Dr. Renate Kilpper und Prof. Dr. U. Bälz
Zentraler Teilprozess beim Mälzen ist das Keimen der Gerste (Bild 1). Dazu wird die gereinigte und sortierte Gerste in Weichbottichen (Weiche) mehrere Tage in Wasser eingeweicht. Ist ein Wassergehalt von 45 bis 46 % erreicht, wird das Getreide auf dem Boden in einer Schicht mit einer Höhe von 5 bis 10 cm ausgelegt. Bei Temperaturen von 14 bis 20 °C beginnt es zu keimen. Hierbei handelt es sich um einen exothermen biochemischen Prozess, der zu einer Wärmeentwicklung innerhalb des Keimguts führt. Diese Wärme muss abgeführt werden. Früher war deshalb das Mälzen auf die kalten Monate des Jahres beschränkt. Heute gibt es andere Möglichkeiten zur kontrollierten Ableitung der „Atmungswärme der Keimlinge“: Das Keimgut wird gewendet, wobei der Boden gekühlt wird.
Zu diesem Zweck sind in den Boden Kühlschlangen eingebaut. Sie bringen die Bodenoberfläche auf eine Temperatur von etwa 6 °C, sodass sich im Keimgut eine Kerntemperatur von 15 bis 18 °C einstellt. Zur Regelung der Vorlauftemperatur auf 6 °C können Strahlpumpen mit pneumatischem Stellantrieb eingesetzt werden. Bälz hat eine derartige Anlage für eine Mälzerei mit 14 zu kühlenden Mälzanlagen realisiert.
Strahlpumpen haben sich auch in anderen Bereichen der Brauereiindustrie etabliert, beispielsweise bei der Darre-Trocknung oder im Sudhaus beim Würzekochen.
Im Unterschied zur herkömmlichen elektrodynamischen Wasser-Wärmeverteilung mit Umwälzpumpen und Dreiwegeventilen erfolgt die Regelung mit Strahlpumpen über eine hydrodynamischer Wasser-Wärmeverteilung, im Fall der Mälzung einer hydrodynamischen Wasser-Kälteverteilung. Besonderer Vorteil dieser Methode ist, dass sie Temperaturschwankungen sehr gut ausgleicht.
Der Kühlkreislauf im Boden funktioniert folgendermaßen: Über das primärseitige Kältemittel NH3 in Verbindung mit einem Kälteplattenübertrager wird der sekundärseitige Kühlwasservorlauf zu den Strahlpumpen auf eine Temperatur von 4,7 °C gebracht. Die Beimischung des Rücklaufwassers – es hat eine Temperatur von 7 °C – ergibt mithilfe der Strahlpumpe eine Kühltemperatur von 6 °C in den Rohrleitungen im Boden. Die Kühlleistung pro Kreis beträgt 20 kW. In einer Mälzerei mit 14 zu kühlenden Mälzanlagen ergibt sich eine Gesamtkühlleistung von 280 kW.
Der Aufbau des Kühlsystems ist in Bild 3 dargestellt. Nach jeder Strahlpumpe teilt sich die Rohrleitung in zwei Stränge mit jeweils 40 Vorlaufanschlüssen. Der Rohrleitungsabstand beträgt ca. 10 cm. Diese Art der Verlegung und die äußerst geringe Temperaturdifferenz von nur 1 °C zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur stellt sicher, dass der gesamte Boden mit annähernd gleicher Temperatur gekühlt wird. Die Regelung der Vorlauftemperatur von 6°C erfolgt elektropneumatisch. Dabei wird ein stetiges 4…20-mA-Signal vom Regler auf den Stellungsregler der Strahlpumpe mit pneumatischem Stellantrieb gegeben. Bei einer Kühlleistung von 20 kW und einer Spreizung von 1°C ergibt sich eine Rohrnennweite von DN 65 mit einer Strahlpumpendüse von 16 mm. Alle aktiven Betriebsdaten werden auf das übergeordnete Prozessvisualisierungssystem aufgeschaltet, sodass alle Phasen des Keimungsprozesses in ihrer Gesamtheit zentral überwacht werden können.
