(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 191076 PL 191076 B1

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 191076 PL 191076 B1

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12)
OPIS PATENTOWY (19) PL
(54)
191076
B1
(21) Numer zgłoszenia: 345042
(13)
(22) Data zgłoszenia: 14.12.1998
(51) Int.Cl.8
(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:
C12C 13/02
C12C 7/20
14.12.1998, PCT/EP98/08185
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(11)
(87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
06.01.2000, WO00/00583
PCT Gazette nr 01/00
Opis patentowy
przedrukowano ze względu
na zauważone błędy
Zbiornik do warzenia brzeczki i sposób warzenia brzeczki przy wytwarzaniu piwa
(73) Uprawniony z patentu:
(30) Pierwszeństwo:
26.06.1998,DE,19828686.4
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
19.11.2001 BUP 24/01
ANTON STEINECKER MASCHINENFABRIK
GMBH,Freising-Attaching,DE
(72) Twórca(y) wynalazku:
Kurt Stippler,Marzling,DE
Klaus-Karl Wasmuht,Ellingen,DE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.03.2006 WUP 03/06
(74) Pełnomocnik:
Niewieczerzał Jan, POLSERVICE Sp. z o.o.
PL 191076 B1
(57)
1. Zbiornik do warzenia brzeczki, przy wytwarzaniu piwa, z umieszczonym wewnątrz
ekranem kierującym dla brzeczki oraz uchodzącym nad ekranem kierującym przewodem
doprowadzającym do podawania brzeczki,
znamienny tym, że ekran kierujący (3) jest
zaopatrzony w urządzenie grzejne.
12. Sposób warzenia brzeczki przy wytwarzaniu piwa, znamienny tym, że brzeczkę podaje się na nachyloną ogrzewaną powierzchnię
kierującą, gdzie brzeczka w trakcie spływania
rozprowadza się i nagrzewa do temperatury
90°C do 99°C.
2
PL 191 076 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest zbiornik i sposób warzenia brzeczki przy wytwarzaniu piwa.
Przy wytwarzaniu piwa brzeczka musi być, jak wiadomo, poddana różnym etapom obróbki.
Istotny jest przy tym proces warzenia brzeczki, w którym uzyskaną w wyniku klarowania brzeczkę
warzy się, a następnie w dowolnej formie dodaje się chmielu. Warzenie brzeczki powoduje odparowanie nadmiaru wody celem uzyskania żądanego stężenia brzeczki, zniszczenia enzymów i sterylizacji
brzeczki, wytrącenie ścinających się substancji białkowych, a wreszcie także rozpuszczenie cennych
składników chmielu, przede wszystkim substancji gorzkich, w brzeczce.
Znane jest ponadto rozwiązanie, polegające na kierowaniu brzeczki po wyjściu z kadzi do
zbiornika typu „whirlpool” w celu oddzielenia gorących osadów. Brzeczkę utrzymuje się w zbiorniku
typu „whirlpool” w stanie gorącym. Na zakończenie jako następne etapy obróbki w grę wchodzi również wprowadzanie brzeczki po wyjściu z kadzi do chłodnicy odprężającej, w której zachodzi schładzanie brzeczki do około 70 do 75°C. W chłodnicy odprężającej można na przykład przy użyciu próżni
uzyskać oddestylowanie siarczku metylowego.
We wszystkich tych etapach warzenia brzeczkę obrabia się cieplnie albo poprzez pozostawienie do schłodzenia albo poprzez nagrzewanie. Ogólnie rzecz biorąc, do nagrzewania stosuje się warniki z rurami wewnętrznymi lub zewnętrznymi, przez które przepuszcza się brzeczkę. Dla odprężenia,
to znaczy oddestylowania z brzeczki substancji aromatycznych, zaproponowano prowadzenie brzeczki od dołu w kierunku ekranu kierującego, który powoduje, że brzeczka rozpościera się wachlarzowo
w zbiorniku i może przy tym odparowywać.
Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 548 187 znane jest urządzenie do schładzania
brzeczki przy wytwarzaniu piwa. Urządzenie składa się z naczynia przykrytego stożkową pokrywą,
pod którą umieszczony jest wewnątrz urządzenia ekran rozprowadzający. Brzeczka doprowadzana
jest od góry nad powierzchnię ekranu rurą usytuowaną w osi pokrywy. Od spodu zbiornika doprowadzane jest przewodami powietrze chłodzące.
Celem wynalazku jest zaproponowanie zbiornika i sposobu, które można stosować w różnych
miejscach procesu obróbki brzeczki dla zapewnienia efektywnej obróbki cieplnej brzeczki.
Zbiornik do warzenia brzeczki przy wytwarzaniu piwa, z umieszczonym wewnątrz ekranem kierującym dla brzeczki oraz uchodzącym nad ekranem kierującym przewodem doprowadzającym do
podawania brzeczki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że, ekran kierujący jest zaopatrzony
w urządzenie grzejne.
Korzystnie, swobodny przekrój wlotu brzeczki na ekran kierujący jest regulowany.
Korzystnie, przewód doprowadzający jest umieszczony nad ekranem kierującym z regulacją
wysokości.
Korzystnie, ekran kierujący ma postać ekranu dwuściennego, z wewnętrzną komorą do doprowadzenia czynnika grzewczego, korzystnie pary.
Korzystnie, ekran kierujący zajmuje co najmniej dwie trzecie powierzchni podstawy zbiornika.
Korzystnie, ekran kierujący ma kształt stożkowy.
Korzystnie, kąt nachylenia ekranu kierującego do poziomu wynosi od 20 do 40°.
Korzystnie, ekran kierujący zawiera co najmniej dwie, położone kaskadowo jedna nad drugą,
powierzchnie kierujące.
Korzystnie, ekran kierujący ma kształt powierzchni stożkowej o wierzchołku zwróconym w dół.
Korzystnie, ekran kierujący ma kształt powierzchni cylindrycznej, z obwodem wewnętrznym do
prowadzenia brzeczki w postaci schodzącej w dół spirali.
Korzystnie, powierzchnia ekranu kierującego jest dla poprawienia transportu ciepła częściowo
rowkowana lub ma falistą strukturę.
Zbiornik według wynalazku umożliwia przykładowo podawanie brzeczki bezpośrednio za kadzią
od góry na ekran kierujący. Brzeczka spływa przy tym wzdłuż powierzchni ekranu kierującego w dół
i rozprowadza się dzięki temu na dużej powierzchni, w związku z czym może zostać skutecznie i szybko schłodzona, zaś w przypadku, gdy ekran kierujący jest ogrzewany, jak przedstawiono w korzystnej
postaci wykonania, można ją również podgrzewać na dużej powierzchni, co zapewnia efektywny transport ciepła. Jeżeli używa się określenia „wewnątrz”, wówczas nie wyklucza to sytuacji, w której sam
ekran kierujący może co najmniej częściowo stanowić element składowy ścianki ekranu kierującego.
PL 191 076 B1
3
Jeżeli ponadto mowa jest o tym, że brzeczkę podaje się na ekran kierujący od góry, wówczas
określenie to zawiera również sytuację, w której podawanie brzeczki można zrealizować przez odpowiednie otwory w górnej części ekranu kierującego lub jako przelew przez górną powierzchnię kierującą.
W przypadku korzystnej postaci wykonania wynalazku, w której swobodny przekrój wlotu
brzeczki na ekran kierujący jest regulowany, zmiana przekroju wlotu pozwala kierować różne ilości
cieczy w jednostce czasu na ekran kierujący, co z kolei umożliwia regulację wydajności zbiornika.
Najprościej zmiana odbywa się za pomocą regulacji wysokości przewodu doprowadzającego, która
pozwala na zmianę odległości, w jakiej ujście przewodu doprowadzającego znajduje się nad ekranem
kierującym.
Jeżeli ekran kierujący jest zaopatrzony w urządzenie grzejne, wówczas podgrzanie brzeczki,
a także regulację prędkości schładzania brzeczki można uzyskać, gdy wybrana temperatura leży poniżej temperatury podawania brzeczki. Przy podgrzewaniu brzeczki, co może być konieczne przykładowo przy użyciu zbiornika jako zbiornika wstępnego, uzyskuje się bardzo efektywny transport ciepła,
zapewniający równomierne podgrzanie.
Gdy urządzenie grzejne jest korzystnie tak zrealizowane, że ekran kierujący ma postać ekranu
dwuściennego, przez którego wewnętrzną komorę prowadzona jest gorąca para lub inny czynnik
grzewczy, wówczas ekran kierujący jest zaopatrzony w przyłącza do wprowadzania gorącej pary oraz
odpływy do spuszczania kondensatu.
Ekran kierujący, który zajmuje co najmniej dwie trzecie powierzchni podstawy zbiornika, ma dużą powierzchnię, pozwalającą na odpowiednio efektywną obróbkę termiczną.
Gdy ekran kierujący ma kształt stożkowy, przy czym wierzchołek stożka leży na osi symetrii
zbiornika, mającego najczęściej okrągły przekrój, i stanowi miejsce podawania brzeczki, wówczas
począwszy od wierzchołka brzeczka rozprowadzana jest na całej powierzchni stożka i może w ten
sposób odparowywać lub może być podgrzewana.
Kąt nachylenia ekranu kierującego do poziomu tak dobrany, że wynosi korzystnie od 20 do 40°,
z jednej strony zapewnia wystarczająco dobry spływ brzeczki, z drugiej zaś w tym obszarze prędkość
spływania brzeczki nie jest zbyt duża, dzięki czemu pozostaje ona wystarczająco długo na ekranie
i stwarza wystarczające możliwości obróbki termicznej.
Jak już wspomniano, zbiornik może być wykorzystywany w trakcie procesu wytwarzania piwa
do obróbki termicznej w różnych miejscach. Tak na przykład może on być wstawiony jako wyparka
(zbiornik do odpędzania lżejszych składników) pomiędzy kadź dla brzeczki lub kadź typu „whirlpool”
z jednej i chłodnicę płytową z drugiej strony. W tym przypadku celem zastosowania zbiornika jest oddestylowanie z brzeczki niepożądanych substancji aromatycznych, na przykład siarczku metylowego.
Gdy w innym zastosowaniu zbiornik jest kombinowany z kadzią dla brzeczki jako kombinacja
zbiornika wstępnego i kadzi. Zbiornik wstępny przyjmuje w znany sposób ilości brzeczki, rafinowane
podczas warzenia napływającej wrzącej cieczy. Przy dużych ilościach wrzącej cieczy konieczne może
się okazać podgrzewanie brzeczki w zbiorniku wstępnym do temperatury wynoszącej przykładowo od
90 do 95 °C, aby odciążyć kadź w sensie obniżenia czasochłonności. Zbiornik według wynalazku nadaje
się również do tego celu, jeżeli, jak zaproponowano, jest on zaopatrzony w urządzenie grzejne. Zbiornik
może mieć również średnicę tak dopasowaną do kadzi dla brzeczki i/lub kadzi typu „whirlpool”, że można go umieścić nad kadzią. W tym przypadku istnieją systemy przewodów, umożliwiające przepompowywanie ze zbiornika do kadzi dla brzeczki i z powrotem.
Wreszcie możliwe jest również zastosowanie samego zbiornika wraz z jego urządzeniem grzejnym jako kadzi dla brzeczki.
Zbiornik może być przy tym kombinowany ze zbiornikiem wstępnym, tak że przepompowywanie
pomiędzy zbiornikiem wstępnym i kadzią dla brzeczki pozwala na podgrzanie brzeczki. Typowe urządzenia do warzenia brzeczki, jak na przykład warniki z rurami zewnętrznymi lub wewnętrznymi, stają
się wówczas zbędne. Okazało się przy tym zwłaszcza, że przy użyciu zbiornika według wynalazku,
z powierzchnią kierującą, po której brzeczka jest celem podgrzania prowadzona na dużej powierzchni,
czyli cienką warstwą, możliwe jest bardzo skuteczne podgrzewanie, czego rezultatem są znaczne
możliwości oszczędzania energii w porównaniu do typowych systemów warzenia brzeczki.
Ekran kierujący można zrealizować na różne sposoby. W szczególności można go utworzyć
z leżących kaskadowo jedna nad drugą powierzchni kierujących względnie nadać mu kształt stożka
z wierzchołkiem skierowanym do dołu. Możliwe byłoby również ukształtowanie ekranu kierującego
w postaci powierzchni cylindrycznej, na której obwodzie wewnętrznym brzeczka jest prowadzona
w postaci schodzącej w dół spirali. Ekran kierujący w sensie wynalazku może zatem oznaczać dowol-
4
PL 191 076 B1
ną nachyloną powierzchnię kierującą, po której można prowadzić brzeczkę celem przeprowadzenia
obróbki, zwłaszcza podgrzania, na dużej powierzchni, czyli rozprowadzać ją w postaci warstwy o niewielkiej grubości.
Powierzchnia ekranu kierującego może być dla poprawienia transportu ciepła, co najmniej
w części, rowkowana lub mieć falistą strukturę. Strukturyzowanie powierzchni ekranu kierującego
zapewnia turbulentne parametry przepływu, co dodatkowo poprawia transport ciepła.
Sposób warzenia brzeczki przy wytwarzaniu piwa według wynalazku charakteryzuje się tym, że
brzeczkę podaje się na nachyloną ogrzewaną powierzchnię kierującą, gdzie brzeczkę w trakcie spływania rozprowadza się i nagrzewa do temperatury 90°C do 99°C.
Korzystnie, brzeczkę prowadzi się po powierzchni kierującej poprzez przepompowywanie
brzeczki w obiegu.
Korzystnie, warzenie brzeczki prowadzi się w co najmniej dwóch fazach, przy czym w pierwszej
fazie podgrzewa się brzeczkę od około 72°C do 99°C poprzez przepompowywanie jej po ogrzewanej
powierzchni kierującej, zaś w drugiej fazie warzy się brzeczkę poprzez powtórne przepompowywanie
jej po ogrzewanej powierzchni kierującej.
Korzystnie, po drugiej fazie, ewentualnie z odpoczynkiem jako fazą pośrednią, przeprowadza
się trzecią fazę, w której z brzeczki odpędza się lżejsze składniki poprzez ponowne przepompowywanie jej po powierzchni kierującej.
Korzystnie, podczas pierwszej fazy przepompowuje się większą ilość niż podczas fazy drugiej.
Korzystnie, podczas trzeciej fazy przepompowuje się mniejszą ilość niż podczas pierwszych
dwu faz.
Korzystnie, w pierwszej fazie doprowadza się do powierzchni kierującej większą ilość ciepła niż
w fazie drugiej.
Korzystnie, steruje się doprowadzaną ilością ciepła poprzez regulację różnych ciśnień pary przy
ogrzewanej gorącą parą powierzchni kierującej.
Korzystnie, strumień brzeczki rozprowadza się na powierzchni kierującej na grubość mniejszą
niż 20 mm, korzystnie pomiędzy 1 i 10 mm.
Korzystnie, prędkość przepływu brzeczki po powierzchni kierującej ustala się w przedziale od
0,2 do 1 m/s .
Okazało się, że przy sposobie warzenia brzeczki według wynalazku można uzyskać znaczące
korzyści technologiczne. W porównaniu ze znanymi sposobami warzenia można znacznie zredukować
całkowite odparowanie, co oznacza możliwość redukcji zużycie energii do 60%. Również pod względem technologicznym osiąga się znaczną poprawę produkowanego piwa w odniesieniu do wskaźników obciążenia cieplnego, barwy oraz zawartości siarczku metylowego i liczby kwasowej dla kwasu
tiobarbiturowego.
Warzenie brzeczki prowadzi się korzystnie w co najmniej dwóch fazach, przy czym w pierwszej
fazie podgrzewa się brzeczkę poprzez przepompowywanie jej po ogrzewanej powierzchni kierującej,
zaś w drugiej fazie warzy się brzeczkę poprzez przepompowywanie jej po ogrzewanej powierzchni
kierującej. Po właściwej fazie warzenia (fazie drugiej), ewentualnie z odpoczynkiem jako fazą pośrednią, można przeprowadzić trzecią fazę, w której z brzeczki oddestylowuje się lżejsze składniki poprzez
przepompowywanie jej po powierzchni kierującej (odparowywanie niepożądanych składników aromatycznych). Sposób można zatem realizować tak, że brzeczka będzie prowadzona zarówno celem
podgrzania, jak też właściwego warzenia, po tej samej powierzchni kierującej, co ze względów konstrukcyjnych i technologicznych prowadzi do uproszczenia całego procesu warzenia.
Podczas pierwszej fazy (podgrzewanie) można większą ilość brzeczki przepompowywać w jednostce czasu i prowadzić po powierzchni kierującej niż podczas fazy drugiej. Podczas trzeciej fazy,
w której zachodzi odpędzanie lżejszych składników, przepompowuje się korzystnie mniejszą ilość niż
podczas pierwszych obu faz.
Ilość ciepła, doprowadzana do powierzchni kierującej, korzystnie w postaci gorącej pary, może
być w pierwszej fazie większa niż w fazie drugiej, co można osiągnąć poprzez odpowiednie sterowanie doprowadzaną ilością ciepła, na przykład poprzez regulację różnych ciśnień pary lub ilości pary.
Okazało się, że przy realizacji sposobu grubość strumienia brzeczki na powierzchni kierującej
powinna wynosić mniej niż 20 mm, korzystnie jednak od 1 do 10 mm, zaś prędkości przepływu brzeczki po powierzchni kierującej powinny znajdować się w przedziale od 0,2 do 1 m na sekundę. Jeżeli
prędkość będzie zbyt duża, to znaczy powierzchnia kierująca będzie ustawiona stromo, wówczas
powierzchnie grzejne musiałyby być odpowiednio duże, aby czas przebywania brzeczki na
PL 191 076 B1
5
powierzchniach kierujących był wystarczająco długi dla jej podgrzania. Z kolei przy zbyt małych prędkościach przepływu może dojść do przegrzewania się brzeczki.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony i objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na
którym fig. 1 przedstawia pierwszy przykład wykonania zbiornika do warzenia brzeczki, fig. 2 - drugi
przykład wykonania w schematycznym przekroju, fig. 3 - trzeci przykład wykonania ekranu kierującego
dla brzeczki w ujęciu schematycznym, fig. 4 - kolejny przykład wykonania ekranu kierującego w ujęciu
schematycznym, fig. 5 - podstawowy schemat instalacji do warzenia brzeczki, zaś tabela przedstawia
porównanie wartości uzyskiwanych przy zastosowaniu sposobu według wynalazku z wartościami uzyskiwanymi znanym sposobem.
Zbiornik przedstawiony na fig. 1 jest w całości oznaczony odnośnikiem 1 i zawiera uchodzącą
do wylotu 2 gazu część górną oraz komorę wewnętrzną 12, w której umieszczony jest ekran kierujący
3 dla brzeczki. Ekran kierujący 3 dla brzeczki tworzy stożkową powierzchnię, która osłania znaczną
część dna zbiornika, ma zatem dużą powierzchnię. Ekran kierujący jest za pomocą nóżek 4 wsparty
na dnie 13. Poprzez wierzchołek 10 ekranu kierującego do stożka wylotowego 6 uchodzi przewód
doprowadzający 5 dla obrabianej brzeczki. Umieszczony w zbiorniku przewód doprowadzający ma
wysokość regulowaną w nie przedstawiony bliżej sposób, co pozwala zmieniać swobodny przekrój S
otworu pomiędzy powierzchnią ekranu kierującego i stożkiem wylotowym 6.
Kąt nachylenia α ekranu kierującego 3 wynosi od 20 do 40°.
W przedstawionym przykładzie wykonania ekran kierujący ma postać ekranu dwuściennego,
w którego zakreskowanej komorze wewnętrznej znajdują się kanały parowe, przez które za pomocą
parowego przewodu doprowadzającego 7 można doprowadzać gorącą parę. Kondensat jest zbierany
i odprowadzany przez wylot 8 kondensatu. Brzeczkę zbierającą się pod ekranem kierującym można
odprowadzać przez wylot 9.
Tak skonstruowany zbiornik można na różne sposoby wykorzystywać do obróbki brzeczki. Jeżeli stosuje się go jako zbiornik wstępny względnie zbiornik do utrzymywania ciepła, wówczas brzeczkę
kieruje się bezpośrednio z kadzi przez wlot 11 do przewodu doprowadzającego 5. Przekrój wlotowy S
ustawia się odpowiednio do przewidzianej do przerobu ilości brzeczki, tak że brzeczka spływa po
stożkowej powierzchni ekranu kierującego 3 w kierunku dna zbiornika. Podczas spływania po stożkowej powierzchni brzeczka zostaje podgrzana, ponieważ przez ekran kierujący przepływa gorąca para.
Brzeczkę można wówczas podgrzać do temperatury od 90 do 99 °C i przetrzymywać w zbiorniku. Można ewentualnie zastosować również system przepompowywania, który pobiera brzeczkę z wylotu 9
i kieruje ją z powrotem przez wlot 11, co pozwala utrzymywać brzeczkę w obiegu w stanie gorącym
lub ciepłym.
Zbiornik można jednak również umieścić jako parownik, na przykład przed chłodnicą płytową.
Wówczas ekran kierujący, bez konieczności nagrzewania, wykorzystuje się jako powierzchnię chłodzącą. Dzięki dużej powierzchni ekranu z rozmieszczonej na nim brzeczki mogą skutecznie odparowywać niepożądane substancje aromatyczne, które następnie wydostają się na zewnątrz przez wylot 2.
W związku z powyższym w zbiorniku można ewentualnie wytworzyć lekkie podciśnienie, aby podnieść
skuteczność odparowywania.
Zbiornik może być samodzielnym zbiornikiem wolnostojącym, może jednak również w postaci
zbiornika kombinowanego być nasadzany na kadź dla brzeczki, zbiornik lub kadź typu „whirlpool”,
zaznaczoną na rysunku linią przerywaną i oznaczoną odnośnikiem 14. Średnice są wówczas odpowiednio dopasowane do siebie, ponadto istnieją odpowiednie systemy przewodów do wzajemnego
łączenia ze sobą zbiorników w kierunku przepływu. Przykładowo wylot dolnego zbiornika, którym może być kadź typu „whirlpool”, mógłby być połączony, jak zaznaczono, z wlotem 11 zbiornika leżącego
powyżej.
Ekran kierujący zbiornika można zrealizować na różne sposoby. W przykładzie wykonania
przedstawionym na fig. 2 zbiornik jest oznaczony w całości odnośnikiem 20. Wewnątrz zbiornika 20
znajduje się kilka, ustawionych kaskadowo jedna nad drugą, w nie przedstawionym widoku z góry
okrągłych lub prostokątnych powierzchni kierujących 22, które mają podwójne ścianki i w zakreskowanej
wewnętrznej komorze mogą być omywane gorącą parą, a zatem nagrzewane. Podgrzewana brzeczka
przechodzi przez rozdzielacz wlotowy 24 na różne powierzchnie kierujące 22, spływa wzdłuż nich, ulega
przy tym podgrzaniu i przez rynny zbiorcze 28 jest doprowadzana do przewodu zbiorczego 26, a następnie, zależnie od przeznaczenia zbiornika, jest kierowana do zbiornika wstępnego i ewentualnie przepompowywana do obiegu, aż do zakończenia żądanej obróbki brzeczki, zwłaszcza warzenia.
6
PL 191 076 B1
Na figurze 3 ukazany jest z kolei inny wariant, w którym ekran kierujący ma kształt odwróconego stożka 30, również z podwójnymi ściankami dla nagrzewania. Ujścia 32 przewodów doprowadzających są rozmieszczone na obwodzie umożliwiając doprowadzanie brzeczki. Ujścia mogą przy tym
dochodzić stycznie do powierzchni wewnętrznej, w związku z czym brzeczka spływa spiralnym ruchem w dół do wylotu 33.
W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4 ekran kierujący ma postać powierzchni cylindrycznej 34 ze zbieżną stożkowo częścią denną 38 (i tym samym stanowi zbiornik), po której ściance wewnętrznej spływa stycznie brzeczka, w związku z czym przedostaje się ona zaznaczonym ruchem spiralnym do wylotu 36 w wierzchołku stożka. Ten ekran kierujący jest zatem ukształtowany na
zasadzie cyklonu. Wzdłuż ścianki mogą być umieszczone kierujące przepływem, nie przedstawione
bliżej, zbiegające spiralnie w dół blachy kierujące, które służą jako rynny spustowe dla brzeczki. Również tutaj ścianka jest podwójna lub pokryta spiralnie powierzchniami grzejnymi, co pozwala zasilać ją
na przykład gorącą parą.
Przy użyciu zbiornika według wynalazku można realizować za pomocą instalacji jak przedstawiono na fig. 5 sposób według wynalazku stanowiący kompletny proces warzenia brzeczki. Zbiornik
według wynalazku służy przy tym jako kadź 40 dla brzeczki, do której to kadzi może być dołączony
w typowy sposób przewód wyciągowy 42 dla wilgotnej pary i kondensator 44 dla oparów znad kadzi.
Wewnątrz znajduje się ogrzewany ekran kierujący 3, którego podwójna ścianka w ukazanym przykładzie jest podłączona do doprowadzenia 7 pary. Doprowadzenie 7 pary obejmuje zawór wlotowy 46
oraz dwa, leżące za nim w kierunku przepływu, odgałęzienia 48 i 50, umożliwiające selektywne
ogrzewanie obu stref 52 i 54 ekranu kierującego. W tym przykładzie wykonania różne obszary powierzchni ekranu kierującego mogą zatem pracować na różnych ciśnieniach pary, czyli różnych
temperaturach.
Na dolnym obwodzie ekranu kierującego znajduje się obwodowy kanał zbiorczy 56, który uchodzi
do przewodu 58, prowadzącego do chłodnicy płytowej 60 przeznaczonej do schładzania brzeczki. Od
przewodu 58 odchodzą również przewody 62, prowadzące z powrotem do zbiornika wstępnego 66. Zależnie od położenia zaworów 63 względnie 65 i 67 brzeczkę można kierować albo do chłodnicy płytowej
albo z powrotem do zbiornika wstępnego. Ze zbiornika wstępnego brzeczkę można za pomocą pompy 70
i przewodu 68 zawracać do kadzi 40 i przez stożek 6 podawać na ekran kierujący 3. Do przewodu 68
jest ponadto dołączony zbiornik 12 chmielu, który celem podawania chmielu można włączyć w obieg.
W konkretnej, przeprowadzonej w praktyce próbie ekran kierujący o kącie nachylenia α równym 25°
i średnicy równej 3,50 m wstawiono na dolnym końcu (maksymalna średnica) celem warzenia brzeczki.
Przy warzeniu typowej ilości waru równej 110 hl, podawanej z nie przedstawionej kadzi do klarowania do
zbiornika wstępnego, przepompowano brzeczkę celem podgrzania za pomocą pompy 70 w ilości od 500
do 550 hl na godzinę w obiegu pomiędzy kadzią 40 brzeczki i zbiornikiem wstępnym 66. Powierzchnia
ekranu kierującego 3 była ogrzewana przy ciśnieniu pary od 1,6 do 2 bar.
W czasie od 25 do 30 minut podgrzano w ten sposób brzeczkę do temperatury od około 72°C
do 99°C. Odparowana ilość wynosiła około 1 do 2 hl.
Po tej pierwszej fazie następuje druga faza warzenia, przy czym przepompowywana ilość wynosiła tutaj od 400 do 430 hl na godzinę. Ciśnienie pary wynosiło tutaj od 1,0 do 1,5 bar. W czasie
od 40 do 50 minut prowadzono warzenie brzeczki. Całkowita ilość odparowana podczas warzenia
wynosiła 1,5 do 2,5 hl. Następnie brzeczkę pozostawiono na 10 do 15 minut w zbiorniku wstępnym,
który może mieć również postać zbiornika typu „whirlpool” (faza odpoczynku).
Następnie brzeczkę przepompowano ponownie przez powierzchnię ekranu kierującego 3, jednak przy mniejszych natężeniach przepływu wynoszących od około 120 do 130 hl na godzinę. Ciśnienie pary, którą ogrzewano brzeczkę, wynosiło przy tym 0,3 do 1,5 bar. Ta trzecia faza odpędzania
lżejszych składników, służąca zwłaszcza oddestylowaniu nowo powstałego siarczku metylowego,
trwała około 50 minut, odpowiednio do czasu chłodzenia na chłodnicy płytowej. Odparowana ilość
wynosiła około 1 hl.
Całkowita ilość odparowana wynosiła zatem około 4,5 hl, co odpowiada współczynnikowi odparowania od około 4 do 4,1%.
Niska wartość odparowania całkowitego oznacza istotną oszczędność energii od 40 do 50%
w tym konkretnym przypadku w porównaniu do warzenia typowego z użyciem warnika z rurami wewnętrznymi. Badanie piwa warzonego przy użyciu opisanego sposobu dało w rezultacie wyniki, które
zestawione zostały w tabeli. Wartość liczby kwasowej dla kwasu tiobarbiturowego stanowi wskaźnik
obciążenia cieplnego. Im mniejszy przyrost, tym lepsza jest stabilność smakowa gotowego piwa.
PL 191 076 B1
7
Również piwa starzone mają wówczas bardziej stabilny smak. W sposobie według wynalazku występuje przyrost równy jedynie 8,3 jednostek, natomiast przyrost w porównywalnym warzeniu typowym
z użyciem warnika z rurami wewnętrznymi wynosi aż 23,7 jednostek. Współczynnik zabarwienia, którego przebieg jest w przybliżeniu równoległy do przebiegu liczby kwasowej, jest również bardziej korzystny niż w przypadku warzenia znanego. Stwierdzono tutaj przyrost równy 0,75 w stosunku do 1,25
dla zwykłego warzenia.
Ilość zdolnego nadal do koagulacji azotu powinna wynosić od 1,5 do 2,5 mg/100 ml. W ostatnim
okresie za pozytywne dla piany uważa się wartości leżące pomiędzy 2,5 i 3,0. Im niższa jest ta wartość, tym bardziej intensywne jest warzenie. Również tutaj okazuje się, że sposób według wynalazku
osiąga lepsze wartości.
Ilość wolnego siarczku metylowego przy odparowaniu 3,5 do 4% podczas warzenia wynosi
w sposobie według wynalazku 96 µg/l, jest zatem bardzo niska. Odpędzanie lżejszych składników
(trzecia faza) powoduje dalszą redukcję ilości siarczku metylowego do 0,38 µg/l. Przy normalnym warzeniu od 39 do 97 zmniejszenie ilości siarczku metylowego jest uwarunkowane wstępnym rozpadem
siarczku metylowego podczas odpoczynku w zbiorniku typu „Whirlpool”.
Wreszcie wstępna zawartość siarczku metylowego stanowi wskaźnik jakości warzenia. Im jest
ona mniejsza, tym mniej wolnego siarczku metylowego może się wytwarzać później. Również tutaj
sposób według wynalazku wykazuje lepsze wartości.
Opisane tutaj porównanie z normalnym warzeniem przeprowadzono w odniesieniu do normalnego sposobu warzenia z użyciem warnika z rurami wewnętrznymi (w przybliżeniu taka sama pojemność kadzi), w którym to sposobie warnik z rurami wewnętrznymi pracował pod ciśnieniem 2,1 bar
w czasie napełniania równym około 48 minut. Od końca procesu napełniania do początku warzenia
(12 minut) warnik z rurami wewnętrznymi pracował dalej również pod ciśnieniem 2,1 bar. W pierwszej
fazie warzenie trwało około 28 minut pod ciśnieniem 2 bar, po czym następował odpoczynek przez
15 minut w 98°C. W drugiej fazie warzenia, również prowadzonej pod ciśnieniem pary równym 2 bar,
brzeczkę warzono od 30 do 35 minut, po czym następował 15-minutowy odpoczynek w umieszczonym
dalej zbiorniku typu „whirlpool”. Odparowana przy tym ilość całkowita wynosiła ponad 8 hl, to znaczy
proces warzenia wymagał około 50% więcej energii niż przy użyciu sposobu według wynalazku.
Zbiornik według wynalazku do warzenia brzeczki oraz sposób według wynalazku umożliwiają
zatem prowadzenie procesu obróbki brzeczki, zwłaszcza procesu warzenia brzeczki, w nowy sposób.
Użycie zbiornika zarówno do podgrzewania, jak też do warzenia, a także do odpędzania lżejszych
składników, daje nie tylko istotne korzyści w odniesieniu do jakości wytwarzanego piwa, lecz przynosi
również znaczną oszczędność energii i uproszczenie instalacji do wytwarzania piwa pod względem
konstrukcyjnym.
Zastrzeżenia patentowe
1. Zbiornik do warzenia brzeczki, przy wytwarzaniu piwa, z umieszczonym wewnątrz ekranem
kierującym dla brzeczki oraz uchodzącym nad ekranem kierującym przewodem doprowadzającym do
podawania brzeczki, znamienny tym, że, ekran kierujący (3) jest zaopatrzony w urządzenie grzejne.
2. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że swobodny przekrój (S) wlotu brzeczki na ekran
kierujący (3) jest regulowany.
3. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że przewód doprowadzający (5) jest umieszczony
nad ekranem kierującym (3) z regulacją wysokości.
4. Zbiornik według zastrz. 3, znamienny tym, że ekran kierujący (3, 22, 30, 34) ma postać ekranu dwuściennego, z wewnętrzną komorą do prowadzenia czynnika grzewczego, korzystnie pary.
5. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że ekran kierujący (3) zajmuje co najmniej dwie
trzecie powierzchni podstawy zbiornika (1).
6. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że ekran kierujący (3) ma kształt stożkowy.
7. Zbiornik według zastrz. 6, znamienny tym, że kąt nachylenia ekranu kierującego (3) do poziomu wynosi od 20 do 40°.
8. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że ekran kierujący zawiera co najmniej dwie, położone kaskadowo jedna nad drugą, powierzchnie kierujące (22).
9. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że ekran kierujący ma kształt powierzchni stożkowej (30) o wierzchołku zwróconym w dół.
8
PL 191 076 B1
10. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że ekran kierujący ma kształt powierzchni cylindrycznej (34), z obwodem wewnętrznym do prowadzenia brzeczki w postaci schodzącej w dół spirali.
11. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia ekranu kierującego (3) jest dla
poprawienia transportu ciepła częściowo rowkowana lub ma falistą strukturę.
12. Sposób warzenia brzeczki przy wytwarzaniu piwa, znamienny tym, że brzeczkę podaje się
na nachyloną ogrzewaną powierzchnię kierującą, gdzie brzeczka w trakcie spływania rozprowadza się
i nagrzewa do temperatury 90°C do 99°C.
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że brzeczkę prowadzi się po powierzchni kierującej poprzez przepompowywanie brzeczki w obiegu.
14. Sposób według zastrz. 12 albo 13, znamienny tym, że warzenie brzeczki prowadzi się w co
najmniej dwóch fazach, przy czym w pierwszej fazie podgrzewa się brzeczkę od 72°C do 99°C poprzez przepompowywanie jej po ogrzewanej powierzchni kierującej, zaś w drugiej fazie warzy się
brzeczkę poprzez powtórne przepompowywanie jej po ogrzewanej powierzchni kierującej.
15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że po drugiej fazie, ewentualnie z odpoczynkiem jako fazą pośrednią, przeprowadza się trzecią fazę, w której z brzeczki odpędza się lżejsze
składniki poprzez ponowne przepompowywanie jej po powierzchni kierującej.
16. Sposób według zastrz. 13 albo 14, znamienny tym, że podczas pierwszej fazy przepompowuje się większą ilość brzeczki niż podczas fazy drugiej.
17. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że podczas trzeciej fazy przepompowuje się
mniejszą ilość brzeczki niż podczas pierwszych dwu faz.
18. Sposób według zastrz. 13 albo 14, znamienny tym, że w pierwszej fazie doprowadza się
do powierzchni kierującej większą ilość ciepła niż w fazie drugiej.
19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że steruje się doprowadzaną ilością ciepła poprzez regulację różnych ciśnień pary przy ogrzewanej gorącą parą powierzchni kierującej.
20. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że strumień brzeczki rozprowadza się na powierzchni kierującej na grubość mniejszą niż 20 mm, korzystnie pomiędzy 1 i 10 mm.
21. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że prędkość przepływu brzeczki po powierzchni
kierującej ustala się w przedziale od 0,2 do 1 m/s.
Rysunki
PL 191 076 B1
9
10
PL 191 076 B1
PL 191 076 B1
11
12
PL 191 076 B1
Departament Wydawnictw UP RP
Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.