专利名称：旋转元件、入口阀、从液体蒸发出或驱出高挥发性物质或气体的装置和方法及它们在酿造 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的用于酿造容器的入口阀(该入口阀用于将液体引入酿造容器)的旋转元件、被提供用于该目的的根据权利要求4的入口阀、根据权利要求 7的蒸发装置、根据权利要求8的用于在酿造过程中从液体中蒸发出或驱出高挥发性物质或气体的方法以及根据权利要求10的旋转元件在酿造过程中的应用。
背景技术：
液体，诸如液体食品特别是饮料，的除气传统上发生在除气装置中。这里，液体承受减小的绝对压力，并通常与升高到室温之上的温度结合。为了实现尽可能完全的液体除气，需要将所有液体体积单元暴露到上述条件下。为此目的，液体通过喷雾或以薄膜的形式被引入到除气装置中。在文件JP2003-164706中提出了一种除气装置，其中待被除气的液体从上方竖直地并且与中心轴线同轴地被引入到箱型除气容器中。除气容器内存在减小的绝对压力。详细地说，供料通过布置在除气容器上部区域中的入口阀发生。液体通过固定地预设的环形缝隙从入口阀进入到除气容器中。在入口阀打开的条件下，环形缝隙由阀座和阀锥体限定。 阀座是入口阀壳体的下端部分。阀锥体适于由控制机构驱动以允许两种阀状态的实现，即完全打开的阀状态和完全关闭的阀状态。当液体在入口阀打开状态下穿过环形缝隙时，液体流过阀锥体进入除气容器。阀锥体被构造为与入口阀相比具有放大的直径且从与除气容器的中心轴线同轴的入口阀的中心轴线沿径向朝外向下倾斜的伞形。理想地流出的液体在阀锥体上形成薄膜，所述膜在锥体的边缘处分离。自由降落的液膜然后碰撞在除气容器的内壁上并沿向下的方向竖直地流出。从文件DE^72^73U1已知一种用于使具有粘性稠度的敏感食物(sensitive foods)除气的装置，其中提出用于产生液体薄膜的旋转芯形盘。旋转盘的直径近似对应于除气容器的内径，在盘缘与容器壁之间形成的窄的环形缝隙。在除气过程期间，粘性液体通过环形缝隙流出，然后由于作为旋转运动的结果的剪切力而分布在盘上。在形成流动的膜时，由剪切力引起的旋转锥形盘的离心效应使液体层变薄。在从入口阀到靠近容器壁的盘缘的整个距离上，液膜与盘的上圆周表面面接触。带有通过流体流动的径向偏转在阀锥上形成的液膜的传统入口阀的应用的一个缺点差不多在于对于气体从液体的移除并非最佳的膜或伞形形成物可在使不同的液体除气和/或在各种边界物理条件下发生。当不同的液体或具有各种组分的液体被用相同的入口装置引入除气装置时，液体的不同流变学或流动特性可导致形成各种形状的液膜，所述各种形状的液膜将不利地与除气的最佳膜形状不同。除物理边界条件以外，液体的流变学性质和流动特性本质上由其组分确定。所述组分反而由在实际情况中特别是水或油的溶剂确定，并由溶解成份的质量和种类确定。在悬浮液情况下，固体内容物还具有对流动性质的
4影响。传统入口阀的另一个缺点在于流入除气装置的流体的恒定体积流量是形成具有最佳厚度的液膜的前提条件。然而，由于外部影响，特别是布置在连续的生产或加工过程上游或下游的单元的影响，除气期间液体的体积流量可发生波动。然而，与初始设立目标值不同的体积流量确实导致以除气为目的的非最佳的液膜形成，并由此导致不完善的除气结^ ο除不完善的除气结果之外，除气过程期间与最佳液膜的背离也可导致液体起泡增力口。这可发生在特别是液膜以不受欢迎的足够的锥角冲击在除气容器内壁上的情况下。如果除气容器内的起泡达到气泡上升到排空机构(通常同轴地整体形成在入口阀中)的强度，则除气过程以及在整个生产过程的给定情况下的不规则性可能发生。带有与其面接触的液膜的锥形盘的使用额外导致占据大空间的另外的部件的复杂安装。此外，所提出的锥形盘需要复杂的安装和机械上复杂的驱动机构，以使锥形盘旋转。此外，具有这种布置的除气装置难以清洁，这特别是液体食品除气的缺点。此外，迄今为止都不能利用内表面的在除气容器上部的部份作为除气表面，所述内表面的在除气容器上部的部份位于液膜碰撞表面之上。这是可使用的除气表面的限制， 导致在大尺寸容器中气体不充分的移除。此外，在传统的酿造过程中，液体诸如麦芽浆或麦芽汁以具有最小的可能表面体积比率的管流的方式引入酿造容器，以避免吸附氧气。为了进一步减少氧气的引入，液体还沿与重力相反的方向从容器的底部引入酿造容器中。然而，这确实仅导致非常差的蒸发不受欢迎的高挥发性物质诸如特定风味物质的效果。
发明内容
因此，本发明基于这样的目的提供至少一个用于除气装置的用于将液体引入除气装置中的入口阀的旋转元件、类似的入口阀、同样用于从液体中蒸发出和/或驱出高挥发性物质的包括酿造容器的蒸发装置，从而将液体特别是麦芽浆(mash)、麦芽汁(wort)、 酵母悬浮液(yeast suspension)、冲洗水(sparge water)、剩余麦芽汁(last wort)等弓| 入酿造设备中，使得产品受到柔和的处理，特别是在形成最佳的即使具有多种液体组分和/ 或体积流量的液膜时几乎不起泡。在设备技术方面，该目的通过具有权利要求1的特征的用于酿造容器的入口阀 (该入口阀用于将液体引入酿造容器)的旋转元件、具有权利要求4的特征的用于将液体引入酿造容器中的入口阀以及具有权利要求7的特征的用于从液体中蒸发出和/或驱出高挥发性物质或气体的蒸发装置而实现。在过程技术方面，上述目的另外通过具有权利要求8的特征的用于从液体中蒸发出和/或驱出高挥发性物质或气体的方法而实现。另外，在应用方面，上述目的通过具有权利要求10的特征的旋转元件在用于从液体中蒸发出和/或驱出高挥发性物质或气体的酿造过程中的应用而实现。根据本发明，首次提出一种用于酿造容器的入口阀的旋转元件，所述入口阀用于将液体特别是麦芽浆、麦芽汁、酵母悬浮液、冲洗水、剩余麦芽汁、混合水等引入所述酿造容器中，特别是引入麦芽浆桶、麦芽浆槽、结合的麦芽浆/麦芽汁桶、结合的麦芽浆/麦芽汁/反萃取桶、麦芽汁桶、结合的涡流桶、涡流器、清洁装置、蒸发容器、酵母箱等中，所述旋转元件包括至少一个流动引导元件，其中角动量可被传递到流过所述入口阀的液体。根据本发明，因而首次提出用于所述入口阀的所述旋转元件的应用，其中角动量通过与所述至少一个流动引导元件相互作用而传递到入流液体以呈现出自旋。角动量的产生导致流动液体的切向加速度，该切向加速度产生近似沿径向的额外的运动分量。所述角动量使得液体在形成液膜或伞形时从旋转元件分离。这里，液膜表现出最佳的蒸发和/或除气的性质(特别是最佳的液膜厚度)是有利的。作为所产生的液膜的最佳蒸发性质和/或除气性质的结果，能够确保将物质从液体中充分地去除。液膜的切向加速度进一步首次导致液膜直接覆到入口阀的内表面或酿造容器的内表面。因此首次能够使用近似所述酿造容器的整个内表面作为蒸发表面和/或除气表面。由于液膜直接覆到内表面且液膜在流出时紧密接触在内表面上，待除气液体的起泡可进一步减小。将角动量传递到流过所述旋转元件的液体进一步首次能够产生具有最佳厚度的液膜，即使在变化的体积流量的情况下。因此，例如，当体积流量增加时，入口阀内的流速增力口，且液体的角速度由于液体与所述至少一个流动引导元件的相互作用而同样地增加。这继而使径向速度分量增加，从而尽管具有更高的体积流量，也形成具有不变且最佳的厚度的液膜。根据本发明，膜形成过程的主动控制因此不是必须的。此外，由于根据本发明的旋转元件，仅有较小的剪切力作用在流动液体上，待蒸发和/或除气的液体因此受到柔和的处理并且其质量被保持。此外，传统的入口阀和/或酿造容器或蒸发装置可用根据本发明的旋转元件改装，使得可通过在成本和装配方面最小的支出来获得本发明的优点。根据本发明的旋转元件的应用允许以温和有效的方式从液体或悬浮液蒸发高挥发性物质。高挥发性物质目前被理解为特别是可包含在麦芽浆、麦芽汁等中的风味组分等， 例如，二甲基硫醚(DMS)、其前身物质(DMS-P)。气态物质特别地被理解为二氧化碳、氧气、 空气等。液体被理解为特别是麦芽浆、麦芽汁、酵母悬浮液、冲洗水、剩余麦芽汁、混合水、啤酒等。特别地，形成液膜并将其覆在所述酿造容器的入口阀的内表面扩大了用于蒸发的表面。因而，入口阀的内表面和酿造容器或蒸发容器的内表面同样首次被用于蒸发。根据本发明的旋转元件进一步因蒸发的改进而具有广阔的应用范围。因此可采用如前文所述的多样酿造容器。根据本发明的旋转元件的应用的一个特别的优点在于在酿造容器中避免了诸如例如注入管等配置。因而，进一步避免或减小了容器内部和注入管或安装在注入管上的类似物内部的污物。进一步的优点在于加强了产生的麦芽浆、麦芽汁、啤酒等的品质。除此之外，已知的酿造过程可被设计为更加节省成本。此外还节省能量和工作时间。最后，以该方式生产的饮料特别是啤酒或啤酒混合饮料的口感的品质和稳定性被加强。根据本发明的旋转元件的有利的改进是所附权利要求2和3的内容。
因此，根据本发明的旋转元件可包括支撑结构。所述支撑结构支撑流动引导元件同时确定其三维指向。特别地，其一个优点在于支撑结构具有近似圆柱形或管形构造。具有近似圆形横截面的支撑结构导致围绕支撑结构的流动的最小流阻。此外，在根据本发明的旋转元件中，至少一个流动引导元件可布置在支撑结构的外圆周表面和/或内表面上。该布置允许在给出用于关于流动优化的构造的边沿时旋转元件的设计的最大自由度。特别有利的是流动引导元件具有螺旋形或螺线形构造。由此能够以简单的构造方式获得用于传递角动量或用于产生自旋的沿切向的加速度，从而使产品受到柔和的处理。此外，流动引导元件的节距在与流动接触的部分上可以不是恒定的。这有利地允许预先设定当液体流过旋转元件时起作用的可变的力。由此，可以特别简单的方式获得非恒定的液体加速度。特别地，流动引导元件的节距可在与流动接触的部分沿下游方向减小。由此，获得液体在其穿过旋转元件期间的增加的加速度，且剪切力不是突然地而是平稳地增加。这实现了使产品受到特别柔和的处理的加速度并避免了起泡。由于流动引导元件的减小的节距，流动横截面的面积在流动引导元件上沿下游方向减小，从而以有利的方式获得增加的穿过的液体上的压力。此外，这导致驻点的出现，驻点通过其增加的压降确保处上游的阀不会变干。在下游侧端部处，支撑结构可具有与上游侧端部处的直径相比增加的直径。由于另外的径向加速度分量，该增加的直径使得流动更容易在旋转元件的下游侧端部分离。在下游侧端部处，支撑结构可具有与上游侧端部处的直径相比减小的直径。这允许流破坏边缘的形成有利地使得流动在旋转元件的下游侧端部处分离。此外，首次提出一种用于将液体特别是麦芽浆、麦芽汁、酵母悬浮液、冲洗水等引入所述酿造容器中特别是引入麦芽浆桶、麦芽浆槽、结合的麦芽浆/麦芽汁桶、结合的麦芽浆/麦芽汁/反萃取桶、麦芽汁桶、结合的涡流桶、涡流器、清洁装置、蒸发容器、酵母箱等中的入口阀，所述入口阀包括阀壳体和根据本发明的旋转元件。因此，在所述支撑结构与所述阀壳体的内表面之间可形成有至少一个开口，液体可通过所述至少一个开口引入所述酿造容器中。在与流动方向相反地观看时，所述至少一个开口近似具有圆环段形状，所述圆环段由支撑结构的外圆周表面、阀壳体的内表面、以及一个流动引导元件的下游侧端部或两个流动引导元件的下游侧端部界定。这里，能够借助开口尺寸的适当的预先设定来解释用于形成最佳液膜的体积流量范围。另外，以预先确定的体积流量从入口阀流出的液体的流速可借助开口尺寸预先设定。上文中描述的根据本发明的旋转元件的优点类似地适用于根据本发明的入口阀。旋转元件可具有在阀壳体内径的0. 8倍至1. 1倍之间特别是0. 9倍至1. 0倍之间的直径。本发明的入口阀的有利的改进是所附权利要求5和6的内容。因此，在蒸发过程或除气过程期间，旋转元件与阀壳体之间的缝隙宽度可在0至 40mm之间。在10至20mm之间的缝隙宽度是特别有利的。特别地，优选设定大约15mm的缝
隙宽度。
因此，所述入口阀可包括内表面，所述内表面特别是形成在用于联接到所述蒸发装置的所述酿造容器上的法兰上，液膜可形成在所述内表面上。内表面作为液膜碰撞表面的有意指定允许流动从入口阀到酿造容器的内表面的不间断的转移。这继而导致液体在几乎不具有湍流和起泡的情况下的引入。另外，从旋转元件到周围内表面的最佳流动转移可能已经在制造商处并且甚至在入口阀已经安装到蒸发装置中之前与酿造容器无关地预先设定。在一有利改进中，所述入口阀还进一步包括内部元件，所述内部元件与所述旋转元件同轴地布置并连接到所述旋转元件。所述内部元件使在其外圆周表面上的液体流动路径区别于例如真空导管的另一流动路径。这使得能够在入口阀内平行导引两个流体流，从而导致紧凑的构造。此外，内部元件的存在使得待除气的入流液体在到达旋转元件之前能够“平静地流动(calming of flow)”。能够在所述旋转元件的外圆周表面处偏转流过所述入口阀的液体。与在内表面处偏转相反，从而能够使传递的角动量最大并使得能够平行导引所述旋转元件内的另一流体。另外，由所述旋转元件产生的液膜可冲击在所述入口阀的内表面的预定区域上。 因而，所述酿造容器的用于蒸发或除气的内壁的表面以有利的方式扩大。这里，液体优选仅在距开口较小距离处覆到所述入口阀的内表面上是特别有利的。在另一实施例中，所述入口阀可被构造为使得液膜冲击在酿造容器的内表面的预定区域上。在该实施例中，能够省去法兰，从而简化入口阀的构造。此外，液体从入口阀到酿造容器的转移可被构造为极大地防止或者至少减小起泡。此外，在又另一实施例中，开口尺寸适于根据流过液体入口阀的液体的体积流量控制是有利的。这可例如由根据本发明的旋转元件沿流动方向沿着入口阀的中心轴线移置而被影响，从而扩大所述开口。因此，甚至能够以柔性方式响应液体处理或加工中的非常高的变化，诸如由其它工作单元引起的体积流量的变化。这种控制可由另外的控制机构执行。在本文中，开口尺寸适于根据流过入口阀的液体的组分而控制也可以是有利的。 因而，甚至能够更好地解释在液膜形成中一组液体的非常高的不均勻性，或者转换到具有完全不同组分的液体。此外，提出一种包括酿造容器的蒸发装置，同样用于从液体中特别是从麦芽浆、麦芽汁、酵母悬浮液、冲洗水、剩余麦芽汁、混合水等中蒸发出和/或排出或者部分或完全驱出或反萃取出高挥发性物质或气体特别是风味物质、DMS、二氧化碳、氧气等。所述酿造容器(18 ；118)特别是麦芽浆桶、麦芽浆槽、结合的麦芽浆/麦芽汁桶、结合的麦芽浆/麦芽汁 /反萃取桶、麦芽汁桶、结合的涡流桶、涡流器、清洁装置、蒸发容器、酵母箱等包括上述根据本发明的旋转元件和/或相应供应液体的入口阀。前文中描述的旋转元件的优点类似地适用于包括根据本发明的旋转元件和/或根据本发明的入口阀的根据本发明的蒸发装置。在过程技术方面，该目的通过根据本发明的用于在酿造过程中从液体中蒸发出和 /或驱出高挥发性物质或气体特别是高挥发性风味物质、DMS、二氧化碳、氧气等的方法来实现。这里，液体特别是麦芽浆、麦芽汁、酵母悬浮液、冲洗水、剩余麦芽汁、混合水等借助根据本发明的入口阀引入酿造容器。此外，所述入口阀包括阀壳体和根据本发明的旋转元件，所述旋转元件包括至少一个流动引导元件，其中角动量通过所述至少一个流动引导元件传递到所述引入的液体。所述入流液体的进气压力在0. 5至2. 5巴范围内，特别是大约1. 5巴。由于根据本发明角动量首次被传递到形成的液膜，从而获得所述膜沿近似水平方向的分离。因此，所述膜在最短的可能时间和距离之后冲击在连续表面例如具有基本水平指向的表面上。因为由角动量引起的液体切向加速度，可有利地防止液体分离和滴下，否则将导致蒸发或除气效应下降和加剧起泡。所述用于本发明的装置的特征和优点类似地适用于根据权利要求8的根据本发明的方法和根据权利要求9的其有利的改进。因此，液体可在穿过至少一个开口时形成液膜，所述开口形成在支撑结构与阀壳体的内表面之间。液膜与管流相比具有高的表面-体积比率，从而包含在液体中的气体可容易地被驱出。此外，在根据本发明的方法中，液膜可形成为伞形。液膜的伞形形成导致特别高的表面-体积比率，从而使得能够更好地驱出包含在液体中的高挥发性物质和/或气体。此外，根据本发明的方法，液膜可冲击在入口阀的内表面的预定区域上。然而，液膜也可冲击在酿造容器的内表面的预定区域上。特别地，随着流出入口阀的液体穿过阀壳体的至少一个开口，液膜可以液膜直接附接到蒸发装置的酿造容器的内表面的方式制造。此外，可通过根据权利要求10的旋转元件在酿造过程中的应用实现该目的。因此，提出了根据本发明的旋转元件在酿造过程中的应用，所述酿造过程用于在将它们引入酿造容器期间从所述液体特别是麦芽浆、麦芽汁、酵母悬浮液、冲洗水、剩余麦芽汁、混合水等中蒸发出和/或驱出高挥发性物质或气体特别是高挥发性风味物质、DMS、
二氧化碳、氧气等。根据本发明的旋转元件的有利的改进是所附权利要求11至15的内容。因此，根据本发明的旋转元件可用于在将麦芽浆引入麦芽浆桶、麦芽浆槽、诸如例如清洁槽或麦芽浆过滤器的清洁装置、结合的麦芽浆/麦芽汁桶、结合的麦芽浆/麦芽汁/ 反萃取桶或蒸发容器中期间从麦芽浆中蒸发出高挥发性风味物质特别是DMS。此外，根据本发明的旋转元件可用于在将麦芽汁引入结合的麦芽浆/麦芽汁桶、 结合的麦芽浆/麦芽汁/反萃取桶、结合的涡流桶、麦芽汁桶、结合的涡流桶、涡流器或蒸发容器中期间从麦芽汁中蒸发出高挥发性风味物质特别是DMS。此外，根据本发明的旋转元件可用于在特别是在麦芽汁冷却器中冷却麦芽汁之前从麦芽汁中蒸发出高挥发性风味物质特别是DMS。根据本发明的旋转元件可另外用于除气或用于从酵母悬浮液特别是收获酵母 (harvested yeast)和过程酵母(processing yeast)的酵母悬浮液中部分或全部驱出或者或反萃取出气态物质特别是二氧化碳。通过旋转元件的应用，首次能够以温和有效的方式使酵母悬浮液特别是收获酵母或过程酵母的酵母悬浮液极大地或者至少部分地释放二氧化碳或其它气态物质。最后，根据本发明的旋转元件可用于除气或用于在将冲洗水、剩余麦芽汁、混合水或它们的混合物引入清洁装置期间从冲洗水、剩余麦芽汁、混合水或它们的混合物中部分或完全驱出或反萃取出气态物质特别是氧气。
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根据本发明，混合水被理解为用于例如在高重力酿造中稀释麦芽汁或啤酒的水。 根据本发明，所述液体还可被理解为在麦芽汁或啤酒的过滤中使用的水。除此之外，根据本发明的装置的特征和/或根据本发明的方法的特征和/或根据本发明的应用的特征全部可以结合到彼此之中。
下文中，将参照附图通过实际例子详细描述本发明，其中图1为根据本发明的旋转元件的第一示例实施例的示意性透视图；图2为根据本发明的旋转元件的第二示例实施例的示意性透视图；图3为根据本发明的旋转元件的第三示例实施例的示意性透视4为包括图2所示旋转元件的根据本发明的入口阀的示例实施例的示意性局部截面图；图5为根据图4所示发明的入口阀的示意性透视局部截面图；图6为根据图4所示发明入口阀的示例实施例的细部截面图；图7为另一实施例的本发明的入口阀的示意性透视局部截面图；图8为根据图7所示发明的入口阀的示意性透视局部截面图；图9为包括根据图7所示发明的入口阀的麦芽汁桶的示意性剖视图；图10为包括内部沸腾器的麦芽汁桶的示意性剖视图，所述内部沸腾器包括图7所示发明的入口阀；图11为包括图7所示发明的入口阀的涡流器的示意性剖视图；图12为根据本发明的入口阀的另一实施例的示意性剖视图；和图13为根据图12所示发明的入口阀的实施例的示意性侧视图。
具体实施例方式根据图1中所示，旋转元件1包括具有上游侧端部4和下游侧端部6的支撑结构 2。支撑结构2具有基本圆柱形空心主体的形状。旋转元件1进一步包括布置在支撑结构2的外圆周表面上的六个流动引导元件8。 流动引导元件8具有螺旋形构造的条型形状，流动引导元件8的长度是其宽度以及其厚度的倍数。流动引导元件8在它们的纵向侧面处被连续地连接到圆柱形支撑结构2。它们从支撑结构2的外圆周表面近似垂直地伸出。当沿液体流动方向看时，流动引导元件8的导引顺时针发生。流动引导元件8在支撑结构2的上游侧端部4处开始并尽可能远地到达其下游侧端部6。在中心透视图中看时，流动引导元件8包括支撑结构2的在上游侧端部4与下游侧端部6之间的周长的大约一半(近似180度)的范围。流动引导元件8的节距在靠近上游侧端部4处大于靠近下游侧端部6处。即，当沿流动方向看时，流动引导元件8在上游侧端部4处更陡地倾斜，而在下游侧端部6处形成有更小的倾斜度。由于该导引构造，在端部4处流入的液体开始时仅稍微加速。随着液体沿旋转元件1的流动引导元件8继续流动，切向加速度由于流动引导元件8的减小的节距而朝向端部6增加，使得围绕中心轴线的顺时针旋转运动增大地叠加到沿着旋转元件1的中心轴线的液体纵向流动运动上。然而，旋转运动还可被围绕中心轴线逆时针引导。
旋转元件1的另一示例实施例在图2中示出。由于考虑到根据图1的第一实施例中和根据图2的第二实施例中相同的特征，参照对图1进行的描述。在支撑结构2的下游侧端部6处，根据图2的旋转元件1的第二实施例具有与支撑结构2的上游侧端部4的直径相比扩大了的直径。支撑结构2的下游侧端部6的扩大了的直径导致相对于旋转元件1的中心轴线沿基本径向流入的液体的另外的偏转。因此穿过的液体受到垂直指向旋转元件1的中心轴线的另外的速度分量。由此获得的径向加速度有利地使得液膜在支撑结构2的端部6处更容易分离。上游侧端部4具有台阶状锥体。旋转元件1的第三示例实施例在图3中示出。由于考虑到根据图1的第一实施例中和根据图3的第三实施例中相同的特征，参照对图1进行的描述。在支撑结构2的下游侧端部6处，根据图3的旋转元件1的第三实施例具有与支撑结构2的上游侧端部4的直径相比减小的直径。支撑结构2的直径在端部4处沿流动方向的减小不是直线形的而是曲线形的，直径的减小不均勻。这导致在支撑结构2的圆柱形部分到端部4的转换部形成边缘10，端部4沿流动方向逐渐减小。在流动液体的足够的切向加速度处，该边缘10使得流动液体从支撑结构2的外圆周表面更容易分离。根据图4和图5中所示，入口阀12包括旋转元件1、阀壳体14、用于联接到蒸发装置20的酿造容器18的法兰16、内部元件22、液体供给机构M和真空连接部26。关于该实施例的旋转元件1，请参照对图2的描述。阀壳体14大致具有圆柱形空心主体的形式。阀壳体14在其上游侧端部中包括液体供给机构M和真空连接部26。在其下游侧端部处，阀壳体14连接到法兰16。法兰16 被整体形成在蒸发装置20的酿造容器18中。在图4和图5中所示的蒸发装置20的部件是入口阀12和酿造容器18。对于蒸发装置20的另外的部件，诸如例如泵或控制机构，可采用现有技术已知的商业上可获得的部件。旋转元件1布置在阀壳体14内。更准确地说，旋转元件1布置在阀壳体14的下游侧端部处并于阀壳体14的中心轴线同轴。支撑结构2的直径小于阀壳体14的内径，从而在支撑结构2与阀壳体14之间形成容纳流动引导元件8的基本圆柱形腔。具有与支撑结构2基本相同的形状和基本相等的直径的内部元件22放置在旋转元件1的上游侧端部 4上。这相同地导致在内部元件22与阀壳体14之间形成基本圆柱形的腔。从内部元件22 到旋转元件1的转换部在内侧上和外圆周表面上都是均勻的。内部元件22在其上游侧端部处连接到真空连接部沈以与真空连接部沈齐平。真空连接部沈为将真空管线观连接到内部元件22内并通过液体供给机构M的壁被接纳的管形连接套筒。酿造容器18的内部空间通过旋转元件1内的腔、内部元件22的腔和真空连接部26的腔直接连接到真空管线28。供应待蒸发或待除气的液体的液体管线30连接到液体供给机构24。如可特别地在图6中详细示出的，具有布置在旋转元件1的外圆周表面上的流动引导元件8的旋转元件1的直径基本对应于阀壳体14的内径。流动引导元件8的外边缘齐平地接触阀壳体14的内表面32。在旋转元件1的下游侧端部6与从阀壳体14的内表面 32到法兰16的内表面的转换部之间形成环形缝隙形式的开口 36，阀壳体14的内表面32 均勻地延续到法兰16的内表面34。法兰16的内表面34继而均勻地延续到酿造容器18的齐平连接的内表面38。法兰16的内表面34基本具有截头圆锥形状，该截头圆锥具有曲面形的侧面。在全局视图中，阀壳体14的内表面32的切线的指向经由法兰16处的切线至酿造容器18处的切线而改变，从基本竖直指向变为基本水平指向且具有连续均勻的转换部。蒸发装置20包括根据本发明的入口阀12，而包括酿造容器18以及至少一个根据本发明的旋转元件1。所有其它单元诸如例如泵或控制机构是本身已知的蒸发装置的单元并因此未详细描述。在蒸发或除气过程期间，旋转元件1与阀壳体14之间的缝隙宽度在0至40mm之间。在10至20mm之间的缝隙宽度是特别有利的。特别地，优选具有大约15mm的缝隙宽度调节。为了从蒸发装置20中的液体蒸发出物质，液体通过入口阀12引入酿造容器18 中。液体通过液体管线30流到液体供给机构M内。液体竖直向下流过形成在内部元件22 与阀壳体14之间的腔并进一步流到形成在支撑结构2与阀壳体14之间的腔上，从而接触支撑结构2的外圆周表面和流动引导元件8的圆周表面。当流过该腔时，液体以上述方式被分别偏转和加速，同时还根据流动引导元件8的导引传递角动量。切向加速的液体以伞型液膜的形状通过开口 36离开并且自身附接到法兰16的内表面34。在该内表面上并且在酿造容器18的后继内表面38上，液体作为连续的液膜流出。液膜通过具有倾斜的或基本竖直的指向的侧内壁从酿造容器18的顶壁流动到其底部或流进收集通道等，积聚的除气液体在该处排出。由此，在蒸发或除气过程期间，酿造容器18的基本整个内表面被待除气液体的膜覆盖，该待除气液体的膜在流出时与所述壁连续地接触。由入口阀12形成的液膜的性质对于蒸发或除气质量来说是至关重要的。因此，具体来说是液膜的厚度决定了是否所有的液体体积元素均经受在液体表面占主导的蒸发或除气条件。这继而对液体蒸发和/或除气的完全性产生影响。有利地，液膜的厚度达到大约5mm，优选达到3mm，特别是达到1. 5mm。通过根据本发明的入口阀的体积流量通常为5至90m3/h，优选5至60m3/h，特别是 5至45m3/h。入流流体的进气压力在0至3巴范围内，优选0.5至2. 5巴范围内，特别是约 1. 5巴。除气容器内的绝对压力可小于800毫巴，优选小于200毫巴，特别是小于100毫巴。 入口阀12的阀壳体14的内径达到400mm，优选达到250mm，特别是达到150mm。阀壳体14 的长度在其内径的一倍至十倍之间，优选两倍至五倍之间。旋转元件1的直径在阀壳体14 的内径的0. 8倍至1. 1倍之间，特别是在0. 9倍至1. 0倍之间。入口阀12可用于使优选具有类似于水的粘度的液体蒸发或除气。除了所述实际例子，本发明还参照另外的构造方法。代替台阶状主体，支撑结构2的上游侧端部4也可具有任何其它需要的形状。支撑结构2的下游侧端部6可另外具有用于形成流破坏边缘的底切。旋转元件1的流动引导元件8不需要布置在支撑结构2的外圆周表面上。容易想到它们还可以布置在支撑结构2的腔中，特别是布置在支撑结构2的圆柱内表面上。流动引导元件8的数量不限于六个。旋转元件1可具有至少一个，优选二至十八个，特别是四至八个流动引导元件8。此外，流动引导元件8可具有不同于条形的构造。因此，例如，它们可实现为窄的条形部分。这些还可具有相对于彼此错开排列的布置。另外，它们不需要在其整个纵向侧
12面上连接到支撑结构2的圆柱表面，同样能想到以部分或点紧固到支撑结构2。另外，由流动引导元件8和支撑结构2的外圆周表面形成的角也可以随机地与直角不同。当沿流体流动方向看时，流动引导元件8的导引还可以逆时针地指向。流动引导元件8不需要将所有通道从支撑结构2的上游侧端部4延伸到其下游侧端部6。流动引导元件8的至少一部分能够仅延伸越过轴2长度的一部分。此外，流动引导元件8也可以绕支撑结构2的周长的大约大于或小于一半的范围 (近似180度)。可替换地，该范围为从大约15度直至绕所述支撑结构数圈。至少一个流动引导元件8的节距也可以在靠近上游侧端部4处小于靠近下游侧端部6处。然而，所述节距也可以在支撑结构2的整个长度上是恒定的。旋转元件1的支撑结构2和内部元件22 二者均不需要必须为空心圆柱形式。它们中的至少一个可被实现为实心圆柱或类似的形式。此外，它们中的至少一个也可以具有栅格型形式和/或具有凹槽。此外，支撑结构2和/或内部元件22也可以具有一横截面， 该横截面具有多边形或基本椭圆形的形状。旋转元件1可进一步整体连接到内部元件22。可替换地，所述两个元件可被实现为单独的部件。此外，根据本发明的入口阀不包括内部元件也是可以想到的。酿造容器18与真空的联接不需要必须通过入口阀12实现。还可以以入口阀12 之外的任何其它期望的方式来实现。在此情形下，入口阀12内的真空连接部沈可省略。入口阀12不必需借助法兰16紧固到酿造容器18。还可以想到在没有法兰16的情况下将入口阀12直接紧固到酿造容器18。 流动引导元件8的外边缘不必须齐平地接触阀壳体14的内表面32，而是还可以与其分离，从而在流动引导元件8与阀壳体14的内表面32之间形成至少一个缝隙。开口 36不必需具有圆环段形状。还可以具有任何其它适当的形状。法兰16的内表面34的形状也可以可替换地具有不同于具有曲面形法兰的截头圆锥。例如，可以是具有直线形法兰形状的截头圆锥构造。通过液体供给机构M的液体供给不限于竖直供给方向。还可以具有任何其它期望的方向。在液体从开口 36离开之后，形成的液体伞状物也可以冲击到酿造容器18的内表面38的预定区域上。上述旋转元件或装备有该旋转元件的入口阀也可以与酿造容器配合地被用作容器，用于在酿造过程中改进膨胀蒸发/冷却。装备有旋转元件的入口阀在液体流入时允许改进的膨胀蒸发。这里，在关于蒸发或除气的上下文中作为优点描述的效果可以以对于流进用于改进冷却的容器中的热液体的膨胀冷却来说简单有利的方式利用。根据图7和图8所示，入口阀112包括旋转元件1、阀壳体114、用于联接到蒸发装置120的酿造容器118上的法兰116、内部元件122、液体供给机构IM和真空连接部126。 至于该实施例中的旋转元件1，借助实例参照对图2的描述。阀壳体114基本具有圆柱形空心主体的形状。在其上游侧端部中，阀壳体114包括液体供给机构1 和真空连接部126。在其下游侧端部处，阀壳体114连接到法兰116。 法兰116整体形成在蒸发装置120的酿造容器118中。图7中所示的蒸发装置120的部件
13是入口阀112和酿造容器118。对于蒸发装置120的另外的部件，诸如例如泵或控制机构， 可以采用从现有技术已知的商业上可获得的部件。旋转元件1布置在阀壳体14内。更准确地说，旋转元件1布置在阀壳体14的下游侧端部处并于阀壳体14的中心轴线同轴。支撑结构2的直径小于阀壳体114的内径，从而在支撑结构2与阀壳体114之间形成容纳流动引导元件8的基本圆柱形腔。具有与支撑结构2基本相同的形状和基本相等的直径的内部元件122放置在旋转元件1的上游侧端部 4上。这相同地导致在内部元件122与阀壳体114之间形成基本圆柱形的腔。从内部元件 122到旋转元件1的转换部在内侧上和外圆周表面上都是均勻的。内部元件122在其上游侧端部处连接到真空连接部126以与真空连接部1 齐平。真空连接部1 为将真空管线1 连接到内部元件122内并通过液体供给机构124的壁接纳的管形连接套筒。酿造容器118的内部空间通过旋转元件1内的腔、内部元件122 的腔和真空连接部126的腔直接连接到真空管线128。供应待蒸发或待除气的液体的液体管线130连接到液体供给机构124。如可特别地在图8中详细示出的，具有布置在旋转元件1的外圆周表面上的流动引导元件8的旋转元件1的直径基本对应于阀壳体114的内径。流动引导元件8的外边缘齐平地接触阀壳体114的内表面132。在旋转元件1的下游侧端部6与从阀壳体114的内表面132到法兰116的内表面134的转换部之间形成环形缝隙形式的开口 136，阀壳体114 的内表面132均勻地延续到法兰116的内表面134。法兰116的内表面134继而均勻地延续到酿造容器118的齐平连接的内表面138。法兰116的内表面134基本具有截头圆锥形状，该截头圆锥具有曲面形的侧面。在全局视图中，阀壳体114的内表面132的切线的指向经由法兰116处的切线至酿造容器118处的切线而改变，从基本竖直指向变为基本水平指向并具有连续均勻的转换部。切向加速的液体以伞型液膜的形状通过开口 136离开并且自身附接到法兰116的内表面134。在该内表面上并且在酿造容器118的后继内表面138上，液体作为连续的液膜流出。图9示出了麦芽汁桶220，其中包括根据本发明的入口阀112。这里，借助泵MO 将麦芽汁通过旁路管线230供给到入口阀112。入口阀112布置在成圆锥形地逐渐减小的桶套250的上部中。桶套250可被实现为可蒸汽加热的双层套。借助旋转元件1在入口阀112中形成液膜之后，液膜沿桶220的内表面260流出到其底部270。高挥发性物质从流出的液膜观0中蒸发。蒸发的物质通过入口阀1的内腔 290被引导到外面。图10中所示的麦芽汁桶220的实施例包括作为另外的部件集成在旁路管线中的外部沸腾器300。该构造的其余部分与图9的描述类似。图11示出包括根据本发明的入口阀1的涡流器320。这里，在泵MO的帮助下麦芽汁通过旁路管线230被供给到入口阀1。入口阀1布置在成圆锥形地逐渐减小的涡流器框架330的上部中。此外，涡流器内部空间在其竖直框架340范围内包括用于收集具有低 DMS含量的蒸发麦芽汁的连续通道350。至于蒸发过程，特别地参照图1和图6的描述。因此，在其从通道350排出之后， 可根据期望的蒸发度任意次地将麦芽汁重新供应到入口阀1。这可例如通过旁路管线230实现。在达到期望的蒸发度之后，麦芽汁最后从收集通道350排出并供应至麦芽汁冷却。
图12和图13表示本发明的入口阀112的另一实施例。这里，旋转元件1被表示为另外的优化实施方式，特别是用于改进蒸发效率。至于细部的表示，参照图7和图9的描述。
权利要求
1.一种用于酿造容器(18 ；118)的入口阀(12 ；112)的旋转元件(1)，所述入口阀(12 ； 112)用于将液体特别是麦芽浆、麦芽汁、酵母悬浮液、冲洗水等引入所述酿造容器(18 ； 118)中，特别是引入麦芽浆桶、麦芽浆槽、结合的麦芽浆/麦芽汁桶、结合的麦芽浆/麦芽汁 /反萃取桶、麦芽汁桶020)、结合的涡流桶、涡流器(320)、清洁装置、蒸发容器等中，该旋转元件(1)包括至少一个流动引导元件(8)，从而角动量可被传递到流过所述入口阀(12; 112)的液体。
2.根据权利要求1所述的旋转元件(1)，其特征在于，所述旋转元件(1)包括支撑结构(2),其中所述支撑结构( 在其沿所述旋转元件(1)的中心轴线的整个长度上被形成为近似圆柱形或管形；其中所述至少一个流动引导元件(8)布置在所述支撑结构O)的外圆周表面上和/或内表面上；并且其中所述流动引导元件(8)的节距在与流动接触的部分上沿下游方向减小。
3.根据权利要求1或2所述的旋转元件(1)，其特征在于，所述至少一个流动引导元件 (8)包括绕所述支撑结构(2)大约15度直至数圈的范围，特别是绕所述支撑结构O)的周长的大约一半的范围。
4.一种入口阀(12 ;112)，用于将液体特别是麦芽浆、麦芽汁、酵母悬浮液、冲洗水等引入所述酿造容器(18 ；118)中特别是引入麦芽浆桶、麦芽浆槽、结合的麦芽浆/麦芽汁桶、结合的麦芽浆/麦芽汁/反萃取桶、麦芽汁桶020)、结合的涡流桶、涡流器(320)、清洁装置、 蒸发容器等中，其中所述入口阀(12;112)包括阀壳体(14;114)和根据权利要求1至3中至少一项权利要求的旋转元件(1)；其中在所述支撑结构⑵与所述阀壳体(14 ； 114)的内表面(32 ；132)之间形成有至少一个开口(36 ； 136)，液体可通过所述至少一个开口(36 ； 136)引入所述酿造容器(18 ；118) 中，并且其中所述至少一个开口(36;136)近似具有圆环段形状。
5.根据权利要求4所述的入口阀(12;112)，其特征在于，所述旋转元件(1)与所述阀壳体(14 ； 114)之间的缝隙宽度在O至40mm之间，优选在10至20mm之间，特别是15mm。
6.根据权利要求4或5所述的入口阀(12； 112)，其特征在于，所述入口阀(12 ； 112)还包括内表面(34;134)，所述内表面(34;134)特别是形成在用于联接到所述蒸发装置的所述酿造容器(18 ；118)上的法兰(16 ；116)上，液膜可形成在所述内表面(34 ； 134)上，所述内表面(34;134)近似具有带有曲形肋或直线形肋的截锥的形状。
7.一种包括酿造容器(18 ；118)的蒸发装置QO ；120)，同样用于从液体中特别是从麦芽浆、麦芽汁、酵母悬浮液、冲洗水等中蒸发出和/或驱出高挥发性物质或气体特别是风味物质、DMS、二氧化碳、氧气等，其中所述酿造容器(18;118)特别是麦芽浆桶、麦芽浆槽、结合的麦芽浆/麦芽汁桶、结合的麦芽浆/麦芽汁/反萃取桶、麦芽汁桶(220)、结合的涡流桶、涡流器(320)、清洁装置、蒸发容器等，包括根据权利要求1至3中至少一项权利要求的旋转元件(1)和/或供应液体的根据权利要求4至6中至少一项权利要求的入口阀(12; 112)。
8.一种用于在酿造过程中从液体中蒸发出和/或驱出高挥发性物质或气体特别是高挥发性风味物质、DMS、二氧化碳、氧气等的方法，其中液体特别是麦芽浆、麦芽汁、酵母悬浮液、冲洗水等借助根据权利要求4至6中至少一项权利要求的入口阀(12 ；112)引入酿造容器(18 ；118)；其中所述入口阀(12 ；112)包括阀壳体(14 ； 114)和根据权利要求1至3中至少一项权利要求的旋转元件(1)，所述旋转元件(1)包括至少一个流动引导元件(8)；其中角动量通过所述至少一个流动引导元件(8)传递到所述引入的液体；并且其中所述入流液体的进气压力在0.5至2. 5巴范围内，特别是大约1.5巴。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述液体在穿过至少一个开口(36;136)时形成液膜，所述开口(36 ； 136)形成在所述支撑结构(2)与所述阀壳体(14 ； 114)的内表面(32 ； 132)之间。
10.根据权利要求1至3中任一项权利要求的旋转元件(1)在酿造过程中的应用，所述酿造过程用于在将液体特别是麦芽浆、麦芽汁、酵母悬浮液、冲洗水等引入酿造容器(18 ； 118)期间从所述液体中蒸发出和/或驱出高挥发性物质或气体特别是高挥发性风味物质、 DMS、二氧化碳、氧气等。
11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述旋转元件(1)用于在将麦芽浆引入麦芽浆桶、麦芽浆槽、结合的麦芽浆/麦芽汁桶、结合的麦芽浆/麦芽汁/反萃取桶或蒸发容器等中期间从麦芽浆中蒸发出高挥发性风味物质特别是DMS。
12.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述旋转元件(1)用于在将麦芽浆引入结合的麦芽浆/麦芽汁桶、结合的麦芽浆/麦芽汁/反萃取桶、麦芽汁桶(220)、结合的涡流桶、涡流器(320)或蒸发容器等中期间从麦芽浆中蒸发出高挥发性风味物质特别是DMS。
13.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述旋转元件(1)用于在特别是在麦芽汁冷却器中冷却麦芽汁之前从麦芽汁中蒸发出高挥发性风味物质特别是DMS。
14.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述旋转元件(1)用于从酵母悬浮液特别是收获酵母和过程酵母的酵母悬浮液中驱出气态物质特别是二氧化碳。
15.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述旋转元件(1)用于在将冲洗水引入清洁装置期间从清洗水中驱出气态物质特别是氧气。
全文摘要
本发明首次提供一种用于酿造容器(18；118)的入口阀(12；112)的旋转元件(1)，所述入口阀(12；112)用于将液体特别是麦芽浆、麦芽汁、酵母悬浮液、冲洗水等引入所述酿造容器(18；118)中，特别是引入麦芽浆桶、麦芽浆槽、结合的麦芽浆/麦芽汁桶、结合的麦芽浆/麦芽汁/反萃取桶、麦芽汁桶(220)、结合的涡流桶、涡流器(320)、清洁装置、蒸发容器等中，该旋转元件(1)包括至少一个流动引导元件(8)，借助该至少一个流动引导元件(8)，角动量可被传递到流过所述入口阀(12；112)的液体。此外，还提出一种相似的入口阀(12；112)。另外，详细说明了一种包括酿造容器(18；118)的蒸发装置(20；120)，同样用于从上述液体中蒸发出和/或驱出高挥发性物质或气体特别是风味物质、DMS、二氧化碳、氧气等，其中所述酿造容器(18；118)包括根据本发明的旋转元件(1)和/或接纳液体的入口阀(12；112)。另外，详细描述了一种用于在酿造过程中从上述液体中蒸发出和/或驱出高挥发性物质或气体的方法。最后，本发明涉及旋转元件(1)在酿造过程中的应用，所述酿造过程用于在将液体引入酿造容器(18；118)期间从所述液体中蒸发出和/或驱出高挥发性物质或气体。
文档编号C12C13/00GK102481495SQ201080040512
公开日2012年5月30日 申请日期2010年9月7日 优先权日2009年9月11日
发明者罗兰·法伊尔纳 申请人:克朗斯股份公司