Kernstück der Brauerei ist das Sudhaus. Hier wird Malz geschrotet und mit heißem Wasser eingemaischt. Dies geschieht im Maischbottich. Die Malzinhaltsstoffe erfahren hierbei eine enzymatische Umwandlung bei der Polysaccharide zu Mono-und Disacchariden und hochmolekulares Eiweiß zu mittel-und niedermolekularem Stickstoff sowie freien Ami- nosäuren abgebaut wird.

Nach dem Läuterprozeß, bei dem feste Bestandteile der Maische, wie z. B. die Spelzen des Malzes, von der flüssigen Phase (Würze) getrennt wer- den, gelangt diese in die Sudpfanne. Hier wird die Würze gekocht. Zweck der Kochung ist es, zunächst die noch aktiven Enzyme zu inaktivieren, damit es nicht zu einem zu weitgehenden Abbau der Kohlenhydrate und der Eiweiße kommt. Ferner werden die vom Malz stammenden Milchsäu-

rebakterien abgetötet und die Würze durch die Kochung sterilisiert. Die wesentliche Aufgabe der Kochung liegt jedoch in einer Reihe von chemi- schen Umwandlungen.

Der Gehalt an in der Würze befindlichem Eiweiß wird dadurch reduziert, daß es denaturiert und ausflockt. Dies wird als Bruch bezeichnet, welcher grob sein soll und ein Qualitätsmerkmal der Kochung darstellt. In der Würzeanalytik wird das Eiweiß in verschiedene Fraktionen unterteilt, welche im Bier dann Einfluß auf Gärung, Schaum, Haltbarkeit und Voll- mundigkeit haben. Es bestehen Normwerte für diese Fraktionen.

Eine weitere Aufgabe der Würzekochung besteht in der Spaltung des Dimethylsulfid-Precursors (DMS-P) in freies Dimethylsulfid (DMS) und dessen Ausdampfung. Würde sich nach der Kochung, solange die Würze noch heiß ist, noch zuviel DMS-P in der Würze befinden, so könnte sich freies DMS bilden, welches nun im Whirlpool nicht mehr ausdampfen kann und zu einem Geschmacksfehler im fertigen Bier führen würde.

Während des Kochprozesses wird der Würze Hopfen zugegeben. Die Kochtemperatur bewirkt eine Umisomerisation der a-Säure zur Iso-a- Säure, den für die Bierbittere maßgeblichen Wertbestandteil. Der Grad der Umwandlung ist abhängig von der Intensität der Kochung und wird als a-Säure-Ausbeute bezeichnet. Dieser Wert ist von technologischer und wirtschaftlicher Bedeutung, da der Hopfen ein teurer Rohstoff ist.

Ein weiteres Kriterium der Kochung ist die Verdampfungsziffer. Die Verdampfung führt zum einen zu einer Konzentrierung der Würze auf die gewünschte Stammwürze und zum anderen entfernt der Wasserdampf Bestandteile, wie das freie DMS (Siedepunkt 37°C), aus der Würze.

Nach der Kochung gelangt die Würze in noch heißem Zustand in den Whirlpool zur Heißtrubentfernung und im Anschluß daran nach der Abkühlung in einem Kühler in den Gärkeller.

Die Erhitzung von Maische und Würze erfolgt nach dem bisher bekannten

Stand der Technik üblicherweise in dampfbeheizten Rohrbündelwärme- überträgern. Diese Kochsysteme können als Innenkocher in die Sudgefäße eingebaut sein oder als Außenkocher unter Verwendung von Pumpen neben dem jeweiligen Sudgefäß stehen. Bei den Innenkochern durch- strömt die Würze den Kocher insbesondere aufgrund der Konvektions- strömung. Diese bekannten Kochsysteme haben verschiedene Nachteile.

Für die Wärmeübertragung ist nur eine bestimmte Fläche, nämlich die Außenfläche des Wärmetauschers, vorhanden. Der strömungsmechani- schen Konstruktion kommt demnach große Bedeutung zu, um diese Fläche möglichst klein zu halten und einen guten Wirkungsgrad zu erreichen. Es kommt jedoch trotzdem zu Temperaturschichtungen in der ersten Kochphase, was aus den zuvor genannten Gründen die Intensität und damit die Qualität der Kochung reduziert. Hinsichtlich der Regelbar- keit sind diese Kochsysteme relativ träge gegenüber Änderungen der Temperatur des als Heizmittel verwendeten Dampfes.

Für die Dampferzeugung werden Heizkessel verwendet, die ständig be- triebsbereit gehalten werden müssen, wodurch vergleichsweise hohe Energie-und Personalkosten verursacht werden. Darüber hinaus unterlie- gen immer mehr Brauereien örtlich unterschiedlichen strengen Emissi- onsvorschriften hinsichtlich der Feuerungssysteme der Heizkessel. Mo- derne Systeme wie Blockheizkraftwerke (BHKW) konnten sich bislang in den Brauereien nicht durchsetzen, da in der Regel kein gleichzeitiger Be- darf von Strom und Wärme vorliegt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorlie- genden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches es ermöglicht, Bierwürze und/oder Maische in der Norm entsprechenden Qualität in vergleichsweise kurzer Zeit und unter vergleichsweise geringem Energie- einsatz herzustellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach der Lehre des Patentan- spruchs 1 gelöst.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Durch- führung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach der Lehre der unabhän- gigen Patentansprüche 8,9 und 10 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Kochsystem beschreitet einen anderen Weg als die Eingangs beschriebenen Kochsysteme und löst deren Nachteile auf wirt- schaftliche und umweltgerechte Art und Weise. Beim erfindungsgemäßen Verfahren bzw. bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird als Energie- bzw. Heizquelle ein Mikrowellenerzeuger, beispielsweise in Form einer Mikrowellenröhre, verwendet, welche z. B. mit dem Strom eines Block- heizkraftwerkes betrieben werden kann. Diese kann entweder außerhalb oder innerhalb des Behälters bzw. Sudgefäßes angeordnet sein.

Im Fall der Anordnung des Mikrowellenerzeuges außerhalb des Sudgefä- ßes kann die Einleitung der Mikrowellen in den Behälters mittels einer an sich bekannten Einrichtung zur Mikrowellenleitung, beispielsweise durch Reflexion, erfolgen. In alternativer Ausgestaltung kann jedoch auch die Erwärmung der Würze außerhalb des Sudgefäßes in einer Rohrleitung zur Einleitung der Würze in das Sudgefäß beim Durchströmen nach Art eines Außenkochers erfolgen. Dabei kann die Rohrleitung eingangs-und aus- gangsseitig mit dem Sudgefäß verbindbar sein, so daß die Würze wieder- holt aus dem Sudgefäß entnommen, erwärmt und wieder ins Sudgefäß zurückgeführt werden kann.

Der Mikrowellenerzeuger kann sich auch im Inneren des Sudgefäßes bzw. eines Behälters zur kontinuierlichen Kochung befinden. Im Sudgefäß bzw. Behälter liegt dann über den gesamten als Resonator wirkenden Innenraum verteilt ein dreidimensionales Kochfeld vor, welches zu einer homogenen Erhitzung der Maische oder der Würze vom Beginn der

Kochung an führt.

Nach einem Ausführungsbeispiel können die Öffnungen des Sudgefäßes, insbesondere die Dampfauslaßöffnung, durch eine Einrichtung zur Refle- xion, beispielsweise in Form einer gitterähnlichen Struktur, davon abge- halten werden, das Sudgefäß (3) zu verlassen. Diese Abschirmung stellt für den Dampf keinen Strömungswiderstand dar.

Der Mikrowellenquelle kann insbesondere im Falle einer Anordnung außerhalb des Sudgefäßes mit einer Wasserkühlung in Form eines Wär- metauschers versehen sein, welche mit Brauwasser als Kühlmittel betrie- ben werden kann. Dadurch kann die Abwärme des Mikrowellenerzeugers zur Brauwasservorwärmung oder als sonstige Prozesswärme verwendet werden, wodurch sich der Wirkungsgrad insgesamt erhöht.

Der Innenraum des Sudgefäßes kann frei von Einbauten gehalten werden, welche die konvektive Zirkulation der Würze stören könnten. Die Kon- struktion des Sudpfanneninneren kann ohne Rücksicht auf den Kocher nach strömungsmechanischen Aspekten erfolgen. Zum Aufheizen der Würze kann der Mikrowellenerzeuiger durch Variation der Pulsfrequenz geregelt werden, was gegenüber der Regelung eines Dampfkessels einen Vorteil darstellt. Die Kochung wird durch einfaches Einschalten der Mikrowellenquelle gestartet. Es besteht keine Notwendigkeit, die Be- triebsbereitschaft aufrecht zu erhalten wie bei einem Dampfkessel. Darü- ber hinaus wird die Regelbarkeit dadurch unterstützt, daß bei einer Leis- tungsreduzierung des Mikrowellenerzeugers keinerlei Nachheizen auftritt.

Die Kochung setzt rasch und überall im Flüssigkeitsvolumen ein. Die chemischen Umsetzungsreaktionen setzen ebenfalls sofort ein, da es bei der Mikrowellenkochung von Beginn der Kochung an durch die Reibung der schwingenden Wassermoleküle zu Temperaturspitzen im atomaren Bereich kommt. Dadurch wird von Anfang an eine intensivere Kochung erzielt, als es bei einem dampfbeheizten Wärmeüberträger möglich wäre, bei dem nur an der Grenzfläche Würze/Heizfläche eine Erwärmung statt-

findet. Bei der Mikrowellenkochung findet dabei insgesamt eine bedeu- tend bessere Umsetzung der Würzeinhaltsstoffe statt.

Im wesentlichen betrifft dies den Eiweißanteil, das Dimethylsulfid und die a-Säure des Hopfens. Die beiden letzteren sind die die Kochzeit der klassischen Kochung bestimmenden Parameter. Diese liegt zwischen 60 und 90 Minuten. Die Umsetzung und Denaturierung des Eiweißes erfolgt bei der Mikrowellenkochung schneller, was sich bereits während der Kochung an einem besseren Ausflocken (Bruchbildung) des Eiweißes feststellen läßt und optisch sichtbar ist. Hierbei wirken sich die oben erwähnten Temperaturspitzen von bis zu 104 °C positiv aus. Die Ge- samttemperatur der Würze übersteigt die Temperatur für atmosphärische Kochung nicht. Es lassen sich somit ansatzweise die Vorteile der Kochung bei erhöhter Temperatur nutzen, ohne die konstruktiven und technologischen Nachteile dieser sogenannten Niederdruckkochung (104 °C, geringer Überdruck). Bei der Niederdruckkochung sind die Sudgefäße bedeutend teurer und es treten Probleme seitens der Würzequalität auf, da die thermische Belastung größer ist und zum Ausdampfen der flüchtigen Würzebestandteile das Sudgefäß drucklos gemacht werden muß. Bei der Mikrowellenkochung findet das Ausdampfen ständig statt.

Das Ausdampfen wird bei der Mikrowellenkochung noch dadurch unter- stützt, daß aus der Würzeoberfläche austretender Dampf das Mikrowel- lenfeld nicht verläßt und somit nicht zu Dampfschwaden kondensiert, welche zum Teil wieder in die Flüssigkeit eintreten. Der Dampf kann als Wasserdampfgas ausdampfen. Dies ist einer der Gründe für die bessere Verdampfung bei diesem System.

Beim DMS wirkt sich die Mikrowellenkochung zweifach positiv aus. Die Spaltung des DMS-P geht rascher vonstatten, da dieser Prozeß bei höhe- rer thermischer Intensität schneller abläuft. Die bessere Verdampfung bewirkt ein weitgehenderes Ausdampfen und somit niedrigere Gehalte an freiem DMS bereits nach kürzerer Kochzeit. Die beschriebene chemische

Umsetzung des DMS begrenzt die Kochzeit heutiger Systeme auf minde- stens 60 Minuten, in der Regel bis zu 90 Minuten. Das Mikrowellenkoch- system läßt Kochzeiten von 30 bis 45 Minuten möglich werden, was die Kapazitäten einer Brauerei erheblich erhöht und den Erergieaufwand senkt.

Die Isomerisation der a-Säure des Hopfens ist ebenfalls zeit-und tempe- raturabhängig. Bei der intensiven Temperatureinwirkung der Mikrowel- lenkochung geht dieser Vorgang schneller vonstatten, was zur Folge hat, daß nach kürzerer Kochzeit bereits mehr a-Säure isomerisiert ist. Die Hopfengabe kann überdies aufgrund des folglich besseren Wirkungsgra- des reduziert werden, was aufgrund des Hopfenpreises beachtliche wirt- schaftliche Bedeutung hat.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt im niedrigen Polyphenolgehalt der Würze. Diese Gerbstoffe sind in der Würze für das Ausfällen des Eiweißes mitverantwortlich. Ihr Gehalt sollte in der Ausschlagwürze nach der Kochung niedrig sein, da sie sonst auch im fertigen Bier noch Eiweiß ausfällen werden. Dies wirkt sich negativ auf die Haltbarkeit aus. Der Gehalt an Polyphenolen ist bei der Mikrowellenkochung bedeutend niedriger als bei der Kochung des Standes der Technik. Dies erfordert bei der späteren Bierfiltration einen geringeren Einsatz an Stabilisierungs- mitteln, mit denen die Gerbstoffe (Polyphenole) aus dem Bier entfernt werden, um somit indirekt Eiweißtrübungen zu verhindern.

Im folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen und Diagramme näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 in schematischer blockdiagrammartiger Gestaltung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge- mäßen Vorrichtung mit außerhalb des Sudgefäßes angeordnetem Mikrowellenerzeuger ;

Fig. 2 in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsge- mäßen Vorrichtung mit im Sudgefäß angeordnetem Mikrowellenerzeuger ; und Fig. 3,4,5 Analysendiagramme einer mit dem erfindungsge- mäßen Verfahren hergestellten Würze.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist einen Behälter 3 in Form eines Sudgefäßes auf. In diesen Behälter ist die zu kochende Würze 4 einbringbar. Im Decken-oder Deckelbereich des Behälters 3 ist eine Dampfauslaßöffnung 5 zur Abführung des verdampften Wassers und der darin enthaltenen flüchtigen Würzebestandteile angeordnet.

Außerhalb des Behälters 3 ist ein Mikrowellenerzeuger 1 angeordnet, der über einen Mikrowellenleiter 7, beispielsweise in Form eines Reflexions- rohres, mit dem Innenraum des Behälters 3 verbunden ist. Durch diesen Mikrowellenleiter 7 sind die im Mikrowellenerzeuger 1 erzeugten Mikro- wellen zur Würzeerwärmung in den Behälter 3 einleitbar.

Der Mikrowellenerzeuger ist über Rohrleitungen 8 mit einem Gefäß 9, das Brauwasser enthält, verbunden. Dabei wird Brauwasser während des Betriebs des Mikrowellenerzeugers 1 zur Abkühlung über eine nicht dar- gestellte Wärmetauschereinheit geführt, so daß die Abwärme des Mikro- wellenerzeugers als Prozesswärme wiedergewinnbar und gegebenenfalls in einem Energiespeicher zwischenspeicherbar ist.

Beim in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Mikrowellener- zeuger 1 innerhalb des Sudgefäßes 3 angeordnet, so daß die Mikrowellen mehr oder weniger gleichmäßig verteilt im gesamten Flüssigkeitsvolumen in die Würze 4 einleitbar sind.

Zur Vermeidung des Austritts von Mikrowellen aus dem Behälter 3 durch die Dampfablaßöffnung 5 ist diese mit einem Mikrowellenreflektor 6 in Form einer Gitterstruktur versehen. Die Maschenweite des Gitters ist da-

bei in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Frequenz bzw.

Wellenlänge der Mikrowelle so zu wählen, daß kein Wellendurchtritt erfolgen kann. Für den abzuführenden Dampf stellt ein solches Gitter jedoch kein Strömungshindernis dar.

Die Stromversorgung des Mikrowellenerzeugers erfolgt über ein lediglich schematisch angedeutetes Blockheizkraftwerk 2.

Beispiel : Es wurden Versuche zur Kochung von Würze durchgeführt, wobei die Erhitzungsarten und die Erhitzungszeiten variiert wurden.

Die Würzen wurden 30,45 und 60 Minuten gekocht.

Als Erhitzungssysteme wurden eine Mikrowellenquelle (Mikrowelle 1 und 2) und eine elektrische Direkterhitzung (Topf) verwendet.

Die Würzeproben stammten aus einem Sud. Die Hopfengaben erfolgten bei jedem Versuch direkt nach Kochbeginn. Qualität und Quantität der Hopfengaben war jeweils gleich.

Während der Kochung fand eine Kontrolle der Verdampfungsintensität und der Eiweißkoagulation (Bruchbildung) statt.

Es konnte festgestellt werden, daß bei der Mikrowellenkochung die Verdampfung wesentlich intensiver war.

Die Eiweißkoagulation zeichnete sich bei der Mikrowellenkochung durch eine außergewöhnlich grobe Bruchbildung aus, was als sehr positives Qualitätsmerkmal zu sehen ist. Diese positiven Befunde ergaben sich bei der Mikrowellenkochung aller drei Kochzeiten.

Die konventionelle Kochung konnte diese Resultate nicht erreichen.

Die Würzen wurden nach dem Abkühlen analysiert. Die Ergebnisse sind den Figuren 3,4 und 5, sowie der Beschreibung zu entnehmen.

Es kann festgestellt werden, daß bei der Mikrowellenkochung in bedeu- tend kürzerer Zeit bessere Würzen erzielt werden.