专利名称：啤酒生产中制备麦芽汁的容器和方法
技术领域：
本发明涉及在啤酒生产中制备麦芽汁的容器和方法。
在啤酒生产过程中麦芽汁必须经受众所周知的不同处理步骤。其中重要的是麦芽汁煮沸过程，通过提纯过程获得的麦芽汁在煮沸过程中被煮沸，然后按任何形式加入啤酒花。麦芽汁煮沸的目的是蒸发掉多余的水以达到期望的麦芽汁浓度、破坏酶和麦芽汁消毒、析出可凝结的蛋白质以及最后还将啤酒花重要的成分尤其苦味素溶解在麦芽汁中。
此外还已知，麦芽汁在经麦芽汁锅后引入旋流罐内，以便分离出热的沉淀物。麦芽汁在旋流罐内保持加热状态。最后，作为其他的处理步骤还可考虑在经麦芽汁锅后将麦芽汁引入膨胀冷却器，麦芽汁在其中冷却到约70至75℃。在膨胀冷却器中可例如借助真空消除DMS(Dimethy Lsulfid二甲硫)。
在所有这些处理步骤中，麦芽汁或通过让其冷却或通过加热进行热处理。通常采用内管或外管式蒸煮器加热，麦芽汁被导引通过蒸煮器。为了膨胀，亦即为了从麦芽汁中消除芳香物质，也已建议将麦芽汁从下方引向转向罩，因此麦芽汁在一容器内扩展成扇形并在此过程中可以蒸发。
由此出发，本发明的目的是建议一种容器和一种方法，它可以在麦芽汁制备过程的不同地点使用，以便对麦芽汁进行有效的热处理。
为达到此目的，本发明建议了一种容器，在其内部安装了一个麦芽汁导引罩，以及一根通入麦芽汁导引罩上方的输入管用于将麦芽汁从上面输送到麦芽汁导引罩上。
采用这种容器，麦芽汁例如可以在麦芽汁锅之后直接从上面输送到麦芽汁导引罩上。然后麦芽汁沿麦芽汁导引罩表面向下流动，并因而沿大的面积分布，从而可使之有效和快速冷却，或如一种有利的设计规定的那样当麦芽汁导引罩可加热时也可以大面积地加热麦芽汁，这样做可以有效地热传导。当权利要求中说到“在内部”时，并不排除麦芽汁导引罩本身可以至少部分是麦芽汁导引罩的壁的组成部分。
当除此之外在权利要求中说到麦芽汁从上面输送到麦芽汁导引罩上时，那么其中也包括麦芽汁可通过在麦芽汁导引罩上部区内适当的通道输入，或也可以作为溢流经上部的麦芽汁导引面输入。
按本发明有利的设计规定，麦芽汁在麦芽汁导引罩上的自由输入截面是可变的。通过改变输入截面，可以经麦芽汁导引罩导引不同的每单位时间液体量，从而可改变此容器的生产能力。为实现这一改变，最简单的是输入管设计为高度可调，因此输入管在麦芽汁导引罩上方间距可变地形成其出口。
若麦芽汁导引罩设有加热器，则可以加热麦芽汁，或当选择的温度低于麦芽汁的输出温度时也可影响麦芽汁的冷却速度。当例如在用作先行容器时可能需要的加热麦芽汁的情况下，可以实现非常有效的热传导，从而可以达到均匀地加热。
按优选的方式加热器这样实现，即麦芽汁导引罩设计为双层壁的罩，热蒸汽或另一种热介质可通过其内腔导引。在这种情况下麦芽汁导引罩设有引入热蒸汽的接头和排出冷凝物的出口。
按一种非常有利的设计，麦芽汁导引罩至少覆盖容器底面积的三分之二，也就是说麦芽汁导引罩有大的表面，所以可以实施比较有效地热处理。
麦芽汁导引罩按优选的设计可设计为圆锥形，其中锥顶位于通常制成圆的横截面形状的容器中轴线上并构成麦芽汁的进料点。然后麦芽汁从锥顶出发沿整个锥面分布，并因而可以蒸发或加热。
麦芽汁导引罩相对于水平面的倾斜角优选地在20与40°之间。如此选择的倾斜角，一方面保证麦芽汁能足够好地流出，另一方面在此区域内的流出速度又不会过高，所以在罩上有足够长的逗留时间，并因而提供充分地热处理的可能性。
如已提及的那样，容器可应用在啤酒生产过程中麦芽汁热处理的不同地点。例如，它可以作为蒸发容器(分离器Stripper)连接在麦芽汁锅或旋流器(锅)与片式冷却器之间。当如此使用时要达到的目的是能从麦芽汁中除去不希望的芳香物质，例如DMS。
在另一种应用的情况下，容器作为先行容器/锅与麦芽汁锅组合。此先行容器按已知的方式在预先酿造的麦芽汁煮沸过程容纳提纯的麦芽汁量。在高的酿造顺序中可能要求麦芽汁在先行容器内例如加热到90至95℃，以免去麦芽汁锅消耗这部分时间。按本发明的容器当如所建议的那样设有加热器时也适用于达到此目的。在这种情况下此容器的直径也可以与麦芽汁锅和/或旋流锅相匹配，使它能布置在锅的上方。此时有管路系统，它允许从容器泵送到麦芽汁锅和返回。
最后，此容器及其加热器还可以用作麦芽汁锅本身。
在这种情况下容器也可与先行容器组合，所以通过在先行容器与麦芽汁锅之间泵送可以加热麦芽汁。于是传统的麦芽汁煮沸设备，例如外或内管式蒸煮器便不再需要。在这里尤其已证明，在使用按本发明设计的具有导引面的容器以及为了加热麦芽汁在此导引面上大面积地，亦即成薄层地导引时，可以非常高效地加热，以及与传统的麦芽汁煮沸系统相比明显地节约了能量。
麦芽汁导引罩可设计为不同的方式。它尤其可以由梯级式叠置的导引面构成或设计为锥尖方向向下的圆锥面。同样也还可以设想将麦芽汁导引罩设计为圆柱面，麦芽汁在其内圆周上按螺旋的方式向下流动地被导引。因此按本发明的麦芽汁导引罩应理解为任何适用的导引面，只要麦芽汁通过它可大面积地，亦即以小的层厚被导引，以便进行处理，尤其加热。
麦芽汁导引罩表面为了改善热传导优选地设计为至少局部开槽或波纹状结构。麦芽汁导引罩表面的结构化保证是一种紊流的流动状况，这导致更佳的热传导。
此目的尤其还通过具有权利要求16特征的在啤酒生产中用于麦芽汁煮沸的方法达到。
本方法保证按此类型的麦芽汁煮沸可在工艺技术上获得明显的优点。与传统的煮沸方法相比可显著减少总的蒸发，也就是说能量节约可达60％。在工艺技术方面还明显改进了由此生产的啤酒有关热负荷指示器、颜色、DMS值和TBZ值。
麦芽汁煮沸在至少两个阶段中实施，其中第一个阶段麦芽汁通过泵送到加热的导引面上实现加热，在第二阶段中通过泵送到加热的导引面上实现煮沸。在真正的煮沸阶段(第二阶段)后必要时经过一个休止阶段可连接第三阶段，在第三阶段中麦芽汁通过泵送在导引面上分离(蒸发不需要的芳香物质)。因此，此方法可这样实施，即麦芽汁不仅为了加热而且为了煮沸大面积地在同一个导引面上被导引，这在结构和工艺技术方面总体上导致简化总的麦芽汁煮沸过程。
在第一阶段(加热)中麦芽汁以比第二阶段大的泵送量(每单位时间的麦芽汁量)泵送并因而通过导引面导引。在实现分离的第三阶段中泵送量优选地选择为小于前两个阶段。
输送给导引面形式上优选地为热蒸汽的热量，在第一阶段中选择为大于第二阶段。这优选地可通过适当控制热量输入，例如通过调整不同的蒸汽压力或蒸汽量实现。
业已证实，在实施此方法时麦芽汁流在导引面上的层厚应小于20mm，但优选地在1与10mm之间。麦芽汁在导引面上优选的流速在每秒0.2m至每秒1m的范围内。若速度选择得过高，也就是说导引面制成陡的角度，则加热面的尺寸必须相应地增大，以便使麦芽汁为了加热在导引面上有足够长的逗留时间。若流速过低则可能导致麦芽汁过热。
下面借助附图和一个表格进一步说明本发明。
其中
图1按本发明用于麦芽汁制备的容器第一种实施形式；图2第二种实施例示意剖面图；图3麦芽汁导引罩第三种实施例示意图；图4麦芽汁导引罩另一种实施形式示意图；图5按本发明的麦芽汁煮沸系统基本结构；以及唯一的表格采用按本发明的方法可达到的值与传统方法的比较。
图1中表示的容器总体用1表示，包括一个通入气体出口2的上部和一个内腔12，内腔中装有麦芽汁导引罩3。麦芽汁导引罩3提供一锥形面，它覆盖住容器的一大部分底面，因此有一个大的表面。导引罩通过支承脚4支承在底部13上。用于要制备的麦芽汁的输入管5在麦芽汁导引罩的尖顶10上方通入出口锥6。输入管高度可调地以图中未进一步表示的方式装在容器内，所以在麦芽汁导引罩表面与出口锥6之间的自由截面S可以改变。
麦芽汁导引罩的倾斜角α在20与40°之间。
在图示的实施例中，导引罩设计为双层壁式导引罩，在其划阴影线的内腔中构成蒸汽通道，可用于通过蒸汽输入管7供入热蒸汽。冷凝液收集后经冷凝液出口8排出。聚集在麦芽汁导引罩下方的麦芽汁可通过出口9排出。
如此设计的容器可按不同方式使用于麦芽汁制备。若用作先行容器或保温容器，则麦芽汁经入口11直接从麦芽汁锅供入输入管5。输入截面S根据要处理的麦芽汁量适当调整，麦芽汁则经麦芽汁导引罩3的锥面到达容器底部。麦芽汁在锥面上向下流动的过程中由于有热蒸汽流过导引罩而被加热。因此麦芽汁可加热到90至99℃并在容器内保持。必要时还可设一泵送系统，将麦芽汁从出口9取出并经入口11重新供入，所以麦芽汁可在循环中加热或保温。
但此容器也可作为蒸发容器设在例如片式冷却器上游。于是导引罩用作冷却面而不予加热。由于提供大的表面，供入的麦芽汁可以有效地蒸发掉有害的芳香物质，然后它们经出口2逸出。必要时可为此规定容器处于轻度的负压状态，以改善蒸发效果。
此容器可用作独立的自支承式容器，但也可以作为可组合的容器装在麦芽汁锅、旋流器或旋流锅上面，后者在图中同样用虚线作了表示并用14标示。因此直径应相应地彼此协调并设相应的管路系统，使这些容器在流动上互相连接起来。例如，下部的例如可能是旋流锅的容器出口，与图中所表示的位于其上方的容器入口11连接。
容器的麦芽汁导引罩可设计为不同的方式。在图2所示的实施例中，容器在总体上用标号20表示。在容器的内部有多个梯级式叠置的在没有表示的俯视图中为圆形或矩形的麦芽汁导引面22，它们设计为双层壁式的并在用阴影线表示的内腔中可流过热蒸汽，也就是可以加热。要加热的麦芽汁经输入分配器24到达不同的导引面22，在那里沿导引面流动并在此过程中加热，经收集槽28输入收集管26，然后根据容器的使用例如输往先行容器和必要时循环泵送，直至麦芽汁要求的处理，尤其煮沸结束。
图3表示了另一种方案，其中麦芽汁导引罩设计为倒锥体30，并同样仍设有加热用的图中未表示的双层壁。输入管出口32沿圆周分布地设置并因而允许输入麦芽汁。在这里出口也可以与内表面成切向，所以麦芽汁按螺旋状流动地向下到达出口33。
在图4所示的实施例中，麦芽汁导引罩设计为圆柱形和连接一个成锥形的底部38(并因而构成此容器本身)，麦芽汁朝其内壁切向流入，所以麦芽汁按图示的螺旋形运动到达锥顶内的出口36。因此，此麦芽汁导引罩设计为旋流器的形式。沿壁可设图中未表示的螺旋状向下延伸导引流动的导流板，它们用作麦芽汁的流槽。在这里，壁也仍可以设计为双层壁式的或配备螺旋状加热面，所以壁例如可以供入热蒸汽。
采用按本发明设计的容器，可借助图5所示的系统实施按本发明的方法，以获得完美的麦芽汁煮沸过程。在这里，按本发明的容器用作麦芽汁锅40，与麦芽汁锅可按传统的方式连接蒸汽混合物排出管42和锅蒸汽凝结器44。在内部有可加热的麦芽汁导引罩3，在表示的例子中它的双层壁与蒸汽输入装置7连接。蒸汽输入装置7包括输入阀46和两条在其下游的支管48和50，它们可按选择加热麦芽汁导引罩的两个区52和54。因此在此实施例中麦芽汁导引罩不同的面积区也可以用不同的蒸汽压力并因而以不同的温度工作。
在麦芽汁下部圆周处有环形的收集通道56，它通入管路58中，管路58通往用于麦芽汁冷却的片式冷却器60。从管路58还分出支管62，它导回先行容器66。根据阀63或65和67的位置，麦芽汁或可引向片式冷却器或引回先行容器。麦芽汁可借助于泵70和管路68从先行容器导回麦芽汁锅40，并经锥体6到麦芽汁导引罩3上。此外为了加啤酒花在管路68上还连接啤酒花添加容器72，为了加啤酒花它可接入循环中。
在实际上实施的一项具体试验中，倾斜角α为25°和直径为3.5m的麦芽汁导引罩在下端(最大直径)处用于麦芽汁煮沸。为了煮沸一个通常的酿造量为110hl(它从图中未表示的提纯大桶交付给先行容器)，麦芽汁为了加热借助于泵70以每小时500至550h1的泵送量在麦芽汁锅40与先行容器66之间的循环中泵送。麦芽汁导引面3借助于1.6至2bar的蒸汽压力加热。经25至30分钟时间麦芽汁全部加热为约72°至99℃。与此同时的蒸发量约1至2hl。
在加热的第一阶段后连接煮沸的第二阶段，此时以每小时400至430hl的泵送量进行工作。在这种情况下的蒸汽压力为1.0至1.5bar。在40至50分钟的时间内煮沸麦芽汁。在煮沸过程中全部蒸发量为1.5至2.5hl。接着，麦芽汁在也可设计为旋流器的先行容器内停留(静止)约10至15分钟。
之后，麦芽汁重新被泵送经过麦芽汁导引面3，但以较小的约为每小时120至130hl的泵送量。借助其加热麦芽汁的蒸汽压力为0.3至1.5bar。尤其用于消除新生成的DMS(Dimethylsulfid)的分离的第三阶段，根据在片式冷却器中的冷却时间约实施50分钟。在这种情况下蒸发量约1hl。
因此总蒸发量约为4.5hl，这相应于蒸发系数约为4至4.1％。
这种低的总蒸发量，在此具体情况下，与采用内部蒸煮器的传统的标准煮沸相比，意味着显著节约能量为40至50％。对采用所述方法煮沸的啤酒的研究得出的值如唯一的表格所示。TBZ值(硫代巴比土酸数Thiobarbitursure-Zahl)是热负荷的指示器。增加得越少，制成的啤酒的味觉稳定性越好。因此陈的啤酒也是味觉稳定的。在按本发明实施的方法中只增加8.3个单位，而在采用内部蒸煮器进行类似的传统标准煮沸中增加了23.7个单位。大体与TBZ值平行变化的色值同样比在传统的煮沸中的有利。在这里测定只增加0.75，而在标准煮沸中为1.25。
仍可凝结的氮的值应为1.5-2.5mg/100ml。但最近认为值＞2.5至3.0对于起泡沫是有利的。此值越低，煮沸过程越强烈。在这里也表明，按本发明的方法达到更佳值。
在按本发明的方法中，在煮沸时蒸发量为3.5至4％的情况下，自由DMS值很低为96μg/l。分离(第三阶段)将DMS值再进一步减少为0.38μg/l。在标准煮沸时为从39到97，这是在旋流停止时由DMS前身衰变引起的。
最后DMS前身值是有关煮沸品质的指示器。此值越低，能再次自由生成的DMS越少。因此在这方面也表明按本发明的方法有更佳的值。
在这里已说明的与标准煮沸的比较按采用内部蒸煮器的标准煮沸方法进行(锅内的麦芽汁量大体相同)，其中，内部蒸煮器在充填时间约48分钟期间以2.1bar运行。从充填过程结束至煮沸开始(12分钟)内部蒸煮器同样以2.1bar继续运行。在第一个煮沸阶段，以2bar约进行28分钟煮沸，然后在98℃下停止15分钟。在同样以2bar的蒸汽压力进行煮沸的第二个煮沸阶段，麦芽汁煮30至35分钟，然后在下游的旋流器内停止15分钟。在这种情况下总蒸发量大于8hl，也就是说与使用按本发明的方法相比煮沸过程约需要多消耗50％的能量。
因此，按本发明制备麦芽汁的容器和按本发明的方法，可按一种新的方式实施麦芽汁制备尤其麦芽汁煮沸过程。此容器不仅用于加热而且用于煮沸和用于分离，不仅对借此能产出的啤酒在质量方面带来明显的优点，而且显著节约能量和简化啤酒生产设备的结构。
权利要求
1．啤酒生产中制备麦芽汁的容器，其特征在于一个装在内部的麦芽汁导引罩(3、22、30、34)和一根通入麦芽汁导引罩(3)上方用于将麦芽汁从上面输送到麦芽汁导引罩上的输入管(5)。
2．按照权利要求1所述的容器，其特征为麦芽汁在麦芽汁导引罩上的自由输入截面(S)是可变的。
3．按照权利要求2所述的容器，其特征为输入管(5)高度可调地装在麦芽汁导引罩上方。
4．按照权利要求1至3之一所述的容器，其特征为麦芽汁导引罩(3、22、30、34)设有加热器(7、8)。
5．按照权利要求4所述的容器，其特征为麦芽汁导引罩(3、22、30、34)设计为双层壁的罩，加热介质例如蒸汽可通过其内腔导引。
6．按照权利要求1至6之一所述的容器，其特征为麦芽汁导引罩至少覆盖容器(1)底面积的三分之二。
7．按照权利要求1至6之一所述的容器，其特征为麦芽汁导引罩设计为圆锥形。
8．按照权利要求7所述的容器，其特征为麦芽汁导引罩相对于水平面的倾斜角在20°与40°之间。
9．按照权利要求1至8之一所述的容器，其特征为它作为蒸发容器连接在麦芽汁锅或旋流器(锅)与片式冷却器之间。
10．按照权利要求1至8之一所述的容器，其特征为它作为先行容器/锅与麦芽汁锅组合。
11．按照权利要求1至10之一所述的容器，其特征为麦芽汁锅(40)优选地与先行容器(66)组合。
12．按照权利要求1所述的容器，其特征为麦芽汁导引罩有至少两个梯级式叠置的导引面(22)。
13．按照权利要求1所述的容器，其特征为麦芽汁导引罩设计为锥尖方向向下的圆锥面(30)。
14．按照权利要求1所述的容器，其特征为麦芽汁导引罩设计为圆柱面(34)，麦芽汁在其内圆周上按螺旋的方式向下流动地被导引。
15．按照前列诸权利要求中至少一项所述的容器，其特征为在麦芽汁导引罩表面为了改善热传导设计为至少局部开槽或波纹状的结构。
16．在啤酒生产中麦芽汁煮沸的方法，其特征为麦芽汁输送在倾斜的加热的导引面上，在那里麦芽汁向下流动并呈面状分布，与此同时被加热。
17．按照权利要求16所述的方法，其特征为麦芽汁通过泵送在循环中经导引面导引。
18．按照权利要求16或17所述的方法，其特征为麦芽汁的煮沸在至少两个阶段中实施，其中第一个阶段包括通过泵送在加热的导引面上加热麦芽汁，第二个阶段包括通过泵送在加热的导引面上煮沸。
19．按照权利要求18所述的方法，其特征为在第二阶段后必要时隔开一个休止阶段连接一个第三阶段，在第三阶段中麦芽汁通过泵送在导引面上分离。
20．按照权利要求16至19之一所述的方法，其特征为在第一阶段中泵送量选择为大于第二阶段中的泵送量。
21．按照权利要求19所述的方法，其特征为第三阶段中的泵送量选择为小于前两个阶段。
22．按照权利要求16至21中至少一项所述的方法，其特征为输送给导引面的热量在第一阶段中选择为大于第二阶段。
23．按照权利要求22所述的方法，其特征为当导引面用热蒸汽加热时，供热量的控制通过调整不同的蒸汽压力进行。
24．按照权利要求16至23之一所述的方法，其特征为在导引面上麦芽汁流的层厚至少为20mm，但优选地在1与10mm之间。
25．按照权利要求16至24中至少一项所述的方法，其特征为麦芽汁在导引面上的流速在0.2m/s至1m/s的范围内变动。
全文摘要
本发明涉及在啤酒生产中制备麦芽汁的容器和方法。按本发明采用一个装在内部的麦芽汁导引罩和一根通入麦芽汁导引罩上方用于将麦芽汁从上面输送到麦芽汁导引罩上的输入管。按本发明用于麦芽汁煮沸的方法其特征在于,将麦芽汁输送在倾斜的加热的导引面上,在那里麦芽汁呈面状分布地向下流动并与此同时被加热。
文档编号C12C13/02GK1299406SQ98814136
公开日2001年6月13日 申请日期1998年12月14日 优先权日1998年6月26日
发明者库尔特·施蒂普勒, 克劳斯－卡尔·沃斯穆特 申请人:安东·施坦爱克尔机械厂有限公司