Verfahren zur Bierherstellung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bierherstellung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Zum Herstellen von Bier sind eine Vielzahl von Prozessen zur Herstellung von Zwischenprodukten notwendig. Insbesondere sind viele der Zwischenprozesse bei der Bierherstellung pH-Wert- und/oder mineralstoffabhängig. Weil die Gabe von Laugen, Säuren und/oder Spurenelementen in die Zwischenprodukte jedoch nur wenig akzeptiert ist und zu Abhängigkeiten von Lieferanten führt, bzw. lebensmittelrechtliche Gesetze Zugaben beschränken, werden alternative- vorzugsweise reinheitsgebotskonforme Verfahren bevorzugt.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bierherstellung bereitzustellen, das auf einfache Art und Weise eine Prozessoptimierung erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Ionisierung von einer an einem Prozess zur Herstellung eines Zwischenprodukts beteiligten Flüssigkeit können diverse Prozessschritte optimiert werden, ohne dass zusätzliche Chemikalien zugesetzt werden müssen. Dabei kann die Flüssigkeit eine Flüssigkeit sein, die verwendet wird um das Zwischenprodukt zu erzeugen oder aber auch z.B. ein Gemisch aus dem das Zwischenprodukt gebildet ist. So werden beispielsweise chemische, physikalische und enzymatische Prozesse signifikant durch Einstellen eines bestimmten pH-Wertbereichs und Mineralisation der Prozessmedien beeinflusst. Außerdem können Stoffwechselvorgänge von Mikroorganismen, z.B. auch durch Spannung und Stromfluss manipuliert werden. Eine Ionisierung ist einfach und kostengünstig zu realisieren. Auch können unerwünschte Anionen oder Kationen durch gezielte Ionisierung entfernt werden. Das Erzeugen der Würze beginnt im Sud- hausprozess, die erzeugte Würze wird dann zu Bier vergoren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, dass die Ionisierung mittels Diaphragmaelektrolyse erfolgt. Durch die Diaphragmaelektrolyse kommt es zu einer lonenverschiebung und lokalen Anreicherung unterschiedlich geladener Teilchen. Ein Teil der Flüssigkeit auf einer Seite der Membran nimmt einen sauren Charakter an, wohingegen der andere Teil basisch wird. Die Anreicherung von bestimmten geladenen Teilchen in einem Bereich der Vorrichtung ebenso wie die Änderung des pH-Werts kann gezielt genutzt werden, um Prozesse zur Herstellung von Zwischenprodukten bei der Bierherstellung zu optimieren, ohne dass Fremdstoffe zugesetzt werden müssen. Durch die Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden bzw. der Stromstärke des Stroms, der zwischen den Elektroden fließt, der Verweilzeit und dem Charakter mindestens einer der zu ionisierenden Flüssigkeit in der Vorrichtung, der Größe der Kontaktfläche der Elektroden, der Eigenschaft bzw. Permeabilität der Trennmembran und der Reaktionstemperatur kann die Elektrolyse gezielt beeinflusst werden und somit beispielsweise gezielt der pH-Wert eingestellt werden. Eine entsprechende Vorrichtung zur Diaphragmaelektrolyse kann kostengünstig und einfach bereitgestellt und auch in bestehende Systeme nachgerüstet werden.

Bei der Diaphragmaelektrolyse werden eine saure und eine basische Fraktion erzeugt, wobei eine der Fraktionen zur Herstellung des Zwischenprodukts verwendet werden kann. Wird beispielsweise der Prozess zur Erzeugung des Zwischenprodukts in einem basischen Milieu begünstigt, so wird für diesen Zwischenprozess die basische Fraktion verwendet. Die andere Fraktion wird dann entweder verworfen und/oder für einen anderen, d.h. zum Beispiel, in der Produktionskette nachfolgenden oder aber auch vorherigen Prozessschritt, verwendet. So kann beispielsweise, nachdem bestimmte Reaktionen im basischen Milieu stattgefunden haben, anschließend die saure Fraktion wieder hinzugefügt werden, was einerseits zu einem pH-Wert- Ausgleich führt und andererseits auch sicherstellt, dass Ionen, die in den sauren Bereich durch die Membran permeiert sind, wieder dem nachfolgenden Produkt zugeführt werden und nicht verloren gehen. Überschüssige saure/alkalische Fraktionen können z.B. zu Reinigungszwecken verwendet werden.

Die Vorrichtung zur Elektrolyse, insbesondere Diaphragmaelektrolyse weist also zwei durch eine Membran getrennte Bereiche auf, wobei im ersten Bereich die basische Fraktion und im zweiten Bereich die saure Fraktion erzeugt wird. Eine zu ionisierende Flüssigkeit kann also in den ersten und in den zweiten Bereich geleitet und ionisiert werden und wieder aus den jeweiligen Bereichen ausgeleitet werden. Dabei kann die Ionisierung im Batchbetrieb oder kontinuierlich erfolgen.

Es ist aber auch möglich, zwei unterschiedliche zu ionisierende Flüssigkeiten jeweils in den ersten und zweiten Bereich zu leiten und wieder aus den jeweiligen Bereichen auszuleiten. So kann beispielsweise eine Flüssigkeit eines ersten Prozesses durch einen der beiden Bereiche geleitet werden und Flüssigkeit oder Wasser eines anderen Prozesses durch den anderen Bereich der Vorrichtung geleitet werden, wobei die Flüssigkeit eines anderen Prozesses beispielsweise Flüssigkeit einer früheren oder späteren Produktionsphase sein kann. So kann beispielsweise im Gleich- oder Gegenstrom Wasser durch den zweiten Bereich zur Erzeugung von saurem Wasser geleitet werden und gehopfte Würze durch den ersten Bereich geleitet werden, um basische gehopfte Würze zu erzeugen.

Es ist auch möglich, dass z.B. in den ersten Bereich die gehopfte Würze geleitet wird, während in den zweiten Bereich Ausschlagwürze geleitet wird, deren pH-Wert dann z.B. herabgesetzt werden kann. Somit können Mineralstoffverschiebungen und/oder pH-Wert-Verschiebungen effizient genutzt werden.

Es ist auch möglich, dass der erste und/oder zweite Bereich durch gezielte Begasung beeinflusst wird. So kann beispielsweise ein Gas, zum Beispiel Luft oder Ozon, eingeleitet werden, derart, dass zum Beispiel Mineralstoffkomplexe ausgefällt und wahlweise dem Prozess entzogen werden können. Es ist auch möglich, dass zum Ausfällen der Mineralstoffkomplexe die Flüssigkeit vor der Ionisierung begast wird.

Es ist auch möglich, dass Flüssigkeit oder die Flüssigkeiten jeweils im Kreislauf durch den ersten und/oder zweiten Bereich zirkulieren. Dabei kann beispielsweise die Flüssigkeit in einem Behälter (z.B. auch Reaktions-/Prozessbehälter) bzw. Puffer gespeichert sein und batchweise oder kontinuierlich durch den jeweiligen Bereich der Vorrichtung zur Diaphragmaelektrolyse sowie den Behälter zirkulieren, so dass eine effektive Mineralstoffverschiebung bzw. pH-Wert- Verschiebung möglich ist.

Es ist aber auch möglich, dass die zu ionisierende Flüssigkeit durch einen der beiden Bereiche geleitet wird, dann eine bestimmte Reaktionsstrecke (zum Beispiel Rohrleitungssystem) durchläuft und im Anschluss dem anderen Bereich der gleichen oder einer anderen Vorrichtung zugeführt wird. Somit gehen in dem Produkt keine Mineralstoffe verloren sondern man nutzt lediglich für ein bestimmtes Zeitintervall eine Verschiebung der Ionen- bzw. pH-Wert-Verschiebung in effizienter Art und Weise aus.

Es ist ganz besonders vorteilhaft, dass durch die Ionisierung ein vorbestimmter pH-Wert und/oder Redoxpotential eingestellt wird. Dabei kann durch gezieltes Einstellen der lonisie- rungsparameter, wie beispielsweise Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden bzw. Stromstärke, Verweilzeit der Flüssigkeit in der Vorrichtung, Größe der Kontaktfläche der Elektroden, Temperatur der Flüssigkeit etc. der pH-Wert eingestellt werden, was vorzugsweise durch kontinuierliche pH-Wert-Messung und/oder durch Messen des Redoxpotentials kontrolliert werden kann. Einstellen des pH-Wertes (bzw. des Redoxpotentials) durch Ionisierung wird hier im Sinne von zumindest teilweises Verändern bzw. Einstellen durch Ionisierung verstanden, d.h., dass eventuell der pH-Wert zusätzlich noch durch andere Maßnahmen, wie z.B. Zugabe von bestimmten pH-Wert verändernden Stoffen, beeinflusst werden kann.

Ein Prozess zur Herstellung eines Zwischenprodukts kann beispielsweise ein Prozess aus folgender Gruppe sein: Hopfenisomerisierung, Hopfenaromastoffauslaugung Herstellen einer Kieselgurlösung zur Anschwemmfiltration, Herstellen von Maische, Läutern, Anschwänzen, Herstellen der Würze, insbesondere Würzesäuerung und Würzekochung, Sauergutherstellung, Bakteirzidproduktion (z.B. Nisin), Säuerung von Mikroorganismen, insbesondere Hefe.

Ganz besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung für die Hopfenisomerisierung als Prozess einsetzen. Das Zwischenprodukt ist dann das isomerisierte Hopfen-/ Flüssigkeitsgemisch, das der Würze zugefügt wird. Die Isomerisierung des Hopfens erfolgt vorzugsweise in einem basischen Milieu, insbesondere in einem pH-Wert-Bereich von 8 bis 14, vorzugsweise 9 bis 14 wobei die pH-Wert-Einstellung durch Ionisierung eines beteiligten Fluids erfolgt. Der pH-Wert der Würze liegt normalerweise in einem Bereich von 5 und kann also durch Ionisierung wirksam auf pH-Werte > 5 erhöht werden. Es kann vorteilhaft sein, wenn unerwünschte Stoffe, zum Beispiel Eisenionen oder Manganionen vor der Ionisierung entfernt werden. Dies kann beispielsweise klassisch geschehen (zum Beispiel durch Fällung, Komplexbildung und/oder durch Osmoseanlagen) oder mit Hilfe einer vorangeschalteten Ionisierung. Es ist auch möglich, dass Stoffe, wie zum Beispiel Calcium, Magnesium, Titan, Stickstoff, Ammonium oder Fluor der Flüssigkeit vor der Ionisierung zugegeben werden.

Die Hopfenisomerisierung kann entweder so erfolgen, dass eine Flüssigkeit, insbesondere Würze oder Wasser ionisiert wird und der basischen Fraktion der ionisierten Flüssigkeit Hopfen zudosiert wird. Es ist aber auch möglich, dass Hopfen einer Flüssigkeit, insbesondere Würze oder Wasser zudosiert wird und das Gemisch anschließend kontinuierlich oder batchweise ionisiert wird, derart, dass ein basischer pH-Wert erzeugt wird. Dann ist es vorteilhaft das Gemisch zuvor noch über einen Filter zu leiten, auch um z.B. Verblockungen der Membranen zu vermeiden.

Während und/oder nach der Ionisierung findet der Isomerisierungsvorgang statt.

Somit kann auf einfache Art und Weise ein basisches Milieu erzeugt werden, so dass die Bitterstoffausbeute des Hopfens wesentlich erhöht werden kann. Versuche haben dabei ergeben, dass die Ausbeute im Durchschnitt bis zu 20 % erhöht werden kann, was zu wesentlichen Ersparnissen bei der Bierherstellung führt.

Vorteilhafterweise erfolgt dann die Hopfenisomerisierung in einem separaten Isomerisationsbehälter, wobei die Isomerisierung vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 20 bis 100 °C, insbesondere 60 bis 100 °C durchgeführt wird und das Gemisch vorzugsweise homogenisiert wird, beispielsweise durch Rühren, durch den Einsatz von Dispergierpumpen, Umwälzen bzw. Ultraschall- oder mechanische Rütteleinheiten. Zum Erzeugen einer bestimmten Temperatur kann beispielsweise eine regelbare Heizeinrichtung vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können zumindest Teile des Hopfen-Flüssigkeits-Gemisch (bzw. einer der zu ionisierenden Flüssigkeit) vor dem Isomerisationsbehälter erhitzt werden.

Nach der Hopfenisomerisierung kann das Gemisch der Würzepfanne zum Kochen der Würze und/oder aber nach dem Kochen zugegeben werden. (Unter Kochen kann dabei auch Heißhalten knapp unter Siedetemperatur verstanden werden).

Eine beim Ionisieren erzeugte saure Fluidfraktion kann nach der Isomerisierung dem basischen Flüssigkeits-Hopfen-Gemisch zudosiert werden, um den pH-Wert wieder zu senken, so dass eine Aromastoffauslaugung begünstigt werden kann. So kann der Hopfen zunächst in der basischen Flüssigkeitsfraktion behandelt werden, so dass eine Isomerisierung begünstigt werden kann und gleichzeitig eine Reduzierung von Nitraten erfolgt, bevor anschließend eine saure Behandlung zur Aromastoffauslaugung vollzogen werden kann. Dies ist eine sehr vorteilhafte Prozessführung.

Es ist auch möglich, dass der Hopfen und/oder ein Teil des Hopfens in einem sauren Milieu behandelt wird, um eine Aromastoffauslaugung zu begünstigen, wobei die entsprechenden Milieus wie zuvor beschrieben durch die Ionisierung von zumindest einem Teil des Gemischs erzeugt werden. So können beispielsweise durch eine vorangestellte saure Behandlung gewünschte Aromastoff komplexe gelöst werden. Diese Zwischenprodukte werden vorzugsweise am Ende der Würzekochung, d.h. z.B. im Whirlpool (sog.„late hopping", während des Transfers und/oder im kalten Prozessbereich (sog.„dry hopping") verwendet, damit die flüchtigen Stoffe nicht verdampfen, verstoffwechselt und/oder durch Anhaftungen verloren gehen.

Diesbezüglich besteht auch die Möglichkeit z.B. das Hopfen-/ Flüssigkeitsgemisch derart zu behandeln, dass zunächst ein geringer (saurer) pH-Wert (vorzugsweise unter pH 5,0) für eine Aromastoff lösung sorgt und dann später, durch die Einstellung eines basischen pH-Wert- Milieus die Isomerisierung, sprich Bitterstofftransformation begünstigt werden.

Auch kann die lonisierungstechnologie gezielt dazu genutzt werden, um z.B. im Hopfen enthaltene Stoffe wie Nitrate, Pestizide und/oder Mikroben gezielt zu entfernen bzw. deren Gehalte zu reduzieren.

So kann beispielsweise eine Entziehung derartiger Stoffe mittels lonisierungstechnologie vorab erfolgen, bevor dann der Prozess der Isomerisierung und/oder Aromastoffauslaugung, beispielsweise bei höherer oder niedriger Temperatur vorgenommen wird. Das Fluid indem dann die unerwünschten Stoffe übergegangen sind kann wahlweise verworfen, oder andersartig (z.B. zur Reinigung) genutzt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Prozess zur Herstellung eines Zwischenpro- dukts ein Prozess zur Herstellung von Kieselgurlösung für die Anschwemmfiltration, wobei insbesondere Kieselgur in Flüssigkeit eingebracht und dann ionisiert wird, wobei der pH-Wert in einem Bereich von 2 bis 7 eingestellt wird. Das Zwischenprodukt ist hier die in Flüssigkeit gelöste Kieselgur. Dieses Verfahren bringt den Vorteil mit sich, dass verhindert werden kann, dass durch den Kieselgureintrag auch unerwünschte Stoffe wie Eisen, und/oder Arsen mit in das Produkt eingebracht werden. Durch das Elektrodialyseverfahren werden lonenverschiebungen erreicht, derart, dass unerwünschte Ionen, zum Beispiel die zuvor genannten Ionen aus der Kieselgurlösung wirksam entfernt werden können. Dies ermöglicht somit auch die Verwendung von bisher als„minderwertig" klassifizierten Guren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise der pH-Wert durch Einstellen von mindestens einem Parameter aus folgender Gruppe eingestellt werden:

Temperatur der zu ionisierenden Flüssigkeit, Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden bzw. Stromstärke, Verweilzeit der zu ionisierenden Flüssigkeit in der Vorrichtung, Flussrate der zu ionisierenden Flüssigkeit, Abstand von Elektroden zu Membranen, Art der Membranen, (Mine- ral)Stoffgehalt in den Flüssigkeiten, d.h., dass gezielt Mineralstoffe zudosiert werden können.

Fig. 1 zeigt grob schematisch eine Vorrichtung zur Diaphragmaanalyse für das erfindungsgemäße Verfahren.

Fig. 2a zeigt grob schematisch einen Plattenionisator, geeignet für das erfindungsgemäße

Verfahren.

Fig. 2b zeigt grob schematisch einen Rohrbündelionisator, geeignet für das erfindungsgemäße Verfahren.

Fig. 3a, b zeigen schematisch das Führen von unterschiedlichen Flüssigkeiten im ersten und zweiten Bereich einer Vorrichtung zur Diaphragmaelektrolyse.

Fig. 4 zeigt grob schematisch eine Vorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 zeigt grob schematisch eine Vorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6a zeigt einen möglichen Ablaufplan eines Zwischenprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6b zeigt grob schematisch einen Ablaufplan gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7 zeigt einen Ablaufplan gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8 zeigt einen Ablaufplan gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden

Erfindung.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm, das die Ausbeute des Iso-a-Gehalts in Abhängigkeit des pH- Werts darstellt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei der Bierherstellung, bei zumindest einem Prozess zur Herstellung eines Zwischenprodukts, eine Ionisierung durchgeführt. Hier eignet sich besonders vorteilhaft die Diaphragmaelektrolyse, die in Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 näher erläutert wird. Wie insbesondere der Fig. 1 entnommen werden kann, wird die zu ionisierende Flüssigkeit beispielsweise in den ersten und zweiten Bereich 1 , 2 der Vorrichtung 9 geleitet. Durch Anlegen einer Potenzialdifferenz an zwei Elektroden 6a, 6b kommt es zu einer lonenverschie- bung und lokalen Anreicherung unterschiedlich geladener Teilchen. Wie aus Abb. 1 ersichtlich ist, nimmt ein Teil der Flüssigkeit einen sauren Charakter an, wohingegen ein anderer Teil, auf der anderen Seite der Membran 5, basische Eigenschaften aufweist. Dabei wird der Prozess unter anderem durch beispielsweise die Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden 6a, 6b bzw. die Stromstärke durch den Elektrolyten, die Verweilzeit der Flüssigkeit in den Bereichen bzw. Kammern der Vorrichtung, die Kontaktfläche, dem Abstand der Elektroden zur Membran und der Membraneigenschaften bestimmt, lonisierungsprozesse können dabei wahlweise im Batchverfahren und/oder im kontinuierlichen und/oder im diskontinuierlichen Durchflussverfahren vorgenommen werden, um so eine Charge herstellen zu können. Obgleich bei dem Durchflussverfahren vorzugsweise mindestens eine Membranseite von einem Fluid angeströmt wird, kann der Prozess wahlweise auch stationär, sprich ohne Zwangsanströmung erfolgen.

Fig. 2a zeigt ein Beispiel für einen Platten/Kammer-Ionisator. Bei Platten- oder Kammer- Ionisatoren wird vorzugsweise eine flächige Membran 5 verwendet. Die Membran sollte idealerweise inert, säure-/laugeresistent und temperaturstabil bis mindestens 60 °C, vorzugsweise 0 C bis 140 °C sein. Die Membran ist bevorzugt rückspülbar. Ebenfalls vorteilhaft ist wenn die Membran so aufgebaut ist, dass die Polung umgekehrt werden kann, so kann beispielsweise nach einer bestimmten Betriebszeit die saure Seite zur basischen Seite gemacht werden. Somit können zum Beispiel Ablagerungen wie Kalk, welche an der basischen Seite angelagert wurden, durch Polaritätswechsel entfernt werden. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch andere, dem Fachmann bekannte Mittel zur Reinigung, Regeneration und oder Desinfektion der Membran, Elektroden, Reaktionsräume, Prozessbehälter etc. verwendet werden. So können beispielsweise Laugen, Basen und/oder andere funktionelle Wirkstoffe wie beispielsweise Tenside oder Enzyme mit eingesetzt werden.

Beispielsweise eignen sich Naphthalin- Kunststoff- und Keramikmembranen besonders gut für die erfindungsgemäße Applikation.

Die Membranen werden vorzugsweise in einem Kunststoffrahmen dichtend eingespannt, so dass beide Reaktionskammern 1 , 2 nicht oder möglichst schwach leitend miteinander in Verbindung stehen. Idealerweise sollte ein geringer Abstand (zwischen 1 bis 50 mm, idealerweise 50 bis 300 mm) zwischen der Membran 5 und der Elektrode 6a, 6b im Reaktionsraum gewährleistet werden, um die Reaktionen zu katalysieren. Außerdem können Strömungsführungen wie Gänge/Kanäle im Reaktionsraum zu einer definierten Fluidleitung und der idealen Abführung von entstehenden Gasen beitragen. Wenn Zwischenprodukte aus der Brauerei in die Bereiche bzw. Kammern der Vorrichtung geleitet werden, muss möglicherweise ein Filter vorgeschaltet werden, um den Feststoffeintrag zu reduzieren. Generell können die Reaktionsräume, sprich der Abstand zwischen Membran und Elektroden, an die zu ionisierenden Flüssigkeiten und die gewünschten Reaktionen angepasst werden.

Um eine möglichst große Reaktionsfläche zu gewährleisten, sind die Elektroden vorzugsweise ebenfalls flächig angebracht. Zur Vermeidung von Korrosionen bestehen die Elektroden aus möglichst reaktionsstabilen Materialien, wie beispielsweise aus Titan oder ein titanbeschichtetes Material. Wahlweise kann jedoch auch höherwertiges Metall wie Platin oder Gold bzw. entsprechend beschichtete Materialien verwendet werden.

Es können auch mehrere Kammern parallel oder in Reihe geschaltet werden, um die Leistung der Anlage zu erhöhen.

Fig. 2b zeigt eine andere mögliche Ausführungsform der Vorrichtung zur Diaphragmaelektrolyse, nämlich einen Rohrionisator, die nach dem gleichen Prinzip wie der Plattenionisator arbeitet und sich insbesondere für das Durchflussverfahren (im Gleich- oder Wechselstrom) eignet. Hier eignen sich insbesondere starre Membranen 5.

Unabhängig von der Bauweise (Platten oder Röhrenapparat, Größe der Elektroden, Kammergröße etc.) sollten sich Parameter wie Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden 6a, 6b bzw. Stromstärke, Durchsatzmenge der Flüssigkeit pro Zeit bzw. Verweildauer der Flüssigkeit in den Bereichen bzw. Kammern, Betriebstemperatur) einstellen lassen. Um die Ionisierung für einen bestimmten Prozess anzupassen, kann beispielsweise der pH- Wert der im ersten und/oder zweiten Bereich ionisierten Flüssigkeit gemessen werden. Vorteilhafterweise wird der pH-Wert auf einen vorbestimmten pH-Wert bzw. pH-Wert-Bereich eingestellt. Im Batch-Betrieb kann dabei beispielsweise die Verweilzeit in der Vorrichtung entsprechend lange gewählt werden derart, dass sich der bestimmte pH-Wert einstellt. Im Durchflussverfahren kann beispielsweise die Prozesszeit bei einer bestimmten Flussrate so lange gewählt werden, bis sich der gewünschte pH-Wert einstellt.

Ebenso können zusätzlich oder alternativ andere Messprinzipien wie die Bestimmung des Redoxpotentials zur Prozesssteuerung bzw. Regelung eingesetzt werden.

Wie insbesondere aus Fig. 3a und 3b hervorgeht, kann entweder dem ersten und zweiten Bereich die gleiche zu ionisierende Flüssigkeit zugeführt werden oder aber es werden dem ersten und zweiten Bereich unterschiedliche zu ionisierende Flüssigkeiten zugeführt. Fig. 3a zeigt ein Beispiel, bei dem durch den ersten Bereich 1 gehopfte Würze geleitet wird und durch den zweiten Bereich Wasser. Fig. 3b zeigt ein Beispiel, bei dem durch den ersten Bereich gehopfte Würze und durch den zweiten Bereich Ausschlagwürze geleitet wird, d.h. die Würze, die nach dem Würzekochen z.B. in der Würzepfanne entnommen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für eine Vielzahl von Prozessen zur Herstellung von Zwischenprodukten bei der Bierherstellung geeignet, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Erfindung wird nachfolgend für die Hopfenisomerisierung näher erläutert. Das Zwischenprodukt ist hier das isomerisierte Hopfen-/ Flüssigkeitsgemisch.

Bislang wurde der Hopfen direkt der Würzepfanne zugegeben derart, dass in der kochenden Würze eine Umlagerung in der Struktur, insbesondere der Alpha-, Beta- und weiteren Hopfensäuren stattfindet, die man als Isomerisierung bezeichnet. Die entstehenden Isoverbindungen sind viel löslicher als z.B. die Alphasäuren, aus denen sie entstanden sind. Die Isomerisierung der Alphasäuren bei der Kochung ist jedoch keineswegs vollständig.

Gemäß der vorliegenden Erfindung findet nun bei dem Prozess der Hopfenisomerisierung eine Ionisierung statt, derart, dass ein basisches Milieu in einem Hopfen-/Flüssigkeitsgemisch erzeugt wird. Dabei soll der pH-Wert vorzugsweise in einem Bereich von vorzugsweise von 8,0 bis 14 eingestellt werden. Wird die Isomerisierung in diesem pH-Wert durchgeführt, so kann die Ausbeute des Hopfens um bis zu 20 % erhöht werden, was zu wesentlichen Ersparnissen bei der Bierherstellung führt. Wie insbesondere aus Fig. 9 hervorgeht, ist die Ausbeute an lso-o Säuren im basischen Bereich wesentlich höher als im sauren Bereich.

Dabei erfolgt die Isomerisierung vorzugsweise bevor ein Hopfen-/Flüssigkeitsgemisch der Würzepfanne zugeführt wird. Dabei gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, wie beispielsweise in Fig. 6a, 6b, 7 erläutert wird.

Wie beispielsweise aus Fig. 6a hervorgeht, kann eine Flüssigkeit, insbesondere flüssige Würze oder Wasser, mit Hopfen gemischt werden, wobei dann das Gemisch ionisiert wird. Dabei wird das Gemisch sowohl dem ersten als auch dem zweiten Bereich der Vorrichtung zum Ionisieren zugeführt, derart, dass sowohl eine basische B als auch eine saure Fraktion A erzeugt wird. Der lonisierungsprozess wird, wie zuvor beschrieben, so lange durchgeführt, bis sich z.B. ein gewünschter pH-Wert einstellt. Die basische Fraktion B kann dann, wie nachfolgend erläutert, in einem Isomerisierungsbehälter 7 aufgefangen werden oder bereits während der Ionisierung durch den Behälter 7 zirkulieren (Fig. 4) und isomerisieren. Dabei wird die Isomerisierung vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 20 bis 100 °C durchgeführt und das Gemisch vorzugsweise homogenisiert, beispielsweise durch Rühren, durch den Einsatz von Dispergierpumpen, Umwälzen bzw. Ultraschall oder mechanischen Rütteleinheiten. Zum Erzeugen einer bestimmten Temperatur kann beispielsweise eine regelbare Heizeinrichtung vorgesehen sein. Es ist aber auch alternativ oder zusätzlich möglich, zumindest Teile des Hopfen-/ Flüssigkeitsgemischs bereits vor Eintritt in den Isomerisationsbehälter zu erhitzen. Die Isomerisierung wird so lange durchgeführt, bis die Prozesse im benötigten Maß erfolgt sind. Dies kann beispielsweise mittels einer zuvor durchgeführten Analyse für bestimmte Prozessbedingungen ermittelt werden (z.B. Kalibrierung), und/oder es erfolgen laufend Kontrollen, insbesondere eine automatische Regelung beispielsweise mit Hilfe von pH- und/oder Redox- Potenzialmessungen. Anschließend wird das Hopfen-/Flüssigkeitsgemisch z.B. in die Würzepfanne vor und/oder während und/oder nach dem Würzekochen zugeführt, wonach die fertige Ausschlagwürze entnommen werden kann. Die bei der Ionisierung entstandene saure Fraktion A kann dann, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, nach der Isomerisierung und/oder in die Würzepfanne und/oder nach dem Würzekochen wieder rückgeführt werden, beispielsweise in einer bestimmten Menge derart, dass sich ein bestimmter pH-Wert einstellt. Dies hat den Vorteil, dass Ionen, die in die saure Fraktion übergegangen sind, der Würze wieder zugeführt werden können. Zusätzlich oder alternativ kann das Hopfen-/Flüssigkeitsgemisch auch an jeder anderen Prozessstelle bei der Bierbereitung zugegeben werden und/oder die saure Fraktion A auch für andere Prozesse verwendet werden, beispielsweise auch zu Reinigungszwecken.

Ein derartiger Prozess hat auch den Vorteil, dass der Gehalt bestimmter Stoffe eingestellt werden kann. So lassen sich beispielsweise Pestizid-, Eisen- und/oder Nitrategehalte erfindungsgemäß aktiv und gezielt reduzieren.

Fig. 6b entspricht im Wesentlichen dem in Fig. 6a gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Aus- nähme, dass der Vorrichtung zur Diaphragmaionisierung das Hopfen-/Flüssigkeitsgemisch nur in den ersten Bereich 1 geleitet und ionisiert wird, während in den zweiten Bereich eine andere Flüssigkeit, z.B. Wasser oder Ausschlagwürze, geleitet wird. Die restlichen Prozessschritte entsprechen denen des vorherigen Ausführungsbeispiels.

Außerdem sei erwähnt dass sich die Figuren 6a und 6b auch dazu eignen, die (Hopfen) Aromastoffauslaugung zu ermöglichen. In diesen Fällen würde jedoch die saure Fraktion A verwendet und anstelle einer Isomerisierung würde eine Aromastoffauslaugung erfolgen. Anschließend erfolgt z.B. der Prozessschritt„Dry-Hopping" anstelle von„Würzepfanne".

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Hopfenisomerisierung, wobei hier z.B. zunächst die Flüssigkeit, z.B. Würze oder Wasser, ionisiert wird, indem die Flüssigkeit z.B. beiden Bereichen einer Vorrichtung zur Diaphragmaelektrolyse 9 zugeführt wird, wodurch eine basische und saure Fraktion erzeugt wird. Wie auch bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, wird dabei ein bestimmter gewünschter Soll-pH-Wert der basischen Fraktion B eingestellt. Nun wird der ionisierten Flüssigkeit Hopfen zudosiert und die Mischung dann dem Isomerisierungsgefäß zur Isomerisierung, wie zuvor beschrieben, zugeführt. Wie zuvor beschrieben, kann die saure Fraktion A dann auch wieder an unterschiedlichen Stellen rückgeführt werden oder für einen anderen Prozess verwendet werden. Wenn auch nicht dargestellt, kann ebenso wie in Fig. 6b auch bei dem in Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel die Ionisierung der Flüssigkeit derart erfolgen, dass die Flüssigkeit nur in den ersten Bereich 1 der Vorrichtung zur Diaphragmaelektrolyse 9 geleitet wird und eine weitere Flüssigkeit in den zweiten Bereich geleitet wird, aus der dann die saure Fraktion A erzeugt wird. Ferner kann alternativ die saure Fraktion A anstelle der basischen Fraktion B dazu verwendet werden, um z.B. Aromastoffauslaugereaktionen zu begünstigen.

Fig. 4 zeigt eine konkrete Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zur Hopfenisomerisierung/Aromastoffauslaugung. Wie in Fig. 6b erläutert, wird eine Flüssigkeit, z.B. Wasser oder Würze, in den Isomerisierbehälter 7 gegeben und Hopfen beispielsweise in Form von Hopfenextrakt, Doldenhopfen und/oder Hopfenpellets der Flüssigkeit zudosiert. Hierbei liegt das Verhältnis von Hopfen- zu Flüssigkeitsanteil vorzugsweise bei 1 :10 bis 1 :100. Der Isomerisationsbehälter 7 ist optional beheizbar und hat beispielsweise ein Volumen von 1000 Litern vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 20 bis 100 °C, noch bevorzugter von 60° bis 100 °C. Es ist aber auch möglich, eine der eingeleiteten Flüssigkeiten mittels Wärmetauscher außerhalb des Isomerisationsbehälters 7 zu erwärmen. Zur Homogenisierung weist der Behälter beispielsweise eine Rühreinrichtung 8 auf. Um nun ein basisches oder alternativ saures Milieu zu erzeugen, wird mit Hilfe einer Pumpe 10 das Hopfen- /Flüssigkeitsgemisch durch den ersten Bereich 1 der Vorrichtung zur Diaphragmaelektrolyse 9 hindurchgepumpt oder hindurchgesaugt. Dabei wurden zum Beispiel vorab empirisch die optimalen Werte für die Stromstärke bzw. Potenzialdifferenz für eine bestimmte Vorrichtung 9 ermittelt. Die Ionisierung erfolgt so lange, bis sich ein pH-Wert in einem Bereich zum Isomerisieren von idealerweise 8 bis 14 und zur Aromastoffauslaugung von kleiner 5, vorzugsweise 2 bis 4 einstellt. Bei diesen pH-Werten kann der Isomerisierungsvorgang/ Aromastoffauslaugungsvorgang optimiert ablaufen. Das Hopfen-/ Flüssigkeitsgemisch wird weiter so lange in dem Behälter 7 behalten, bis die gewünschten Reaktionen erfolgt sind. Dies kann beispielsweise durch Messung des Isomerisierungsgrades erkannt werden. Die Prozessdauer kann beispielsweise empirisch in einem Kalibrierungsprozess festgelegt werden.

Vorzugsweise ist eine Pumpe, zum Beispiel die Pumpe 10 regelbar, zum Beispiel frequenzgesteuert. Durch eine regelbare Pumpe ist der Volumenstrom frei wählbar, sodass die Geschwindigkeit der Ionisierung beeinflusst / gesteuert werden kann. Alternativ- oder zusätzlich zu einer regelbaren Pumpe kann dies auch mittels einem Regelventil und/oder einer Drossel oder ähnlichem bewerkstelligt werden.

Bei der Ionisierung wird durch den zweiten Bereich 2 der Vorrichtung 9 eine andere Flüssigkeit geleitet, wie beispielsweise Wasser oder Ausschlagwürze (siehe auch Fig. 3a und b). Dabei wird eine saure/basische Fraktion A/B erzeugt, wobei auch diese Flüssigkeit durch den zweiten Bereich zirkuliert. Diese saure/basische Fraktion kann beispielsweise nach Beenden der Ionisierung in einem Pufferspeicher zwischengespeichert werden und entweder, wie in Zusammenhang mit Fig. 6b beschrieben wurde, einem anderen Prozess oder der Würze zugeführt werden.

Das in Fig. 4 gezeigte konkrete Ausführungsbeispiel wurde in Zusammenhang mit einer externen Vorrichtung zur Diaphragmaelektrolyse 9 beschrieben. Es kann aber genauso gut eine entsprechende Vorrichtung zur Membrandiaphragmaelektrolyse in dem Isomerisationsbehälter 7 integriert sein, derart, dass der Behälter, in dem das Zwischenprodukt (Hopfen-/ Flüssigkeitsgemisch) behandelt wird, direkt mit der Membran 5 in Verbindung steht und/oder der Behälter durch eine Membran in separate Bereiche bzw. Reaktionsräume 1 , 2 untergliedert wird.

Es ist jedoch nicht nur möglich, wie zuvor beschrieben, dass die Hopfenisomerisierung durch Zirkulation durch eine Kammer 1 erfolgt, sondern es ist auch eine Hopfenisomerisation durch Zirkulation durch beide Kammern bzw. Bereichen möglich.

Hier ist das Zwischenprodukt ein isomerisiertes Hopfen-/Flüssigkeitsgemisch.

Das Hopfen-/Flüssigkeitsgemisch kann aber auch so über die Membran bzw. das Diaphragma geführt werden, dass es zeitlich versetzt an den positiv und negativ geladenen Elektroden 6a, b vorbeigeführt wird, wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht. Bei dieser Betriebsweise wird Flüssigkeit, z.B. heiße Würze oder heißes Wasser, zunächst mit Hopfen versetzt und an der negativ geladenen Elektrode 6a durch den ersten Bereich 1 vorbeigeleitet, so dass das Gemisch temporär einen basischen Charakter annimmt, was die gewünschte Isomerisationsreaktion begünstigt. Das Überführen in eine Reaktionsstrecke 3, beispielsweise eine entsprechend lange Leitung oder aber auch ein Gefäß, ermöglicht den zeitabhängigen Ablauf der Isomerisierung und verbessert die Durchmischung, bevor eine Neutralisierung in dem zweiten Bereich 2 der Vorrichtung zur Diaphragmaelektrolyse erfolgt. Dabei kann die Reaktionsstrecke 3 wahlweise ebenfalls beheizt werden, so dass eine Temperatur von 20 bis 100 °C des Gemischs aufrechterhalten werden kann. Die Ionisierung findet so statt, dass sich der zuvor genannte pH- Wertbereich einstellt. Es ist auch möglich, dass das Gemisch, das den Bereich 2 verlässt, erneut dem Bereich 1 zugeführt wird, um eine vollständige Isomerisierung zu erzielen. Bei diesem Verfahren ist vorteilhaft, dass keine Inhaltsstoffe des Hopfen-Würzegemisches verloren gehen, da das Gemisch sowohl durch den ersten als auch den zweiten Bereich geleitet wird. Dabei kann das Gemisch durch den 1. und 2. Bereich einer Vorrichtung oder aber durch den 1. und 2. Bereich von 2 verschiedenen Vorrichtungen geleitet werden, beispielsweise, wenn mehrere Vorrichtungen parallel oder hintereinander angeordnet sind.

Um eine Aromastoffauslaugung anstatt einer Isomerisierung zu begünstigen, kann auch in diesem Fall die Polarität der Elektroden vertauscht werden, so dass zuerst eine saure Reaktion und basische Neutralisation erfolgt.

Wie bereits erläutert, eignet sich das basische Milieu hervorragend zur Optimierung der Isomerisierung, sprich die Bitterstofftransformation zu begünstigen. Ein saures Milieu eignet sich jedoch eher dafür, aromastoffaktive Komponenten aus pflanzlichen Materialien herauszulösen. Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Hopfen oder ein Teil des Hopfen-/ Flüssig- keitsgemischs in einem sauren Milieu behandelt werden. Dadurch wird die Isomerisierungsrate und somit die Bitterstoffbildung verringert, jedoch eine Aromastoffauslaugung begünstigt. Derartig behandelte Produkte eignen sich dementsprechend für eine Aromatisierung, beispielsweise der zu kochenden Würze und/oder für den sogenannten Kaltbereich der Brauerei. In diesem Fall kann eine kalte Prozessführung von Vorteil sein (sogenanntes Dry-Hopping/ Kalthopfung/ Hopfen-Stopfen).

Zudem kann eine Aromastoffauslaugung beispielsweise auch bei kälteren Temperaturen bei z.B. -3 bis +20 °C vorgenommen werden, wobei eines der Zwischenprodukte wahlweise Wasser und/oder Bier sein kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wie aus Fig. 8 hervorgeht, wenn die Prozesse wechselartig ver- wendet werden. So kann beispielsweise das Hopfen-/Flüssigkeitsgemisch zunächst nach einer Ionisierung im basischen Milieu, wie in Zusammenhang mit den vorherigen Ausführungsbeispielen erläutert wurde, behandelt werden und dann durch Ionisierung oder Zugabe von saurem Medium im sauren Milieu behandelt werden, bevor es z.B. der Würzepfanne zugeführt wird. Es ist aber auch möglich das Hopfen-/Flüssigkeitsgemisch erst im sauren Milieu zu behandeln und dann im basischen oder das im sauren Milieu behandelte Gemisch der Würze, oder einem nachgeschalteten Zwischenprodukt wie Bier zugesetzt wird.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch ein Prozess zur Herstellung von Kieselgurlösung zur Anschwemmfiltration. Das Zwischenprodukt ist hier zur Anschwemmfiltration in Flüssigkeit gelöste Kieselgur. Kieselgur wird üblicherweise in Pulverform angeliefert und in Lösungsbehältern mit Flüssigkeit in Kontakt gebracht, um so eine Lösung und spätere Anschwemmung in den Anschwemmfiltern zur Bierfiltration zu ermöglichen. Um zu verhindern, dass durch den Kieselgureintrag auch andere unerwünschte Stoffe wie Eisen, und/oder Arsen mit in das Produkt eingebracht werden können, findet bei der Aufbereitung der Kieselgurlösung eine Ionisierung statt. Dazu wird Kieselgurpulver in Flüssigkeit eingebracht und dann mit einer Vorrichtung zur Diaphragmaelektrolyse ionisiert, bis sich ein vorbestimmter pH-Wert in einem Bereich von 2 bis 4 auf der Kieselgurmischungsseite einstellt. Vorteilhafterweise werden dabei unerwünschte Stoffe wie Eisen, Nitrate und/oder Arsen etc. ausgeleitet. Die Diaphragmaelektrolysevorrichtung 9 kann dabei beispielsweise in den Löse/Anrührbehälter integriert werden, derart, dass sich in dem Anrührbehälter der zuvor beschriebene erste und zweite Bereich sowie die Elektroden befinden oder aber das Gemisch kann aus dem Behälter in eine separate Vorrichtung 9 zur Diaphragmaelektrolyse geleitet werden.

Um unerwünschte Anionen oder Kationen zu entfernen, kann das Kieselgur-Wasser-Gemisch zunächst durch einen Bereich (entweder den 1. oder 2. Bereich) der Vorrichtung zur Diaphragmaelektrolyse geleitet werden und im Anschluss durch den anderen Bereich (den 2. oder 1. Bereich) einer zweiten Vorrichtung 9, wobei z.B. in dem jeweils anderen Bereich einer Vorrichtung eine andere Flüssigkeit, wie beispielsweise eine andere Prozessflüssigkeit oder aber Wasser, geführt wird. Somit ist sichergestellt, dass sowohl unerwünschte Kationen als auch Anionen entfernt werden können.

In Fig. 4 und 5 wurden die Vorrichtungen in Zusammenhang mit der Hopfenisomerisation beschrieben. Entsprechende Vorrichtungen sind jedoch auch geeignet zum Erzeugen anderer Zwischenprodukte, die nachfolgend erläutert werden.

Fluidionisierunq zum Maischen Beim Maischen wird zunächst das zerkleinerte (geschrotete) Getreide (z.B. Malz) mit Wasser (Brauwasser) vermengt. Weil bestimmte enzymatische Abbauprozesse angestrebt werden, und verschiedenartige Enzyme unterschiedliche temperatur- und pH-wertabhängige Wirkungsopti- ma haben, erfolgt eine schrittweise Temperaturerhöhung des Gemischs.

Da bestimmte Rohstoffe, teilweise saisonal bedingt und/oder aufgrund deren Herstellungsverfahren (z.B. Röst- und Sauermalze), bzw. aufgrund mikrobieller Belastungen, einen geringen, nicht optimalen Maische-pH-Wert verursachen und/oder die Brauwässer teilweise eine unzureichende Mineralisation zur Pufferung aufweisen, wird der Maische-pH-Wert in der Praxis oft soweit abgesenkt, dass die Enzyme nicht mehr optimal wirken. Eine basische Kompensierung (pH-Werteinstellung) erfolgt dabei herkömmlich nicht, da diese nicht reinheitsgebotskonform wäre und/oder eine Zugabe von Laugen vermieden wird. Somit werden derzeit Reduzierungen der Effektivität ohne Ausgleichsmöglichkeiten in Kauf genommen

Um die pH-Werte der Maische ideal einzustellen kann beispielsweise das Brauwasser durch Elektrodialyse primär so behandelt werden, dass dessen Charakter zunächst basischer ist, d.h. in einem Bereich von vorzugsweise 8 bis 12 liegt, wodurch die Enzyme besser wirken könnten. Die saure Brauwasserfraktion kann dann subsequent zur exakten pH-Wert-Einstellung, oder alternativ für andere Prozesse verwendet werden.

Zudem besteht die Möglichkeit während dem Maischen eine Ionisierung des Zwischenproduktes (dem mit Malz vermengtem Wasser) vorzunehmen. Dies hat den Vorteil dass der Strom zur Ionisierung bestimmte Vorgänge katalysiert und Zustände während des Prozesses gezielt beeinflusst werden können.

Behandlung des Anschwänzwassers

Um die Treber adäquat auszulaugen, sprich den Zucker aus den Spelzen herauszuwaschen, wird beim Läutern Anschwänzwasser zugegeben. Dieses Wasser weist in der Regel Brauwasserqualität auf. Oftmals ist das Anschwänzwasser temperiert, sprich heiß, wobei moderne Verfahren aus energetischen Gründen auch die Verwendung von kalten Wässern vorsehen.

Da üblicherweise keine pH-Werteinstellung des Anschwänzwassers vorgenommen wird, erfolgt die Auslaugung der Treber nicht immer ideal. Außerdem erhöht sich bei kalten Anschwänzverfahren das Risiko, dass der Treber anschließend verdirbt, da Mikroben nicht hinreichend genug abgetötet bzw. mit kaltem Wasser eingetragen werden.

Eine Einstellung des Anschwänzwasser-pH-Wertes auf z.B. 2 bis 4 und/oder 9 bis 14 führt zu einer besseren Treberauswaschung und somit Sudhausausbeute. Außerdem kann das Konta- minationsrisiko des Trebers durch einen entsprechenden Säuregrad (z.B. bei der Verwendung saurer Anschwänzwässer) verringert werden.

Ionisierung der Maische während dem Läutern

Bekanntermaßen bestimmen elektrostatische Interaktionen das Absetzverhalten, die Filterbettbildung und das Separationsverhalten während Filtrationen.

Bisher wurde noch keine aktive Beeinflussung der Fluid und/oder Teilchenladung vorgenommen, um die Filtrierbarkeit von Maischen und anderen Brauereimedien zu beeinflussen.

Während des Läuter-/Filtrationsprozesses kann eine partielle Aufladung der Flüssigkeit dazu genutzt werden, um Partikel gezielt auszurichten und den Prozess zu optimieren, wobei z.B. der pH-Wert des Anschwänzwassers auf vorzugsweise 2 bis 4 und/oder 9 bis 14 durch Ionisierung eingestellt wird.

Würzesäuerunq

Um den pH-Wert der Würze einzustellen kann beispielsweise Milchsäure zugegeben werden. Üblicherweise erfolgt dieser Prozessschritt am Ende der Kochung.

Die innerbetriebliche Milchsäureherstellung ist verhältnismäßig aufwändig und es werden spezielle, kostenaufwendige Reaktoren und Anlagenkomponenten benötigt. Eine Dosage von technischer Säure hingegen ist nicht reinheitsgebotskonform und kann zu einer Reduzierung der Qualität und logistischen Problemen führen.

Idealerweise kann die saure Fraktion von zuvor ionisierten Flüssigkeiten dazu genutzt werden, um eine gewünschte Würzesäuerung zu erreichen. Dies schließt die Möglichkeit mit ein, einen Teil der Würze nach der Läuterung abzuziehen, diese durch Elektrodialyse in eine saure und basische Fraktion aufzutrennen und die Fraktionen gezielt wieder zusammenzuführen. So kann die basische Fraktion beispielsweise für das Maischen und/oder die Hopfenauslaugung eingesetzt werden, wohingegen die saure Würzefraktion beispielsweise bei der Würzesäuerung (beispielsweise am Ende der Kochung) eingesetzt werden kann. Der pH-Wert der sauren Fraktion liegt dabei z.B. in einem Bereich von vorzugsweise 2 bis 4.

Kochunq

Bei der Kochung werden zudem unerwünschte Stoffe ausgedampft, die Würze sterilisiert und bestimmte Stoffumwandlungen katalysiert. Genannte Vorgänge sind zeit- und temperaturabhängig. Zudem entstehen Emissionen (z.B. Brüdenkondensat), die unerwünschte Charakteristika aufweisen können.

Durch eine Ionisierung der Würze auf einen pH von vorzugsweise 2 bis 4 und/oder 9 bis 14 vor oder während der Kochung können erwünschte Prozesse schneller und/oder bei geringeren Temperaturen erreicht werden. Ferner lässt dich das entstandene Brüdenkondensat qualitativ durch eine Ionisierung aufwerten, da beispielsweise unerwünschte Stoffklassen, wie aromaaktive Substanzen zerstört werden können, wobei unerwünschte Anionen durch Leiten des kondensierten Brüdendampfs durch den ersten Bereich entfernt werden können und Kationen durch Leiten des Kondensats durch den zweiten Bereich.

Beeinflussung der Laktatbildunq bei der Sauerqutherstellunq

Neben der Möglichkeit technische Säure zuzugeben, kann die Milchsäure auch innerbetrieblich in sogenannten Sauergutanlagen mit Hilfe von Laktobazillen hergestellt werden. Das Laktat, das bei diesem Prozess entsteht, gilt dabei als wertgebender Bestandteil, dem eine gesundheitlich fördernde Wirkung zugesprochen wird.

Weil die Produktivität der Mikroorganismen durch eine zunehmende Produktinhibierung sukzessiv verringert wird, verläuft der Prozess üblicherweise nicht maximaleffizient. Obgleich bekanntlich eine pH-Werteinstellung durch Laugezugabe die Laktatbildung positiv beeinflusst, wird auf eine solche Vorgehensweise in der Praxis verzichtet, da dieser Prozess nicht reinheitsge- botskonform wäre und Laugedosagen in das Produkt meist nicht akzeptiert werden.

Durch die Technologie der Elektrodialyse (bspw. durch die adäquate Zugabe einer basischen Fluidfraktion) kann ein konstanter pH-Wert in der Milchsäureanlage in einem Bereich von pH vorzugsweise 2 bis 6 aufrechterhalten und somit die Laktatbildung effektiviert und die Produktinhibierung reduziert werden. Wie bei den bereits beschriebenen Prozessen kann dabei entweder eine Untergliederung der Gefäße durch Membranen vorgenommen werden und/oder der lonisierungsprozess unabhängig außerhalb der Behälter erfolgen. Zudem kann mit Membranen gearbeitet werden, die gezielt eine Permeabilität der Organismen zulassen oder verhindern.

Beeinflussung der Bakteriozitherstellunq

Neben Milchsäure können in der Brauerei durch Mikroorganismen auch Bakterizide wie beispielsweise Nisin hergestellt werden. Die Verfahrenstechnik ist dabei sehr ähnlich wie die bei der Milchsäureherstellung

Da bei der Bakterizidbildung z.B. durch Lactokokken auch Säure gebildet wird, sollte diese ide- alerweise bis zu einem bestimmten Grad neutralisiert werden, um eine Produktinhibition zu verhindern, bzw. zu verzögern.

Erfindungsgemäß kann daher das Verfahren der Elektrodialyse dazu eingesetzt werden, um den pH-Wert bedarfsgerecht auf vorzugsweise 4 bis 8 einzustellen. Außerdem kann eine bessere Wirkstoffseparation durch die Technologie erreicht werden. Dabei kann wahlweise eine Implementierung direkt in den Anzuchtreaktoren und/oder separat von diesen erfolgen.

Behandlung des Blendinqwassers

Oftmals werden die Würzen mit Hilfe sogenannter High-Gravity-Verfahren hergestellt. Die Einstellung der gewünschten Produktzusammensetzung erfolgt anschließend z.B. durch Verdünnungen mit Brauwasser.

Je nach Zusammensetzung des Verdünnungsmediums wird das Produkt unterschiedlich stark beeinflusst. Neben der Kontaminationsfreiheit und adäquaten pH-Werten wird dabei auch der Mineralisation eine besondere Rolle zugesprochen, weil bestimmte Stoffe zu unerwünschten Reaktionen führen können. So kann beispielsweise ein zu hoher Calciumgehalt im sogenannten Verschneidmedium zu einer späteren Ausfällung von Calcium-Oxalaten führen, die beispielsweise unerwünschtes Gushing begünstigen. Auch gilt es den Eintrag von größeren Mengen an Eisen auszuschließen, da Eisen vor allem die Geschmacksstabilität reduziert.

Da die Zusammensetzung der Mineralien und der pH-Werte in den Fraktionen durch die Ionisierung beeinflusst werden, kann eine gezielte Verschneidmediumsbehandlung zu Qualitätsoptimierungen genutzt werden. Dazu sollte das Medium idealerweise vor der Zugabe durch Elektrodialyse behandelt und auf einen pH-Wert vorzugsweise von 4 bis 6 gebracht werden.

Beeinflussung der Fermentations- und Kontaminationsorqanismen

Die Fermentationsorganismen (bei der Bierherstellung: die Hefe) beeinflussen die Charakteristika der Produkte maßgeblich. Der Erhalt einer physiologisch vitalen, kontaminationsfreien Kultur ist daher unabdinglich. Um dies zu gewährleisten werden die Populationen teilweise gezielt, beispielsweise mit Säure, behandelt.

Eine klassische, adäquate Säuerung der Mikroorganismen ist verhältnismäßig aufwändig und teilweise deklarationspflichtig. Außerdem werden bestimmte Substanzen, beispielsweise Hopfenharze nicht in ausreichendem Maße von den Membranoberflächen entfernt, wodurch sich z.B. die Wiederverwendbarkeit, bzw. die Effektivität der Zellen verringert. Durch die Einbringung von ionisiertem Medium (vorzugsweise mit pH von 2 bis 4), und/oder Strom können die Fermentations- und potenziellen Kontaminationsorganismen gezielt behandelt und deren Vitalität/Viabilität beeinflusst werden.

Enzym- und Orqanismeninaktivierunq. Erhöhung der chemisch-physikalischen Stabilität

Oftmals werden Produkte hitzebehandelt, um so eine Enzym- und Organismeninaktivierung, sowie eine Verbesserung der chemisch-physikalischen Stabilität zu gewährleisten. Dies erfolgt meistens in Kurzzeiterhitzern oder in Pasteuren.

Durch eine Hitzebehandlung kann sich das Produkt auch auf ungewünschte Art und Weise Verändern (bspw. Zunahme der Farbe, Maillardprodukte). Außerdem ist die dazu benötigte Anlagentechnologie verhältnismäßig teuer und bedeutet auch einen hohen Energieeinsatz.

Durch Elektrodialyseverfahren der Produkte können genannte Prozesse gewünscht beeinflusst werden, wodurch die Behandlungsintensität reduziert, oder obsolet werden kann.

Trubbehandlunq

Beim Bierbrauen fällt im Heißbereich Heißtrub, im Kaltbereich Kalttrub an. Dieser enthält oftmals wertgebende Hopfenkomponenten (z.B. nicht isomerisierte Säuren) und z.B. Mineralstoffe. Herkömmlich erfolgt keine Aufbereitung der Trübe, sondern lediglich in gewissen Fällen eine Wiederverwendung.

Durch den Einsatz der lonisierungstechnologie kann der Trub aufbereitet werden und z.B. eine Nachisomerisierung und/oder Rückgewinnung der Mineralstoffe vorgenommen werden.

Beispielsweise kann dieser Prozess im Behälter 7 vorgenommen werden. Durch diese Technologie lassen sich weitere Rohstoffeinsparungen realisieren.

Um bestimmte stoffliche und katalytische Reaktionen zu fördern oder zu unterbinden, kann das zur Ionisierung verwendete Fluid, oder zumindest ein Teil davon, durch Stoffgaben und/oder Stoff entfern ungen vorbehandelt werden.

So ist beispielsweise bekannt, dass Eisen eine katalytische Wirkung für viele Prozesse hat und sowohl die Hopfenisomerisierung als auch die Produktstabilität negativ beeinflusst. Magnesium, Calcium, Titan, Stickstoff, Ammonium oder Fluor hingegen beeinflusst die Hopfenisomerisierung positiv. Da jedoch die ersten beiden Metalle bei der Ionisierung positive Ladungen aufweisen, werden sie auf die negative, oft basische Seite der Membran bewegt, wodurch dort für den Prozess sowohl positive als auch negative Stoffe angereichert werden und der Prozess somit nicht maximaleffizient ablaufen kann.

Um hier lediglich die gewünschten Stoffe auf der Reaktionsseite anzureichern (Bei der Hopfenisomerisierung bspw. Magnesiumionen) sollten die unerwünschten Stoffe (bspw. Eisenionen) vor der Ionisierung entfernt werden.

Dies kann wahlweise klassisch geschehen (z.B. durch Fällungen, Komplexbindungen, und/oder Osmoseanlagen) oder mit Hilfe einer vorangeschalteten Ionisierung, bei der dann idealerweise nur die gewünschten Mineralstoffe im Anschluss zugegeben werden, bevor die Ziel-Ionisierung erfolgt.

Wie beschrieben, sollten die Elektroden 6a, 6b bei dem erfindungsgemäßen Prozess idealerweise aus einem möglichst inertem und somit edlem Metall bestehen oder zumindest damit beschichtet werden (bspw. Platin; mit Platin beschichtetes Titan), um so das Herauslösen und unerwünschte Anreichern von Stoffen wie Eisen zu vermeiden. Außerdem ist es jedoch möglich, dass die Elektroden ganz oder teilweise aus dem Metall bzw. aus einer Legierung der Metalle bestehen, die im Prozess erwünscht sind (bspw. Magnesium). Derartige „Opfer- Elektroden" können wahlweise ausschließlich, oder zusätzlich zu den anderen Elektroden verwendet werden.

Das gleiche Prinzip muss bei der Werkstoffwahl der Behälter, Elektroden 6a, 6b und das der vor- und nachgeschalteten Prozesse beachtet werden. Generell sind inerte Materialien zu bevorzugen, oder zumindest ist darauf zu achten dass mehr positive als negative Komponenten mit den Prozessen bzw. mit den Inhaltsstoffen interagieren können.

Positiv für die Hopfenisomerisierung ist beispielsweise Calcium, Magnesium, Titan, Stickstoff, Ammonium und Fluor; negativ Eisen und Mangan.

Außerdem kann der Prozess durch eine gezielte Begasung der Flüssigkeiten beeinflusst werden. So bewirkt beispielsweise eine Belüftung oder Einleitung von Ozon, dass Mineralstoffkomplexe ausgefällt und wahlweise dem Prozess entzogen werden können. Zudem kann durch die Begasung die Homogenität und somit die Stoffübergangseffektivität gesteigert werden. Außerdem lassen sich dadurch Oxidationsprozesse steuern.