Verfügung steht, bis ein weiterer Trennzyklus durchgeführt wird.

Bei einem vierstufigen Verfahren ergeben sich die folgenden Stufen:

Stufe (1) : Abtrennung von starker Würze

Es ist von Vorteil, anfänglich soviel wie möglich starke Würze abzutrennen, ohne daß Bespritzungsflüssigkeit zu der Maische zur Ergänzung hinzugefügt wird, um eine Würze zu erhalten, die insgesamt eine höhere Schwere hat.

Stufe (2): Rückgewinnung von Extrakt von der Maische durch einen Waschvorgang des Kuchens (Bespritzen)

Nachdem die Entfernung der starken Würze von der Maische in der Stufe (1) abgeschlossen worden ist, verbleibt Extrakt von derselben Schwere wie die zuletzt gesammelte Würze innerhalb der Hohlräume des Maischebetts (d. h. zwischen den Feststoffteilchen) und auch innerhalb der Teilchen selbst.

Um diesen Extrakt rückzugewinnen, muß ein Waschvorgang des Kuchens oder ein Bespritzen durchgeführt werden. Bespritzungsflüssigkeit wird daher der Maische mit einer vorbestimmten Rate und in Übereinstimmung mit dem geforderten Verhältnis der Bespritzung zu der Würze hinzugefügt. Je höher die angewendete Bespritzungsrate ist, desto niedriger ist die Schwere der endgültig gesammelten Würze und desto höher ist dann auch die erreichte prozentuale Rückgewinnung des Extrakts. Die Bespritzungsrate kann eingestellt werden, um die gewünschte Schwere der Würze zu erhalten. Das Bespritzen kann kontinuierlich oder chargenweise erfolgen. In dem ersteren Fall wird Bespritzungsflüssigkeit kontinuierlich in den Maischbottich zugeführt, während Würze von dem Filter abgezogen wird. Alternativ kann die Bespritzung in den Maischbottich hinein in Übereinstimmung mit einem spezifischen Verhältnis der Bespritzung zu der Würze zugemessen werden, wenn eine bestimmte Menge der Würze gesammelt worden ist.

Stufe (3): Wiedergewinnung der letzten Destillate

Wenn die geforderte Menge des Extrakts der Würze durch ein Bespritzen rückgewonnen worden ist, also die Schwere der gesammelten Würze den niedrigsten zulässigen Wert erreicht hat, kann die Hinzufügung von Flüssigkeit gestoppt werden. Um die gesamte Extraktrückgewinnung zu vergrößern, kann die relativ kleine Extraktmenge, die in den verbrauchten Körnern verbleibt, entfernt werden (als "letzte Destillate") durch einen weiteren Waschvorgang (Bespritzen) des Kuchens. Die letzten Destillate werden zurück in den Maischbottich gebracht für ein Einmaischen der nächsten Malzcharge. Auf diese Weise kann die erreichte prozentuale Extraktausbeute sehr hoch sein (bspw. 98%).

Stufe (4): Eindicken der verbrauchten Körner

Es ist wünschenswert, verbrauchte Körner mit einem so niedrig wie möglichen Feuchtigkeitsgehalt zu erzeugen. Am Ende der Sammlung der Würze und der letzten Destillate (Stufen 2 und 3) können die verbrauchten Körner durch eine Querfluß-Mikrofiltrierung entwässert werden, wobei hier keine Hinzufügung von Bespritzungsflüssigkeit stattfindet. Es ist auch möglich, für diese Betriebsphase jedes andere zur Verfügung stehende Entwässerungssystem anzuwenden, wie bspw. Siebe und Dekanter-Zentrifugen. Die während dieser Stufe gesammelten letzten Destillate können denjenigen hinzugefügt werden, die während der Stufe (3) erhalten und zur Verwendung bei der nächsten Maische als eine Ergänzungsflüssigkeit rückgeführt werden.

Sobald genug Würze von der ersten Stufe (erste Würze) gesammelt worden ist, wird diese Würze dann durch eine zweite Stufe geklärt (sonst auch "poliert"), um die gewünschte Klarheit zu erhalten. Die Anordnung der Anlage der zweiten Stufe kann auf einer Querfluß-Filtrierung oder auf einer sonstigen anderen Filtriereinrichtung begründet sein.

Unter Hinweis auf die Fig. 3 besteht eine Anlage für eine Präparierung von Würze auf der Grundlage einer Querfluß- Trennung aus vier Haupteinheiten, nämlich einem Maischbottich 10, einer Zirkulationspumpe 12, einem Querfluß- Filtermodul 13 und einem Rückwärtsspülsystem 14. Der Maischbottich 10 hat ein Rührwerk 15, einen Mantel 16, durch welchen hindurch Dampf oder heißes Wasser zirkuliert werden kann, um die Temperatur der Maische einzustellen.

Für Abtrennzwecke wird die Maische mit einer Verdrängungspumpe 12 in Verbindung mit einem Drucksicherheitsventil 17 zirkuliert. Dieser Pumpentyp wird bevorzugt, so daß ein Aufbrechen der Maischeteilchen vermieden wird. Der Filtermodul 13 ist ein Gehäuse- und Röhrenfilter wie in Fig. 1 gezeigt. Die Maische wird durch das Innere der Filterröhren hindurch zirkuliert. Der Durchgang (Würze) sammelt sich auf der Gehäuseseite der Filterröhren und wird dann entlang der Leitungen 19 und 20 über das Ventil CV2 abgeführt. Wenn ein Rückwärtsspülen benötigt wird, wird durch das System 14 eine Einrichtung bereitgestellt, durch welche entweder der Durchgang (Würze) oder heißes Wasser (Bespritzungsflüssigkeit) rückwärts durch die Filterelemente hindurch bewegt wird.

Eine Umkehrung der Flüssigkeitsströmung wird durch ein Öffnen des Ventils CV1 erreicht, wodurch ein Gasdruck entlang der Leitung 21 zu einem Vorratsbehälter 22 der Rückwärtsspülung zum Strömen gebracht wird. Ein Zeitgeber 23 steuert die Ventile CV1 und CV2, um diese Rückwärtsspülung in regelmäßigen Intervallen durchzuführen. Wenn das Ventil CV2 geschlossen und das Ventil CV1 geöffnet ist, fließt heißes Wasser oder Würze aus dem Vorratsbehälter 22 der Rückwärtsspülung entlang der Leitung 19 hin zu der Gehäuseseite der Filterröhren bei dem Modul 13. Es ist dafür vorgesorgt, daß diese Rückwärtsspülung jeweils nach ein paar Minuten des Vorwärtsflusses (Fluß der Würze) einmal stattfindet, und zwar jedesmal für eine kurze Dauer von etwa 0.5-1 Sekunde. Eine automatische Steueranordnung bei dem Zeitgeber 23 ist vorgesehen, um den Vorratsbehälter 22 der Rückwärtsspülung über den drucklosen Auslaß 4 (Ventil CV4 geöffnet) von seinem Druck zu entlasten und über eine Anschlußleitung 5 (Ventil CV3 geöffnet) wieder mit heißem Wasser zu füllen, sobald ein Sensor 24 für einen unteren Flüssigkeitspegel in dem Vorratsbehälter betätigt wird. Wenn der Durchgang (Würze) anstelle der Bespritzungsflüssigkeit (Wasser) für das Rückwärtsspülen benutzt wird, kann der Durchgang durch den Vorratsbehälter 22 der Rückwärtsspülung hindurch bewegt werden, bevor er in einen Aufnahmekessel abgeführt wird. Nach einem anfänglichen Startvorgang wird der Vorratsbehälter daher genügend Würze für die Rückwärtsspülung enthalten.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiterhin dargestellt.

Beispiel I

Eine Versuchsanlage wurde entsprechend der Darstellung in Fig. 4 aufgebaut. Das Einmaischen wurde in einem Rührkessel 10 mit einem Arbeitsvolumen von 66 L durchgeführt. Eine Dampfströmung durch eine innere Spule 41 hindurch, die innerhalb des Kessels angeordnet war, ergab die Einrichtung zum Erwärmen des Wassers (Flüssigkeit) und der Maische auf die geforderten Temperaturen. Eine Zirkulation der Maische wurde mittels einer Zentrifugalpumpe 12 der Größe 2/3/11 (APV Co. Ltd.) mit einem Pumpenrad mit Durchmesser 140 mm erreicht. Der Filtermodul 13 bestand aus einem Gehäuse 18 mit Durchmesser 44 mm, in welchem rohrförmige Filter 30 aus verschiedenen Materialien aufgenommen werden konnten. Die Filter hatten einen Außendurchmesser von 25.5 mm und eine Länge von 390 mm. Eine Rückwärtsspülung (falls erforderlich) wurde erhalten durch Verwendung eines N&sub2;-Gasdruckes, mit dem die Oberseite des Vorratsbehälters 22 der Rückwärtsspülung beaufschlagt wurde. Die Steuerventile 42 und 43 für den Durchgang und für die Rückwärtsspülung wurden durch einen Zeitgeber 23 automatisch betätigt oder für eine manuelle Umgehung durch Handschalter (nicht dargestellt) gesteuert. Der zu testende rohrförmige Filter wurde in das Filtergehäuse eingesetzt, wobei für seine zentrale Anordnung vorgesorgt war. Wasser aus dem Vorratsbehälter 44 wurde durch die Anlage hindurch über die Leitungen 45, 46, 47 zirkuliert, unter Umgehung des Filters 13 und mit einer Abführung über den Auslaß 48. Die Anlage wurde auf die erforderliche Fließrate bei der Zuführung und die Druckbedingungen auf der Zirkulationsseite der Zuführung eingestellt. Das Wasser wurde zum Fließen durch das Filtermedium 30 gebracht, und es wurden die Bedingungen auf der Durchgangsseite überprüft. Während dieser Stufe wurde das Rückwärtsspülsystem getestet. Die Zirkulation des Wassers wurde gestoppt, und es wurde gesichert, daß der Maischbottich 10 von dem Trennsystem isoliert war. 45 Liter Wasser (Flüssigkeit) wurden in den Maischbottich 10 hinzugefügt, und es wurde Dampf zum Fließen durch die innere Spule 41 gebracht, um die Temperatur der Flüssigkeit auf den Wert zu erhöhen, der für das Einmaischen benötigt wurde. Die Temperatur der Anfangsflüssigkeit (Streichflüssigkeit) ist normal höher als die Einmaischtemperatur, da die Hinzufügung von Malzmehl diese Temperatur erniedrigt. Bei diesen Versuchen wurde die Temperatur der Streichflüssigkeit auf 69ºC eingestellt, um eine Temperatur der Maische von 65ºC zu erhalten. Ale-Malz wurde in einer Boby "C"-Mühle bei einer Einstellung von 0.635 mm gemahlen, und das Malzmehl wurde von Hand über eine Zeitdauer von 2-3 Minuten der heißen (69ºC) Streichflüssigkeit hinzugefügt.

Die Maische wurde dann für die erforderliche Zeitdauer einer Umwandlung der Maische (1-2 Stunden) bei einem kontinuierlichen Umrühren stehen gelassen. Nachdem die Stufe des Einmaischens abgeschlossen war, wurde die Zuführpumpe 12 gestartet und wurde Wasser durch das Trennsystem unter Umgehung des Filters 13 zirkuliert und hin zu dem Auslaß 48 abgeführt. Der Dreiwegehahn 49 an dem Auslaß des Maischbottichs 10 wurde zu der Seite 50 des Maischbottichs hin geöffnet (und geschlossen zu der Seite 45 des Wasserbehälters hin), so daß Maische zu der Zuführpumpe 12 hin fließen konnte. Diese Maische verdrängte das Wasser aus dem Trennsystem, und sobald die Maische den drucklosen Auslaß 48 erreichte, wurde das Entlastungsventil 51 geschlossen und wurde das Rückkehrventil 52 zu dem Maischbottich 10 geöffnet. Die Anlage war auf die erforderlichen Bedingungen der Fließrate und des Rückwärtsdruckes eingestellt, während die Maische durch den Bypass 47 des Filters 3 zirkulierte. Die Dreiwegehähne 53 an dem Einlaß 54 und dem Auslaß 55 des rohrförmigen Filters 13 wurden dann umgeschaltet, damit die Maische durch den Filter 13 hindurch-fließen konnte. Der Durchgang wurde zum Fließen aus dem Filter heraus mit einer gesteuerten Art und Weise durch ein Öffnen des Steuerventils 42 und eine Einstellung eines manuellen Staudruckventils 60 gebracht, um das erforderliche Druckdifferential quer über die Filtermembrane 30 zu erhalten. Die anfänglich erhaltene Fließrate des Durchgangs war normal hoch, und wenn der Filter bei dieser Rate betrieben wurde, konnte ein Hinübertragen der Teilchen in die Membrane 30 stattfinden, wodurch eine ernsthafte Verschmutzung der Membrane bewirkt wurde. Die Fließrate des Durchgangs erniedrigte sich mit der. Zeit während des Betriebs der ersten Stufe (1) als Folge eines Eindickens der Maische. Dieses Phänomen fand gleichartig auch statt während des Betriebs der Stufe (2), wenn ein chargenweises Bespritzen angewendet wurde. Verbunden damit ist eine Erhöhung des Druckdifferentials quer über die Membrane 30. Eine Hinzufügung der erforderlichen Menge an Bespritzungsflüssigkeit resultierte in einer Erhöhung der Durchgangsrate auf nahezu den ursprünglichen Wert. Eine Rückwärtsspülung mit heißem Wasser wurde angewendet für eine Entfernung der gesamten vorhandenen Verschmutzung an der Filtermembrane 30. Es wurde Stickstoffgas anstelle von Luft benutzt, um den Vorratsbehälter der Rückwärtsspülung unter Druck zu setzen, wodurch jede mögliche Oxidierung der Würze vermieden werden sollte. Während der Rückwärtsspülung war das Durchgang-Steuerventil 42 geschlossen und das Gas- Steuerventil 43 war geöffnet in Übereinstimmung mit einer Zeitfolge unter Verwendung eines Zeitschalt-Steuergerätes 23 (Cyclic Timer, Tempatron Ltd.). Der Gasdruck wurde in dem Vorratsbehälter 22 der Rückwärtsspülung auf einen Wert erhöht, der 35 bis 70 kPa (5 bis 10 psi) oberhalb desjenigen der zirkulierenden Maische innerhalb des Filterelements 30 war. Heiße Bespritzungsflüssigkeit (Wasser) floß in der zu dem Durchgang umgekehrten Richtung durch den Filter 30, um alle eingefangenen Feststoffpartikel auszuspülen.

Bei einem alternativen Arbeitsverfahren wurde die Rückwärtsspülung durch die gesammelte Würze ausgeübt. In diesem Fall wurde die Würze durch den Vorratsbehälter 22 hindurch bewegt, bevor sie das System verließ. Die Fließrichtung der Würze wurde umgekehrt, um den Filter 30 rückwärts zu spülen, wobei ein N&sub2;-Gasdruck wie vorstehend beschrieben benutzt wurde.

Bei einem Versuch wurde ein poröser rohrförmiger Metallfilter (Sintercon Bronze Grad C) mit einer Teilchen-Sicherstellung von 15 bis 20 um in den Filtermodul eingesetzt und getestet. In den Einmaischbottich wurden 45 L Wasser hinzugefügt und auf 69ºC erhitzt, und es wurden 12.3 kg Malz- Mahlgut in den Bottich manuell eingeführt, wobei das Rührgerät eingeschaltet war. Die Maische wurde für 30 Minuten bei 64ºC und für 90 Minuten bei 74ºC stehen gelassen. Proben der Maische wurden in regelmäßigen Intervallen entnommen und bei 4000 U/min für 10 Minuten zentrifugiert, um das spezifische Gewicht der Würze zu bestimmen. Das nach einem Stehen über zwei Stunden erreichte endgültige spezifische Gewicht war 1.072.

Eine Abtrennung der Würze wurde durchgeführt, nachdem das Stehen der Maische über die zwei Stunden abgeschlossen war.

Die Maische wurde durch den Filter mit einer mittleren Geschwindigkeit von 1.8 bis 2.1 m s&supmin;¹ zirkuliert. Der eingestellt Druck der Zuführleitung war zwischen 140 und 210 kPa (20 bis 30 psig) und betrug im Mittel 152 kPa (22 psig), während derjenige in der Durchgangsleitung etwa 35 kPa (5 psig) war. Die mittlere Fließrate des Durchgangs war 4174 Lh&supmin;¹ m&supmin;², und wenn eine Rückwärtsspülung mit Wasser von 65ºC angewendet wurde, wurden 41 Liter Würze mit einem spezifischen Gewicht von 1.045 gesammelt. Während dieses Versuchs war die Rate bei der Hinzufügung der Bespritzungsflüssigkeit geringer als die Produktionsrate der Würze. Das Volumen der Maische wurde so von 51 auf 32 Liter verringert mit der Folge eines Eindickens der Maische, also der endgültig verbrauchten Körner. Eine Extraktrückgewinnung durch ein Bespritzen (Auswaschen) wurde erreicht entweder durch eine kontinuierliche Hinzufügung von Bespritzungsflüssigkeit in den Zuführvorratsbehälter oder durch ein stufenweises Auswaschen. Im letzteren Fall ließ man das Volumen der Maische bei jeder Waschstufe abfallen, und es wurde eine bestimmte Menge an Flüssigkeit hinzugefügt, um die Maische auf ihr ursprüngliches Volumen zu bringen. Dieses Verfahren wurde mehrere Male wiederholt, bis der meiste Extrakt (95%) rückgewonnen wurde. Einige Feststoffteilchen gingen durch das Filterelement hindurch und waren in der Würze vorhanden.

Beispiel II

Wie im Beispiel 1 wurde eine Maische in dem Maischbottich präpariert, mit der Ausnahme, daß in diesem Fall die Maische bei 65ºC für 2 Stunden stehen gelassen wurde und das angewandte Verhältnis der Flüssigkeit zu dem Mahlgut 3.3 zu 1.0 war. Das bei diesem Versuch getestete Filtermedium war eine kreisförmig gewobene Polyester-Röhre. Das Polyestertuch mit einer Porengröße von 80 um wurde über einen Support übergeschoben. Die Zirkulationsgeschwindigkeit der Maische war in dem Bereich von 1.8 bis 2.1 ms&supmin;¹, und der Zuführdruck (gemessen) war 2.4 · 10&sup5; Pa (35 psig), während derjenige auf der Durchgangsseite in der Größenordnung von 3.4 · 10&sup4; Pa (5 psig) war. Ein Durchgangsfluß von etwa 4410 Lh&supmin;¹ m&supmin;² wurde erhalten. Von einer anfänglichen Maische von 51 L wurden bei Anwendung einer Rückwärtsspülung mit heißem Wasser von 65ºC bei einer sehr niedrigen Frequenz von 1 Sekunde alle 5 Minuten 54.5 Liter Würze mit einem spezifischen Gewicht von 1.039 gesammelt. Als Folge der groben Ausbildung des Filters gingen einige Feststoffe hindurch. Unter Querfluß-Bedingungen und unter Anwendung einer Rückwärtsspülung wurde eine annehmbare Filtrierung der Würze von der Braumaische erreicht.

Beispiel III

Dieses war wie im Beispiel II mit der Ausnahme, daß das Einmaischen mit einem Verhältnis der Flüssigkeit zu dem Mahlgut von 3.7 durchgeführt wurde. Eine kommerzielle poröse Kunststoffröhre (Filtroplast KA/F, poröses Kunststofffilterelement, Typ KAI 0) mit einer mittleren Porengröße von 15 um wurde in den Filtermodul eingepaßt. Der Innendurchmesser war 25 mm und die Länge war 390 mm. Der Druck (gemessen), der für die Zufuhrleitung benutzt wurde, war 2.62 · 10&sup5; Pa (38 psig), während derjenige bei der Durchgangsleitung etwa 1.38 · 10&sup5; Pa (20 psig) war. Die erhaltene Fließrate des Durchgangs war von 491 bis 733 Lh&supmin;¹ m&supmin;², und während der Zeitdauer des Versuchs wurden 27 L Würze mit einem spezifischen Gewicht von 1.039 gesammelt. Bei diesem Filter waren einige Feststoffpartikel nicht zurückgehalten, und ihre Anwesenheit in der Würze wurde festgestellt.

Beispiel IV

Das Einmaischen wurde wie im Beispiel II durchgeführt. Ein Testversuch unter Verwendung eines Feuerschlauchs, der auf eine Abstützung mit einem Durchmesser von 2.5 cm aufgelegt worden war, zeigte eine angemessene Abtrennung der Würze mit einer Fließrate von 2250 Lh&supmin;¹ m&supmin;². Eine Rückwärtsspülung wurde wie vorhergehend angewendet, und die Drücke in den Zuführ- und Durchgangsleitungen waren 200 kPa (29 psig) und 70 kPa (10 psig).

Beispiel V

Dieses war wie im Beispiel I mit der Ausnahme, daß ein Gitterfilter aus rostfreiem Stahl (Locker Wire Weave Ltd.) mit einer Porengröße von 80 um in den Filtermodul eingepaßt war und getestet wurde. In den Einmaischbottich wurden 45 L Wasser hinzugefügt und auf 69ºC erwärmt, und es wurden 13.64 kg Ale-Malzmahlgut in den Bottich manuell eingeführt, wobei das Rührgerät eingeschaltet war. Die Maische wurde für 60 Minuten bei 65ºC stehen gelassen.

Eine Abtrennung der Würze wurde durchgeführt, nachdem das Stehen der Maische für eine Stunde abgeschlossen war. Die Maische wurde durch den Filter mit einer mittleren Geschwindigkeit von 4 bis 5 m s&supmin;¹ zirkuliert. Der gemessene Druck der Zufuhrleitung war zwischen 140 und 210 kPa (20 bis 30 psig) und betrug im Mittel 180 kPa (26 psig), während derjenige in der Durchgangsleitung 70 bis 172 kPa (10 bis 25 psig) war. Die über die Stufen 1 und 2 bestimmte mittlere Fließrate des Durchgangs war 1350 Lh&supmin;¹ m&supmin;², und es wurden ohne die Anwendung einer Rückwärtsspülung 85 Liter Würze mit einem spezifischen Gewicht von 1.046 und mit einem Feststoffgehalt von 1.70% w/v gesammelt (siehe Versuch 1 in der nachstehenden Tabelle 1) . Das Volumen der Maische wurde von 57 L auf 30 L während der Stufe 1 und von 30 L auf 15 L während den Stufen 2 und 3 verringert, während in der Stufe 4 das Volumen der verbrauchten Körner von 15 L auf 10 L verringert wurde.

Beispiel VI

Würze von dem Betrieb der ersten Stufe wurde wie im Beispiel V geklärt unter Verwendung einer Versuchsanlage ähnlich derjenigen, die in Fig. IV gezeigt ist. Der zur Verfügung gestandene Filtermodul bestand aus sieben Polypropylenröhren mit einem Innendurchmesser von 5.5 mm und einer Länge von 500 mm (Membrana GmbH). Die Membrane hatte für einen Porengröße von 0.2 um. Die zugeführte Würze wurde in den Zuführkessel überführt und während der Verarbeitung heiß (55ºC) gehalten. Eine automatische Rückwärtsspülung für 0.25 Sekunden mit Würze wurde in Intervallen von 15 Sekunden angewendet. Es wurde Würze mit einer Klarheit von 1.40º EBC erzeugt bei einer Rate von 38 Lh&supmin;¹ m&supmin;² und mit einer Analyse, die in der Tabelle 2 festgehalten ist.

Beispiel VII

Bei dieser Untersuchung wurde Würze von der Maische abgetrennt, die aus verschiedenen Malzarten und Beimischungen hergestellt war. Alle anderen Bedingungen und Verrichtungen waren dieselben wie im Beispiel V beschrieben. Ohne jede Ausnahme ergaben die Mahlgüter hohe Durchgangsraten (siehe Tabelle 1) . Eine Sammlung der Würze wurde beendet, wenn das spezifische Gewicht der gesamten gesammelten Würze 1.038 bis 1.047 erreichte. Keine Schwierigkeiten wurden mit Maischen angetroffen, die ungemalzte Beimischungen enthielten.

Beispiel VIII

Dieses war wie im Beispiel V mit der Ausnahme, daß das Ale- Malz fein gemahlen war. Das Malz war anfänglich gemahlen worden wie im Beispiel V beschrieben, und das resultierende Mahlgut wurde dann wiederholt in der Boby-Mühle bei einer Einstellung von 0.381 mm des Walzspaltes gemahlen. Eine Gesaintfließrate von 1140 Lh&supmin;¹ m&supmin;² wurde erhalten. Das Volumen der gesammelten Würze war 82 L mit einem spezifischen Gewicht von 1.046. Die Siebanalyse dieses Malz-Mahlgutes und desjenigen des Beispieles V sind in der Tabelle 3 miteinander verglichen.

Beispiel IX

Ale-Malzmahlgut frei von einer Hülsenfraktion wurde mit Flüssigkeit wie im Beispiel V vermischt. Die Daten der Siebanalyse sind in der Tabelle 3 angegeben. Die Gesamtfließrate war 880 Lh&supmin;¹ m&supmin;², und 85 Liter Würze mit einem spezifischen Gewicht von 1.043 wurden gesammelt.

Beispiel X

Weitere Versuche mit einem Eininaischen und einer Abtrennung der Würze wurden wie im Beispiel V durchgeführt mit der Ausnahme, daß das Verhältnis der Flüssigkeit zu dein Mahlgut zwischen 2.0 zu 1 und 3.7 zu 1 verändert wurde, wie in der Tabelle 4 angegeben. Wie erwartet wurde die Herstellung von Würze mit einer hohen Schwere möglich gemacht durch ein Eininaischen mit einer kleineren Menge an Flüssigkeit pro Einheitsgewicht des verwendeten Malz-Mahlgutes.

Für den Anwendungsfall eines Verhältnisses der Flüssigkeit zu dem Mahlgut von 2.0 zu 1 wurde die Flüssigkeit (27L) durch die Anlage hindurch zirkuliert, während das Malz- Mahlgut (13.64 kg) hinzugefügt wurde, um das Mischen zu unterstützen. Für die Maische wurde die Zirkulation beibehalten über die volle Stunde der Stehzeit der Maische. Keine Probleme ergaben sich bei der Abtrennung der Würze von dieser dicken Maische. Ein Sammeln der Würze zum Brauen wurde gestoppt bei der gewünschten Schwere, und die letzten Destillate wurden als Flüssigkeit für die nächste Maische rückgeführt. 50 Liter Würze mit einem spezifischen Gewicht von 1.073 wurden gesammelt.

Bei einem anderen Experiment wurden 18.2 kg Malz-Mahlgut eingemaischt zusammen mit 45 Liter Flüssigkeit (ohne eine Zirkulation), um ein Verhältnis der Flüssigkeit zu dem Mahlgut von 2.5 zu 1 zu erhalten. 65 Liter Würze mit einem spezifischen Gewicht von 1.064 wurden gesammelt.

Für ein Verhältnis von 3.7 zu 1 der Flüssigkeit zu dem Mahlgut wurden 12.2 kg Malz-Mahlgut mit 45 L Flüssigkeit eingemaischt.

Beispiel XI

Rohrförmige Filter aus verschiedenen Materialien mit verschiedenen Porengrößen wurden für Versuche der Abtrennung der Würze verwendet. Die Bedingungen und das Arbeitsverfahren waren wie im Beispiel V. Hohe Fließraten und eine angemessene Abtrennung der Würze wurden bei diesen Versuchen erreicht, wie in der Tabelle 5 angegeben.

Tabelle 1 Abtrennung der Würze - Einmaischen mit verschiedenen Malzen und Beimengungen
Versuch Mahlgut Fließrate des gesamten Durchgangs Volumen gesammelte Würze Spezif. Gewicht % Feststoffe Ale-Malz Lager-Malz Destillat-Malz 20% extrudierter Weizen und 80% Ale-Malz 20% Flockengerste und 80% Ale-Malz 30% Flockenmais und 70% Lager-Malz 20% Weizenmehl und 80% Ale-Malz

Tabelle 2 Analyse der Würze

pH : 5.54

Farbe : 8.1ºEBC

Spezifisches Gewicht : 1.041

Schleier : 1.40ºEBC

Fermentationsgrad (Hefe) : 78%

Anm.: EBC = European Brewing Convention

Tabelle 3 Siebanalyse- Daten von verschiedenen Malzmahlgütern
Ale-Malz Standardmahlung (0.635 mm Spalt) Feinmahlung enthülstes Malzmehl Siebgröße
Tabelle 4 Abtrennung der Würze - mit verschiedener Flüssigkeit: Mahlgut-Verhältnissen
Versuche Flüssigkeit: Mahlgut-Verhältnis Fließrate des gesamten Durchgangs Volumen gesammelte Würze Spezif. Gewicht Letzte Destillate % Feststoffe W/V (Ale-Malz) Würze letzte Destillate gesamt (Lager-Malz) nicht gesammelt
Tabelle 5 Abtrennung der Würze - Versuche mit verschiedenen Filtermedien
Filter Material Porengröße Fließrate des gesamten Durchgangs Volumen gesammelte Würze Spezif. Gewicht % Feststoffe Nylon-Monofilament Polypropylen-Monofilament Gitter aus rostfreiem Stahl Polyester-*Monofilament * Flüssigkeit: Mahlgut-Verhältnis war 2.5 : 1


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Zubereitung einer Beimischung (Würze) aus zu Malz gewordenem Korn, welches die Verrichtungen eines Einmaischens des zu Malz gewordenen Korns zur Bereitstellung einer verbrauchtes Korn/Würzemaische und einer Trennung der Würze von dem verbrauchten Korn umfaßt; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Durchführung der Trennung ein mit einem Hindernis durchgeführtes Querfluß-Trennverfahren ist, welches durch ein Fließen der verbrauchtes Korn/Würzemaische quer über die Oberfläche eines für Würze durchlässigen Separatorelements erhalten wird, welches einen Porendurchmesser in einem Bereich von 10.0 bis 100.0 um hat, um die Würze (jedoch im wesentlichen kein verbrauchtes Korn) als ein Filtrat durch den Separator in einer Richtung quer zu der Fließrichtung durchzulassen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Trennen durch ein Fließen der verbrauchtes Korn/Würzemaische durch wenigstens ein zylindrisches Separatorelement hindurch durchgeführt wird, welches einen Innendurchmesser von wenigstens 10 mm hat.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Innendurchmesser des Separatorelements wenigstens 20 mm ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem die Maische durch eine Vielzahl zylindrischer Separatoren zum Hindurchfließen gebracht wird, die parallel zueinander innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, welches das Filtrat aufnimmt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Durchführung der Trennung eine Anfangsstufe umfaßt, in welcher zu der Maische eine Ergänzungsflüssigkeit hinzugefügt wird, um den Verlust an Würze als Filtrat zu kompensieren, und eine Endstufe, in welcher keine Ergänzungsflüssigkeit hinzugefügt wird, wodurch der Anteil der Feststoffe in der Maische vergrößert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die Durchführung der Trennung besteht aus:

(i) einer ersten Stufe der Abtrennung von starker Würze ohne die Hinzufügung von Ergänzungsflüssigkeit, was in der Verringerung des Volumens der Maische resultiert;

(ii) einer zweiten Stufe, in welcher wie in der Anfangsstufe Ergänzungsflüssigkeit hinzugefügt wird;

(iii) einer dritten Stufe, in welcher weitere Ergänzungsflüssigkeit hinzugefügt wird, wodurch eine relativ schwache Würze erzeugt wird, und in welcher die resultierende schwache Würze abgeleitet und als Ergänzungsflüssigkeit bei der Zubereitung einer nachfolgenden Beimischung zurückbehalten wird; und

(iv) einer vierten Stufe, in welcher keine Ergänzungsflüssigkeit hinzugefügt wird, um mehr von der schwachen Würze zu erzeugen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Stufe eines Klärens der abgetrennten Würze eingeschlossen ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Maische quer über das Separatorelement mit einer Geschwindigkeit in einem Bereich von 4 bis 6 m s&supmin;¹ zum Fließen gebracht wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Differentialdruck quer über das Separatorelement angelegt wird, welcher in einem Bereich von 35 bis 70 kPa ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Maische mehr als 10% eines Getreidezusatzes aufweist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Maische im wesentlichen keine Schalen aufweist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Ergänzungsflüssigkeit derart begrenzt wird, daß eine abgetrennte Würze für eine weitere Behandlung erhalten wird, die ein spezifisches Gewicht von wenigstens 1.045 hat.

13. Vorrichtung zur Zubereitung einer Beimischung (Würze) aus zu Malz gewordenem Korn, bestehend aus:

(i) einem Einmaischkessel, in welchem zu Malz gewordenes Korn und Flüssigkeit enthalten sind, um einen Fluß einer verbrauchtes Korn/Würzemaische bereitzustellen;

(ii) einem für die Würze durchlässigen Querfluß- Separatorelement, welches einen Porendurchmesser in einem Bereich von 10.0 bis 100 um hat;

(iii) einer Einrichtung für den Vorschub der Maische entlang eines Kreislaufs, welcher das Separatorelement und den Maischkessel einschließt; und

(iv) einer Einrichtung zum Sammeln der abgetrennten Würze für eine weitere Behandlung.







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