Annette Schwill-Miedaner - Prozesstechnik und Technologie in der Brauerei

2.2.1Wärmeübertragung

2.2.2Stoffübertragung

2.3Ausführung von Maischgefäßen

2.4Prozessparameter - Bierqualität

2.5Reaktionskinetik

2.5.1Grundlagen

2.5.2Untersuchungen zur Zeitoptimierung von Maischverfahren

2.5.2.1Stärkeabbau

2.5.2.2Eiweißabbau

2.5.2.3ß-Glucanabbau

2.5.2.4Schlussfolgerung zur Zeitoptimierung von Maischverfahren

Literatur

3Rühren

3.1Sedimentation im Schwerefeld

3.2Rührertypen

3.3Rührerleistung

3.4Turbulenz und mechanische Beanspruchung

3.4.1Theorie

3.4.2Betrachtungen zur mechanischen Belastung der Maische

3.5Rheologie

3.5.1Theorie

3.5.2Viskositätsbestimmung in der Maische

Literatur

4Kontinuierliches Maischen

4.1Theoretische Grundlagen

4.2Ermittlung der Verweilzeitspektren einer 2-stufigen Rührkesselkaskade

4.3Kontinuierlicher Maischversuch

Literatur

5Abläutern

5.1Theoretische Grundlagen

5.1.1.Sedimentation im Schwerefeld

5.1.2Filtration

5.1.3Stofftransport

5.2Der Läuterbottich

5.3Untersuchungen zur Durchlässigkeit von Treberschichten in Läuterbottichen

5.4Der Maischefilter

5.5Alternative Trennsysteme

5.5.1Kontinuierliches Abläutern mit Dekanter

5.5.2Dynamische Membranfiltration

5.5.2.1Trennsystem mit oszillierenden Membranen

5.5.2.2Trennsystem mit Drehscheibenfiltern

Literatur

6Würzekochung

6.1Ausdampfverhalten von Aromastoffen bei der Würzekochung

6.1.1Atmosphärische Kochung

6.1.2.Entspannungsverdampfung

6.1.3Verdunstung

6.2Wärmeübertragung

6.2.1Dampfseitiger Wärmeübergang

6.2.2Produktseitiger Wärmeübergang

6.3Heißhalten der Würze

6.3.1Thermische Belastung – Thiobarbitursäurezahl (TBZ)

6.3.2Eiweißauscheidung – Koagulierbarer Stickstoff

6.3.3Isomerisierung – Bitterstoffe

6.3.4Entfernung flüchtiger Würzeinhaltsstoffe – Dimethylsulfid (DMS)

6.4Kochsysteme

6.4.1Außenkocher

6.4.2Innenkocher (Robertverdampfer, Naturumlaufverdampfer)

6.4.2.1Jet-Star® (submerged jet)

6.4.2.2Stromboli®

6.4.2.3Shark®

6.4.3Niederdruckkochung

6.4.3.1Dynamische Niederdruckkochung (NDK)

6.4.4Hochtemperaturwürzekochung (HTWK)

6.4.5Dünnfilmverdampfer (Merlin®)

6.4.6Externe Hopfenisomerisierung

6.5Beurteilung von Würzekochsystemen

6.6Maßnahmen zur Wärmerückgewinnung

6.6.1Energiespeicher

6.6.2Würzekochung und Brüdenverdichtung

6.7Korrektur der Würzearomastoffe

6.7.1Verdampfung im Vakuum

6.7.1.1Entspannungskühler

6.7.1.2Vakuumnachverdampfung

6.7.1.3Schonkochverfahren

6.7.2Volatile Stripping mittels Gas

6.7.2.1Stripping mittels Dampf

6.7.2.2Stripping System Boreas®

6.7.3Dünnfilmverdampfung

6.7.4Schaffung großer Oberflächen

6.7.5Unterdrückung der Nachbildung von Aromastoffen

6.8Das Sudhauskonzept OMNIUM®

Literatur

7Heißtrubentfernung

7.1Whirlpool

7.2Alternative Trennapparate

Literatur

8Würzekühlung

Literatur

9Belüftung

Literatur

10Kühltrubentfernung

Literatur

11Gärung und Reifung

11.1Allgemein

11.2Kontinuierliche Verfahren

11.2.1Coutts-Verfahren (Zulaufverfahren)

11.2.2APV-Gärturm (Durchlaufverfahren)

11.2.3Bio-Brew-Verfahren (Durchlaufverfahren)

11.2.4Optimiertes Bio-Brew-Verfahren

11.2.5Immobilisierung

11.2.6Reaktortypen

11.3Regelung und Optimierung von Gärung und Reifung

11.4Kalthopfung

Literatur

12Filtration

12.1Prinzip

12.2Filtrationsarten

12.3Theoretische Modellbeziehungen

12.4Kuchenfiltration

12.4.1Konstanter Volumenstrom (dV/dt = konst.)

12.4.2Konstanter Druck (Δp = konst., V 2~ t)

12.4.3Filtration mit veränderlichem Druck und veränderlicher Leistung

12.5Filtration in der Praxis

12.5.1Vorfiltration

12.5.2Filterbauarten

12.5.2.1Kieselgurschichtenfilter

12.5.2.2Horizontalfilter (Drahtgewebefilter)

12.5.2.3Kerzenfilter

12.5.2.3.1Spaltfilter

12.5.2.3.2Kerzenfilter mit Drahtspirale

12.5.2.3.3Kerzenfilter System Twin-Flow®

12.5.3Membranfiltration

12.5.3.1Cross-Flow-Filtration

12.5.3.2Scherspaltfilter

12.5.3.3Filter mit oszillierenden Membranen (VMF-Verfahren)

12.5.4Nachfiltration

Literatur

13Stabilisierung

Literatur

14Probennahme

14.1Die Bedeutung der Probennahme im Brauprozess

14.2Probennahme und Probenteilung

14.3Eingangskontrolle am Beispiel Malz

14.4Zwischenproduktkontrolle

14.4.1Schrotprobe

14.4.2Treberprobe

14.4.3Pfanne-Voll-Würze

14.4.4Ausschlagwürze

14.4.5.Heißwürze nach dem Whirlpool

14.4.6Kühlmittewürze

14.4.7Kaltwürze

14.4.8Reifungsprobe

Literatur

15Anhang

15.1Formelzeichen und Abkürzungen

15.2Gebrauchsformeln für den Wärmeübergang (Quelle: Lehrstuhl V.d.S., Weihenstephan)

15.2.1Strömung in Rohren

15.2.2Strömung längs einer ebenen Wand

15.2.3Umströmter Einzelkörper (Kugel)

15.3Stoffwerte

15.4Wasserdampftafel

15.5A R-Ω-Diagramm

Register

Zerkleinerungsprozesse spielen bei der Verarbeitung von festen Stoffen in zahlreichen Industriebereichen (Baustoffindustrie, Bergbau, chemische und pharmazeutische Industrie, Lebensmittelindustrie usw.) eine maßgebliche Rolle. Der Vorgang des Zerkleinerns ist Bestandteil des Produktionsablaufs. Er liefert die Basis für weitere verfahrenstechnische Schritte (z. B. Sortieren, Mischen, Agglomerieren) und thermische und/oder chemische Umsetzungen. Man definiert die Zerkleinerung als das Zerteilen eines Feststoffgefüges in Teilstücke unter der Wirkung mechanischer Kräfte [1.1]. Damit ist eine Vergrößerung der spezifischen Oberfläche des zu zerkleinernden Guts, eine Verringerung der Korngrößen bzw. eine Veränderung der Korngrößenverteilung verbunden. Der neue Dispersitätszustand beeinflusst die nachfolgenden Prozesse (z. B. Maischen, Läutern). Infolge der vergrößerten Oberfläche können physikalische und chemische Reaktionen schneller ablaufen. Ob dies bei der Würzebereitung zutrifft, wird an späterer Stelle brautechnologisch diskutiert. Weiterhin tritt durch die Zerkleinerung u. a. eine Veränderung der Fließfähigkeit und Mischbarkeit sowie bestimmter Austauschvorgänge ein.

Als Bruch wird die zum Verlust der Tragfähigkeit eines Festköpers führende Stofftrennung im makroskopischen Bereich definiert, bei dem durch äußere oder innere mechanische Spannungen die atomaren bzw. molekularen Bindungen aufgehoben werden [1.2]. Jedem Bruch geht eine Deformation in der beanspruchten Zone voraus. Damit ist die zur Zerkleinerung erforderliche Energie von der Größe des deformierten Bereichs, von den elastischen Eigenschaften des beanspruchten Festkörpers und von der Beanspruchungsart abhängig. Der Bruchvorgang basiert unter Annahme idealer Bedingungen auf folgender Vorstellung [1.2, 1.3]:

Ein fester Körper setzt sich aus einer Vielzahl kleinster Elementarteile zusammen z. B. Ionen, Atome, Moleküle, Kristalle. Seine Elastizität wird durch die Kraftwirkungen zwischen den Elementarteilen, den inneren Kräften (Gitterkräfte) bestimmt. Als mögliche Bindungsart unterscheidet man kovalente Bindungen, Ionenbindungen, metallische Bindungen und Van-der-Waals-Bindungen. Die aus der Deformation der inneren Elektronenschalen resultierenden abstoßenden Kräfte F Sund die aus der Massewirkung resultierenden anziehenden Kräfte F Zwirken als innere Kräfte. Wenn auf den Feststoffkörper keine äußeren Kräfte einwirken, stehen die inneren Kräfte im Gleichgewicht. Die Elementarteilchen nehmen dann einen bestimmten Abstand r 0zueinander ein ( Abb. 1.1).