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La présente invention concerne la fabrication de la bière et des boissons similaires.
L'invention a essentiellement pour objet un procédé perfectionné pour la production de la bière et des boissons similaires,permettant de réduire considérablement la durée de la fermentation et d'accélérer l'affinage par rapport aux procédés connus,ainsi que de mieux contrôler le goûttout en diminuant dans une grande mesure le prix de revient.
Le procédé va être décrit à propos de la fabrication de la bière,mais il es,t bien entendu qu'il n'est pas limité à cette application. Selon les procédés connusla fermentation
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de la bière s'effectue sur une période de 6 à 14 jours pendant laquelle le poids spécifique du moût diminue graduellement de son poids spécifique initial jusqu'au poids spécifique définitif requis, période qui est suivie d'une période d'affinage de 2 à 15 semaines. Dans ces procédés, on utilise des températures de fermentation relativement basses. La fermentation commence à une température plus basse que la température finale et la tempé- rature s'élève graduellement du fait de la chaleur engendrée par la levure qui fermente.
L'élévation graduelle de la température est contrôlée par des serpentins de réglage. La température finale est maintenue à un niveau plus bas que celui qui est théoriquement possible. Ce ralentissement de la fermentation ralentit l'abaissement du poids spécifique et augmente le temps nécessaire pour passer du poids spécifique initial au poids spécifique final. La levure est séparée de la bière soit par sédimentation dans le cas de la bière allemande dite "Lager", soit par écumage quand il s'agit de bières anglaises dite "Ale".
Les deux procédés nécessitent du temps et du travail.
De même, la quantité initiale de levure est-maintenue faible et augmente graduellemen t.pendant la fermentation. Le procédé selon l'invention permet de terminer la fermentation et l'affinage en 18 heures.
Le présent procédé,,plus particulièrement conçu pour réduire le facteur temps, procure également d'autres avantages désirables qui ne pouvaient être obtenus auparavant, tel qu'un contrôle du goût désiré; une'fermentation rapide en un ou plu- sieurs étages ; un affinage accéléré à température élevée sans risque d'autolyse de la levure en'suspension; un contrôle inté- gral de la concentration en levure utilisée pour la fermentation; un contrôle complet du poids spécifique; une économie considéra- ble de main-d'oeuvre en comparaison avec les procédés connus;
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une économie considérable des capitaux nécessaires pour l'ins- tallation; une économie considérable de la réfrigération néces- saire par rapport aux procédés antérieurs connus;
l'obtention d'une bière terminée en une fraction du temps requis par les procédés connus; un mélange constant pendant l'affinage; la suppression des magasins de stockage de levure; l'obtention d'une atmosphère exempte d'oxygène pendant to'ute la durée de la fermentation; le contrôle intégral de la multiplication de la levure et des pertes pendant la fabrication; la possibilité de réaliser la fermentation et l'affinage à toute température supérieure à 3,3 et jusqu'à la température tuant la levure utilisée; la fermentation à un pH optimum et constant; l'aug- mentation de la quantité de mousse restant dans la bière terminée,.
Dans ses grandes lignes, le procédé est basé sur le principe d'alimentation continue en levain, à haute teneur en levure, l'utilisation et le maintien, de préférence, de tempéra- tures de fermentation élevées et un mélangeage continu d'une nature particulière; et il comporte une alimentation continue ou pratiquement continue de moût non fermenté dans la ou les cuves de fermentation et d'affinage et un soutirage similaire du liquide fermenté et affiné. Par températures élevées, on entend des températures au-dessus de 8,9 et allant jusqu'à la tempéra- ture tuant la levure. Des résultats satisfaisants peuvent toute- fois être obtenus en utilisant des températures de fermentation et des concentrations en levure usuelles.
En prévoyant l'utilisation de températures plus élevées et des concentrations en levure plus grandes qu'il n'est usuel pour la fabrication de la bière, et en recourant au mélangeage, on rend possible une fermentation rapide et continue en un ou plusieurs étages et un affinage accéléré. Un affinage accéléré à des températures élevées est obtenu sans danger d'autolyse de la levure en suspension, car le moût constamment ajouté maintient
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toute la levure en suspension dans la bière s'affinant qui est en fermentation active, ce qui maintient l'activité enzymatique dans le processus d'affinage et en pêche la levure de consommer ses propres réserves en aliments nutritifs. Dans les procédés classiques de fermentation, la levure atteint un état de défi- cience, et il en résulte un-:goût indésirable de la bière.
La concentration en levure utilisée peut atteindre 100 grammes de levure ou plus (avec une teneur en humidité de 80 %), par litre de bière en fermentation. La quantité ordinairement utilisée dans les procédés discontinus classiques est de 12 grammes environ par litre au maximum de la fermentation.
L'invention prévoit un mélangeage ou agitation intense, amenant une fermentation grandement accélérée et une forte multiplication de la levure sans former,, ou pratiquement sans former de mousse. Cette agitation intense permet non seulement d'obtenir une homogénéisation sensible du moût ajouté. et du liquide en'fermentation,, mais assure un contrôle complet de la quantité de. levure se développant dans la bière ce qui permet de contrôler à son tour la teneur- en amino-@@ides dans la Mère terminée,, son pH,, son goût et sa résistance; au développement des bactéries.
De plus,, la plus grande partie du CO2 est éliminée au fur et à mesure de sa formation, si bien que la bière a un goût beaucoup plus agréable est n'est pas saturée de ces subs- tances volatiles qui existent dans les bières récemment fermentées.
Dans les procédés classiques, de grandes masses d'écuue et de levure s'accumulent dans la partie supérieure des récipients de fermentation, et, comme la levure est alors privée de matières nutritives, elle s'autolyse rapidement et forme des produits ayant mauvais goût, tout en favorisant le développement de bactéries nuisibles. Les systèmes de fermentation utilisés pour la fabrication de la levure de boulanger et d'alcool pur utili- sent de l'huile ou d'autres agents anti-mousse pour empêcher la
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formation de masses de mousse, mais évidemment ceci n'est guère possible dans la fabrication de la bière,car les agents anti- -mousse affectent le goût quand on fabrique de la bière,et l'aptitude à mousser de la bière obtenue se trouverait également compromise.
De plus,selon le procédé de l'invention, et du fait du perfectionnement qu'apporte l'agitation utilisée, la matière permettant le moussage ultérieur de la bière n'est pas utilisée pour la formation d'écume au cours de la fermentation, et la bière terminée a une meilleure aptitude à mousser après sa mise en bouteilles.
Les fortes concentrations en levure et l'intense agita- tion utilisée dans ce procédé continu permettent de faire fermenter des moûts contenanttrès peu des matières azotées solu- bles qui sont nécessaires pour le développement de la levure dans les procédés classiques discontinus. Ceci permet d'utiliser pour la préparation du moût du nouveau procédé, des matières amenant une économie importante sur leur prix d'achat. Par concentra- tion élevée en levure,on entend une concentration au-dessus de la teneur normale en levure dans les procédés de fermentation connus.
Du fait que l'agitation particulière empêche la levure de remonter à la surface du liquide, on peut tolérer un dévelop- pement rapide de la levure au point que la bière en cours d'affi- nage ne contient rapidement plus que la quantité minimum de matière nécessaire au développement de la levure, si bien que, lorsque du moût est ajouté, les conditions sont telles que des organismes nocifs ne peuvent se développer en produisant un goût désagréable- Le système, du fait de la dilution du moût incorporé, subit une chute immédiate de pH, et la fermentation complète s'effectue à cette valeur minimao Bans les procédés de fermentation antérieurs utilisés actuellement, cette chute du pH est graduelle et se répartit sur plusieurs jours,
temps pendant lequel l'infection a tout loisir de se développer en
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altérant le goût de la bière. Dans le procédé de l'invention, l'infection est rendue impossible en créant, dans le récipient ou le premier récipient de fermentation, des conditions physiques telles que des organismes indésirables éprouvent des difficultés à se développer, par l'addition rapide du moût, dans le récipient de fermentation et d'affinage à un moment déterminé de la fermen- tation produisant un changement dans les conditions physiques empêchant les organismes indésirables de s'acclimater.
Afin d'obtenir de la bière se conservant bien, la levure doit être incitée à se reproduire et à extraire,du moût les matières nutritives nécessaires à cette reproduction, Il en résulte un meilleur goût de la bière et une diminution des élé- ments nutritifs pour les bactéries nuisibles qui, normalement, dénaturent le goût de la bière terminée. Le développement de la levure est contrôlé par le degré d'agitation, la température de fermentation et la quantité de levure en suspension.
On a trouvé que la bière fabriquée par ce procédé con- tient des produits donnant un goût agréable que l'on ne trouve pas dans les bières normales, et il a été prouvé que ces produits étaient le résultat de l'activité des enzymes actives de la levure,, ntenue en suspension dans la bière pendant son séjour dans la cuve d'affinage à son poids spécifique final.
Dans ses grandes lignes, l'invention consiste à faire fermenter le moût de façon continue dans une cuve d'affinage, à maintenir dans le liquide une concentration prédéterminée de levure, à introduire dans la cuve du moût suivant un débit pré- déterminé, à homogénéiser pratiquement immédiatement le contenu de la cuve auquel on ajoute le moût, en agitant rapidement le liquide en fermentation, afin de le faire circuler pratiquement sans moussage, et maintenir de ce fait la levure en suspension à une concentration et avec une turbulence désirées, et à main- tenir la masse de liquide à une température prédéterminée
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uniforme pendant que le liquide en cours d'affinage atteint le poids spécifique requis, à extraire le CO2 par.
la partie supé- rieure de la cuve, à soutirer le liquide fermenté et affiné à une vitesse correspondant au débit d'addition du moût, et ensuite à séparer la levure du liquide, à clarifier, à carbo- nater et à stocker le liquide fermenté.
Par moût, on entend une infusion dans de,l'eau potable de malt d'orge et de houblon, pouvant également contenir d'au- tres grains de céréales et des matières amidonnées et sucrées et même, dans certains cas, de la levure, mais à l'état prati- quement non fermenté. Cette définition est valable sauf dans le cas où on effectuerait, comme il est suggéré, à un certain stade du procédé, l'addition de deux moûts différents, dont l'un est destiné à fournir la matière nécessaire à la nutrition de la levure et à fournir l'élément de base et l'alcool de la bière, tandis que le second contient la matière fournissant le goût et l'arôme de la matière sucrée et le houblon.
Le procédé est égale- ment utilisable pour la fermentation et l'affinage de l'extrait liquide de toute matière fermentescible provenant de fruits, de légumes, de céréales et de canne à sucre.
De préférence, lorsqu'il s'agit de bière, le liquide en cours de fermentation est maintenu à température élevée, c'est-à- dire au-dessus de la température normale de fermentation, ce qui fournit une plus grande rapidité de la réaction ; partempérature élevée, on entend des températures au-dessus de 10 et qui, théo- riquement, peuvent atteindre la température tuant la levure, mais qui pratiquement ne dépassent probablement pas 27 . Dans le cas d'"ale", on utilise des températures voisines de 21 , c'est-à- dire la température normale de fermentation de l'"ale".
Lorsqu'on désire obtenir des bières type "Lager" à saveur douce, la tempé- rature utilisée peut descendre à 3,3 o A ces températures, avec de fortes concentrations en levure et une forte turbulence, on
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obtient quand même une fermentation rapideq
Il est également suggéré do refroidir la bière soutirée, à l'aide du moût ajouté, tout en utilisant simultanément la bière fermentée tiède pour réchauffer le moût froid ajouté. En utili- sant un échangeur de chaleur approprié, ces ajustements de tem- pératures s'exécutent automatiquement, sans risque de congélation de la bière, d'une part, et surchauffe du moût, d'autre part.
Suivant une particularité de l'invention, afin d'obtenir de la bière ayant un goût agréable, on prépare le moût dans la brasserie en portions séparées, la première portion contenant toutes les matières nutritives nécessaires au développement de la levure et pour former la substance de la bière et l'alcool, tandis que la deuxième portion contient les matières donnant le goût et l'arôme à la bière.
Lorsque la bière ou l'"ale" sont fabriquées par fermen- tation d'un seul moût contenant tous les éléments nécessaires, l'arôme agréable du houblon qui est volatil et les matières ayant un goût sucré sont éliminées ou sensiblement réduites au début de la fermentation et sont généralement perdues, car il est indispensable d'obtenir une fermentation complète du moût conte- nant les matières nécessaires au développement de la levure afin d'éliminer le goût initial du malt ;et du houblon, appelé couram- ment goût de "moûture".
On a trouvé que ces arômes agréables peuvent être conservés en préparant le moût en brasserie en deux portions distinctes, à savoir' :a) un moût de malt et de houblon et b) un moût composé de sucre, d'eau et de houblon de la meil- leure qualité, la.première portion étant introduite et fermentée dès le début et la deuxième portion,: contenant la saveur et l'arôme du houblon, étant ajoutée vers la fin du processus de fermentation, ce qui permet de Mieux contrôler le goût de la bière obtenue.
Comme il'n'existe pas de procédé pratique connu pour une
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fabrication continue du moût, et comme tout le moût est fabriqué par cuvées, on doit en stocker une réserve pour obtenir une alimentation continue pour le procédé de fermentation continue.
Le moût doit être refroidi autant que celà est possible pour le préserver contre les organismes nocifs, qui pourraient y péné- trer pendant la période de stockage qui,quelquefois, peut durer quatre jours9 si la brasserie arrête sa fabrication en fin de semaine.
Le procédé présente des avantages considérables, si l'on congèle une partie du moût pour lui donner la consis'tance de glace semi fondue et en la mélangeant au reste du moût, ce qui permet d'utiliser un appareil centrifuge pour clarifier le moût, tout en obtenant une meilleure séparation des précipités. Jusqu'à présent on ne pouvait utiliser des appareils centrifuges, parce qu'ils produisent un échauffement du moût à clarifier. En conge- lant une partie du moût et en la laissant fondre partiellement pendant la période de stockage, on obtient une précipitation plus efficace des fines matières floconneuses du moût, dont la présence est préjudiciable à la fermentation et à la stabilité de la bière.
Ce précipité des fines particules en suspension dans le moût provoque à son tour une autre précipitation de matières contenues dans le moût n'ayant pas subi de congélation.
Eventuellement;, on peut préparer dans la brasserie un moût six fois plus concentré que celui nécessaire à la fabrication de la bière,et le traiter comme il sera décrit ci-après,en le diluant à différents stades de la fermentation avec jusqu'à six parties d'eau pour une partie de moût concentré traité dans un ensemble de deux ou plus de deux récipients.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu,
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partie de ladite invention.
La iigure 1 est une vue schématique d'une installation pour la fabrication de la bière, au moyen d'un procédé de fermen- tation et d'affinage continus.
La figure 2 représente une installation dans laquelle les récipients de fermentation, qui peuvent être au nombre de trois ou quatre, sont connectés en série pour permettre un écoulement absolument continu, et dans laquelle le degré d'agi- tation, la quantité de levure en suspension et la température peuvent être contrôlés séparément.
La figure 3 est un schéma d'une installation de fermen- tation continue de la bière, comportant des moyens pour retenir une partie de la matière à goût sucré à la fin de la fermentation..
La figure 4 est un schéma similaire à celui de la figure 1, mais montrant une méthode pour ajouter le moût et soutirer la bière en discontinu.
La figure 5 est un schéma d'une installation où la fermentation du malt et des matières sucrées sont réalisées séparément, et permettant de combiner ces matières à volonté pour obtenir le poids spécifique final désiré de la bière terminée.'
La figure 6 est un schéma d'une installation à quatre cuves de fermentation montées en série, dans laquelle les diffé- rents extraits des matières peuvent être-fermentes pour obtenir le goût désiré.
La figure 7 est un schéma d'un appareil pour l'alimenta- tion continue en moût clarifié.
La figure 8 est une coupe d'une cuve perfectionnée de fermentation contenant un appareil agitateur.
Dans l'installation représentée sur la fig. 1, le tube d'admission 1 relie la sortie d'un récipient de stockage de moût (non représenté) à travers le robinet de réglage lA à l'admission
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de la cuve de fermentation et d'affinage 2.Dans cette cuve 2 est monté un appareil agitateur 30
La sortie de la cuve de fermentation et d'affinage 2 est reliée par le tube 4, et le robinet de réglage 4A à l'admission de la bière du séparateur continu de levure 50
Un tube 7 relie la sortie du séparateur continu de levure
5 à l'entrée de la pompe à levure 8. La sortie de la pompe à levure 8 est reliée par le tube 9 à un raccord en T 10. L'une des branches du T 10 est reliée par le tube 129 à travers le robinet de réglage 13 et le tube 14 au récipient de stockage de levure qui ne sera pas décrit ici.
L'autre branche du T 10 est reliée par le tube 11, à travers le robinet de réglage 11A, à l'admission de la levure de la cuve de fermentation et d'affi- nage 2.
. Le raccord de sortie de la bière du séparateur continu de levure 5 est connecté par le tube 6 à un T 15. L'une des branches du T 15 est connectée par le tube 179 à travers le robinet de réglage 18 et le tube 19 à un appareil non représenté.
La dernière branche du T 15 est reliée par 10 tube 16 à l'entrée de la cuve de traitement par le gaz carbonique 20. Cette cuve
20 est reliée par le tube 259 la soupape de réglage 26 et le tube 27 à une source de CO2 pur.
La partie supérieure de la cuve 20 est reliée à l'atmos- phère par le tube 23, une soupape de réglage à flotteur 22, et le tube 21.
La cuve 20 de traitement de la bière par le gaz carboni- que est relié3 par le tube 24 à l'ontrée de l'échangeur de chaleur
28 dont la sortie communique par le tube 29 avec un raccord en
T 30. L'une des branches du T 30 est reliée par le tube 32, le robinet de commande 33 et le tube 34 à un appareil non représenté.
L'autre branche du T 30 est reliée par un tube 31 au récipient de stockage de bière 350 La sortie 'de ce dernier récipient 35 .est
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reliée par le tube 36 à l'installation finale de carbonation et de filtrage, qui'ne sera pas décrite.
Dans l'installation représentée sur la fig. 2, le tube 1 relie la sortie du récipient de stockage du moût à travers le robinet de réglage 1A à l'entrée de la cuve de fermentation et d'affinage 2,contenant l'agitateur 3,comme il a déjà été dit dans le mode de réalisation préféré de la figure 1.
La sortie de la cuve de fermentation et d'affinage 2 est reliée par le tube 37 à l'entrée d'une deuxième cuve de fermenta- tion et d'affinage 2A, équipée d'un appareillage agitateur 3A.
La sortie de cette deuxième cuve de fermentation et d'affinage '2A est reliée par le tube 4, et le robinet de réglage 4A à l'admission de la bière dans le séparateur continu de levure 5; et, en quittant ce séparateur, la bière se rend par le tube 6 vers les autres appareils qui ont déjà été décrits à propos de la fig. 1.
La sortie de levure du séparateur continu de levure 5 est reliée par le tube 7 à l'entrée de la pompe à levure 8.
La sortie de la pompe 8 est reliée par le tube 9 à un T 10 dont une branche est reliée par le tube 12, le robinet de réglage 13 et le tube 14 au réservoir de levure. L'autre branche du T 10 est reliée par le tube 38 à un second T 39. L'une des branches du T 39 est reliée par le tube 40 et le robinet de réglage 41 à l'entrée de levure de la cuve de fermentation et d'affinage 2.
L'autre branche du T 30 est reliée par le tube 40A et le robinet de réglage 41A à l'entrée de levure de la seconde cuve de fermen- tation et d'affinage 2A.
L'agencement représenté sur la figo 3 est une deuxième variante de celui de la fig. 1. Dans cette variante, l'appareil- lage est exactement le -même que celui qui vient d'être décrit à propos du mode de réalisation de la fig. 2, sauf que le tube 42 relie la sortie de moût d'un deuxième récipient de stockage de
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mont,à travers le robinet de réglage 42A,à l'entrée de moût de la deuxième cuve de fermentation et d'affinage 2A.
L'installation de la fig 4 est une troisième variante de celle do la fige 1. Dans cette variante, le tube 1 relie la sortie du récipient de stockage de Moût, à travers le robinet de réglage lA à un raccord en T 43. L'une des branches du T 43 est reliée par le tube 44 à l'entrée du récipient auxiliaire de moût 45. La sortie de ce dernier récipient 45 communique par le tube,469 le robinet de réglage 47 et le tube 48 avec l'entrée de moût de la cuve de fermentation et d'affinage continus 2, munie d'un appareil agitateur 3.
La sortie de bière chargée de levure de la cuve de fermen- tation 2 est reliée par le tube 59 à l'admission de la pompe à bière et levure 60. La sortie de cette pompe à bière et levure 60 est reliée par le tube 61 à la dernière branche du T 43.
La sortie de bière do la cuve de fermentation et d'af- finage continus 2 est reliée par le tube. 4 au robinet à trois voies 50. Ce robinet est relié par le tube\51 à l'entrée d'un récipient de décantation de la levure 52, et par le tube 51A à l'entrée d'un deuxième récipient de décantation de la levure 52A.
Ces récipients de décantation 52 et 52A sont reliés par les tubes 53 et 53A respectivement à un robinet à trois voies 54 de sortie de la bière. Ce robinet à trois voies 54 est relié par le tube 55 au T 15,au-delà duquel l'installation est identique à celle qui a été décrite à propos de la fige 1.
Les sorties de levure des récipients de décantation 52 et 52A sont reliées par.les tu'oes.56 et 56A respectivement à un robinet à trois voies 57. Ce robinet 57 est relié par un tube 58 à l'entrée de la pompe à levure 8, et le refoulement de la pompe 8 est connecté par le tube 9 au raccord en T 10. Une bran- che du T 10 est reliée par le tube 12, .le robinet de réglage 13 et le tube 14 au réservoir de levure. L'autre branche du T 10
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communique par le tube 11 et le robinet de réglage 11A avec l'entrée de la levure de la cuve de fermentation et d'affinage continus 2.
L'installation représentée sur la :fige 5 est une quatrième variante de celle de la fig. 1. Dans cette variante, le tube 1 relie la sortie du récipient de stockage de moût (non représenté) à travers le robinet de réglage lA, à un raccord en T 43. L'une des branches du T 43 est reliée par le tube 44 à l'entrée du récipient auxiliaire de moût 45. La sortie du récipient auxiliaire
45 est reliée par le tube 46, le robinet de réglage 47 et le tube 48 à l'une des entrées de moût de la cuve de fermentation et d'affinage continus 2, équipée de l'agitateur 3.
Le tube 42 relie la sortie d'un deuxième récipient de stockage de moût (non représenté),- à travers le robinet de réglage 42A à un raccord en T 69. L'une des branches du T 69 est reliée par le tube 70 à l'entrée d'un deuxième récipient auxi- liaire de moût 45A. La sortie de ce récipient 45A communique par le tube 46A, le robinet de réglage 47A et le tube 48A avec la deuxième entrée de moût de la cuve de fermentation et d'affinag e continus 2.
La sortie de bière chargée de levure de la cuve 2 est reliée par le tube 59 à la pompe à bière chargée de levure 60 qui refoule par le tube 61 vers le raocord en T 62. L'une des branches du T 62 est reliée par le tube 63, le robinot de réglage
64 et le tube 65 à la deuxième branohe du T 43.
La durnière bran- che du T 62 est reliée par le tube 66, le robinet de réglage 67 et le tube 68, à 'la dernière branche du T 69,
La sortie de bière do la ouve de fermentation et d'affi- nage continus 2 est reliée par le tube 49 au robinet à trois voies 50, qui est connecté par les"tubes 51 et 51A respectivement aux,entrées des récipients'de décantation de la levure 52 et 52A qui sont reliés ainsi qu'il a été décrit à propos de la fige 4
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aux raccords en T 10 et 15.
L'une des branches du T 10 est reliée par le tube 12, le robinet de réglage 13 et le tube 14 au récipient de stockage du surplus de levure. La dernière branche du T 10 est'reliée par le tube Il et le robinet d.e réglage 11A, à l'entrée de levure de la cuve de fermentation et d'affinage continus 2.
L'installation de la fig. 6 est une cinquième variante de celle de la fig. 1. Dans cet agencement, le tube 1 relie,à travers les raccords en T 85 et 86, les tubes 71 et 72 et les robinets de réglage 1A,71A et 72A,les entrées de trois cuves de fermentation et d'affinage continus 2, 2A et 2B respectivement.
Cette installation utilise plusieurs cuves de fermenta- tion et d'affinage; sur la f igo 6,on a prévu quatre cuves, mais on pourrait en utiliser un plus grand ou un plus petit nombre.
Sur la fig. 6, la sortie de la cuve de fermentation et d'affinage continus 2 est reliée par le tube 37 à l'admission de bière de la cuve de fermentation et d'affinage 2A,dont la sortie est reliée à son tour par le tube 37A à l'admission de-'bière de la cuve de fermentation et d'affinage continus 2Bo La sortie de cette cuve 2B est reliée par le tube 37B à L'entrée de bière do la cuve de fermentation et d'affinage continus 2Co
Le tube 42 relie la sortie d'un deuxième récipient de stockage de moût (non représenté), à travers les raccords en T 42X et 42Y, les tubes 79A, 79B et 79C, et les robinets de réglage 42A, 42B et 42C aux secondes entrées des cuves de fermentation et d'affinage continus 2A, 2B et 2C.
La sortie'de bière de la cuve de fermentation et d'affi- nage continus 2C est reliée par le tube 4, à travers le robinet de réglage 4A au séparateur de levure 5. Un évent situé à la par- tie supérieure du séparateur de levurc 5 est -relié par un tube 80A à la partie supérieure de la cuve de fermentation et d'affi- nage 2C. La sortie de bière du séparateur de levure 5 est reliée
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par le tube 80 à un raccord en T 81. L'une des branches du T 81 est reliée par le tube 82 à L'entrée du séparateur continu de levure 83. La sortie de ce dernier séparateur 83 est reliée par le tube 12, le robinet de réglage 13 et le tube 14 à un récipient de stockage de levure non représenté.
La sortie de bière clarifiée du séparateur continu de levure 83 est reliée par le tube 84 au raccord en T 15. Les deux autres branches du T 15 sont relises par les tubes 16 et 17 res- pectivement à la suite de l'installation décrite en regard de la fige 1.
La sortie de levure du séparateur de levure 5 est reliée par le tube 7 à l'admission de la pompe à levure 8. Le tube 9 relie le refoulement de cette pompe 8 au raccord en T 73. L'une des branches du T 73 est reliée par les tubes 759 75A et 75B, les raccords en T 769 76A et 76B, les tubes 77, 77A 77B et
77C, et les robinets de réglage 78, 78A, 78B et 78C aux entrées de levure des cuves do fermentation et d'affinage continus 2,
2A, 2B et 2C.
La dernière branche du T 73 est reliée par le tube 74 à la dernière branche du raccord en T 81.
La figo 7 est un schéma d'un appareil de préparation de moût utilisable dans une installation de fabrication de la bière par fermentation continue.
Dans l'appareil représenté sur la fig. 7,la sortie à la partie 'inférieure du filtre à houblon 87 est reliée par le tube 88 à l'entrée de la pompe à moût 89, tandis que le refoule- ment de la pompe 89 est relié par le tube 90 à l'entrée de moût de l'échangeur de chaleur 91.
La sortie du moût de l'échangeur de chaleur 91 est reliée par le tube 92 au robinet de'dosage 93. La sortie de ce robinet 93 est reliée par le tube 94 à un raccord en T 95 dont l'une des branches est reliée par le tube 99 à l'entrée du réservoir de
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stockage de moût 100. Le robinet de dosag, 93 est, en outre, relié par le tube 96 à l'entrée de moût du congélateur à glace semi fondue 97. La sortie de ce congélateur 97 est reliée par le tube 98 à la 'dernière branche du raccord en T 95.
La sortie du réservoir de stockage de moût 100 est reliée par le tube 101 à l'entrée du clarificateur continu de moût 102.
La sortie de ce clarificateur 102 est reliée par le tube 103 à un raccord en T 104. Du raccord en T 1049 le tube 105 mène à l'entrée de moût de, l'échangeur de chaleur 1C6 et la sortie du moût de cet échangeur lC6 est reliée par le tube 1 à l'une dos installations déjà décrites et représentées sur les figures 1 à 6 inclus.
Un fluide réfrigérant est amené à l'échangeur do chaleur 106 par le tube 107 et le quitte par le tube 108, la source de fluide réfrigérant n'est pas représentée sur la figure.
Le tube 109 relie la dernière branche du T 104, à travers le robinet de réglage 110 et le tube 111 à un appareil.non représenté.
La fige 8 représente les éléments principaux formant la cuve de fermentation et d'affinage continus équipée d'un appareil agitateur.
Le dessus bombé 112 de cette cuve est muni d'un joint étanche au gaz 113 laissant passer un arbre d'entraînement de l'agitateur, et d'un trou d'homme 114. Ce dessus bombé 112 est relié par des moyens quelconques assurant l'étanchéité aux gaz avec les parois verticales 115, lesquelles sont reliées à un fond conique 116.
Sur la figure on a prévu un raccord d'admission 117, un autro raccord d'admission 118 ot un raccord de sortie 119, mais la cuve pourrait porter un nombre plus ou moins grand de raccords selon les besoins.
Le mécanisme d'entraînement 120 peut être de n'importe
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quel type courant, donnant la vitesse de rotation voulue. Le mécanisme 120 est représenté à l'extérieur de la cuve de fermen- tation et d'affinage continus,mais il pourrait également être placé sous le dessus bombé 112 de la cuve, ou encore au-dessous de la cuve elle-même, dans ce dernier cas, l'arbre 121 de l'agi- tateur traverserait le fond conique 116 de la'cuve à travers un presse-étoupe non décrit.
Le mécanisme 120 transmet son mouvement par l'arbre de commande 121 traversant le joint étanche 113 à l'hélice 122.
Cette hélice 122 tourne à l'intérieur de l'écran cylindrique 123.
Le jeu entre le cylindre 123 et le fond conique 116 de la cuve de fermentation et d'affinage est réglable entre des limites prédé- terminées.
Le fonctionnement de l'installation représentée à la fig. 1 est le suivant : le moût refroidi à la température de fermentation désirée est amené par le tube 1 à la cuve de fermen- tation et d'affinage 2. La température y est maintenue à la valeur voulue qui peut être comprise entre 3,3 et 26,7 , par des moyens de refroidissement non représentés. L'aEitateur 3 maintient le contenu du récipient dans un état sensiblement homogène. Le poids spécifique désiré pour la bière terminée est obtenu en réglant le débit du moût, de façon que la matière fermentescible remplace la matière déjà fermentée du liquide de la cuve, ce qui permet de maintenir le poids spécifique désiré.
Le liquide est soutiré par le tube 4 avec un débit prédéterminé qui est le même que celui de l'alimentation en moût. Ce débit dépend des conditions existantes et sera plus élevé lorsque la température est plus élevée, la concentration en levure plus forte et l'agitation plus intense.
Avec une faible concentration en levure, une température basse et une faible agitation, le débit sera d'environ un soixantième de la capacité de la cuve par heure, lorsqu'on désire une atténuation de trente degrés ;
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au contraire, avec une agitation intense, une température de 26,7 et une concentration en'levure de 70 grammes par litre, le débit de moût avec une atténuation de 30 degrés pourrait atteindre le dixième de la capacité totale de la cuve par heuree Ces divers facteurs doivent être réglés en fonction du goût que l'on veut donner à la bière. La quantité de levure produite peut être contrôlée par la vitesse d'agitation,la concentration en levure et la température.
Des températures plus élevées et une agitation plus intense augmentent la multiplication.de la levure, tandis qu'une plus forte concentration en levure abaisse cette multiplication. Des températures de fermentation plus élevées fournissent une bière à teneur plus élevée en alcools supérieurs et en esters, tandis que des températures plus basses donnent une bière plus douce.
Un réglage tel qu'il se forme 5 grammes de levure par litre de bière environ donnera une bière plus corsée et plus douce, tandis que des réglages permettant une formation élevée de levure, par exemple de l'ordre de 15 grammes par litre, donneront une bière plus sèche et plus amère. Ces concentrations en levure correspondent à un moût provenant -d'un extrait de malt ayant un poids spécifique de 1,0270 Lorsque l'extrait de malt est plus concentré, les quantités de levure formée indiquées ci-dessus doivent être augmentées pour obtenir une bière ayant le même goût. La bière, sortant par le tube 4, s'écoule de façon continue dans le séparateur de levure 5, où la levure flocule rapidement ot tombe au fond du récipient.
La levure séparée passe par le tube 7, la pompe 8, le tube 9, vers le raccord en T 10, où une partie est renvoyée par le tube 11 à la cuve de fermenta- tion et d'affinage 2, de façon à maintenir la.concentration en levure à la valeur voulue, tandis que le reste passe par le tube 12, le robinet de réglage 13' et le tube 14 dans les réservoirs à levure en excédent (non représentés). Le séparateur de levure peut être agencé de façon qu'une partie déterminée de la levure
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déposée retourne pargravité dans la cuve 2.
Le débit de moût est réglé par le robinet 1A, tandis que la sortie de liquide est réglée par le robinet 4A. La concentra- tion en levure dans la cuve 2 est réglée par le robinet 11A.
Le séparateur de levure 5 peut être remplacé par un clarificateur centrifuge d'un type connu.
La bière clarifiée quitte le séparateur 5 par le tube 6 pour rejoindre le récipient de traitement au gaz carbonique 20, qui est en communication avec une source de CO2 amenant celui-ci par le tube 25 à un tube perforé intérieur,ou à un appareil diffuseur similaire tel que des bougies en céramique donnant un écoulement continu de fines bulles de CO2 montant à travers le contenu du récipient 20. Le raccord en T 15 est relié par le tube 17 à un appareil d'injection do substances clarifiantes ou d'une matière adsorbante. Le récipient 20 est muni d'une soupape 22 de ventilation contrôlée par flotteur qui maintient un niveau de bière constant dans le récipient 20 et permet en même temps l'échappement de l'excès de CO2.Le récipient 20 a une capacité jusquau niveau constant, égale à environ 16 fois le débit horaire du tube 1.
En sortant du récipient de traitement au CO2,la bière est envoyée par le tube 24 dans l'échangeur de chaleur 28, où elle est refroidie à la température voulue, pouvant varier de -1 à 4,4 ; en sortant de 1'échangeur, la' bière est dirigée par le tube 29, le raccord en T 30 et le tube 31 dans un réservoir à bière 35. Des substances clarifiantes et/ou des matières adsorbantes peuvent être injectées dans la bière à travers le T 30 et le tube 32. Il y a plusieurs réservoirs à bière 35 et la bière y séjourne au moins une journée, avant d'être prête pour la clarification, la carbonation et la mise en bouteilles ou en fûts.
'Dans l'installation selon la fig. 2, tout se passe de la
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même façon., sauf qu'une cuvo supplémentaire 2A,en tous points semblable à la cuve 2, est montée en série entre cette dernière et le séparatour de levure 5. Le moût fermente progressivement dans ces deux cuves 2 et 2A, chacun.: d'elles étant maintenue à sa propre température, avec une agitation propre et une concen- tration en levure particulière. Il est avantageux de 'régler la marche de la cuve 2 de façon que toute la multiplication de la levure requise se produise dans celle-ci, tandis que la cuve 2A sera réglée de façon qu'aucune multiplication do la levure ne s'y produise pratiquement et qu'environ un cinquième des hydrates de carbone y soient transformés en alcool et en gaz carbonique.
Afin de produire toute la levure dans la première cuve, une plus forte turbulence y sera maintenue, alors qu'au contraire la turbulence sera plus faible dans la. deuxième cuve. Eventuellement, on peut utiliser trois ou quatre cuves, toutes reliées en série.
La levure, séparée par le séparateur 5,est renvoyée à la cuve 2 par le tube 40 contrôlé par le robinet 41 et,de façon analogue, à la cuve 2A par le tube 40A contrôlé par le robinet 41A ainsi qu'il a été décrit à propos du mode do réalisation préféré de la fig. 1.
L'installation de la fig. 3 représente un système de produetion continue analogue à celui de la f ig. 2, sauf que dans cette installation le moût est fermenté sous forme de deux parties distinctes. Le moût, contenant le fort arôme du houblon et l'ex- trait de malt, fermente dans la cuve 2, tandis que la partie sucrée du moût,provenant des matières adjointes et contenant du houblon à saveur délicate,est fermentée dans le récipient 2A. Le moût de malt arrive dans la cuve 2, comme il a été décrit plus haut, et l'agitation, la température et la concentration en levure sont réglés en ..fonction .de la .multiplication désirée de la levure.
La quantité d'hydrates de carbone requise pour donner à la bière le goût désiré est fermentée dans la première cuve et est ensuite
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transférée dans la deuxième cuve où on ajoute la deuxième partie du moût, le liquide étant ensuite traité comme dans le cas de la fig. 1. Dans des conditions de travail normal, la proportion de mopt de malt par rapport au moût sucré sera d'environ 3 pour 1, par conséquent 75 % du débit total passeront par le tube 37 et les 25 % restant par le tube 42, le débit total sortant de la deuxième cuve-de fermentation et d'affinage 2A par le tube 4 dans le séparateur de levure 5 et, de là, au récipient de traitement au CO2 et au récipient de stockage (comme sur la fig. 2).
Le procédé décrit pour l'installation de la fig. 3 permet de conser- ver dans la bière finie une partie de l'extrait sucré à arôme délicat, qui serait perdu autrement, pendant la fermentation discontinue normale par cuvées.
La levure recyclée est envoyée séparément aux deux cuves 2 et 2A mais, en général, on devra maintenir dans la cuve 2A une concentration en levure élevée, de 40 grammes par litre environ ou plus.
Dans l'installation de la fig. 4, le procédé utilisé est semblable à celui mis en oeuvre dans l'installation de la fig. 1, sauf que le moût, au lieu de traverser toute l'installation en continu est envoyé de façon continue dans un récipient auxiliaire ou de garde 45, et est ajouté par intermittences dans la cuve de fermentation 2 d'où le liquide est envoyé, également de façon intermittente, dans le séparateur de levure 52. Chaque addition de moût provenant du récipient 45 est envoyée dans la cuve de fermentation 2 en environ le vingtième du temps nécessaire à cette additionneurs'accumuler dans le récipient auxiliaire 45.
Le robinet 47 peut être manoeuvré de façon que de petites quanti- tés à des intervalles de temps rapprochés, ou de grandes quantités à des intervalles de temps plus éloignés passent du récipient 45 dans la cuve 2 ; mais toujours avec un débit moyen contrôlé par le robinet lA et la pompe de circulation 60. Les additions
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discontinues à la cuve 2 doivent correspondre à un débit de 1 à 9 heures du tube 1 dans le récipient 45, suivant le goût que l'on désire donner à la bière. La bière en fermentation circule cons- tamment de la cuve 2 vers le récipient 45 à l'aide de la pompe 60 avec un débit qui représente environ un cinquième du débit du tube 1.
Une forte multiplication de la levure se produit dans le récipient auxiliaire 45 et celle-ci peut être accélérée en intro- duisant de l'air dans le contenu du récipient 45, si l'on constate que cette multiplication est insuffisante. L'agitation, le chauf- fage et le refroidissement sont réglés pour obtenir la multiplica- tion désirée de la levure dans le récipient 45- Les conditions dans la cuve de fermentation 2 sont maintenues en fonction du goût recherché, comme il a été décrit à propos de la fig. 1.
Vers la fin du cycle de fermentation d'une addition, et selon le goût désiré, une quantité de bière égale à celle du liquide ajouté antérieurement à la cuve 2, déduction faite de celle enlevée par la pompe 60 de cette cuve 2, est envoyée alternativement dans l'un des récipients de décantation de levure 52 et 52A, par une manoeuvre convenable du robinet à trois voies 500 Le robinet 50 est interconnecté au robinet 54, de telle manière que lorsqu'un des récipients de décantation est en remplissage, le débit étant le même que celui traversant le robinet 47 contrôlant l'arrivée dans la cuve 2, déduction faite de celui de la pompe 60, le deuxième récipient de décantation soit en vidange, le débit étant le même que celui traversant le robinet de réglage 1A.
Le robinet à trois voies 50 est également interconnecté avec la robinet 57, de telle façon que la levure soit prélevée par ce robinet dans le même récipient que la bière sortant par le robinet 54.
En quittant le robinet à trois voies 54, la bière s'écoule par le tube 55, à travers le raccord en T 15, dont il a été ques- tion auparavant et, à partir de ce moment, elle est traitée ainsi qu'il a été décrit au sujet de la réalisation préférée de la fig.1.
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En quittant le robinet à'trois voies 57, la levure passe par le tube 58, la pompe à levure 8, le tube 9, le T 10 et le tube 11 dans la cuve de fermentation et raffinage 2, en quantité nécessaire pour maintenir la concentration désirée dans la cuve f '2, tandis que le surplus passe par l'autre branche du T 10 dans le récipient de stockage, à travers le robinet de réglage 13.
La variante représentée sur .la fig. 5 concerne un système intermittent similaire à celui de la fig. 4,sauf que, dans ce cas, le moût de malt et le moût des produits d'addition sont préparés séparément en brasserie, le moût à base de produits d'addition, contenant le houblon à arôme délicat, et le moût de malt,contenant le houblon à goût prononcé, étant dosés comme il a été expliqué à propos du procédé de la fig. 3.
Le moût à base de malt est ajouté par intermittence à la cuve de fermentation 2, d'une manière analogue à celle décrite à propos de la fig. 4. Un deuxième récipient auxiliaire de garde 45A est prévu et est relié à la cuve 2 de façon analogue au récipient 45. La solution sucrée contenant l'extrait de houblon à arôme délicat arrive de façon continue dans le récipient 45A mais elle est ajoutée de façon intermittente dans la cuve 2. La proportion de moût sucré par rapport au moût de malt est habi- tuellement de 1 à 3, mais ce rapport peut être modifié selon les besoins. Pour une bière très douce ayant une saveur délicate, l'horaire serait le suivant : 14 heures : Le contenu du récipient auxiliaire de moût 45 est rapidement vidé dans-la cuve de fermentation 2, en environ le vingtième du tc-mps qui est nécessaire pour le remplir.
15 h.15 : Le contenu du récipient auxiliaire 45A contenant le moût sucré est ajouté dans la cuve 2, de manière analogue à celle utilisée pour vider le récipient 45.
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15 h.50 Un volume égal au total des moûts provenant des récipients 45 et 45A s'écoule par le tube 49 dans le séparateur de levure 52 ou 52A, comme indiqué à propos de la fig. 4.
16 heures : Le récipient auxiliaire de moût 45 est de nouveau plein et est de nouveau vidé dans la cuve 2, le cycle se répète alors.
La douceur de la nouvelle bière peut être diminuée en ajoutant le contenu du récipient de moût sucré 45A à la cuve 2 avec un intervalle de temps moindre après le déversement dans la cuve 2 du contenu du moût du récipient 45: En faisant cette addi- tion,15.15 par exemple, au lieu de 14045, la bière obtenue sera beaucoup moins sucrée, quoique son poids spécifique soit le même.
Du tube 55 la bière s'écoulera travers le raccord en T 15, d'où elle passe en continu dans le récipient de traitement par CO2; la suite des opérations,'@ est la même que dans le cas de la fig. 1.
Pour obtenir une bière très amère, on commencerait par mettre dans la cuve 2 le moût sucré du récipient 45A et le moût de malt ensuite.
Dans l'installation représentée sur la fig. 6, le moût de malt et le moût sucré sont fabriqués en brasserie, comme il a été indiqué à propos do la fig. 3. Dans cette installation, toutefois, deux cuves supplémentaires de fermentation et d'af- finage 2B et 2C sont montées en série et reliées à la sortie 37A de la cuve de fermentation 2A.
Une autre modification concerne le double système de séparation de la levure. Une séparation primaire s'effectue dans le séparateur 5, d'où la levure décantée est extraite par la pompe 8 et envoyée, en quantités voulues,pour maintenir la con- centration désirée en levure,,dans les cuves 2, 2A, 2B et 2C,
Les additions de moût sucré dans les récipients 2A, 2B
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et 2C peuvent être réglées de façon à fournir une plus grande variation du goût de la pière finie qu'il n'est possible avec les procédés précédemment décrits. Tout le muêt de malt ne doit. pas être obligatoirement introduit dans la première cuve 2.
Des mélanges de moûts maltés ou suerés en proportions variables peuvent être ajoutés dans chaque eu'.''3 et les additions dans chaque cuve sont de préférence réglées de façon que le liquide dans la première cuve 2 soit maintenu au poids spécifique le plus bas possible, le poids spécifique de la bière finale étant maintenu en réglant les poids spécifiques à la sortie des cuves 2A, 2B et 2C.
Pour assurer que le débit de la bière chargée de levure sortant du séparateur 5 est le même que le débit de la bière entrant dans ce séparateur, le haut de cet appareil est connecté à la partie supérieure de la cuve de fermentation 2C. La bière sortant du séparateur de levure 5 passe par le tube 80, le raccord en T 81 et le tube 82 à l'admission du séparateur de levure continu 83. Le surplus de levure pure sortant par Le bas du séparateur 5 est aspiré par la pompe 8, et la quantité en plus de ce surplus qui est nécessaire pour maintenir la teneur voulue en suspension dans les différentes cuves de fermentation et d'affinage passe par le tube 9, le raccord en T 73, le tube 74 et le raccord en T 81, où il est mélangé à la bière sortant du séparateur 5 ; ce mélange est acheminé par le tube 82 vers le séparateur continu 83.
En quittant ce dernierla bière clarifiée ost dirigée vers le raccord en T 15 et, de là, le traitement se poursuit ainsi qu'il a été décrit à propos du mode d'exécution préféré de la fige 1. La levure sortant du séparateur continu 83 est envoyée vers un récipient de stockage, non représenté sur la fige 6.
Le schéma do la fig. 7 représente l'appareillage néces- saire pour refroidir le moût, le conserver ct le clarifier, de
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façon à disposer d'une alimentation continue pour le système de fermentation.
Le moût bouillant convenant pour le procède utilise dans les installations décrites en regard des figs. 1, 2 ut 4 arrive au filtre à houblon 87, et il est amené par le tube 88 à la pompe 89, qui le refoule par le tube 90 à travers le réfrigéra- teur 91 qui abaisse sa température à 1 C environ. Le moût ainsi refroidi est acheminé par le tube 92 au robinet de dosage 93, où une partie est envoyée dans le tube 96.
Environ 80 % du moût refroidi passent par le robinet 93, les tubes 94 et 99 dans le récipient de stockage de moût 100, tandis que les autres 20 % sont acheminés par le tube 96, au réfrigérant 97, où le moût est congelé, et prend une texture semblable à celle de la glace semi fondue, puis ce moût congelé rejoint le débit principal du moût refroidi, en passant par le tube 98 et le raccord en T 95 ; totalité du moût étant par conséquent envoyée dans le réservoir de stockage 100 où une partie du moût congelé fond.
Du fait du refroidissement qui s'est opéré dans le réfrigérateur 91 et dans le réfrigérant 97, la température du moût dans le réservoir 100 est juste au-dessus du point de fusion, et une partie de moût congelé s'y conserve à l'état non fondu, car un système de refroidissement de sa surface extérieure empêche tout réchauffement du moût dans le réservoir 100.
Quoiqu'on ne l'ait pas représenté sur le dessin, il va de soi qu'une installation comprend plusieurs réservoirs 100, de façon que la quantité de moût froid disponible soit suffisante pour environ quatre jours de fabrication; on dispose ainsi d'une source d'alimentation continue en moût refroidi pour la fermenta- tion, même si la brasserie est arrêtée pondant les fins de semaine ou les jours fériés; de plus, il est utile que le moût soit stocké au moins pendant un jour pour permettre aux sédiments de se déposer. Le moût quitte le réservoir 100 par le tube 101
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et passe à travers un appareil ccntrifuge continu 102, où une nouvelle quantité de moût congelé fond, du fait de la chaleur engendrée dans l'appareil centrifuge.
En quittant l'appareil centrifuge ou clarificateur 102, le meut peut ne pas être stérile; et il est avantageux d'ajouter de la levure au courant do moût dans le tube 103 par le T 104, la quantité ajoutée étant d'environ 3 grammes de levure contenant 80 % d'eau par litre de moût. Le moût passe par le tube 105 dans 1'échangeur de chaleur 106 et il en sort par le tube 1 pour pénétrer dans l'installation de fer- mentation continue. De l'eau chaude traverse l'échangeur de chaleur 106 au moyen des tubes 107 et 108, elle fait fondre le reste du moût congelé et le réchauffe à la température de fermen- tation désirée.
Lorsque le moût fourni à l'installation de fermentation comprend deux parties distinctes, moût de malt et moût sucré-, on prévoit deux clarificateurs séparés, ce qui est le cas pour les installations des figures 3, 5 et 6; l'équipement est le même depuis chacun des réservoirs 100 pour la partie comprise entre le tube 101 et le tube 1. Le moût sucré sera trai- té dans un appareillage de filtration et de refroidissement do façon analogue au moût malté, mais il sera stocké dans un réser- voir 100 séparé.
L'appareil centrifuge continu 102 est d'un type normal.
Lorsqu'on utilise du moût congelé en suspension dans le moût à clarifier, les clarificateurs spéciaux qui faisaient partie de l'équipement de réfrigération, ne sont pas utiles.
L'échangeur de chaleur 28 représenté sur la fig. 1, et utilisé pour refroidir la bière sortant du récipient 20, peut être remplacé par 1'échangeur de chaleur 1C6, représenté sur la fig. 7, et,au lieu d'utiliser do l'eau chaude pour réchauffer le moût froid, la bière quittant le tube 24 de la fig. l peut péné- trer dans le tube 107 (fig. 7) et âtre refroidie presque au point de solidification, tandis que le moût sors. réchauffé. La bière
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froide quittant l'échangeur 1C6 par le tube 108 reviendra au T 30 de la fig. 1.
Le schéma de la fig. 8 représente une cuve de fermentation et d'affinage permettant un contrôle plus complet et plus souple qu'il n'était possible avec lcs cuves 2, 2A, 2B et 2C des figs. 1 à 6. Lorsque le moût et la levure sont introduits dans la cuve, l'hélice 121 mélange très rapidement la matière, de sorte que le contenu du récipient est maintenu homogène. Le jeu 124 et la vitesse de l'hélice 121 sont réglés pour créer une dépression variable déterminée sous l'hélice ce qui, suivant le diamètre et le pas de l'hélice 121, permet d'éliminer un pourcentage prédé- terminé de gaz carbonique.
Le diamètre de l'écran cylindrique 123 doit être environ -le sixième du diamètre de la cuve. Le système d'agitation est tel que l'action de l'hélice libère le C02 dissous, en formant des bulles de C02. Là circulation dans le cylindre 123 s'effectue vers le haut, comme il est indiqué par les flèches de la fig.8, et à une vitesse plus élevée que le mouvement naturel d'ascension des bulles de C02 dans le liquide au repos. Cet agencement permet une agitation intense, sans formation d'écume. Le mécanisme d'agitation dans ses conditions moyennes de marche assure une circulation complète du contenu de la cuve toutes les minutes.
La chaleur de fermentation est contrôlée par les moyens de refroidissement prévus mais non représentés, et les conditions dans lesquelles s'effectuent la fermentation et l'affinage de la bière dans ce type de cuve restent sensiblement constantes par le réglage du débit, de la température, de la quantité de levure en suspension et de la vitesse de l'hélice, comme celà a été décrit à propos de la fig. 1.
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The present invention relates to the manufacture of beer and similar beverages.
The subject of the invention is essentially an improved process for the production of beer and similar beverages, making it possible to considerably reduce the duration of the fermentation and to accelerate the ripening compared with known processes, as well as to better control the taste. by greatly reducing the cost price.
The process will be described in connection with the manufacture of beer, but it is of course not limited to this application. According to known processes fermentation
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of beer is carried out over a period of 6 to 14 days during which the specific gravity of the wort gradually decreases from its initial specific weight to the final specific weight required, a period which is followed by a maturing period of 2 to 15 weeks. In these processes, relatively low fermentation temperatures are used. Fermentation begins at a temperature lower than the final temperature and the temperature gradually rises due to the heat generated by the fermenting yeast.
The gradual rise in temperature is controlled by control coils. The final temperature is kept at a lower level than that which is theoretically possible. This slowing down of fermentation slows down the lowering of the specific gravity and increases the time required to go from the initial specific weight to the final specific weight. The yeast is separated from the beer either by sedimentation in the case of German beer called "Lager", or by foaming when it comes to English beers called "Ale".
Both processes require time and labor.
Likewise, the initial amount of yeast is kept low and gradually increases during fermentation. The process according to the invention makes it possible to finish the fermentation and the refining in 18 hours.
The present process, more particularly designed to reduce the time factor, also provides other desirable advantages not previously obtainable, such as control of the desired taste; rapid fermentation in one or more stages; accelerated ripening at high temperature without risk of autolysis of the suspended yeast; full control of the yeast concentration used for fermentation; complete control of specific weight; a considerable saving in manpower in comparison with the known methods;
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considerable savings in the capital required for installation; a considerable saving in the refrigeration required compared to the prior known methods;
obtaining a finished beer in a fraction of the time required by known methods; constant mixing during ripening; removal of yeast storage stores; obtaining an oxygen-free atmosphere for the duration of the fermentation; full control of yeast multiplication and losses during manufacture; the possibility of carrying out fermentation and ripening at any temperature above 3.3 and up to the temperature which kills the yeast used; fermentation at an optimum and constant pH; increasing the amount of foam remaining in the finished beer ,.
In general terms, the process is based on the principle of continuous supply of sourdough, with a high yeast content, the use and maintenance, preferably, of high fermentation temperatures and continuous mixing of a kind. particular; and it comprises a continuous or substantially continuous supply of unfermented wort to the fermentation and refining tank (s) and a similar withdrawal of the fermented and refined liquid. By high temperatures are meant temperatures above 8.9 and up to the temperature killing the yeast. Satisfactory results can, however, be obtained using customary fermentation temperatures and yeast concentrations.
By providing for the use of higher temperatures and greater yeast concentrations than is usual for the manufacture of beer, and by resorting to mixing, rapid and continuous fermentation in one or more stages is made possible and accelerated ripening. Accelerated ripening at high temperatures is obtained without danger of autolysis of the suspended yeast, because the constantly added wort maintains
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all the suspended yeast in the ripening beer that is actively fermenting, which maintains enzyme activity in the ripening process and prevents the yeast from consuming its own nutrient reserves. In conventional fermentation processes, the yeast reaches a state of deficiency, and an undesirable taste of beer results.
The yeast concentration used can reach 100 grams of yeast or more (with a moisture content of 80%), per liter of fermenting beer. The amount ordinarily used in conventional batch processes is about 12 grams per liter at most of the fermentation.
The invention provides for intense mixing or agitation, causing greatly accelerated fermentation and strong multiplication of the yeast without forming, or practically without forming foam. This intense agitation not only makes it possible to obtain a significant homogenization of the added must. and liquid in fermentation ,, but ensures complete control of the amount of. yeast developing in the beer which in turn makes it possible to control the amino content in the finished Mother, its pH, its taste and its resistance; to the development of bacteria.
In addition, most of the CO2 is removed as it is formed, so beer tastes much better and is not saturated with those volatile substances that exist in recent beers. fermented.
In conventional processes, large masses of ecuue and yeast accumulate in the upper part of the fermentation vessels, and since the yeast is then deprived of nutrients, it rapidly autolyses and forms tasteless products. , while promoting the development of harmful bacteria. Fermentation systems used in the manufacture of baker's yeast and pure alcohol use oil or other anti-foaming agents to prevent fermentation.
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formation of foam masses, but of course this is hardly possible in the manufacture of beer, since anti-foaming agents affect the taste when making beer, and the foamability of the beer obtained would be also compromised.
In addition, according to the process of the invention, and due to the improvement provided by the agitation used, the material allowing the subsequent foaming of the beer is not used for the formation of foam during the fermentation, and the finished beer has a better foamability after bottling.
The high concentrations of yeast and the intense agitation used in this continuous process allow to ferment musts containing very little of the soluble nitrogenous materials which are necessary for the development of yeast in conventional batch processes. This makes it possible to use, for the preparation of the must of the new process, materials bringing a significant saving in their purchase price. By high yeast concentration is meant a concentration above the normal yeast content in known fermentation processes.
Because the special agitation prevents the yeast from rising to the surface of the liquid, a rapid growth of the yeast can be tolerated to the point that the beer being ripened quickly contains only the minimum quantity of yeast. material necessary for the development of the yeast, so that when wort is added the conditions are such that noxious organisms cannot develop producing an unpleasant taste - The system, due to the dilution of the incorporated wort, undergoes a immediate drop in pH, and complete fermentation takes place at this minimum value Bans previous fermentation processes currently used, this drop in pH is gradual and spread over several days,
time during which the infection is free to develop in
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altering the taste of beer. In the process of the invention, infection is made impossible by creating, in the vessel or the first fermentation vessel, physical conditions such that undesirable organisms find it difficult to develop, by the rapid addition of the must, in the fermentation and refining vessel at a specific point in fermentation producing a change in physical conditions preventing unwanted organisms from acclimating.
In order to obtain beer which keeps well, the yeast must be encouraged to reproduce and to extract the nutrients necessary for this reproduction from the wort. This results in a better taste of the beer and a reduction in the nutrients. for harmful bacteria which normally distort the taste of finished beer. Yeast development is controlled by the degree of agitation, the fermentation temperature and the amount of yeast in suspension.
Beer produced by this process has been found to contain pleasant tasting products not found in normal beers, and these products have been shown to be the result of the activity of the active enzymes of. the yeast, held in suspension in the beer during its stay in the refining tank at its final specific weight.
In general terms, the invention consists in fermenting the must continuously in a refining tank, in maintaining a predetermined concentration of yeast in the liquid, in introducing the must in the tank at a predetermined rate, in practically immediately homogenize the contents of the vat to which the wort is added, stirring the fermenting liquid rapidly, in order to circulate it practically without foaming, and thereby maintain the yeast in suspension at a desired concentration and with a desired turbulence, and to maintain the mass of liquid at a predetermined temperature
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uniform while the liquid being refined reaches the required specific weight, to extract the CO2 by.
the upper part of the tank, to draw off the fermented and refined liquid at a speed corresponding to the rate of addition of the wort, and then to separate the yeast from the liquid, to clarify, to carbonate and to store the fermented liquid .
By must is meant an infusion in drinking water of barley malt and hops, which may also contain other cereal grains and starchy and sweet matter and even, in some cases, yeast. , but in a substantially unfermented state. This definition is valid except in the case where one would carry out, as it is suggested, at a certain stage of the process, the addition of two different musts, one of which is intended to provide the material necessary for the nutrition of the yeast and to provide the basic element and alcohol of beer, while the latter contains the material providing the taste and aroma of the sweet material and the hops.
The process can also be used for the fermentation and refining of the liquid extract of any fermentable material from fruits, vegetables, cereals and sugar cane.
Preferably, in the case of beer, the liquid being fermented is kept at an elevated temperature, that is to say above the normal fermentation temperature, which provides greater speed of the fermentation. reaction; By high temperature we mean temperatures above 10 and which theoretically can reach the yeast killing temperature, but which probably hardly exceed 27. In the case of "ale", temperatures in the region of 21 are used, that is to say the normal fermentation temperature of "ale".
When it is desired to obtain "Lager" type beers with a mild flavor, the temperature used can drop to 3.3 o. At these temperatures, with high concentrations of yeast and strong turbulence, we
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still achieves rapid fermentation
It is also suggested to cool the drawn beer, using the added wort, while simultaneously using the lukewarm fermented beer to reheat the added cold wort. By using a suitable heat exchanger, these temperature adjustments are carried out automatically, without the risk of freezing the beer, on the one hand, and overheating the wort, on the other hand.
According to a feature of the invention, in order to obtain beer having a pleasant taste, the wort is prepared in the brewery in separate portions, the first portion containing all the nutrients necessary for the development of the yeast and for forming the substance. beer and alcohol, while the second portion contains the ingredients that give the beer the taste and aroma.
When beer or "ale" is made by fermentation of a single wort containing all the necessary elements, the pleasant hop aroma which is volatile and the sweet tasting materials are eliminated or substantially reduced at the start of the process. fermentation and are usually lost, since it is essential to obtain a complete fermentation of the wort containing the materials necessary for the development of the yeast in order to eliminate the initial taste of malt; and of hops, commonly called taste of "mash".
It has been found that these pleasant aromas can be preserved by preparing the brewer's wort in two separate portions, namely: a) a malt and hop wort and b) a wort composed of sugar, water and hops from the best quality, the first portion being introduced and fermented from the start and the second portion: containing the flavor and aroma of the hops, being added towards the end of the fermentation process, which allows better control of the taste of the beer obtained.
As there is no known practical method for
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continuous production of must, and as all must is produced in batches, a reserve must be stored to obtain a continuous supply for the continuous fermentation process.
The wort should be cooled as much as possible to protect it against harmful organisms, which could enter it during the storage period, which sometimes can last for four days9 if the brewery stops production at the end of the week.
The process has considerable advantages, if part of the wort is frozen to give it the consistency of semi-melted ice and mixed with the rest of the wort, which makes it possible to use a centrifugal apparatus to clarify the wort, while obtaining a better separation of the precipitates. Until now it was not possible to use centrifugal devices, because they produce a heating of the must to be clarified. By freezing part of the wort and allowing it to partially melt during the storage period, a more efficient precipitation of the fine fluffy material from the wort is obtained, the presence of which is detrimental to the fermentation and to the stability of the beer.
This precipitate of fine particles suspended in the must in turn causes another precipitation of materials contained in the must which has not undergone freezing.
Optionally ;, we can prepare in the brewery a wort six times more concentrated than that necessary for the manufacture of beer, and treat it as will be described below, by diluting it at different stages of the fermentation with up to six parts water to one part concentrated must treated in a set of two or more containers.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of nonlimiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the text and from the drawing, of course being
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part of said invention.
Figure 1 is a schematic view of a plant for the manufacture of beer, by means of a continuous fermentation and refining process.
Figure 2 shows an installation in which the fermentation vessels, which may be three or four in number, are connected in series to allow absolutely continuous flow, and in which the degree of agitation, the amount of yeast in suspension and temperature can be controlled separately.
FIG. 3 is a diagram of an installation for the continuous fermentation of beer, comprising means for retaining part of the sweet tasting material at the end of the fermentation.
Figure 4 is a diagram similar to that of Figure 1, but showing a method for adding the wort and drawing off the beer batchwise.
FIG. 5 is a diagram of a plant where the fermentation of malt and sweet materials are carried out separately, and allowing these materials to be combined at will to obtain the desired final specific weight of the finished beer.
Figure 6 is a schematic of an installation with four fermentation tanks connected in series, in which the different extracts of the materials can be fermented to obtain the desired taste.
Figure 7 is a schematic of an apparatus for the continuous supply of clarified wort.
Figure 8 is a sectional view of an improved fermentation vessel containing a stirrer apparatus.
In the installation shown in fig. 1, the inlet tube 1 connects the outlet of a wort storage container (not shown) through the regulating valve 1A to the inlet
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of the fermentation and refining tank 2. In this tank 2 is mounted a stirrer device 30
The outlet of the fermentation and refining tank 2 is connected by the tube 4, and the regulating valve 4A to the beer inlet of the continuous yeast separator 50
A tube 7 connects the outlet of the continuous yeast separator
5 at the inlet of the yeast pump 8. The outlet of the yeast pump 8 is connected by the tube 9 to a T-fitting 10. One of the branches of the T 10 is connected by the tube 129 through the control valve 13 and tube 14 to the yeast storage container which will not be described here.
The other branch of T 10 is connected by tube 11, through the regulating valve 11A, to the yeast inlet of the fermentation and refining tank 2.
. The beer outlet connector of the continuous yeast separator 5 is connected by tube 6 to a T 15. One of the branches of T 15 is connected by tube 179 through the control valve 18 and the tube 19 to a device not shown.
The last branch of T 15 is connected by tube 16 to the inlet of the carbon dioxide treatment tank 20. This tank
20 is connected by tube 259, control valve 26 and tube 27 to a source of pure CO2.
The upper part of the tank 20 is connected to the atmosphere by the tube 23, a float control valve 22, and the tube 21.
The carbon dioxide beer treatment tank 20 is connected by pipe 24 to the heat exchanger outlet.
28, the outlet of which communicates through tube 29 with a
T 30. One of the branches of T 30 is connected by tube 32, control valve 33 and tube 34 to a device, not shown.
The other branch of the T 30 is connected by a tube 31 to the beer storage container 350 The outlet 'of the latter container 35 is.
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connected by tube 36 to the final carbonation and filtering installation, which will not be described.
In the installation shown in fig. 2, the tube 1 connects the outlet of the wort storage container through the adjustment valve 1A to the inlet of the fermentation and refining tank 2, containing the agitator 3, as has already been said in the preferred embodiment of Figure 1.
The outlet of the fermentation and refining tank 2 is connected by tube 37 to the inlet of a second fermentation and refining tank 2A, equipped with a stirrer apparatus 3A.
The outlet of this second fermentation and refining tank '2A is connected by tube 4, and the regulating valve 4A to the admission of the beer into the continuous yeast separator 5; and, on leaving this separator, the beer goes through tube 6 to the other devices which have already been described with regard to FIG. 1.
The yeast outlet of the continuous yeast separator 5 is connected through the tube 7 to the inlet of the yeast pump 8.
The output of the pump 8 is connected by the tube 9 to a T 10, one branch of which is connected by the tube 12, the control valve 13 and the tube 14 to the yeast reservoir. The other branch of T 10 is connected by tube 38 to a second T 39. One of the branches of T 39 is connected by tube 40 and control valve 41 to the yeast inlet of the fermentation tank. and refining 2.
The other branch of T 30 is connected by tube 40A and control valve 41A to the yeast inlet of the second fermentation and refining tank 2A.
The arrangement shown in figo 3 is a second variant of that of fig. 1. In this variant, the apparatus is exactly the same as that which has just been described with regard to the embodiment of FIG. 2, except that the tube 42 connects the wort outlet of a second wort storage container
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mount, through the adjustment valve 42A, at the must inlet of the second fermentation and refining tank 2A.
The installation of fig 4 is a third variant of that of the fig 1. In this variant, the tube 1 connects the outlet of the must storage container, through the adjustment valve 1A to a T-connector 43. L 'one of the branches of the T 43 is connected by the tube 44 to the inlet of the auxiliary wort container 45. The outlet of the latter container 45 communicates through the tube, 469 the regulating valve 47 and the tube 48 with the inlet of must from the continuous fermentation and refining tank 2, fitted with a stirrer 3.
The beer outlet loaded with yeast from the fermentation tank 2 is connected by the tube 59 to the inlet of the beer and yeast pump 60. The outlet of this beer and yeast pump 60 is connected by the tube 61. to the last branch of T 43.
The beer outlet of the continuous fermentation and refining tank 2 is connected by the tube. 4 to the three-way stopcock 50. This stopcock is connected by tube \ 51 to the inlet of a yeast settling vessel 52, and by tube 51A to the inlet of a second decantation vessel of the yeast. yeast 52A.
These settling vessels 52 and 52A are connected by tubes 53 and 53A respectively to a three-way tap 54 for the beer outlet. This three-way valve 54 is connected by tube 55 to T 15, beyond which the installation is identical to that which has been described with regard to fig 1.
The yeast outlets of the settling vessels 52 and 52A are connected by the tu'oes.56 and 56A respectively to a three-way tap 57. This tap 57 is connected by a tube 58 to the inlet of the yeast pump 8, and the discharge of the pump 8 is connected through the tube 9 to the T-fitting 10. A branch of the T 10 is connected through the tube 12, the control valve 13 and the tube 14 to the yeast reservoir. The other branch of T 10
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communicates via tube 11 and control valve 11A with the yeast inlet of the continuous fermentation and refining tank 2.
The installation shown in: fig 5 is a fourth variant of that of FIG. 1. In this variant, the tube 1 connects the outlet of the wort storage container (not shown) through the adjustment valve 1A, to a T-connector 43. One of the branches of the T 43 is connected by the tube. 44 at the inlet of the auxiliary wort vessel 45. The outlet of the auxiliary vessel
45 is connected by tube 46, regulating valve 47 and tube 48 to one of the must inlets of the continuous fermentation and refining tank 2, equipped with the agitator 3.
The tube 42 connects the outlet of a second wort storage container (not shown), - through the adjustment valve 42A to a T-connector 69. One of the branches of the T 69 is connected by the tube 70 to the inlet of a second auxiliary wort container 45A. The output of this container 45A communicates through tube 46A, regulating valve 47A and tube 48A with the second wort inlet of the continuous fermentation and refining tank 2.
The beer outlet loaded with yeast from the tank 2 is connected by the tube 59 to the beer pump loaded with yeast 60 which delivers through the tube 61 to the T-connector 62. One of the branches of the T 62 is connected by tube 63, the regulating valve
64 and tube 65 to the second branch of T 43.
The last branch of T 62 is connected by tube 66, control valve 67 and tube 68, to the last branch of T 69,
The beer outlet of the continuous fermentation and refining ope 2 is connected by tube 49 to the three-way stopcock 50, which is connected by tubes 51 and 51A respectively to the inlets of the settling vessels. the yeast 52 and 52A which are connected as described in connection with fig 4
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to T-fittings 10 and 15.
One of the branches of the T 10 is connected by the tube 12, the control valve 13 and the tube 14 to the storage container for the excess yeast. The last branch of T 10 is connected by tube II and control valve 11A, to the yeast inlet of the continuous fermentation and refining tank 2.
The installation of fig. 6 is a fifth variant of that of FIG. 1. In this arrangement, the tube 1 connects, through the T-fittings 85 and 86, the tubes 71 and 72 and the control valves 1A, 71A and 72A, the inlets of three continuous fermentation and refining tanks 2 , 2A and 2B respectively.
This installation uses several fermentation and refining tanks; on Fig. 6, four tanks were provided, but a larger or a smaller number could be used.
In fig. 6, the outlet of the continuous fermentation and refining tank 2 is connected by the tube 37 to the beer inlet of the fermentation and refining tank 2A, the output of which is in turn connected by the tube 37A to the beer inlet of the continuous fermentation and refining tank 2Bo The outlet of this tank 2B is connected by tube 37B to the beer inlet of the continuous fermentation and refining tank 2Co
Tube 42 connects the outlet of a second wort storage container (not shown), through T-fittings 42X and 42Y, tubes 79A, 79B, and 79C, and adjustment valves 42A, 42B and 42C every second inputs of continuous fermentation and refining tanks 2A, 2B and 2C.
The beer outlet of the continuous fermentation and refining tank 2C is connected by the tube 4, through the control valve 4A to the yeast separator 5. A vent located at the top of the separator. yeast 5 is connected by a tube 80A to the upper part of the fermentation and refining tank 2C. The beer outlet of the yeast separator 5 is connected
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by tube 80 to a T-fitting 81. One of the branches of T 81 is connected by tube 82 to the inlet of the continuous yeast separator 83. The outlet of this latter separator 83 is connected by tube 12, the control valve 13 and the tube 14 to a not shown yeast storage container.
The clarified beer outlet of the continuous yeast separator 83 is connected by the tube 84 to the T-connector 15. The other two branches of the T 15 are connected by the tubes 16 and 17 respectively following the installation described in view of the freeze 1.
The yeast outlet of the yeast separator 5 is connected by the tube 7 to the inlet of the yeast pump 8. The tube 9 connects the discharge of this pump 8 to the T-connector 73. One of the branches of the T 73 is connected by tubes 759 75A and 75B, T-fittings 769 76A and 76B, tubes 77, 77A 77B and
77C, and the adjustment valves 78, 78A, 78B and 78C at the yeast inlets of the continuous fermentation and refining tanks 2,
2A, 2B and 2C.
The last branch of the T 73 is connected by the tube 74 to the last branch of the T connector 81.
Figo 7 is a diagram of an apparatus for preparing wort which can be used in an installation for manufacturing beer by continuous fermentation.
In the apparatus shown in FIG. 7, the outlet at the bottom of the hop filter 87 is connected by tube 88 to the inlet of wort pump 89, while the outlet of pump 89 is connected by tube 90 to the wort pump. heat exchanger wort inlet 91.
The outlet of the wort from the heat exchanger 91 is connected by the tube 92 to the dosing tap 93. The outlet of this tap 93 is connected by the tube 94 to a T fitting 95, one of the branches of which is connected. through tube 99 at the inlet of the
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wort storage 100. The dosag valve, 93 is further connected by tube 96 to the wort inlet of the semi-melted ice freezer 97. The outlet of this freezer 97 is connected by tube 98 to the ' last branch of T-fitting 95.
The outlet of the wort storage tank 100 is connected by the tube 101 to the inlet of the continuous wort clarifier 102.
The outlet of this clarifier 102 is connected by tube 103 to a T-fitting 104. From T-fitting 1049, tube 105 leads to the wort inlet of, the heat exchanger 1C6 and the wort outlet of this exchanger. LC6 is connected by tube 1 to one of the installations already described and shown in Figures 1 to 6 inclusive.
Refrigerant fluid is supplied to heat exchanger 106 through tube 107 and leaves it through tube 108, the source of coolant is not shown in the figure.
The tube 109 connects the last branch of the T 104, through the control valve 110 and the tube 111 to a device not shown.
Fig 8 represents the main elements forming the continuous fermentation and refining tank equipped with a stirrer device.
The domed top 112 of this tank is provided with a gas-tight seal 113 allowing a drive shaft of the agitator to pass, and with a manhole 114. This domed top 112 is connected by any means ensuring gas tightness with the vertical walls 115, which are connected to a conical bottom 116.
In the figure there is provided an inlet fitting 117, an autro inlet fitting 118 and an outlet fitting 119, but the tank could carry a greater or lesser number of fittings as required.
The drive mechanism 120 can be of any
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which current type, giving the desired speed of rotation. Mechanism 120 is shown outside of the continuous fermentation and refining vessel, but it could also be placed under the domed top 112 of the vessel, or even below the vessel itself, in in the latter case, the agitator shaft 121 would pass through the conical bottom 116 of the tank through an undescribed gland.
The mechanism 120 transmits its movement by the control shaft 121 passing through the seal 113 to the propeller 122.
This propeller 122 rotates inside the cylindrical screen 123.
The clearance between the cylinder 123 and the conical bottom 116 of the fermentation and refining tank is adjustable between predetermined limits.
The operation of the installation shown in FIG. 1 is as follows: the must cooled to the desired fermentation temperature is brought through tube 1 to the fermentation and refining tank 2. The temperature is maintained there at the desired value which can be between 3.3 and 26.7, by cooling means not shown. The aEitateur 3 maintains the contents of the container in a substantially homogeneous state. The desired specific weight for the finished beer is obtained by adjusting the flow rate of the wort, so that the fermentable material replaces the already fermented material of the liquid in the tank, which makes it possible to maintain the desired specific weight.
The liquid is withdrawn through tube 4 with a predetermined flow rate which is the same as that of the wort feed. This flow rate depends on existing conditions and will be higher when the temperature is higher, the yeast concentration higher and the agitation more intense.
With a low yeast concentration, low temperature and low agitation, the flow rate will be about one sixtieth of the tank capacity per hour, when thirty degrees damping is desired;
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on the contrary, with intense agitation, a temperature of 26.7 and a yeast concentration of 70 grams per liter, the wort flow rate with an attenuation of 30 degrees could reach one tenth of the total capacity of the tank per hour. various factors must be adjusted depending on the taste you want to give the beer. The amount of yeast produced can be controlled by the stirring speed, the yeast concentration and the temperature.
Higher temperatures and more intense agitation increase the multiplication of yeast, while a higher concentration of yeast lowers this multiplication. Higher fermentation temperatures provide beer with a higher content of higher alcohols and esters, while lower temperatures result in smoother beer.
A setting such that approximately 5 grams of yeast per liter of beer is formed will result in a fuller, smoother beer, while settings allowing high yeast formation, for example of the order of 15 grams per liter, will give a drier and more bitter beer. These yeast concentrations correspond to a wort obtained from a malt extract having a specific weight of 1.0270 When the malt extract is more concentrated, the amounts of yeast formed indicated above must be increased to obtain a beer. having the same taste. The beer, exiting through tube 4, flows continuously into yeast separator 5, where the yeast rapidly flocculates and falls to the bottom of the container.
The separated yeast passes through tube 7, pump 8, tube 9, to T-fitting 10, where part is returned through tube 11 to fermentation and refining tank 2, so as to maintain the yeast concentration to the desired value, while the remainder passes through tube 12, control valve 13 'and tube 14 into the excess yeast reservoirs (not shown). The yeast separator can be arranged so that a specific part of the yeast
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deposited returns by gravity in the tank 2.
The wort flow is regulated by tap 1A, while the liquid outlet is regulated by tap 4A. The yeast concentration in the tank 2 is regulated by the valve 11A.
The yeast separator 5 can be replaced by a centrifugal clarifier of a known type.
The clarified beer leaves the separator 5 through the tube 6 to reach the carbon dioxide treatment vessel 20, which is in communication with a source of CO2 leading this through the tube 25 to an inner perforated tube, or to a diffuser apparatus. similar such as ceramic candles giving a continuous flow of fine bubbles of CO2 rising through the contents of the container 20. The T-fitting 15 is connected through the tube 17 to an apparatus for injecting clarifying substances or a material. adsorbent. The container 20 is provided with a float-controlled ventilation valve 22 which maintains a constant level of beer in the container 20 and at the same time allows the escape of excess CO2. The container 20 has a capacity up to the constant level , equal to approximately 16 times the hourly flow rate of tube 1.
Leaving the CO 2 treatment vessel, the beer is sent through tube 24 to heat exchanger 28, where it is cooled to the desired temperature, which can vary from -1 to 4.4; on leaving the exchanger, the beer is directed through tube 29, T-fitting 30 and tube 31 into a beer tank 35. Clarifying substances and / or adsorbents can be injected into the beer through the T 30 and the tube 32. There are several beer tanks 35 and the beer stays there for at least a day, before being ready for clarification, carbonation and bottling or keging.
'In the installation according to fig. 2, everything happens from the
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same way., except that an additional tank 2A, in all respects similar to tank 2, is mounted in series between the latter and the yeast separatour 5. The must ferments progressively in these two tanks 2 and 2A, each: of them being maintained at its own temperature, with its own agitation and a particular yeast concentration. It is advantageous to regulate the operation of the tank 2 so that all the multiplication of the yeast required takes place therein, while the tank 2A will be adjusted so that no multiplication of the yeast takes place there. practically and that about a fifth of the carbohydrates there are transformed into alcohol and carbon dioxide.
In order to produce all the yeast in the first tank, a higher turbulence will be maintained there, whereas on the contrary the turbulence will be lower in the. second tank. Optionally, three or four tanks can be used, all connected in series.
The yeast, separated by the separator 5, is returned to the tank 2 by the tube 40 controlled by the tap 41 and, similarly, to the tank 2A by the tube 40A controlled by the tap 41A as has been described. with reference to the preferred embodiment of fig. 1.
The installation of fig. 3 shows a continuous production system analogous to that of fig. 2, except that in this installation the must is fermented in the form of two distinct parts. The wort, containing the strong aroma of the hops and the malt extract, ferments in tank 2, while the sweet part of the wort, coming from the added materials and containing hops with a delicate flavor, is fermented in vessel 2A . The malt wort arrives in the vat 2, as described above, and the agitation, the temperature and the yeast concentration are adjusted according to the desired yeast multiplication.
The amount of carbohydrates required to give the beer the desired taste is fermented in the first vat and then is
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transferred to the second tank where the second part of the must is added, the liquid then being treated as in the case of fig. 1. Under normal working conditions, the proportion of mopt of malt to the sweet wort will be about 3 to 1, therefore 75% of the total flow will go through tube 37 and the remaining 25% through tube 42, the total flow rate leaving the second fermentation and refining tank 2A through tube 4 into the yeast separator 5 and, from there, to the CO2 treatment vessel and the storage vessel (as in fig. 2) .
The method described for the installation of FIG. 3 makes it possible to retain in the finished beer part of the sweet extract with a delicate flavor, which would otherwise be lost, during the normal batch fermentation in batches.
The recycled yeast is sent separately to the two tanks 2 and 2A but, in general, a high yeast concentration, of about 40 grams per liter or more, should be maintained in the tank 2A.
In the installation of fig. 4, the method used is similar to that implemented in the installation of FIG. 1, except that the wort, instead of passing through the entire installation continuously, is sent continuously to an auxiliary or guard vessel 45, and is added intermittently to the fermentation tank 2 from which the liquid is sent, also intermittently, in the yeast separator 52. Each addition of wort from the vessel 45 is sent to the fermentation vessel 2 in about one-twentieth of the time required for this adders to accumulate in the auxiliary vessel 45.
The tap 47 can be operated so that small amounts at close time intervals, or large amounts at longer time intervals, pass from container 45 into vessel 2; but still with an average flow rate controlled by the valve 1A and the circulation pump 60. The additions
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discontinuous in the tank 2 must correspond to a flow of 1 to 9 hours from the tube 1 in the container 45, depending on the taste that is desired to give to the beer. The fermenting beer circulates constantly from the tank 2 to the container 45 with the aid of the pump 60 with a flow rate which represents approximately one fifth of the flow rate of the tube 1.
A strong multiplication of the yeast occurs in the auxiliary vessel 45 and this can be accelerated by introducing air into the contents of the vessel 45, if this multiplication is found to be insufficient. Agitation, heating and cooling are adjusted to obtain the desired multiplication of yeast in vessel 45. Conditions in fermentation vessel 2 are maintained according to the desired taste, as described in Regarding fig. 1.
Towards the end of the fermentation cycle of an addition, and according to the desired taste, a quantity of beer equal to that of the liquid added previously to the tank 2, less that removed by the pump 60 from this tank 2, is sent. alternatively in one of the yeast settling vessels 52 and 52A, by suitable operation of the three-way tap 500 The tap 50 is interconnected with the tap 54, such that when one of the settling vessels is filling, the flow rate being the same as that passing through valve 47 controlling the arrival in tank 2, less that of pump 60, the second settling vessel is draining, the flow rate being the same as that passing through control valve 1A .
The three-way tap 50 is also interconnected with the tap 57, so that the yeast is taken by this tap into the same container as the beer exiting through the tap 54.
On leaving the three-way stopcock 54, the beer flows through tube 55, through T-fitting 15, previously discussed, and from that point on it is treated as described above. has been described with regard to the preferred embodiment of fig.1.
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On leaving the three-way stopcock 57, the yeast passes through tube 58, yeast pump 8, tube 9, T 10, and tube 11 into fermentation and refining tank 2, in the amount necessary to maintain fermentation. desired concentration in the tank f '2, while the surplus passes through the other branch of the T 10 into the storage container, through the adjustment valve 13.
The variant shown in .la fig. 5 relates to an intermittent system similar to that of FIG. 4, except that, in this case, the malt wort and the wort of the adducts are prepared separately in the brewery, the wort based on the adducts, containing the hops with a delicate aroma, and the malt wort, containing the strong-tasting hops, being dosed as explained in connection with the process of FIG. 3.
The malt-based wort is added intermittently to the fermentation tank 2, in a manner analogous to that described in connection with FIG. 4. A second auxiliary guard container 45A is provided and is connected to the tank 2 in a manner analogous to the container 45. The sugar solution containing the extract of hops with delicate aroma arrives continuously in the container 45A but it is added in a continuous manner. intermittently in vat 2. The proportion of sweet wort to malt wort is usually 1 to 3, but this ratio can be changed as needed. For a very mild beer with a delicate flavor, the schedule would be as follows: 2 p.m.: The contents of the auxiliary wort container 45 are quickly emptied into the fermentation tank 2, in about one-twentieth of the tc-mps which is required to fill it.
3.15 p.m .: The contents of the auxiliary container 45A containing the sweet wort are added to the tank 2, in a manner analogous to that used to empty the container 45.
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3:50 p.m. A volume equal to the total of the must coming from the containers 45 and 45A flows through the tube 49 into the yeast separator 52 or 52A, as indicated in connection with fig. 4.
16 hours: The auxiliary wort container 45 is again full and is again emptied into tank 2, the cycle then repeats.
The sweetness of the new beer can be decreased by adding the contents of the sweet wort container 45A to the tank 2 with a shorter time interval after pouring into the tank 2 the wort contents of the container 45: By making this addition , 15.15 for example, instead of 14045, the beer obtained will be much less sweet, although its specific gravity is the same.
From the tube 55 the beer will flow through the T-fitting 15, from where it passes continuously into the CO2 treatment vessel; the sequence of operations, '@ is the same as in the case of FIG. 1.
To obtain a very bitter beer, one would start by putting in tank 2 the sweet wort from container 45A and then the malt wort.
In the installation shown in fig. 6, malt wort and sweet wort are produced in a brewery, as indicated in connection with fig. 3. In this installation, however, two additional fermentation and refining tanks 2B and 2C are mounted in series and connected to the outlet 37A of the fermentation tank 2A.
Another modification concerns the double yeast separation system. A primary separation takes place in the separator 5, from which the decanted yeast is extracted by the pump 8 and sent, in the desired quantities, to maintain the desired concentration of yeast, in the tanks 2, 2A, 2B and 2C,
Additions of sweet must in containers 2A, 2B
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and 2C can be adjusted to provide a greater variation in the taste of the finished baking powder than is possible with the previously described methods. All the malt mute should. not necessarily be introduced into the first tank 2.
Mixtures of malted or sweaty musts in varying proportions can be added to each barrel. '' 3 and the additions in each vat are preferably adjusted so that the liquid in the first vat 2 is kept at the lowest possible specific weight. , the specific weight of the final beer being maintained by adjusting the specific weights at the outlet of the tanks 2A, 2B and 2C.
To ensure that the flow rate of the beer laden with yeast coming out of the separator 5 is the same as the flow rate of the beer entering this separator, the top of this apparatus is connected to the top of the fermentation tank 2C. The beer exiting the yeast separator 5 passes through the tube 80, the T-fitting 81 and the tube 82 to the inlet of the continuous yeast separator 83. The surplus of pure yeast exiting through the bottom of the separator 5 is sucked up through the inlet. pump 8, and the additional quantity of this surplus which is necessary to maintain the desired content of suspension in the various fermentation and refining tanks passes through the tube 9, the T-fitting 73, the tube 74 and the connector in T 81, where it is mixed with the beer leaving the separator 5; this mixture is conveyed through tube 82 to continuous separator 83.
On leaving this, the clarified beer is directed to the T-fitting 15 and from there the processing continues as described in connection with the preferred embodiment of freeze 1. The yeast exiting the continuous separator 83 is sent to a storage container, not shown in fig 6.
The diagram in fig. 7 represents the apparatus necessary to cool the must, to store it and to clarify it,
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so as to have a continuous supply for the fermentation system.
The boiling must suitable for the process is used in the installations described with reference to figs. 1, 2 and 4 arrives at the hop filter 87, and it is fed through tube 88 to pump 89, which delivers it through tube 90 through refrigerator 91 which lowers its temperature to about 1 ° C. The wort thus cooled is conveyed through the tube 92 to the metering valve 93, where a part is sent into the tube 96.
About 80% of the cooled wort goes through tap 93, tubes 94 and 99 into wort storage container 100, while the other 20% goes through tube 96, to condenser 97, where the wort is frozen, and takes on a texture similar to that of semi-melted ice, then this frozen must joins the main flow of the cooled must, passing through the tube 98 and the T-fitting 95; all of the wort therefore being sent to the storage tank 100 where part of the frozen wort melts.
Due to the cooling which has taken place in the refrigerator 91 and in the condenser 97, the temperature of the wort in the reservoir 100 is just above the melting point, and a part of the frozen wort is kept there at the. unmelted state, because a cooling system of its outer surface prevents any heating of the wort in the tank 100.
Although it has not been shown in the drawing, it goes without saying that an installation comprises several tanks 100, so that the quantity of cold wort available is sufficient for approximately four days of manufacture; this provides a continuous supply of cooled wort for fermentation, even if the brewery is shut down on weekends or on public holidays; in addition, it is useful that the wort is stored for at least a day to allow sediment to settle. The wort leaves the tank 100 through the tube 101
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and passes through a continuous centrifuge 102, where a new amount of frozen wort melts, due to the heat generated in the centrifuge.
On leaving the centrifuge or clarifier 102, the movement may not be sterile; and it is advantageous to add yeast to the wort stream in tube 103 through T 104, the amount added being about 3 grams of yeast containing 80% water per liter of wort. The wort passes through tube 105 into heat exchanger 106 and exits through tube 1 to enter the continuous fermentation plant. Hot water passes through heat exchanger 106 through tubes 107 and 108, melts the remainder of the frozen wort and reheats it to the desired fermentation temperature.
When the wort supplied to the fermentation installation comprises two distinct parts, malt wort and sweet wort, two separate clarifiers are provided, which is the case for the installations of FIGS. 3, 5 and 6; the equipment is the same from each of the reservoirs 100 for the part between the tube 101 and the tube 1. The sweet wort will be treated in a filtration and cooling apparatus in a manner similar to the malted wort, but it will be stored in a separate 100 tank.
The continuous centrifugal apparatus 102 is of a normal type.
When using frozen wort suspended in the wort to be clarified, special clarifiers that were part of the refrigeration equipment are not useful.
The heat exchanger 28 shown in FIG. 1, and used to cool the beer coming out of the vessel 20, can be replaced by the heat exchanger 1C6, shown in fig. 7, and, instead of using hot water to heat the cold wort, the beer leaving the tube 24 of FIG. It can enter tube 107 (fig. 7) and the hearth cooled almost to the point of solidification, while the wort comes out. warmed up. Beer
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cold leaving exchanger 1C6 through tube 108 will return to T 30 of FIG. 1.
The diagram in fig. 8 represents a fermentation and refining tank allowing a more complete and more flexible control than was possible with lcs tanks 2, 2A, 2B and 2C of figs. 1 to 6. When the wort and the yeast are introduced into the tank, the propeller 121 mixes the material very quickly, so that the contents of the container are kept homogeneous. The clearance 124 and the speed of the propeller 121 are adjusted to create a variable depression determined under the propeller which, depending on the diameter and the pitch of the propeller 121, makes it possible to eliminate a predetermined percentage of carbon dioxide. .
The diameter of the cylindrical screen 123 should be approximately one-sixth of the diameter of the vessel. The agitation system is such that the action of the propeller releases the dissolved CO 2, forming CO 2 bubbles. The circulation in the cylinder 123 takes place upwards, as indicated by the arrows in FIG. 8, and at a higher speed than the natural upward movement of the CO2 bubbles in the liquid at rest. This arrangement allows intense agitation without the formation of foam. The agitation mechanism in its average operating conditions ensures complete circulation of the contents of the tank every minute.
The heat of fermentation is controlled by the cooling means provided but not shown, and the conditions under which the fermentation and refining of the beer are carried out in this type of tank remain substantially constant by adjusting the flow rate and the temperature. , the amount of yeast in suspension and the speed of the propeller, as has been described with reference to fig. 1.