BRPI0712591A2 - método contìnuo para a produção de uma bebida fermentada por levedura. - Google Patents

Abstract

MéTODO CONTìNUO PARA A PRODUçãO DE UMA BEBIDA FERMENTADA POR LEVEDURA. A presente invenção apresenta um método continuo para a produção de uma bebida fermentada por levedura, composto das seguintes etapas de processamento continuo consecutivo: a. maceração de matérias-primas contendo amido e opcionalmente maltadas, com um líquido aquoso; b. o aquecimento do malte moído e a hidrólise enzimática do amido em açúcares fermentáveis; c. a remoção do grão gasto do malte moído aquecido para produzir um extrato de malte moído; d. a conversão do extrato de malte moído em um mosto; e. a remoção dos voláteis orgánicos do mosto quente; f. a diluição do mosto com água adicional; g. a alimentação do mosto para dentro de um vaso de propagação no qual ele é combinado com uma corrente de recirculação de resíduos contendo levedura na qual é administrado oxigénio para iniciar o crescimento da levedura; h. a alimentação do mosto a partir do vaso de propagação para uma sequência de um ou mais vasos de fermentação nos quais a levedura é mantida em suspensão; i. a alimentação do mosto fermentado para dentro de um ou mais separadores para a remoção do resíduo contendo levedura; j. a recirculação de parte do resíduo que contém levedura para dentro do vaso de propagação; e k. a alimentação do restante do mosto para as etapas posteriores de processamento; onde a densidade do extrato de malte moído é mantida a mais de 22 P; e a densidade do mosto é mantida a mais de 22 P até que o referido mosto seja diluído com água adicional; a densidade do mosto diluído está dentro da faixa de 10 - 35 P; e onde menos de 30% em peso dos açúcares fermentáveis no extrato de malte moido e no mosto são derivados de açúcares fermentáveis adicionados após a hidrólise do amido contido no malte moido. A presente invenção oferece a vantagem de ser altamente eficiente em termos de consumo de energia e de rendimento de extração. Além disso, ela atinge uma produtividade extremamente elevada, especialmente na operação em cervejaria.

Description

"MÉTODO CONTÍNUO PARA A PRODUÇÃO DE UMA BEBIDA FERMENTADA POR LEVEDURA" CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um método contínuo para a produção de uma bebida fermentada por levedura, como cerveja. Mais especialmente, a presente invenção refere-se a esse método contínuo no qual é produzida um malte moído com densidade elevada, isto é, um malte moído com uma densidade acima de 22°Plato.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Tem sido reconhecido na indústria de cervejaria que a produção de mosto em uma operação contínua oferece várias vantagens, incluindo:

• uma produtividade mais elevada e um investimento menor; os vasos podem ser operados durante períodos de tempo prolongados sob carga total, significando que para volumes iguais de produção são requeridos menos vasos do que em um processo em batelada; e

• qualidade constante melhor: o processo é mais fácil de ser controlado devido à possibilidade de adaptação dos parâmetros de processo aos requisitos locais de instantâneos e por causa das condições contínuas serem muito mais estáveis;

• padrão higiênico elevado: o processo contínuo é operado em um sistema fechado.

• menos energia: o consumo de energia é distribuído igualmente, sem grandes picos de utilização; e

• menos mão-de-obra: a operação do processo contínuo requer

menos atenção.

• menos paradas e limpeza: o processo contínuo pode ser operado por períodos de corrida mais longos do que os processos em batelada.

Vários esforços têm sido feitos desde o final do século 19 para se reconhecer uma ou mais das vantagens acima, através do desenvolvimento de processos contínuos de cervejaria. No entanto, até hoje em todo o globo não mais do que um par de cervejarias, na realidade, introduziram operações contínuas de cervejaria, tais como a produção contínua de mosto e/ou a fermentação contínua nas suas fábricas.

Na técnica anterior, tem sido descritos processos de produção de cerveja que são constituídos da preparação de um extrato de malte moído com alta densidade. A US 4.140.799 descreve um processo em batelada para a preparação de uma bebida alcoólica, composto das etapas de preparação de um substrato aquoso fermentável contendo carboidratos fermentáveis e tendo um teor de sólidos na faixa de 18° a 36°Plato. Na patente americana é mencionado que, em geral, o mosto é preparado através do esmagamento do malte com um auxiliar, com o malte constituindo cerca de 35% a 65% em peso do peso total do extrato. A patente americana ensina a redução do teor de sólidos através de diluições, tão logo a velocidade de consumo de carboidratos durante a fermentação seja reduzida, indicado pelo colapso da espumação.

A US 4.371.550 descreve um processo em batelada para a produção de cerveja que é composto da mistura de um licor de fermentação com alta densidade composto de um mosto de fermentação com uma densidade original de 14 - 21°P, que passou através do período "high krausen", e um licor de baixa densidade composto de uma mosto de fermentação ou um mosto com uma densidade original de 3 - 6°P e submetendo a mistura resultante à fermentação para a obtenção de uma cerveja com uma densidade original de 6 - 9°P. O processo descrito na patente americana é dito ser especialmente adequado para a produção de cerveja leve, i.e., cerveja com baixa densidade original.

A US 4.397.872 descreve um método em batelada de produção de cerveja, onde o mosto é produzido a partir de um malte moído que consiste essencialmente de água, malte, e uma quantidade substancial de arroz como um auxiliar, a melhoria sendo constituída da utilização das referidas famílias de arroz tendo um ponto de gel de 70°C ou menos, e utilizando quantidades crescentes de malte e de arroz em proporções diretas no malte moído para a obtenção de um mosto tendo uma concentração de mosto frio de 16° Balling ou maior, para produzir uma cerveja com densidade elevada. Na patente americana, é observado que Io Balling significa uma percentagem de sólidos no mosto.

A DE-A 44 Ol 694 descreve um processo em batelada para a produção de mosto filtrado que utiliza água filtrada recuperada para obter uma concentração aumentada do mosto. O objetivo mencionado é montar o processo de separação com o filtro do malte moído de tal forma que seja obtida uma concentração final, antes da concentração por evaporação, de mais de 19 GG%. Além disso, na solicitação de patente alemã, é observado que, de preferência, a concentração de mosto primário é entre 23 GG% e 25 GG%.

As publicações da técnica anterior acima não apresentam um processo contínuo de cervejaria composto da preparação e do processamento adicional de um extrato de malte moído de densidade elevada em um mosto de alta densidade. Além disso, as publicações mencionadas anteriormente são baseadas na adição de níveis elevados de auxiliares após a hidrólise do amido (aquecimento do malte moído) para preparar um extrato de malte moído com densidade elevada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Os presente inventores perceberam que podem ser obtidos benefícios significativos na produção de bebidas fermentadas por levedura, se essa produção é executada de uma forma contínua e se a operação contínua da cervejaria é executada com uma densidade elevada, i.e., uma densidade acima de 22°Plato (°P). Além disso, os inventores projetaram um processo elegante que produz estes benefícios sem requerer a adição de quantidades consideráveis de auxiliares depois do aquecimento do malte moído. Finalmente, o presente método não tem desvantagem significantes.

O presente método é composto de uma quantidade de etapas contínuas de processamento, incluindo:

a. a maceração de matérias-primas contendo amido e opcionalmente maltadas com um líquido aquoso;

b. a hidrólise do amido em açúcares fermentáveis

c. a remoção dos grãos gastos do malte moído aquecido para a produção de um extrato de malte moído,

d. a conversão do extrato de malte moído em mosto através de aquecimento;

e. a remoção dos voláteis orgânicos do mosto quente;

f. a diluição do mosto com água adicional;

g. a alimentação do mosto diluído para dentro de um vaso de propagação para o crescimento da levedura;

h. a alimentação do mosto do vaso de propagação para um ou mais vasos de fermentação para fermentar o mosto;

i. a alimentação do mosto fermentado para dentro de um ou mais separadores para a remoção do resíduo contendo levedura; e

j. a recirculação de parte do resíduo contendo levedura para o vaso de propagação; e

k. a alimentação do restante do mosto fermentado para as etapas subseqüentes de processamento.

O presente processo é caracterizado pelo fato de: (i) a densidade do extrato de malte moído é mantida em mais de 22°P; (ii) a densidade do mosto é mantida em mais de 22°P até que o referido mosto seja diluído com água adicional; e (iii) a densidade do mosto está dentro da faixa de 10 - 3 50P; e além disso, menos de 30% em peso dos açúcares fermentáveis no extrato de malte moído e no mosto são derivados de açúcares fermentáveis que foram adicionados após a hidrólise do amido contido no malte moído.

Os inventores projetaram um processo que viabiliza a preparação de um extrato de malte moído com densidade elevada sem utilizar a evaporação ou auxiliares. O presente método oferece a vantagem de ser

DESENHOS

A figura 1 é um diagrama de um aparelho para a produção contínua de um extrato de malte moído com densidade elevada, composto de dois separadores e um vaso de mistura.

A figura 2 é um diagrama de um aparelho para a produção contínua de mosto fermentável desodorizado, onde é produzido um extrato de malte moído com densidade elevada, utilizando três separadores e dois vasos de mistura.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Assim sendo, a presente invenção apresenta um método contínuo para a produção de uma bebida fermentada por levedura, que é composto das seguintes etapas contínuas consecutivas de processamento:

a. a maceração matérias-primas contendo amido e opcionalmente maltadas com um líquido aquoso;

b. o aquecimento do malte moído e a hidrólise enzimática do amido em açúcares fermentáveis;

c. a remoção dos grãos gastos do malte moído aquecido para produzir um extrato de malte moído,

d. a conversão do extrato de malte moído em mosto através do aquecimento do referido extrato de malte moído até pelo menos 60°C durante pelo menos 15 minutos.

e. a remoção dos voláteis orgânicos do mosto aquecido através da redução da pressão e/ou através da remoção com um gás ou vapor;

f. a diluição do mosto com água adicional;

g. a alimentação do mosto diluído para dentro de um vaso de propagação no qual ele é combinado com uma corrente recirculada de resíduo contendo levedura e no qual é fornecido oxigênio para iniciar o crescimento da levedura;

h. a alimentação do mosto a partir do vaso de propagação para dentro de uma seqüência de um ou mais vasos de fermentação nos quais a levedura é mantida em suspensão;

i. a alimentação do mosto fermentado para dentro de um ou mais separadores para a remoção do resíduo contendo levedura;

j. a recirculação de parte do resíduo que contém levedura para o vaso de propagação; e

k. a alimentação do restante do mosto fermentado para as etapas subseqüentes de processamento;

onde a densidade do extrato de malte moído é mantida em mais de 22°P; a densidade do mosto é mantida em mais de 22°P até que o referido mosto seja diluído com água adicional; e a densidade do mosto diluído está dentro da faixa de 10 - 35°P; e onde menos de 30% em peso dos açúcares fermentáveis no extrato de malte moído e do mosto são derivados de açúcares fermentáveis adicionados após a hidrólise do amido contido no malte moído.

O termo "maceração" utilizado aqui refere-se à mistura de uma matéria-prima contendo amido, água e enzimas, que é capaz de hidrolisar o amido. As referidas enzimas são fornecidas, por exemplo, pelo malte ou por outra fonte de enzimas, por exemplo, uma preparação de enzimas contendo enzimas de degradação de amido disponíveis comercialmente, como aquelas encontradas no malte, principalmente em a-amilase, β-amilase e/ou glucoamilase. De preferência, as enzimas são utilizadas no presente método na forma de malte.

O presente processo é especialmente adequado para a produção de bebidas com malte fermentadas por leveduras, tais como cerveja, cerveja de sabor amargo e cor clara, licor de malte, cerveja escura forte e cerveja misturada com limonada. De preferência, o presente processo é utilizado para a produção de uma cerveja alcoólica ou não alcoólica.

Conhece-se na indústria de cervejaria como se produz um extrato de malte moído fermentável com alta densidade através da incorporação de uma quantidade significativa de auxiliares (por exemplo, xaropes), especialmente após a hidrólise enzimática do amido contido no malte moído. Estes auxiliares podem ser usados para fornecerem concentrações elevadas de açúcares fermentáveis e em conseqüência, podem ser utilizados para aumentarem a densidade do extrato de malte moído e do mosto. No presente método, podem ser obtidas densidades elevadas no extrato de malte moído e no mosto sem a adição de açúcares fermentáveis após a hidrólise enzimática do amido contido no malte moído. Tipicamente, menos de 20% em peso, de preferência, menos de 10% em peso de açúcares fermentáveis no extrato de malte moído e do mosto são derivados de açúcares fermentáveis adicionados após a hidrólise do amido contido no malte moído. Mais de preferência, o extrato de malte moído e de mosto não contêm açúcares fermentáveis derivados de açúcares fermentáveis adicionados após a hidrólise do amido contido no malte moído.

É também conhecido aumentar-se a densidade dos extratos do malte moído ou do mosto através da evaporação. No presente processo, de preferência, não é utilizada concentração por intermédio de evaporação. De acordo com uma realização preferida da presente invenção, o teor de água do extrato de malte moído e do mosto não é reduzido por meio de evaporação ou o referido teor de água é reduzido por intermédio de evaporação em não mais do que 20%, de preferência, não mais do que 10%, e ainda mais de preferência, não mais do que 5% antes da diluição com água. De acordo com uma realização ainda mais preferida, o teor de água do extrato de malte moído e do mosto não é reduzido ou ele é reduzido em não mais do que 20%, de preferência, não mais do que 10%, e mais de preferência, não mais do que 5% antes da diluição com água. Mais de preferência, no presente processo, a densidade do extrato de malte moído e do mosto permanece em um nível essencialmente constante até a diluição com água. Tipicamente até a referida diluição, a densidade do extrato de malte moído e do mosto é mantida dentro da faixa de 22 a 60°P, de preferência, dentro da faixa de 25 - 50°P.

De acordo com uma realização preferida do presente método, o líquido utilizado na etapa de maceração é o efluente obtido da lavagem dos grãos gastos. Os grãos gastos obtidos após a remoção do extrato de malte moído contêm níveis apreciáveis de açúcares fermentáveis. Assim sendo, para minimizar as perdas de extrato, o grão gasto é vantajosamente lavado com água. Utilizando-se o efluente aquoso assim obtido para a produção do malte moído, assegura-se que as perdas de extrato sejam minimizadas, ao mesmo tempo sendo produzido um extrato de malte moído com densidade elevada.

Em uma realização ainda mais preferida, o grão gasto é removido do malte moído através de:

- transferência do malte moído tratado termicamente para dentro de um primeiro separador para a separação em uma corrente de extrato de malte moído fermentável e grãos gastos;

- a transferência dos grãos gastos para dentro de um vaso de mistura e a combinação dos mesmos com água aspergida;

- a transferência da mistura de grãos gastos e água aspergida para dentro de um segundo evaporador para remover os grãos gastos;

- a recirculação de uma corrente aquosa a partir do segundo separador para a etapa de maceração.

A figura 1 detalha um aparelho que pode ser utilizado adequadamente para a remoção dos grãos gastos do malte moído na forma descrita acima. No arranjo do aparelho mostrado na figura 1, o malte moído, é continuamente alimentado a partir do silo 1 para dentro do vaso de mistura 2, no qual o malte moído é intensamente misturado com a corrente aquosa recirculada 11 para a produção de um malte moído. O malte moído é continuamente transferido do vaso de mistura 2 para a torre de maceração 3 na qual o malte moído é submetido a um regime de aquecimento que favorece a degradação enzimática do amido. O malte moído tratado termicamente é alimentado da torre de maceração 3 para o primeiro separador 4, um decantador. No primeiro separador, o malte moído tratado termicamente é separado no extrato de malte moído 5 e em grãos gastos 6. Os grãos gastos 6 são continuamente transferidos para dentro do vaso de mistura 7, onde eles são intensamente misturados com um suprimento contínuo de água aspergida

8. A suspensão resultante é transferida para o segundo separador 9, que é também um decantador. No segundo separador 9, a suspensão é separada em grãos gastos exauridos IOe uma corrente aquosa 11 que é recirculada para o vaso de mistura 2.

Uma realização mais preferida do método descrito acima, é composta das etapas adicionais de:

- transferência dos grãos gastos obtidos do segundo separador para um segundo vaso de mistura e a mistura dos mesmos com água aspergida;

- a transferência da mistura dos grãos gastos e da água aspergida para dentro de um terceiro separador para remover os grãos gastos; e

- a recirculação da corrente aquosa do terceiro separador com água aspergida para o primeiro vaso de mistura.

A figura 2 detalha um aparelho que pode ser utilizado adequadamente desta forma para a remoção dos grãos gastos do malte moído. A figura 2 mostra um arranjo de um aparelho para se executar o método da presente invenção no qual o malte moído é continuamente alimentado a partir do silo 1 para dentro do vaso de mistura 2, no qual o malte moído é intensamente misturado com a corrente aquosa recirculada 11 para a produção de um malte moído. O malte moído é continuamente transferido do vaso de mistura 2 para a torre de maceração 3 na qual o malte moído é submetido ao regime de aquecimento que favorece a degradação enzimática do amido. O malte moído tratado termicamente é alimentado a partir da torre de maceração 3 para o primeiro separador 4, um decantador. Do primeiro separador, o malte moído tratado termicamente é separado em um extrato de malte moído 5 e em grão gastos 6. Os grãos gastos 6 são continuamente transferidos para dentro de um vaso de mistura 7, onde são intensamente misturados com uma corrente aquosa 15. A suspensão resultante é continuamente transferida para o segundo separador 9, que é também um decantador. No segundo separador 9, a suspensão é separada em grãos gastos 12 e uma corrente aquosa 11 que é recirculada para o vaso de mistura 21. Os grãos gastos 12 são continuamente transferidos para dentro do vaso de mistura 13, onde são intensamente misturados com um suprimento contínuo de água aspergida 8. A suspensão resultante é transferida para o terceiro separador 14, que é também um decantador. Do terceiro separador 14, a suspensão é separado em grãos gastos exauridos 10 e uma corrente aquosa 15 que é recirculada para o vaso de mistura 7.

O extrato de malte moído 5, após a adição do extrato de sabor amargo 16, é continuamente introduzido em uma caldeira do mosto 17 na forma de um reator de fluxo tampão. O mosto quente é alimentado da caldeira do mosto 17 para a torre de remoção do mosto 18 na qual os voláteis orgânicos são removidos através de remoção em contracorrente com vapor. O mosto quente desodorizado que sai da torre de remoção de mosto 18 é introduzido na centrífuga 19 para remover o sedimento 20. O mosto isento de sedimentos 21 é alimentado a partir da centrífuga 19 para 2 unidades de resfriamento 22a e 22b nas quais o mosto é resfriado, após o que ele pode ser fermentado com a levedura para produzir a cerveja.

O termo "separador" utilizado aqui inclui qualquer dispositivo que pode ser usado adequadamente para a separação de sólidos a partir de líquidos. Exemplos de separadores que podem ser utilizados adequadamente no presente método incluem: centrífugas, decantadores, sedimentadores, hidrociclones, peneiras, filtros e membranas. De preferência, o separador é escolhido do grupo consistindo de centrífugas, decantadores, hidrociclones e peneiras.

A reutilização do efluente de lavagem e extração conforme descrito acima, permite a produção contínua de extrato de malte moído de densidade elevada com perdas do extrato que não excedem a 6%. De preferência, o método é operado de tal forma que a perda de extrato não excede a 5%, e mais de preferência, a perda de extrato não excede a 3%. Mais de preferência, a perda de extrato não excede a 3%.

No presente processo, o extrato de malte moído, de preferência, é convertido em mosto através do aquecimento do referido extrato de malte moído a 75 - 150°C durante 30 minutos até 4h, de preferência, durante 30 minutos até 2h. O extrato de malte moído poderá adequadamente ser convertido no mosto em um reator de fluxo tampão.

Os voláteis orgânicos são removidos do mosto quente através da redução de pressão e/ou através da remoção do mesmo com um gás ou vapor. Isto, de preferência, é feito em uma forma em contracorrente. Mais de preferência, os voláteis orgânicos são removidos através de remoção do mosto quente com um gás inerte ou vapor em uma coluna equipada com uma geometria de pratos de peneira. Tipicamente, o mosto é mantido em uma temperatura de 95 - IlO0C quando os voláteis orgânicos são removidos. A remoção dos voláteis pode ser obtida adequadamente dentro de 10 minutos, de preferência, ela é obtida dentro de 2 minutos.

Após a remoção dos voláteis e antes da propagação, o assim chamado "hot break" é removido em um separador. Exemplos de separadores adequados incluem centrífugas, decantadores, hidrociclones, sedimentadores, peneiras e filtros de membrana. De preferência, o separador é escolhido do grupo que consiste de decantadores, sedimentadores e centrífugas do tipo disco. Mais de preferência, o separador usado é uma centrífuga do tipo de disco. O separador, tipicamente, é operado com uma força centrífuga pelo menos com um fator teórico de capacidade (Σ) pelo menos de 1.000 m2, de preferência, pelo menos 2500 m2, mais de preferência, pelo menos 5000 m2 e ainda mais de preferência, pelo menos de 10.000 m2 e uma vazão de 1 m3/hora. Capacidades maiores podem ser escalonadas em proporção à vazão, através do separador e do fator teórico de capacidade.

O fator teórico de capacidade (valor SIGMA) de uma centrífuga é calculado com base no método descrito em "Solid-Liquid Separation", segunda edição, 1981, por Ladislav Svarovsky, Butterworth- Heiniman. O fator é calculado de acordo com a seguinte relação entre: o número de discos (n), a aceleração da densidade (g), a velocidade angular (ω), o ângulo dos discos com o tubo vertical de alimentação (α), o raio interno da embalagem de discos (η) e o raio externo da embalagem de discos (r2).

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O valor de SIGMA de um decantador é calculado de acordo com a seguinte relação entre: o comprimento do corpo cilíndrico (L), a aceleração da densidade (g), a velocidade angular (ω), o raio do anel "dam" ou do anel de transbordamento (η) e o raio do corpo cilíndrico (r2).

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O mosto obtido após a remoção dos voláteis orgânicos é diluído com água, significando que o referido mosto é combinado com uma corrente aquosa de densidade menor do que o referido mosto. Ficará entendido que a corrente de água poderá consistir, por exemplo, de água de bica ou água de nascente. Também é incluído no escopo da presente invenção a utilização de efluente aquoso que foi obtido de uma operação de lavagem dentro do processo de produção de cerveja. Especialmente, poderá ser vantajoso combinar-se o mosto com uma corrente aquosa que é obtida da lavagem da levedura.

Depois da remoção dos voláteis orgânicos, o mosto é diluído com água adicional. Isto é feito vantajosamente através da combinação do mosto quente do refervedor com água a uma temperatura substancialmente menor. Tipicamente, o mosto do qual os voláteis orgânicos foram removidos tem uma temperatura acima de 50°C, de preferência, acima de 60°C, mais de preferência, na faixa de 70 -IOO0C quando diluído. No presente método, o mosto é diluído até uma densidade dentro da faixa de 10 - 3 50P, de preferência, de 10 - 30°P antes de ser introduzido no vaso de propagação. A fermentação em densidade elevada, por exemplo, uma densidade acima de 35°P, não é prática porque o crescimento da levedura e o metabolismo da levedura são prejudicados em tais densidades elevadas. Tipicamente, a densidade original das correntes combinadas de mosto diluído e resíduo contendo levedura no vaso de propagação e em um ou mais vasos de fermentação excede a 15°P. De preferência, a referida densidade original está dentro da faixa de 17 - 35°P.

Tipicamente, durante a diluição a densidade do mosto é reduzida pelo menos 2°Plato, de preferência, pelo menos 4°Plato e mais de preferência, pelo menos 6°Plato. A fermentação com densidade elevada, por exemplo, uma densidade acima de 3 50P, não é prática porque o crescimento da levedura e o metabolismo da levedura são prejudicados em tais densidades elevadas. A diluição do mosto poderá ocorrer antes e/ou após a remoção dos sedimentos. De preferência, o mosto é diluído depois da remoção dos sedimentos.

O mosto quente poderá ser resfriado adequadamente, de preferência, após a remoção dos sedimentos, até uma temperatura tão baixa quanto 8°C, em cujo caso não é requerido nenhum resfriamento adicional do mosto antes da introdução do mosto no fermentador. O mosto quente obtido após a remoção dos voláteis orgânicos é resfriado adequadamente passando- se o referido mosto quente através de um dispositivo de resfriamento, por exemplo, um trocador de calor de pratos, trocadores de calor tubulares, trocadores de calor de limpeza (por exemplo, trocadores de calor com superfície irregular e trocadores de calor de leito fluidizado auto-limpadores).

Para se assegurar que ocorra o crescimento da levedura no vaso de propagação com uma velocidade desejável, deve ser fornecido oxigênio. Isto poderá ser feito assegurando-se que o vaso de propagação contenha um espaço vapor de ar que está na conexão aberta para a atmosfera ao redor e agitando-se vigorosamente o caldo de fermentação. Alternativamente, poderá ser introduzido no vaso de propagação oxigênio ou ar (por exemplo, através de injeção do mesmo no mosto contendo a levedura) ou através da injeção do mesmo na corrente de mosto ou em uma corrente recirculada de resíduo contendo levedura antes da entrada no vaso de propagação. Em ambos os casos, o ar ou o oxigênio são vantajosamente distribuídos em todo o mosto contendo levedura. Isto poderá ser feito através de agitação, recirculação e/ou através da introdução de oxigênio ou ar por intermédio de uma quantidade de injetores de gás. De acordo com uma realização especialmente preferida, o oxigênio é fornecido introduzindo-se o mesmo na corrente de mosto antes da entrada no vaso de propagação. Esta realização oferece a vantagem da concentração de oxigênio poder ser controlada com bastante precisão. O oxigênio é tipicamente introduzido no mosto contendo levedura em uma quantidade pelo menos de 8 ppm, de preferência, em uma quantidade de 10-40 ppm, calculado em relação à corrente principal de mosto.

Tipicamente, o tempo de residência no vaso de propagação está dentro da faixa de 0,5 - 5h. O tempo de residência no vaso de propagação pode ser calculado dividindo-se o volume operacional do vaso de propagação pela vazão de mosto para o sistema. O volume operacional do vaso de propagação é igual ao volume total de líquido que é contido no vaso.

A recirculação do resíduo contendo a levedura em combinação com o suprimento de oxigênio faz com que seja possível manter-se altas concentrações de levedura no vaso de propagação. Tipicamente, o teor de levedura do mosto no vaso de propagação é mantido em mais de 20 g/l (baseado em levedura úmida). De acordo com uma realização especialmente preferida, a concentração de levedura no mosto no vaso de propagação está dentro da faixa de 30 - 300 g/l (outra vez, com base na levedura úmida). Ainda mais de preferência, a concentração de levedura do mosto nos vasos de propagação está dentro da faixa de 50 - 200 g/l. A quantidade de levedura úmida contida em uma suspensão é igual à quantidade da torta de levedura com teor de água de 73% que pode ser isolada da suspensão por intermédio de centrifugação. O teor de água mencionado anteriormente incluí a água contida nas células de levedura. Vantajosamente, estas concentrações de levedura são mantidas em um ou mais vasos de fermentação à jusante do vaso de propagação. O uso de uma concentração elevada de levedura oferece várias vantagens importantes, especialmente em termos de produtividade e eficiência de custo.

O presente processo pode ser operado com grande eficiência circulando-se uma grande fração do resíduo contendo levedura que é removido do fermentado. De acordo com uma realização preferida, entre 10 e 100%, mais de preferência, entre 50 e 100% do resíduo contendo levedura que é removido do fermentado é recirculado para os vasos de propagação e/ou de fermentação. Tipicamente, pelo menos 20%, especialmente, pelo menos 40% da levedura presente no líquido fermentado é recirculada para a fermentação. De preferência, pelo menos 60%, e mais de preferência, pelo menos 75% da levedura presente no fermentado é recirculada. Usualmente, não mais do que 98% da levedura presente no fermentado é recirculada.

Tipicamente, pelo menos 20%, especialmente, pelo menos 40% da levedura presente no mosto fermentado é removida do mosto fermentado antes de ser submetida à clarificação ou, se ela não é clarificada, antes de ser cheia. De preferência, pelo menos 60%, mais de preferência, pelo menos 80%, ainda mais de preferência, pelo menos 90%, e mais de preferência, pelo menos 95% da levedura presente no mosto fermentado é removida. De preferência, a levedura é removida por intermédio de sedimentação.

A temperatura do líquido dentro do vaso de propagação, adequadamente, é mantida dentro da faixa de 5 - 40°C, de preferência, dentro da faixa de 6 - 25°C, mais de preferência, dentro da faixa de 8 - 18°C. O vaso de propagação poderá ser operado sob pressão superatmosférica, especialmente, se é introduzido ar ou oxigênio pressurizado no vaso. De preferência, o vaso de propagação é operado aproximadamente na pressão atmosférica.

Para maximizar a eficiência, deve-se assegurar que a parte do resíduo contendo a levedura que não é recirculada para o vaso de propagação foi largamente exaurida pelo fato de virtualmente toda a cerveja (verde) ter sido removida do mesmo. Isto poderá ser conseguido vantajosamente através da lavagem do líquido fermentado e/ou lavando-se o resíduo não recirculado contendo levedura.

O presente método usa um ou mais vasos de fermentação nos quais a levedura é mantida em suspensão. De preferência, a referida levedura não é imobilizada sobre um veículo. A levedura, adequadamente, é mantida em suspensão nos vasos de fermentação por intermédio de agitação, recirculação e/ou desprendimento de dióxido de carbono.

Tipicamente, o tempo de residência combinado em um ou mais vasos de fermentação está dentro da faixa de 5 - 80h. O tempo de residência combinado em um ou mais vasos de fermentação pode ser calculado somando-se os tempos de residência em cada um dos vasos de fermentação. O tempo de residência dentro de um vaso de fermentação é calculado dividindo-se o volume operacional total do vaso de fermentação pela vazão de mosto para os vasos de fermentação.

A temperatura do mosto de fermentação dentro de um ou mais vasos de fermentação, adequadamente é mantida dentro da faixa de 5 - 40°C, de preferência, dentro da faixa de 6 - 25°C, mais de preferência, dentro da faixa de 8 - 18°C. De acordo com uma realização especialmente preferida, o presente método utiliza pelo menos dois vasos de fermentação. O uso de dois ou mais vasos de fermentação oferece a vantagem de poderem ser obtidas taxas de conversão de substrato maiores nos vasos que precedem o último vaso de fermentação. Tipicamente, é utilizada uma seqüência de não mais do que quatro vasos de fermentação. Mais de preferência, o presente método utiliza uma seqüência de dois ou três vasos de fermentação.

No presente método, o tempo de residência combinado no vaso de propagação e um ou mais vasos de fermentação tipicamente não excede a 80h. De acordo com uma realização preferida, o referido tempo de residência combinado não excede a 40h. Mais de preferência, o tempo de residência combinado está dentro da faixa de 5 - 3 Oh. Estes tempos de residência relativamente curtos poderão ser alcançados adequadamente através da utilização de concentrações de levedura relativamente elevadas, conforme descrito aqui anteriormente.

Após a remoção do resíduo contendo levedura do mosto fermentado, a cerveja verde assim obtida pode ser submetida a processamento adicional. No caso da produção de cerveja, o processamento adicional, de preferência, inclui maturação, estocagem a frio, filtração, carbonatação e enchimento. De preferência, a maturação, carbonatação e enchimento são também feitas de uma forma contínua.

Tipicamente, o presente método utiliza uma etapa de maturação após a remoção das células de levedura do fermentado. Depois da fermentação, vários sabores e aromas indesejáveis estão presentes na cerveja "verde" ou imatura. A maturação (também algumas vezes referidas como envelhecimento) reduz os níveis destes compostos indesejáveis para produzir um produto mais palatável. De preferência, a etapa de maturação ocorre, no presente processo, antes da filtração, mais de preferência, antes da estocagem a frio. Vantajosamente, a maturação é obtida no presente método de uma forma contínua, através da alimentação da cerveja não maturada na parte superior de um vaso. A cerveja se desloca para baixo e a levedura é decantada através do volume de cerveja. A levedura é recolhida no fundo do vaso e acima do nível de levedura, a cerveja maturada é removida e é alimentada para dentro dos vasos de estocagem a frio. A cerveja permanece em uma temperatura fria durante um certo período para permitir a coagulação e a estabilização das partículas coloidais.

A maturação poderá também ser obtida em um processo em batelada através da maturação da cerveja imatura em um vaso de maturação ou em um fermentador. Após a maturação, a levedura, de preferência, é removida. A seguir, a cerveja é transferida para tanques de estocagem a frio para a estabilização, ou ela é resfriada no fermentador ou vaso de maturação.

A estocagem a frio tipicamente envolve a manutenção do fermentado em uma temperatura de menos de 10°C, de preferência, de menos de 5°C, mais de preferência, de menos de 2°C durante pelo menos 12 horas, de preferência, durante pelo menos 24 horas. De acordo com uma realização preferida, a estocagem a frio é aplicada após a maturação e antes da filtração. De acordo com uma realização especialmente vantajosa do método conforme definido aqui anteriormente, o referido método é operado de uma forma totalmente contínua.

A invenção é adicionalmente ilustrada por intermédio dos seguintes

EXEMPLOS

Exemplo 1

Em uma corrida de produção, é produzida uma corrente de 1,0 m3/hora de mosto com uma concentração de extrato de 24,5 0P depois da separação da malte moído. Esta corrente, posteriormente, é diluída após o processo de ebulição resultando em uma corrente final de mosto de 1,4 m3/hora de mosto com uma concentração de extrato de 18°P. Este mosto é fermentado e maturado em fermentadores contínuos e finalmente, é estabilizado em vasos de batelada. A cerveja, posteriormente, é centrifugada e filtrada continuamente. E apresentado abaixo uma descrição detalhada da corrida de produção.

No início do processo, uma corrente aquosa recirculada de aproximadamente 920 l/hora tendo uma temperatura de 55°C é continuamente misturada com uma corrente de 332 kg/hora de grãos de malte moídos por martelo (tamanho da peneira 1,5 mm). Ambas as correntes são alimentadas para um reator com agitação contínua com um volume de trabalho de 70 litros em uma temperatura de 55°C. O tempo de residência deste tratamento é de 4 minutos e produz a decomposição usual de proteínas no malte e permite a dissolução e a degradação de glucanos e componentes relacionados.

Daqui por diante, a mistura, referida como "malte moído", é alimentada para um reator vertical cilíndrico sem saída. Este tipo de reator foi descrito nas patentes anteriores por Heineken (WO 92/12.231).

A certas alturas na primeira coluna, o malte moído é aquecido através de injeção direta de vapor e todo o reator é isolado para minimizar as perdas térmicas. O perfil de temperatura é escolhido de tal forma que a conversão do amido do malte em açúcares fermentáveis é apropriada para o produto desejado. O perfil de temperatura aplicado neste exemplo envolve um descanso de proteínas a 5 5°C, seguido por um descanso de sacarificação a 67°C, e uma temperatura de maceração de 78°C. O malte moído tem um tempo total de residência dentro dos reatores de 55 minutos e o malte moído resultante é alimentado para dentro da seção de separação de malte moído.

A separação das cascas do malte e de outros sólidos do malte moído é feita por dois decantadores. Estes decantadores são centrífugas com corpo do tipo de rolamento, com uma descarga contínua de líquido clarificado e grãos gastos espessados. O primeiro decantador opera com uma velocidade rotativa de 4000 rpm e uma velocidade diferencial de parafuso de 4 rpm. Este decantador tem um valor do fator de capacidade teórico de 2.275 m2. O produto (extrato de malte moído) é descarregado do primeiro decantador para a operação unitária seguinte (ebulição) com uma vazão mássica de 1000 quilos/hora e contendo uma concentração de extrato de 24,5°P. Os grãos gastos com um teor de material seco de cerca de 24 - 25% são liberados do primeiro decantador para dentro de um pequeno reator tanque com agitação contínua. No último, são introduzidos 940 l/hora de água de lavagem a 80°C, e com um tempo de residência de 8 minutos, as partículas de grãos gastos e a água são misturados homogeneamente.

A fase líquida da mistura resultante é separada por um segundo decantador operando a 2 rpm de velocidade diferencial do parafuso, 4000 rpm, e um fator de capacidade teórica de 1.800 m2. O sobrenadante líquido clarificado é recirculado para o vaso de preparação de malte moído mencionado anteriormente e os grãos gastos são descarregados com um teor de material seco de 28 - 30%. Ambos os decantadores são equipados com um ventilador centrifugo, e em conseqüência, trabalham como uma bomba sobre a saída do sobrenadante. O produto da separação de malte moído é agora referido como mosto e tem uma vazão de 1 m3/h. O extrato de sabor é dosado continuamente em linha com uma vazão de 140 g/h e a mistura é aquecida até uma temperatura de 102°C por intermédio de injeção direta de vapor. O mosto é bombeado para dentro de um reator sem saída através da altura positiva do primeiro decantador. Este reator de coluna tem as mesmas características que a coluna de conversão de malte moído descrita anteriormente. O volume deste reator é de 1 m3 e um tempo de residência típico é de 60 minutos. As reações típicas que acontecem neste reator são: desnaturação e coagulação de proteínas, esterilização, isomerização dos sabores, formação de cor, e produção de dimetil sulfito (DMS) a partir do precursor com base em malte (S- metilmetionina).

O mosto, posteriormente é tratado em uma coluna de remoção de geometria de prato e peneira descrito anteriormente na patente Heineken (WO 95/26.395). É utilizado vapor a 1,5 bar em operação em contracorrente para a remoção dos compostos indesejáveis de sabor (principalmente, DMS) com uma vazão de 15 kg/hr, e em condições atmosféricas do topo da coluna de remoção.

O mosto que sai do fiando da coluna de remoção é alimentado para um vaso pequeno com dimensões negligíveis e é misturado com uma corrente de água quente a 80°C para atingir a densidade final de 17,9 ± 0,1 °P. O produto diluído é alimentado para dentro de uma centrífuga do tipo de descarga descontínua. Esta máquina tem uma velocidade rotativa de 7400 rpm e o fator de capacidade teórico é de 13.000 m2.

As perdas de extrato observadas durante este processo de produção de mosto são limitadas a 2,0 - 3,5% nos decantadores e 1,0 - 2,0% no separador, produzindo uma perda total de extrato de 3,0 - 5,5%.

A seguir, o resfriamento do mosto acontece em dois resfriadores de mosto paralelos de placa e suporte que reduzem a temperatura do mosto de 95 -IOO0C para 8°C através de um arranjo em dois estágios de água - glicol.

O mosto resfriado é alimentado para dentro do primeiro vaso de fermentação contínua com agitação com um volume líquido de trabalho de 3,1 m3 . Este vaso é operado sob condições aeróbicas através da adição contínua de uma corrente recirculada aerada a partir da extremidade à jusante do processo, contendo a levedura espessada como o constituinte principal, além da água. A densidade aparente neste vaso é em torno de 12°P. A levedura necessária para a fermentação é adicionada na forma da corrente recirculada mencionada acima.

O caldo de fermentação do primeiro vaso de fermentação é transferido para o segundo vaso. Este vaso tem um volume de trabalho de 39 m3 e é mantido em uma temperatura de 12°C através do resfriamento da parede. A densidade aparente neste vaso é de 7°P e a concentração de levedura é de 80 g de levedura úmida/litro. A saída deste vaso é dividida em duas correntes: uma parte (0,7 m3/h) é combinada com outra corrente do final do processo e é recirculada para o primeiro vaso de fermentação, enquanto que a outra parte (1,7 m3/h) é alimentada para um terceiro vaso de fermentação.

Este terceiro vaso tem um volume de trabalho de 38 m3 e os teores têm uma densidade aparente de 3°P. O produto deste vaso é transferido para um vaso de sedimentação de levedura com um volume de trabalho de 2 m3. O vaso de sedimentação de levedura separa a parte principal da levedura (90 - 95%) da cerveja verde. A levedura no fundo do vaso de sedimentação de 25 levedura tem uma concentração de levedura de 200 g de levedura úmida/litro. Esta corrente é parcialmente recirculada para o início do processo de fermentação e é parcialmente enviada para estocagem de excesso de levedura gasta. A parte da levedura enviada para o excesso é controlada com base na quantidade que está saindo do topo do vaso de sedimentação de levedura e a quantidade de levedura desenvolvida nos vasos de fermentação. A cerveja verde do topo do vaso de sedimentação de levedura é continuamente alimentada para um vaso de maturação contínua.

Neste processo contínuo de maturação, a cerveja verde é alimentada continuamente para o topo de um vaso de 140 m3 através de uma esfera de aspersão que distribui a cerveja sobre a área superficial do tanque. A temperatura é elevada para 15°C através da troca térmica na tubulação que é direcionada para a maturação. Esta temperatura favorece a conversão do alfa- acetolactato (um produto metabólico de fermentação) em diacetil. Devido à presença de levedura nesta fase, a levedura pode absorver o diacetil e converter o mesmo em acetoína ou metabólitos subseqüentes. O impacto negativo do diacetil na cerveja é portanto removido e os níveis residuais de diacetil tipicamente são < 30 ppb. A levedura é decantada no fundo cônico do tanque de maturação e é removida e tratada como cerveja em repouso. A cerveja maturada é removida imediatamente acima do cone de levedura decantada e é transferida para os tanques de estocagem a frio em batelada através de um trocador de calor contínuo em uma temperatura de -1,5°C. Nos tanques de estocagem a frio, a cerveja, tipicamente, é estocada durante vários dias em vasos em batelada. Depois deste período, a cerveja é filtrada sobre kieselguhr. Depois desta filtração, a cerveja é estabilizada com as dosagens usuais de PVPP e a filtração necessária de PVPP. Finalmente, a cerveja é embalada em qualquer recipiente adequado (garrafa, barril, lata).

Claims (11)

1. Método contínuo para a produção de uma bebida fermentada por levedura, caracterizado pelo fato de ser composto das seguintes etapas de processamento contínuo consecutivas: a. maceração de matérias-primas contendo amido e opcionalmente maltadas com um líquido aquoso; b. o aquecimento do malte moído e a hidrólise enzimática do amido em açúcares fermentáveis; c. a remoção dos grãos gastos do malte moído aquecido para produzir um extrato de malte moído, d. a conversão do extrato de malte moído em mosto através do aquecimento do referido extrato de malte moído até pelo menos 750C durante pelo menos 15 minutos; e. a remoção dos voláteis orgânicos do mosto aquecido através da redução de pressão e/ou através da remoção do mesmo com um gás ou vapor. f. a diluição do mosto com água adicional; g. a alimentação do mosto diluído para dentro de um vaso de propagação no qual ele é combinado com uma corrente recirculada de resíduo contendo levedura e no qual é fornecido o oxigênio para iniciar o crescimento da levedura; h. a alimentação do mosto a partir do vaso de propagação para uma seqüência de um ou mais vasos de fermentação nos quais a levedura é mantida em suspensão; i. a alimentação do mosto fermentado para dentro de um ou mais separadores para a remoção do resíduo contendo levedura; j. a recirculação de parte do resíduo contendo levedura para o vaso de propagação; e k. a alimentação do restante do mosto fermentado para as etapas subseqüentes de processamento; onde a densidade do extrato de malte moído é mantido em mais de 22°P; a densidade do mosto é mantida em mais de 22°P até que o referido mosto seja diluído com água adicional; e a densidade do mosto diluído está dentro da faixa de 10 - 35°P; e onde menos de 30% em peso dos açúcares fermentáveis no extrato de malte moído e no mosto são derivados de açúcares fermentáveis adicionados após a hidrólise do amido contido no malte moído.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de menos de 10% em peso dos açúcares fermentáveis no extrato de malte moído e no mosto são derivados de açúcares fermentáveis adicionados após a hidrólise do amido contido no malte moído.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato do teor de água do extrato de malte moído e do mosto não ser reduzido por intermédio de evaporação ou onde o referido teor de água é reduzido por evaporação em não mais do que 20%, de preferência, em não mais do que 10%.

4. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato dos grãos gastos serem removidos do malte moído através de: - transferência do malte moído tratado termicamente para dentro de um primeiro separador para a separação em uma corrente de extrato de malte moído fermentável e grãos gastos; - transferência dos grãos gastos para dentro de um vaso de mistura e combinação dos mesmos com água aspergida; - transferência da mistura de grãos gastos e água aspergida para dentro de um segundo evaporador para a remoção dos grãos gastos; - recirculação de uma corrente aquosa a partir do segundo separador para a etapa de maceração.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de ser composto de: - transferência dos grãos gastos obtidos a partir do segundo separador para dentro de um segundo vaso de mistura e a mistura dos mesmos com água aspergida; - transferência da mistura de grãos gastos e água aspergida para dentro de um terceiro separador para a remoção dos grãos gastos; - recirculação da corrente aquosa a partir do terceiro separador como água aspergida para o primeiro vaso de mistura.

6. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato da perda de extrato não exceder a 6%, de preferência, não exceder a 5%, mais de preferência, não exceder a 4%, e mais de preferência, não exceder a 3%.

7. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato da água de diluição ser originada da lavagem da levedura.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da densidade original das correntes combinadas de mosto diluído e resíduo contendo levedura no vaso de propagação e em um ou mais vasos de fermentação exceder a 10°P.

9. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do teor de levedura do mosto no vaso de propagação ser mantido em mais de 20 g/litro.

10. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato da levedura ser mantida em suspensão nos vasos de fermentação por intermédio de agitação, recirculação e/ou desprendimento de dióxido de carbono.

11. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do tempo de residência combinado no vaso de propagação e em um ou mais vasos de fermentação não exceder a 80 horas.