Titel: Habich, über die Kühlapparate in den Bierbrauereien.
Autor: Habich, G. E.
Fundstelle: 1858, Band 149, Nr. XVII. (S. 63–68)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj149/ar149017

XVII. Die Kühlapparate in den Bierbrauereien; von G. E. Habich in Roxbury.

Es ist schon bei einer andern Gelegenheit die Rede davon gewesen, daß es ein Princip gibt, welches früher oder später bei den Biertrinkern zum Durchbruch kommen muß und wird. Dieses Princip verlangt, nur Biere von gleichem Vergährungsgrade während aller vier Jahreszeiten auf den Schenktischen zu dulden. Daß solchen Anforderungen nicht durch das Einlagern im „Lagerkeller“ entsprochen werden kann, sieht jeder Sachverständige ein, – man muß auch in wärmeren Monaten brauen können. Und deßhalb ist die Bierbrauerei der Zukunft ohne vollendete Kühlapparate gar nicht denkbar.

Die Anforderungen, welche man an einen Kühlapparat zu stellen berechtigt ist, sind hauptsächlich folgende. Er soll 1) leicht zu reinigen seyn von den aus der Würze ausgeschiedenen Substanzen; und er soll 2) nicht zu viel Kühlwasser bedürfen.

Außerdem ist die Benutzung eines solchen Geräthes in einer continuirlich arbeitenden Brauerei (wie die meinige) noch an den wichtigen Umstand geknüpft, daß die Wirksamkeit desselben sich in dem kurzen Zeitraume eines Gebräues vollständig entfalten muß. Wir wollen den Weg, auf dem mir die Erreichung des vorgesteckten Ziels gelungen ist, mitsammen besprechen, nachdem wir das vorhandene Material haben die Musterung passiren lassen.

Es sind wesentlich zwei Wege, auf denen eine Abkühlung der Würzen zu erreichen ist. Der eine ist der Wärmeverbrauch durch Verdunstung, wo der Wärmestoff einen Theil des Wassers der Würze mit auf die Wanderschaft nimmt; der andere Weg geht direct durch die Wände des Würzebehälters (Wärmeleitung), und dabei läßt der Wärmestoff die Würze zurück. Im erstem Falle nimmt die Masse der Würze ab, im zweiten Fall bleibt sie unverändert.

Der erste dieser Wege ist die alleinige Ursache der Kühlung auf den gewöhnlichen hölzernen Kühlschiffen, während auf den eisernen auch die Wärmeleitung zu Hülfe kommt. Durch Anwendung von Ventilatoren, Windflügeln und anderen derartigen Vorrichtungen hat man außerdem die atmosphärische Luft als mitwirkenden Factor vorrücken lassen, welche – wenn sie hinreichend trocken war (bei günstigem Winde) – die Verdunstung beschleunigt, bei feuchtem Wetter dagegen durch |64| ihre Wärmeleitung nützen soll. Ueber den Nutzen dieser Ventilatoren etc. sind die praktischen Brauer sehr verschiedener Ansicht, – die einen preisen sie sehr, während sie die anderen verwerfen. Wir kommen darauf zurück.

Was die theoretische Basis der Kühlung durch Verdunstung anlangt, so muß man dabei den wesentlichen Unterschied zwischen dem Anfang derselben (wo die Würze noch sehr heiß) und dem Ende (wo die Temperatur der Würze sich der Lufttemperatur nähert) ins Auge fassen. Im erstern Fall nimmt ein Theil des Wassers der Würze Dampfform an und verbraucht dazu einen Theil der Wärme der übrigen Würze, die um eben so viel abgekühlt wird. Der emporsteigende Dampf wird nun entweder seitwärts fortgeführt und macht neuen Dämpfen Platz, so lange sich diese noch in größerer Menge entwickeln können, – oder er steigt senkrecht in die Höhe (bei mangelndem Luftzuge), gibt seine Wärme an die atmosphärische Luft ab, verdichtet sich und nebelt allmählich in die Kühlschiffe zurück. Abgesehen von der – je nach den obwaltenden Umständen verschiedenen – Concentration der Würze bleibt sich die Sache ziemlich gleich, – der Wärmestoff wird im einen wie im andern Falle aus den Würzen entfernt. Anders gestaltet sich der Fall gegen das Ende der Kühlung, wo die Differenz der Temperaturen von Würze und Luft nicht mehr so groß ist, um eine massenhafte Auswanderung von Wärmestoff in Verbindung mit Wasser ins Werk zu sehen, d.h. eine lebhafte Dampfbildung zu veranlassen. Da haben wir das Verhalten der atmosphärischen Luft mehr in Rechnung zu ziehen, welche sich jetzt über die Oberfläche der Würze verbreitet, nachdem ihr die Dampfentwicklung nicht mehr den Zutritt versperrt.

Dieser Zeitpunkt nun ist für die Haltbarkeit der – insbesondere schlecht gebrauten – Würzen von der größten Wichtigkeit. Dieser Zeitraum, in welchem die Temperatur der Würze von etwa 30° R. bis auf 12° heruntergebracht werden soll, ist es, in dem sich alle jene widerwärtigen Veränderungen der Würze aufspielen, die als „milchsauer, sommerranzig“ u.s.w. bezeichnet zu werden pflegen. Es muß also dem Brauer, der mit Kühlschiffen arbeitet, in jedem Falle daran gelegen seyn, diesen Zeitraum auf ein Minimum zu reduciren. Sehen wir uns also die Bedingungen an, welche das möglich machen.

Die atmosphärische Luft nimmt bekanntlich eine ihrem Temperaturgrade entsprechende Menge Wasser auf und fährt damit fort bis sie nichts mehr fassen kann. Es ist klar, daß ganz trockne Luft die größte Menge, ganz feuchte Luft gar kein Wasser aufnehmen wird. Dieses Wasser befindet sich eben wohl in Dampfform in der Luft mit nahebei |65| bei denselben Wärmemengen, welche der Dampf von höherer Temperatur (zu Anfang der Kühlung) enthielt. Die dazu erforderlichen Wärmemengen werden der nächsten Umgebung entzogen – und daher die Abkühlung der Würze überhaupt. Zwei Factoren sind es deßhalb, welche die Beschleunigung dieses Wärmeverbrauchs veranlassen: 1) möglichste Trockenheit der Luft, also möglichst rasche Beseitigung der mit Wasserdampf beladenen Luftmenge (guter Luftwechsel!) und 2) möglichst große Oberfläche des Würzespiegels, um dadurch die Gelegenheit zum Abschluß eines Bündnisses zwischen Wasser, Luft und Wärme zu vervielfachen.

Den Factor Nr. 1 aber kann der Brauer nur theilweise beherrschen, er ist von den Witterungsverhältnissen abhängig. In jedem Falle muß er aber diesen Umständen so viele Vortheile als möglich für seine Zwecke abzuschröpfen suchen. Er muß nämlich seine Gebräue so durchführen, daß die letzte Kühlung in jene Tageszeit fällt, in welcher die Luft den größten Grad der Trockenheit besitzt. Dieser Trockenheitszustand steigt und fällt nämlich im Laufe des Tages ziemlich regelmäßig, zweimal erreicht er den niedrigsten Punkt. Da wir aber bei der Benutzung beider Punkte die Würze 12 Stunden lang auf der Kühle lassen müßten, so halten wir uns am besten an jenen Punkt, der neben der vorausgehenden großen Kühlung der Nacht auch die größere Trockenheit bietet, – das ist der Zeitraum kurz vor Sonnen-Aufgang.

Auf metallenen Kühlschiffen muß natürlich die Abkühlung in kürzerer Zeit vollendet werden, weil (insbesondere zu Anfang der Kühlung) diese nicht bloß an der Oberfläche des Würzespiegels stattfindet, sondern ringsum an allen Punkten, welche einerseits mit heißer Würze, anderseits mit kälterer Luft in Berührung stehen. Hier wirken also Verdunstung und Wärmeleitung zusammen.

Die Wärmeleitung für sich hat man nun eben wohl zur Abkühlung der Würzen ausgebeutet, indem man metallene Wände auf der einen Seite mit der Würze, auf der andern mit dem Kühlwasser in Contact brachte.

Die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Wärmemengen von der einen Seite auf die andere bewegen, ist natürlich abhängig von der Differenz der Temperaturen des Kühlwassers und der Würze. Da nun das Kühlwasser während seiner Function erwärmt und die Würze gekühlt, also die Temperaturdifferenz geringer wird, was zu einer Verlangsamung des Processes führt, so liegt die praktische Regel zu Tage, daß |66| man durch Beschleunigung des Wasserwechsels auch die Kühlung beschleunigen wird. Allein dann collidiren wir wieder mit der für jede Brauerei mehr oder minder nothwendigen Wasserökonomie. Da müssen wir also nach einem andern Ausweg umsehen.

Vermehren wir die Gelegenheit zum Durchmarsch der Wärmemengen durch Vergrößerung der Kühlfläche, so ist klar, daß die Abkühlung dann in verhältnißmäßig kürzerer Zeit erfolgen muß. Das sind denn auch die beiden Wege, auf denen man bisher die rasche Abkühlung der Würzen zu ermöglichen suchte.

Bei der praktischen Durchführung dieses Princips aber ist man in sehr verschiedener Weise vorgeschritten und hat dadurch noch andere physikalische Factoren mit ins Spiel gezogen. Die Mehrzahl der vorhandenen Kühlapparate werden in die auf den Kühlschiffen liegende Würze gebracht. Man denke sich nun z.B. den Kühlapparat als ein Röhrensystem, welches beständig von kaltem Wasser durchströmt ist. Gestützt auf die Thatsache, daß die heißere Würze specifisch leichter ist, also die oberen Schichten bildet, würde man das Röhrensystem ohne Zweifel in den Spiegel der Würze legen, wobei auch die Differenz der Temperaturen auf beiden Seiten und damit die Geschwindigkeit der Abkühlung am größten seyn müßte. Die Erfahrung hat nun gelehrt, daß diese Resultate nicht in dem vorausgesetzten Maaße erreichbar sind. Man sucht den Zweck vielmehr durch beständiges Umrühren der Würzen oder Hin- und Herbewegen des Röhrensystems zu fördern. Offenbar ist es die geringe Höhe des Würzestandes, welche solche Abschichtungen nach dem specifischen Gewicht nicht aufkommen läßt.

Diese Apparate wirken in der That vortrefflich, so z.B. der von Dolainski in Wien construirte und unter andern in der Brauerei in Ferihegy unweit Pesth ausgeführte. Er besteht aus einem horizontalen schlangenförmigen Kühlröhrensystem, welches auf einem eisernen Wagen befestigt ist, der während des Abkühlens von der Dampfmaschine hin und her bewegt wird. Da das beständige Aufrühren der Würze die Oberfläche derselben vergrößert, so wird bei gutem Luftzug auch die Verdunstung als Kühlungsmittel mitwirken. Der Apparat leistet, wie gesagt, gute Dienste und ist überall zu empfehlen, wo man mit dem Kühlwasser nicht zu geizen braucht. In jedem Falle muß man den Kühlapparat nicht etwa auf die heiße Würze wirken lassen, sondern bei Benützung zweier (metallener) Kühlschiffe die Würze auf das obere bringen und dabei zunächst die Abkühlung durch Verdunstung wirken lassen. Ist die Temperatur der Würze ziemlich herabgegangen, so läßt man sie von dem Kühlgeläger auf das untere Schiff abfließen und gibt sie der Einwirkung des Kühlapparates |67| preis. Wir wollen uns einen ungefähren Ueberschlag über die hierzu nöthigen Kühlwassermengen machen.

Als bekannt setzen wir dabei voraus, daß jene Wärmemenge, welche 1 Pfund Wasser um einen Thermometergrad erwärmt, als eine Wärme-Einheit (W. E.) in Rechnung gebracht wird (es sind also Reaumur'sche, Celsius'sche oder Fahrenheit'sche Wärme-Einheiten). Wir wollen ferner annehmen die Würze verhalte sich in Bezug auf ihre Association mit dem Wärmestoff gerade so wie das Wasser (was nicht ganz richtig ist, wegen des Extractgehalts).

Die Würze bleibt auf dem obern Schiffe liegen, bis sie auf eine Temperatur von 30° R. herabgekommen ist, dann werden z.B. 10,000 Pfd. auf die Kühlvorrichtung gebracht. Das Kühlwasser hat eine Temperatur von 8° R. und man will die Würze bis auf 10° abkühlen. Wie viel Kühlwasser ist dazu nöthig?

10,000 Pfd. Würze von 30° enthalten 300,000 W. E.
10,000 „ „ „ 10° „ nur noch 100,000 W. E.
––––––––––––
Das Kühlwasser muß also aufnehmen 200,000 W. E.

Da aber das Kühlwasser von 8° schon 8 W. E. hat und nur noch 2 W. E. aufnehmen kann, so bedarf man

200,000/2 = 100,000 Pfd. Kühlwasser. Und das ist schon ein ziemlich bedeutendes Quantum.

Wollte man auf die Wiederbenutzung der Wärme zu technischen Zwecken Rücksicht nehmen, so würde man auch dem obern Kühlschiffe ein solches Röhrensystem zu geben haben. Die erforderliche Menge des Kühlwassers bleibt dabei dieselbe, wenn man das vom zweiten Schiff abfließende Kühlwasser in das Röhrensystem des obern Schiffs leitet.

Die vollkommenste Erwärmung des Kühlwassers, behufs der Wiederbenutzung im Betrieb, erreicht man aber nur, wenn man der abzukühlenden Würze gestattet sich in einem hohen Gefäße schichtenweise je nach den specifischen Gewichten oder – was dasselbe ist – nach den verschiedenen Temperaturgraden abzulagern und allmählich fortzubewegen. Und das ist das Princip, nach welchem ich meinen Kühlapparat construirt habe.

Denken wir uns die Würze in einem hohen Kasten, der von einem Röhrensystem in fortwährend steigender Richtung durchzogen ist, in welchem das Kühlwasser continuirlich bis über das Niveau des Würzespiegels emporsteigt und dort abfließt. Der Kasten enthält einen kleinen Theil |68| des Würzequantums, die Kühlung beginnt, – das Kühlwasser steigt mit immer höherer Temperatur empor, entsprechend der Abschichtung der Würze. Das stark erwärmte Kühlwasser, wenn es durch eine noch wärmere Würzeschicht fließt, bleibt immer noch Kühlwasser und fließt nur beladen mit dem Maximum der Temperatur ab. Darin liegt der Vortheil, die wieder zu benutzenden Wärmemengen in dem kleinsten Raume disponibel zu haben, – und der weitere Vortheil des geringen Wasserbedarfs.

Wir wollen uns die Würze im Kühlkasten in 7 Schichten getheilt denken; die Würze fließe oben mit 70° R. auf und unten mit der Temperatur des Kühlwassers ab, so wird diese Würze per Pfund

bei einer Temperatur
von Graden R.
an das Kühlwasser
von Graden R.
Wärme-Einheiten
abgeben.
70 60 10
60 50 10
50 40 10
40 30 10
30 20 10
20 10 10
10 10 0

In der That bleiben die praktischen Erfolge nur wenig hinter den theoretischen Voraussetzungen zurück und das Kühlwasser fließt, bei hinreichend großer Kühlfläche, fast mit der Temperatur der Würze ab, wenn man die Flüssigkeiten auf beiden Seiten sich nicht zu rasch fortbewegen läßt und das Quantum des Kühlwassers aufs Minimum verringert.

Daß man bei der Durchführung dieses Princips die Unbequemlichkeit, welche aus einer zu großen Höhe des Kühlkastens erwächst, durch eine Trennung desselben in zwei neben einander stehende Abtheilungen beseitigen kann, liegt nahe genug, – ebenso, daß die Vollendung der Kühlung leicht mit etwas Eis geschehen kann.

Auch den Anforderungen der Reinlichkeit kann nur entsprochen werden, wenn sich die Würze nicht in einem Röhrensystem fortbewegt, sondern in einem leicht zu reinigenden Gefäße enthalten ist. Deßhalb sind auch die früheren Kühlapparate von Yandall und Wheeler, wobei die Würze eingeschlossen ist, durchaus nicht zu empfehlen.

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