Procédé de préparation de boissons fermentées La présente invention a pour objet un procédé de préparation de boissons fermentées par fermen tation continue, notamment de bière. Elle a notam ment pour but de fournir un procédé permettant de réduire considérablement la durée de la fermenta tion et d'accélérer l'affinage par rapport aux pro cédés connus, ainsi que de mieux contrôler le goût, tout en diminuant dans une grande mesure le prix de revient.
Selon les procédés connus, la fermentation de la bière s'effectue sur une période de 6 à 14 jours pendant laquelle le poids spécifique du moût dimi nue 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 tempé ratures de fermentation relativement basses. La fer mentation commence à une température plus basse que la température finale et la température 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 théorique ment possible. Ce ralentissement de la fermenta tion 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 dites Ale . Les deux procédés nécessitent du temps et du travail.
Le présent procédé, plus particulièrement conçu pour réduire le facteur temps, c'est-à-dire pour per mettre de terminer la fermentation et l'affinage en 18 heures, procure également d'autres avantages désirables qui ne pouvaient être obtenus aupara vant, tel qu'un contrôle du goût désiré ; une fer mentation rapide en un ou plusieurs étages ; un affinage accéléré à température élevée sans risque d'autolyse de la levure en suspension; un contrôle intégral de la concentration en levure utilisée pour la fermentation ; un contrôle complet du poids spé cifique;
une économie considérable de main-d7oeu- vre en comparaison avec les procédés connus ; une économie considérable des capitaux nécessaires pour l'installation ; une économie considérable de la réfrigération nécessaire 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 ;
(obtention d'une atmosphère exempte d'oxygène pendant toute la durée de la fermentation ; le con trôle intégral de la multiplication de la levure et des pertes pendant la fabrication ; la possibilité de réaliser la fermentation et (affinage à toute tem pérature supérieure à 3,30 et jusqu'à la température tuant la levure utilisée ; la fermentation à un pH optimum et constant; l'augmentation de la quan tité 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 températures de fermentation élevées et un mélange continu d'une nature parti- culière ;
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 par exemple des températures au-dessus de 8,90 et allant jusqu'à la température tuant la levure. Des résultats satisfaisants peuvent toutefois être obte nus 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 gran- des qu'il n'est usuel pour la fabrication de la bière, et en recourant au mélange, on rend possible une fermentation rapide et continue en un ou plusieurs étages et un affinage accéléré.
Un affinage accé léré à des températures élevées est obtenu sans danger d'autolyse de la levure en suspension, car le moût constamment ajouté maintient toute la levure en suspension dans la bière s'affinant qui est en fermentation active, ce qui maintient l'acti vité enzymatique dans le processus d'affinage et empêche la levure de consommer ses propres réser ves en aliments nutritifs. Dans les procédés classi ques de fermentation, la levure atteint un état de déficience,
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.
Le procédé prévoit un mélange 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'obte nir une homogénéisation sensible du moût ajouté et du liquide en fermentation, mais assure un con trôle complet de la quantité de levure se dévelop pant dans la bière ce qui permet de contrôler à son tour la teneur en aminoacides dans la bière terminée, son pH, son goût et sa résistance au développement des bactéries.
De plus, la plus grande partie du COz est éliminée au fur et à mesure de sa formation, si bien que la bière a un goût beau coup plus agréable et n'est pas saturée de ces subs tances volatiles qui existent dans les bières récem ment fermentées.
Dans les procédés classiques, de grandes masses d'écume 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 dévelop pement de bactéries nuisibles.
Les systèmes de fer mentation utilisés pour la fabrication de la levure de boulanger et d'alcool pur utilisent de l'huile ou d'autres agents anti-mousse pour empêcher la for mation 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 compro- mise. 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 agitation utilisée dans ce procédé continu permet tent de faire fermenter des moûts contenant très peu des matières azotées solubles qui sont néces saires pour le développement de la levure dans les procédés classiques discontinus. Ceci permet d7uti- liser pour la préparation du moût du nouveau pro cédé des matières amenant une économie impor tante sur leur prix d'achat.
Par concentration éle vée 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 développement rapide de la levure au point que la bière en cours d'affinage ne contient rapidement plus que la quantité<U>minim</U>um de ma tière 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 liquide, du fait de la dilution du moût incor poré, subit une chute immédiate de pH, et la fer mentation complète s'effectue à cette valeur<U>minim</U>a.
Dans les procédés de fermentation antérieurs uti lisés 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 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 difficul- tés à se développer, par l'addition rapide du moût,
dans le récipient de fermentation et d'affinage à un moment déterminé de la fermentation produi sant un changement dans les conditions physiques empêchant les organismes indésirables de s'accli mater.
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 nécessai res à cette reproduction. Il en résulte un meilleur goût de la bière et une diminution des éléments nutritifs pour les bactéries nuisibles qui, normale ment, 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 pro cédé contient des produits donnant un goût agréa ble 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, main tenue en suspension dans la bière pendant son séjour dans la cuve d'affinage à son poids spéci fique final.
Le procédé objet de l'invention est caractérisé en ce que l'on maintient dans un récipient une con centration en levure constante, en ce que l'on ajoute, pendant la fermentation du moût, de manière con tinue ou intermittente, en ce que l'on homogénéise le mélange par agitation du liquide que l'on fait circuler rapidement sans produire sensiblement de mousse ce qui maintient la levure en suspension et la masse de liquide à une température uniforme, ou en ce que l'on évacue le gaz carbonique par le haut du récipient, en ce que l'on soutire le liquide fermenté à un débit égal à celui de l'alimentation en moût, en ce qu'on sépare la levure du liquide, en ce qu'on clarifie,
en ce qu'on carbonate et en ce qu'on stocke le liquide obtenu.
Le moût est une infusion dans de l'eau potable de malt d'orge et de houblon, pouvant également contenir d'autres grains de céréales et des matières amidonnées et sucrées et même, dans certains cas, de la levure, à l'état pratiquement 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 con tient 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 tempéra ture élevée, c'est-à-dire au-dessus de la température normale de fermentation, ce qui fournit une plus grande rapidité de la réaction; par température éle vée, on entend des températures au-dessus de 100 et qui, théoriquement, peuvent atteindre la tempéra ture tuant la levure, mais qui pratiquement ne dépas sent probablement pas 270.
Dans le cas d'ale, on utilise généralement des températures voisines de 210, c'est-à-dire la température normale de fermentation de l'ale. Lorsqu'on désire obtenir des bières type Lager à saveur douce, la température utilisée peut descendre à 3,30. A ces températures, avec de fortes concentrations en levure et une forte turbulence, on obtient quand même une fermentation rapide.
Il est également suggéré de refroidir la bière sou tirée à l'aide du moût ajouté, tout en utilisant simul tanément la bière fermentée tiède pour réchauffer le moût froid ajouté. En utilisant un échangeur de chaleur approprié, ces ajustements de températures s'exécutent automatiquement, sans risque de congé lation de la bière, d'une part, et surchauffe du moût, d'autre part.
Afin d'obtenir de la bière ayant un goût agréable, on peut préparer le moût dans la brasserie en por- tions 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 fer mentation d'un seul moût contenant tous les élé ments 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 généralemnet perdues, car il est indispensable d'obtenir une fermentation complète du moût contenant les matières nécessaires au déve loppement de la levure afin d'éliminer le goût initial du malt et du houblon,
appelé couramment goût de moûture. On a trouvé que ces arômes agréables peu vent être conservés en préparant le moût en brasse rie 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 meilleure 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 pro cessus de fermentation, ce qui permet de mieux con trôler le goût de la bière obtenue.
Comme il n'existe pas de procédé pratique connu pour une fabrication continue du moût, et comme tout le moût est fabriqué par cuvées, on doit en stoc ker une réserve pour obtenir une alimentation con- tinue. Le moût doit être refroidi autant que cela est possible pour le préserver contre les organismes nocifs, qui pourraient y pénétrer pendant la période de stockage qui, quelquefois, peut durer quatre jours, 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 consistance de glace serai fondue et en la mélan geant 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 congelant 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 fermen tation 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 conte nues dans le moût n'ayant pas subi de congélation.
Eventuellement, on peut préparer dans la brasse rie un moût six fois plus concentré que celui néces saire à la fabrication de la bière, et le traiter comme il sera décrit ci-après, en le diluant à différents sta des 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.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, plu sieurs mises en #uvre du procédé objet de l'inven- tion et représente, également à titre d'exemple, une forme d'exécution de la cuve utilisable pour la mise en aeuvre du procédé, objet de l'invention.
Les fig. 1 à 6 sont des vues schématiques des ins- tallations illustrant six mises en oeuvre du procédé. La fig. 7 est un schéma d'un appareil utilisé dans ces mises en aeuvre.
La fig. 8 est une coupe de ladite forme d'exécu tion.
L'installation représentée sur la fig. 1, est desti née à la préparation de la bière par un procédé de fermentation et d'affinage continus. Elle comprend un tube d'admission 1 qui relie la sortie d'un récipient de stockage de moût (non représenté) à travers un robinet de réglage 1A à l'admission d'une cuve de fermentation et d'affinage 2. Dans cette cuve 2 est monté un appareil agitateur 3.
La sortie de la cuve de fermentation et d'affi- nage 2 est reliée par un tube 4 et un robinet de réglage 4A à l'admission de la bière d'un séparateur continu de levure 5.
Un tube 7 relie la sortie du séparateur continu de levure 5 à l'entrée d'une pompe à levure 8. La sor tie de la pompe à levure 8 est reliée par un tube 9 à un raccord en T 10. L'une des branches du T 10 est reliée par un tube 12, à travers un robinet de réglage 13 et un tube 14 à un récipient de stockage de levure qui ne sera pas décrit ici. L'autre branche du T 10 est reliée par un tube 11, à travers un robi net de réglage 11 A, à l'admission de la levure de la cuve de fermentation et d'affinage 2.
Le raccord de sortie de la bière du séparateur continu de levure 5 est connecté par un tube 6 à un raccord en T 15. L'une des branches du T15 est con nectée par un tube 17, à travers un robinet de réglage 18 et un tube 19 à un appareil non repré senté. La dernière branche du T 15 est reliée par un tube 16 à l'entrée d'une cuve 20 de traitement par le gaz carbonique. Cette cuve 20 est reliée par un tube 25, une soupape de réglage 26 et un tube 27 à une source COz pur.
La partie supérieure de la cuve 20 est reliée à l'atmosphère par un tube 23, une soupape de réglage à flotteur 22 et un tube 21. _ La cuve 20 de traitement de la bière par le gaz carbonique est reliée par un tube 24 à l'entrée d'un échanteur de chaleur 28 dont la sortie communique par un tube 29 avec un raccord en T 30. L'une des branches du T 30 est reliée par un tube 32, un robinet de commande 33 et un tube 34 à un appareil non représenté.
L'autre branche du T 30 est reliée par un tube 31 à un récipient de stockage de bière 35. La sortie de ce dernier récipient 35 est reliée par un tube 36 à une 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 l'installa tion représentée à la fig. 1.
La sortie de la cuve de fermentation et d'affi nage 2 est reliée par un tube 37 à l'entrée d'une deuxième cuve de fermentation et d'affinage 2A, équipée d'un 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 sépa rateur continu de levure 5 ; et, en quittant ce sépara teur, 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 un tube 14 au réservoir de levure. L'autre branche du T 10 est reliée par un tube 38 à un second raccord T 39. L'une des branches du T 39 est reliée par un tube 40 et un 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 un tube 40A et un robinet de réglage 41A à l'entrée de levure de la seconde cuve de fermentation et d'affinage 2A.
Le liquide s'écoule de manière continue dans les cuves de fermentation et d'affinage placées en série et qui permettent de contrôler séparément le degré d'agitation, la quantité de levure en suspension et la température dans chaque cuve.
L'installation représentée sur la fig. 3 est une autre variante de celle de la fig. 1. L'appareillage est exactement le même que celui qui vient d'être décrit en référence à la fig. 2, sauf qu'un tube 42 relie la sortie de moût d'un deuxième récipient de stockage de moût, à travers un robinet de réglage 42A, à l'entrée de moût de la deuxième cuve de fermenta tion et d'affinage 2A. Cette installation permet de retenir une partie de la matière à goût sucré à la fin de la fermentation.
L'installation de la fig. 4 est une troisième variante de celle de la fig. 1. Dans cette variante, le tube 1 relie la sortie du récipient de stockage de moût, à travers le robinet de réglage 1A à un rac cord en T 43. L'une des branches du T 43 est reliée par un tube 44 à l'entrée d'un récipient auxiliaire de moût 45.
La sortie de ce dernier récipient 45 com munique par un tube 46, un robinet de réglage 47 et un tube 48 avec l'entrée du moût de la cuve de fer mentation et d'affinage continus 2, munie d'un appa reil agitateur 3.
La sortie de la bière chargée de levure de la cuve de fermentation 2 est reliée par un tube 50 à l'admis sion d'une pompe à bière et levure 60. La sortie de cette pompe à bière et levure 60 est reliée par un tube 61 à la dernière branche T 43.
La sortie de bière de la cuve de fermentation et d'affinage continus 2 est reliée par un tube 49 à un robinet à trois voies 50. Ce robinet est relié par un tube 51 à l'entrée d'un récipient de décantation de la levure 52 et par un 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 des 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 un tube 55 au raccord en T 15, au-delà duquel l'installation est identique à celle qui a été décrite à propos de la fig. 1.
Les sorties de levure des récipients de décanta- tion 52 et 52A sont reliées par des tubes 56 et 56A respectivement à un robinet à trois voies 57. Ce robi net 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 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. Cette installation permet d'ajouter le moût et de sou tirer la bière en discontinu.
L'installation représentée sur la fig. 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 robi net de réglage 1A, à un raccord en T 43. L'une des branches du T 43 est reliée par un tube 44 à l'entrée d'un récipient auxiliaire de moût 45.
La sortie du récipient auxiliaire 45 est reliée par un tube 46, un robinet de réglage 47 et un tube 48 à l'une des entrées de moût de la cuve de fermentation et d'affi nage continus 2, équipée de l'agitateur 3.
Le tube 42 relie la sortie d'un deuxième réci pient de stockage de moût (non représenté), à tra vers un robinet de réglage 42A à un raccord en T 69. L'une des branches du T 69 est reliée par un tube 70 à l'entrée d'un deuxième récipient auxi liaire de moût 45A. La sortie de ce récipient 45A communique par un tube 46A, un robinet de réglage 47A et un tube 48A avec la deuxième entrée de moût de la cuve de fermentation et d'af finage continus 2.
La sortie de bière chargée de levure de la cuve 2 est reliée par un tube 59 à la pompe à bière chargée de levure 60 qui refoule par un tube 61 vers un raccord en T 62. L'une des branches du T 62 est reliée par un tube 63, un robinet de réglage 64 et un tube 65 à la deuxième branche du T 43. La dernière branche du T 62 est reliée par un tube 66, un robinet de réglage 67 et un tube 68, à la dernière branche d'un raccord en T 69.
La sortie de bière de la cuve de fermentation et d'affinage continus 2 est reliée par un tube 49 à un robinet à trois voies 50, qui est connecté par des tubes 51 et 51A respectivement aux entrées de récipients de décantation de la levure 52 et 52A qui sont reliés ainsi qu'il a été décrit à propos de la fig. 4, 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 der nière branche du T 10 est reliée par le tube 11 et le robinet de réglage 11A, à l'entrée de levure de la cuve de fermentation et d'affinage continus 2.
Dans cette installation la fermentation du malt et des matières sucrées est réalisée séparément et il est possible de combiner ces matières à volonté pour obtenir le poids spécifique final désiré de la bière.
L'installation de la fig. 6 est une cinquième variante de celle de la fig. 1. Dans cet agencement, le tube 1 relié, à travers des raccords en T 85 et 86, des tubes 71 et 72 et des robinets de ré glage 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 fer mentation et d'affinage ; sur la fig. 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 fermen tation et d'affinage continus 2 est reliée par un tube 37 à l'admission de bière de la cuve de fer mentation et d'affinage 2A, dont la sortie est reliée à son tour par un tube 37A à l'admission de bière de la cuve de fermentation et d'affinage continus 2B. La sortie de cette cuve 2B est reliée par un tube 37B à l'entrée de bière d'une cuve de fermen tation et d'affinage continus 2C.
Un tube 42 relie la sortie d'un deuxième réci pient de stockage de moût (non représenté), à tra vers des raccords en T 42X et 42Y, des tubes 79A, 79B et 79,C et des robinets de réglage 42A, 42B et 42C, aux secondes entrées des cuves de fermen tation et d'affinage continus 2A, 2B et 2C.
La sortie de bière de la cuve de fermentation et d'affinage 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 partie supérieure du séparateur de levure 5 est relié par un tube 80A à la partie supérieure de la cuve de fermentation et d'affinage 2C. La sortie de bière du séparateur de levure 5 est reliée par un tube 80 à un raccord en T 81. L'une des branches du T 81 est reliée par un tube 82 à l'entrée d'un 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 con tinu de levure 83 est reliée par un tube 84 au rac cord en T 15. Les deux autres branches du T 15 sont reliées par les tubes 16 et 17 respectivement à la suite de l'installation décrite en regard de la fig. 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 à un raccord en T 73. L'une des branches du T 73 est reliée par des tubes 75, 75A et 75B, des raccords en T 76, 76A et 76B, des .tubes 77, 77A, 77B et 77C et des robinets de réglage 78, 78A, 78B et 78C aux entrées de levure des cuves de fermen tation et d'affinage continus 2, 2A, 2B et 2C.
La dernière branche du T 73 est reliée par un tube 74 à la dernière branche du raccord en T 81. Cette installation comporte quatre cuves de fer mentation montées en série, les différents extraits des matières pouvant être fermentés pour obtenir le goût désiré.
La fig. 7 est un schéma d'un appareil de pré paration 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 d'un filtre à houblon 87 est reliée par un tube 88 à l'entrée d'une pompe à moût 89, tandis que le refoulement de la pompe 89 est relié par un tube 90 à l'entrée de moût d'un échangeur de chaleur 91.
La sortie du moût de l'échangeur de chaleur 91 est reliée par un tube 92 à un robinet de dosage 93. La sortie de ce robinet 93 est reliée par un tube 94 à un raccord en T 95 dont l'une des branches est reliée par un tube 99 à l'entrée d'un. réservoir de stockage de moût 100. Le robinet de dosage 93 est, en outre, relié par un tube 96 à l'entrée de moût d'un congélateur à glace serai fondue 97.
La sortie de ce congélateur 97 est reliée par un tube 98 à la dernière branche du raccord en T 95.
La sortie du réservoir de stockage de moût 100 est reliée par un tube 101 à l'entrée d'un clarifi- cateur continu de moût 102. La sortie de ce clari- ficateur 102 est reliée par un tube 103 à un rac cord en T 104. Du raccord en T 104, un tube 105 mène à l'entrée de moût d'un échangeur de cha leur 106 et la sortie du moût de cet échangeur 106 est reliée par le tube 1 à l'une des installations déjà décrites et représentes sur les fig. 1 à 6 incluses.
Un fluide réfrigérant est amené à l'échangeur de chaleur 106 par un tube 107 et le quitte par un tube 108 ; la source de fluide réfrigérant n'est pas représentée sur la figure.
Un tube 109 relie la dernière branche du T 104, à travers un robinet de réglage 110 et un tube 111 à un appareil non représenté.
La fig. 8 représente les éléments principaux formant la cuve de fermentation et d'affinage con tinus équipés d'un appareil agitateur.
Un dessus bombé 112 de cette cuve est muni d'un joint étanche au gaz 113 laissant passer un ambre 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.
La cuve comporte un raccord d'admission 117, un autre raccord d'admission 118 et un raccord de sortie 119, mais elle pourrait porter un nombre plus ou moins grand de raccords selon les besoins.
Un mécanisme d'entraînement 120 de n'importe quel type courant, donne à son arbre de sortie 121 la vitesse de rotation voulue. Le mécanisme 120 est représenté à l'extérieur de la cuve de fermentation 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'agitateur 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 étan che 113 à une hélice 122. Cette hélice 122 tourne à l'intérieur d'un 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 déterminée .
Le fonctionnement de l'installation représentée à la fig. 1 est le suivant: le moût refroidi à la tempé rature de fermentation désirée est amené par le tube 1 à la cuve de fermentation et d'affinage 2. La température y est maintenue à la valeur voulue qui peut être comprise entre 3,30 et 26,70, par des moyens de refroidissement non représentés. L'agi tateur 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 fermen tescible 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 concen tration 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 atténua tion de trente degrés ; au contraire, avec une agita tion intense, une température de 26,7 et une con centration 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 heure. 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 four- nissent 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 une densité de<B>1,027.</B> 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 et tombe au fond du réci pient.
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 fer mentation 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 déposée retourne par gra vité 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 concentration 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 C02 amenant celui-ci par le tube 25 à un tube perforé intérieur,
ou à un appareil diffu- seur similaire tel que des bougies en céramique donnant un écoulement continu de fines bulles de C02 montant à travers le contenu du récipient 20.
Le raccord en T 15 est relié par le tube 17 à un appareil d'injection de substances clarifiantes ou d'une matière adsorbante. Le récipient 20 est muni d'une soupape 22 de ventilation contrôlée par flot teur qui maintient un niveau de bière constant dans le récipient 20 et permet en même temps l'échappement de l'excès de C02. Le récipient 20 a une capacité jusqu'au niveau constant égale à envi ron 16 fois le débit horaire du tube 1.
En sortant du récipient de traitement au C02, la bière est envoyée par le tube 24 dans l'échangeur de chaleur 28 où elle est refroidie à la température vou lue, pouvant varier de 10 à 4,4o ; en sortant de l'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 clarifica tion, la carbonation et la mise en bouteilles ou en fûts. Dans l'installation selon la fig. 2, tout se passe de la même façon, sauf qu'une cuve supplémentaire 2A, en tous points semblable à la cuve 2, est montée en série entre cette dernière et le séparateur de levure 5.
Le moût fermente progressivement dans ces deux cuves 2 et 2A, chacune d'elles étant main tenue à sa propre température, avec une agitation propre et une concentration 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 multiplica tion de 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 ren voyée 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 de réalisation préféré de la fig. 1.
L'installation de la fig. 3 permet une production continue comme celle de la fig. 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'extrait 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 réglées 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 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 moût de malt par rapport au moût sucré sera d'environ 3 pour 1, par consé quent 75 % du débit total passeront par le tube 37 et les 25 % restants par le tube 42, le débit total sor tant de la deuxième cuve de fermentation et d'affi nage ZA par le tube 4 dans le séparateur de levure 5 et, de là, au récipient de traitement au C02 et au récipient de stockage (comme sur la fig. 2).
Le procédé décrit pour l'installation de la fig. 3 permet de conserver dans la bière finie une partie de l'extrait sucré à arôme délicat, qui serait perdu autrement, pendant la fermentation discontinue nor male par cuvées.
La levure recyclée est envoyée séparément aux deux cuves 2 et 2A mais, en général, on devra main- tenir 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'instal lation 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 intermittence dans la cuve de fermentation 2 d'où le liquide est en voyé, 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 addition pour s'accumuler dans le récipient auxiliaire 45.
Le robinet 47 peut être manoeuvré de façon que de petites quantités 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 tou jours avec un débit moyen contrôlé par le robi net 1A et la pompe de circulation 60. Les additions 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 constamment de la cuve 2 vers le récipient 45 à l'aide de la pompe 60 avec un débit qui représente environ un cin quième du débit du tube 1.
Une forte multiplication de la levure se produit dans le récipient auxi- liaire 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 insuffi- sante. L'agitation, le chauffage et le refroidisse ment sont réglés pour obtenir la multiplication désirée de la levure dans le récipient 45.
Les con- ditions dans la cuve de fermentation 2 sont main tenues 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 réci pients de décantation de levure 52 et 52A,
par une man#uvre convenable du robinet à trois voies 50. Le robinet 50 est interconnecté au robinet 54, de telle manière que, lorsqu'un des récipients de décan tation est en remplissage, le débit étant le même que celui traversant le robinet 47 contrôlant l'arri vée 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 tra versant le robinet de réglage 1A. Le robinet à trois voies 50 est également interconnecté avec le robi net 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 question auparavant et, à partir de ce moment, elle est traitée ainsi qu'il a été décrit au sujet de l'installation de la fig. 1.
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 d'affinage 2, en quantité nécessaire pour main tenir la concentration désirée dans la cuve 2, tan dis que le surplus passe par l'autre branche du T 10 dans le récipient de stockage, à travers le robinet de réglage 13.
L'installation représentée sur la fig. 5 concerne un procédé intermittent similaire à celle 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 de l'installation de la fig. 3.
Le moût à base de malt est ajouté par inter mittence 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 con- tinue 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 habituellement 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 h. : Le contenu du récipient auxiliaire de moût 45 est rapidement vidé dans la cuve de fermentation 2, en environ le vingtième du temps qui est nécessaire pour le remplir.
15 h.<B>15:</B> 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.
15 h.<B>50:</B> Un volume égal au total des moûts pro venant 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 h. : 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 dimi nuée 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 addition à 14 h. 45 par exemple au lieu de 15 h. 15, la bière obtenue sera beaucoup moins sucrée, quoi que son poids spécifique soit le même. Du tube 55 la bière s'écoule à travers le raccord en T 15, d'où elle passe en continu dans le récipient de traite ment par CO2 ; la suite des opérations est la même que dans le cas de la fig. 1.
Pour obtenir une bière très amère, on commen cerait 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 de la fig. 3. Dans cette installation, toutefois, deux cuves supplémentaires de fermentation et d'affinage 2B et 2C sont montées en série et reliées à la sor tie 37A de la cuve de fermentation 2A.
Une autre modification concerne le double sys tème 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 concentration désirée en levure, dans les cuves 2, 2A, 2B et 2C.
Les additions de moût sucré dans les réci pients 2A, 2B et 2C peuvent être réglées de façon à fournir une plus grande variation du goût de la bière finie qu'il n'est possible avec les procédés pré cédemment décrits. Tout le moût de malt ne doit pas être obligatoirement introduit dans la première cuve 2.
Des mélanges de moûts maltés ou sucrés en proportions variables peuvent être ajoutés dans chaque cuve et les additions dans chaque cuve sont de préférence réglées de façon que le liquide dans la première cuve 2 soit maintenu au poids spéci fique 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 supé rieure de la cuve de fermentation 2C. La bière sor tant 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 sépara teur 5 ; ce mélange est acheminé par le tube 82 vers le séparateur continu 83.
En quittant ce der nier, la bière clarifiée est 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 pré féré de la fig. 1. La levure sortant du séparateur continu 83 est envoyée vers un récipient de sto ckage, non représenté sur la fig. 6.
Le schéma de la fig. 7 représente l'appareillage nécessaire pour refroidir le moût, le conserver et le clarifier, de façon à disposer d'une alimentation continue pour le système de fermentation.
Le moût bouillant convenant pour le procédé utilisé dans les installations décrites en regard des fig. 1, 2 et 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 pas- sent 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 serai fon due, puis ce moût congelé rejoint le débit principal du moût refroidi, en passant par le tube 98 et le raccord en T 95 ;
la totalité du moût étant par con séquent 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 tem pérature 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 exté rieure 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 fermentation, même si la brasserie est arrêtée pen dant 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 et passe à travers l'appareil centrifuge 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 clarifica- teur 102, le moût peut ne pas être stérile ;
et il est avantageux d'ajouter de la levure au courant de moût dans le tube 103 par le T 104, la quantité ajoutée étant d'environ 3 grammes de levure conte- nant 80 % d'eau par litre de moût. Le moût passe par le tube 105 dans l'échangeur de chaleur 106 et il en sort par le tube 1
pour pénétrer dans l'installa tion de fermentation continue. De l'eau chaude tra verse 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'installa tion de fermentation comprend deux parties dis tinctes, moût de malt et moût sucré, on prévoit deux clarificateurs séparés, ce qui est le cas pour les installations des fig. 3, 5 et 6 ; l'équipement est le même depuis chacun des réservoirs 100 pour la par tie comprise entre le tube 101 et le tube 1. Le moût sucré sera traité dans un appareillage de filtration et de refroidissement de façon analogue au moût malté, mais il sera stocké dans un réservoir 100 séparé.
L'appareil centrifuge continu 102, est d'un type normal. Lorsqu'on utilise du moût congelé en sus pension 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 l'échangeur de chaleur 106, représenté sur la fig. 7, et au lieu d'uti liser de l'eau chaude pour réchauffer le moût froid, la bière quittant le tube 24 de la fig. 1 peut pénétrer dans le tube 107 (fi-* 7) et être refroidie presque au point de solidification,
tandis que le moût sera réchauffé. La bière froide quittant l'échangeur 106 par le tube 108 reviendra au T 30 de la fig. 1.
La cuve de la fig. 8 permet un contrôle plus complet et plus souple qu'il n'était possible avec les cuves 2, 2A, 2B et 2C des fig. 1 à 6. Lorsque le moût et la levure sont introduits dans la cuve, l'hélice 122 mélange très rapidement la matière, de sorte que le contenu du récipient est maintenu homogène.
Le jeu 124 et la vitesse de l'hélice 122 sont réglés pour créer une dépression variable déter minée sous l'hélice ce qui, suivant le diamètre et le pas de l'hélice 122, permet d'éliminer un. pourcen tage prédéterminé de gaz carbonique.
Le diamètre de l'écran cylindrique 123 est en général 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 dés bulles.
La 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 mouve ment naturel d'ascension des bulles de C02 dans le liquide au repos. Cet agencement permet une agita- tion 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 fermenta tion 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 sensible ment constantes par le réglage du débit, de la tem pérature,
de la quantité de levure en suspension et de la vitesse de l'hélice, comme cela a été décrit à propos de la fig. 1.
Process for preparing fermented beverages The subject of the present invention is a process for preparing fermented beverages by continuous fermentation, in particular beer. Its aim is in particular to provide a process making it possible to considerably reduce the duration of fermentation and to accelerate the ripening compared with known processes, as well as to better control the taste, while reducing to a great extent the cost price.
According to the known processes, the fermentation of beer takes place over a period of 6 to 14 days during which the specific weight 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 level lower 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 skimming when it comes to English beers called Ale. Both processes require time and labor.
The present process, more particularly designed to reduce the time factor, i.e. to allow fermentation and refining to be completed in 18 hours, also provides other desirable advantages which could not be obtained previously, such as controlling the desired taste; rapid fermentation in one or more stages; accelerated ripening at high temperature without risk of autolysis of the yeast in suspension; full control of the yeast concentration used for fermentation; complete control of the specific weight;
a considerable saving in manpower in comparison with the known methods; considerable savings in 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 throughout the fermentation; full control of yeast multiplication and losses during manufacture; the possibility of carrying out fermentation and (refining at any temperature above 3.30 and up to the temperature killing the yeast used; fermentation at an optimum and constant pH; increasing the amount of foam remaining in the beer completed.
In general terms, the process is based on the principle of continuous supply of sourdough, high yeast content, the use and maintenance, preferably, of high fermentation temperatures and continuous mixing of a partial nature. culière;
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 is meant for example temperatures above 8.90 and up to the temperature killing the yeast. However, satisfactory results can be obtained by using usual fermentation temperatures and yeast concentrations.
By providing for the use of higher temperatures and greater yeast concentrations than is customary for the manufacture of beer, and by resorting to mixing, rapid and continuous fermentation is made possible in one or more. floors and accelerated refining.
Accelerated ripening at high temperatures is obtained without danger of autolysis of the suspended yeast, as the constantly added wort keeps all the yeast in suspension in the refining beer which is in active fermentation, which maintains the activity. enzymatic speed 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 the 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 process 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 wort and of the fermentation liquid, but also ensures complete control of the quantity of yeast developing in the beer, which in turn makes it possible to control the content of amino acids in finished beer, its pH, taste and resistance to bacterial growth.
In addition, most of the COz is removed as it is formed, so the beer tastes much more pleasant and is not saturated with those volatile substances that exist in recent beers. fermented.
In conventional processes, large masses of scum 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 products with a bad taste. , while promoting the growth of harmful bacteria.
The fermentation systems used for the manufacture of baker's yeast and pure alcohol use oil or other anti-foaming agents to prevent the 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 resulting beer would also be compromised. In addition, according to the method of the invention,
and because of 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 ability to foam after bottling.
The high concentrations of yeast and the intense agitation used in this continuous process make it possible to ferment musts containing very little of the soluble nitrogenous matter which is necessary for the development of the 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 development of the yeast can be tolerated to the point that the beer being ripened quickly contains only the minimum <U> quantity </ U> um of material necessary for the development of the yeast, so that when wort is added conditions are such that harmful organisms cannot develop producing an unpleasant taste. The liquid, due to the dilution of the incorporated must, undergoes an immediate drop in pH, and the complete fermentation takes place at this <U> minimum </U> a value.
In the previous fermentation processes currently used, this drop in pH is gradual and is spread over several days, during which time the infection is free to develop, altering the taste of the beer. In the method of the invention, infection is made impossible by creating in the vessel or the first fermentation vessel such physical conditions that undesirable organisms find it difficult to grow, by the rapid addition of the fermentation vessel. must,
in the fermentation and refining vessel at a specified 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 from the wort the nutrients necessary for this reproduction. The result is better beer taste and less nutrients for harmful bacteria which normally alter the taste of the 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, hand held in suspension in the beer during its stay in the refining tank at its final specific weight.
The method which is the subject of the invention is characterized in that a constant concentration of yeast is maintained in a container, in that one adds, during the fermentation of the must, continuously or intermittently, in that the mixture is homogenized by stirring the liquid which is circulated rapidly without producing noticeably foam which keeps the yeast in suspension and the mass of liquid at a uniform temperature, or by evacuating the carbon dioxide from the top of the container, in that the fermented liquid is drawn off at a rate equal to that of the must feed, in that the yeast is separated from the liquid, in that it is clarified,
in that carbonate and in that the liquid obtained is stored.
Wort is 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, in the form practically unfermented.
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 during fermentation is kept at an elevated temperature, that is to say above the normal fermentation temperature, which provides a greater speed of fermentation. the reaction; by high temperature is meant temperatures above 100 and which, theoretically, can reach the temperature which kills the yeast, but which practically does not exceed probably 270.
In the case of ale, temperatures in the region of 210 are generally used, that is to say the normal fermentation temperature of ale. When it is desired to obtain soft-flavored Lager-type beers, the temperature used can drop to 3.30. At these temperatures, with high concentrations of yeast and strong turbulence, rapid fermentation is still obtained.
It is also suggested to cool the penny 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.
In order to obtain beer with a pleasant taste, the wort can be prepared in the brewery in separate portions, the first portion containing all the nutrients necessary for the development of the yeast and to form the substance of the beer and the first portion. alcohol, while the second portion contains the material giving the beer taste and aroma.
When beer or ale is made by fer mentation of a single wort containing all the necessary elements, the pleasant aroma of the hop which is volatile and the material having a sweet taste is eliminated or noticeably reduced at the start of fermentation. and are generally lost, because it is essential to obtain a complete fermentation of the must containing the materials necessary for the development of the yeast in order to eliminate the initial taste of malt and hops,
commonly called mash taste. It has been found that these pleasant aromas can be preserved by preparing the brewed must in two separate portions, namely:
a) a malt and hop wort and b) a wort composed of the highest quality sugar, water and hops; 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 continuous wort manufacture, and since all wort is produced in batches, a reserve must be stored in order to obtain continuous feed. The wort should be cooled as much as possible to preserve it against harmful organisms, which could enter it during the storage period which, sometimes, can last four days, if the brewery stops its production at the weekend.
The process has considerable advantages, if part of the wort is frozen to give it the consistency of melted ice and mixed with the rest of the wort, which makes it possible to use a centrifugal apparatus to clarify the wort. by obtaining 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 matters contained in the must which have not undergone freezing.
Optionally, one can prepare in brewing 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 fermentation with up to to six parts of water to one part of concentrated must treated in a set of two or more containers.
The appended drawing illustrates, by way of example, several implementations of the process which is the subject of the invention and represents, also by way of example, an embodiment of the vessel which can be used for the implementation. of the method, object of the invention.
Figs. 1 to 6 are schematic views of the installations illustrating six implementations of the method. Fig. 7 is a diagram of an apparatus used in these implementations.
Fig. 8 is a section of said embodiment.
The installation shown in fig. 1, is intended for the preparation of beer by a process of continuous fermentation and refining. It comprises an inlet tube 1 which connects the outlet of a must storage container (not shown) through a regulating valve 1A to the inlet of a fermentation and refining tank 2. In this tank 2 is mounted a stirrer device 3.
The outlet of the fermentation and refining tank 2 is connected by a tube 4 and a regulating valve 4A to the beer inlet of a continuous yeast separator 5.
A tube 7 connects the outlet of the continuous yeast separator 5 to the inlet of a yeast pump 8. The outlet of the yeast pump 8 is connected by a tube 9 to a T-fitting 10. One of the branches of the T 10 is connected by a tube 12, through a control valve 13 and a tube 14 to a yeast storage container which will not be described here. The other branch of T 10 is connected by a tube 11, through a net adjustment valve 11 A, to the yeast admission of the fermentation and refining tank 2.
The beer outlet connector of the continuous yeast separator 5 is connected by a tube 6 to a T-connector 15. One of the branches of the T15 is connected by a tube 17, through a control valve 18 and a tube 19 to a device not shown. The last branch of T 15 is connected by a tube 16 to the inlet of a tank 20 for treatment with carbon dioxide. This tank 20 is connected by a tube 25, a control valve 26 and a tube 27 to a pure COz source.
The upper part of the tank 20 is connected to the atmosphere by a tube 23, a float control valve 22 and a tube 21. The tank 20 for treating beer with carbon dioxide is connected by a tube 24 to the inlet of a heat sampler 28, the outlet of which communicates via a tube 29 with a T-fitting 30. One of the branches of the T 30 is connected by a tube 32, a control valve 33 and a tube 34 to a device not shown.
The other branch of the T 30 is connected by a tube 31 to a beer storage container 35. The outlet of the latter container 35 is connected by a tube 36 to a 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 stirrer 3, as has already been said in the installation shown in fig. 1.
The outlet of the fermentation and refining tank 2 is connected by a tube 37 to the inlet of a second fermentation and refining tank 2A, equipped with a stirrer 3A.
The outlet of this second fermentation and refining tank 2A is connected by the tube 4 and the control 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 by the tube 7 to the inlet of the yeast pump 8. The outlet 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 a tube 14 to the yeast reservoir. The other branch of T 10 is connected by a tube 38 to a second T connector 39. One of the branches of T 39 is connected by a tube 40 and a control valve 41 to the yeast inlet of the tank. fermentation and refining 2.
The other branch of the T 30 is connected by a tube 40A and a control valve 41A to the yeast inlet of the second fermentation and refining tank 2A.
The liquid flows continuously in the fermentation and refining tanks placed in series and which make it possible to separately control the degree of agitation, the amount of yeast in suspension and the temperature in each tank.
The installation shown in fig. 3 is another variant of that of FIG. 1. The apparatus is exactly the same as that which has just been described with reference to FIG. 2, except that a tube 42 connects the wort outlet of a second wort storage container, through a regulating valve 42A, to the wort input of the second fermentation and refining tank 2A. This installation makes it possible to retain part of the sweet-tasting material at the end of fermentation.
The installation of fig. 4 is a third variant of that of FIG. 1. In this variant, the tube 1 connects the outlet of the wort storage container, through the adjustment valve 1A to a T-connector 43. One of the branches of the T 43 is connected by a tube 44 to the inlet of an auxiliary wort container 45.
The outlet of the latter container 45 communicates via a tube 46, a regulating valve 47 and a tube 48 with the entry of the must from the continuous fermentation and refining tank 2, provided with a stirrer device 3 .
The outlet of the beer loaded with yeast from the fermentation tank 2 is connected by a tube 50 to the inlet of a beer and yeast pump 60. The outlet of this beer and yeast pump 60 is connected by a tube. 61 to the last branch T 43.
The beer outlet of the continuous fermentation and refining tank 2 is connected by a tube 49 to a three-way tap 50. This tap is connected by a tube 51 to the inlet of a yeast settling vessel. 52 and by a tube 51A at the inlet of a second yeast settling vessel 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 a tube 55 to the T-connector 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 tubes 56 and 56A respectively to a three-way stopcock 57. This valve 57 is connected by a tube 58 to the inlet of the yeast pump 8 , and the discharge of the pump 8 is connected by the tube 9 to the T-fitting 10. A branch of the T 10 is connected by the tube 12, the control valve 13 and the tube 14 to the yeast reservoir.
The other branch of the T 10 communicates via the tube 11 and the regulating valve 11A with the entry of the yeast from the continuous fermentation and refining tank 2. This installation makes it possible to add the must and to draw the juice. batch beer.
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 net adjustment valve 1A, to a T connector 43. One of the branches of the T 43 is connected by a tube 44 at the inlet of an auxiliary wort container 45.
The outlet of the auxiliary container 45 is connected by a tube 46, a regulating valve 47 and a 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 a regulating valve 42A to a T-connector 69. One of the branches of the T 69 is connected by a tube 70 at the inlet of a second auxiliary wort container 45A. The outlet of this container 45A communicates via a tube 46A, a regulating valve 47A and a 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 a tube 59 to the beer pump loaded with yeast 60 which delivers through a tube 61 to a T connector 62. One of the branches of the T 62 is connected by a tube 63, an adjustment valve 64 and a tube 65 to the second branch of the T 43. The last branch of the T 62 is connected by a tube 66, an adjustment valve 67 and a tube 68, to the last branch of a T-fitting 69.
The beer outlet of the continuous fermentation and refining tank 2 is connected by a tube 49 to a three-way stopcock 50, which is connected by tubes 51 and 51A respectively to the inlets of the yeast settling vessels 52 and 52A which are connected as has been described with reference to FIG. 4, to the 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 container for storing the excess yeast.
The last branch of T 10 is connected by tube 11 and control valve 11A, to the yeast inlet of the continuous fermentation and refining tank 2.
In this installation the fermentation of the malt and the sweet materials is carried out separately and it is possible to combine these materials at will to obtain the desired final specific weight of the beer.
The installation of fig. 6 is a fifth variant of that of FIG. 1. In this arrangement, the tube 1 connected, through T fittings 85 and 86, tubes 71 and 72 and 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; in 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 a tube 37 to the beer inlet of the fermentation and refining tank 2A, the outlet of which is in turn connected by a tube 37A to the beer inlet of the continuous fermentation and refining tank 2B. The outlet of this tank 2B is connected by a tube 37B to the beer inlet of a continuous fermentation and refining tank 2C.
A tube 42 connects the outlet of a second wort storage container (not shown), through T-fittings 42X and 42Y, tubes 79A, 79B and 79, C, and control valves 42A, 42B and 42C, at the second inlets of the continuous fermentation and refining tanks 2A, 2B and 2C.
The beer outlet of the continuous fermentation and refining tank 2C is connected by tube 4, through the regulating valve 4A, to the yeast separator 5. A vent located at the top of the yeast separator 5 is connected. via an 80A tube at the top of the 2C fermentation and refining tank. The beer outlet of the yeast separator 5 is connected by a tube 80 to a T-fitting 81. One of the branches of the T 81 is connected by a tube 82 to the inlet of a continuous yeast separator 83.
The outlet of this latter separator 83 is connected by tube 12, control valve 13 and tube 14 to a yeast storage container, not shown.
The clarified beer outlet of the continuous yeast separator 83 is connected by a tube 84 to the T-connector 15. The two other branches of the T 15 are connected by the tubes 16 and 17 respectively following the installation described in look at fig. 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 a T connector 73. One of the branches of the T 73 is connected by tubes 75, 75A and 75B, T-fittings 76, 76A and 76B, tubes 77, 77A, 77B and 77C and adjustment valves 78, 78A, 78B and 78C to the yeast inlets of the tanks of continuous fermentation and refining 2, 2A, 2B and 2C.
The last branch of the T 73 is connected by a tube 74 to the last branch of the T connector 81. This installation comprises four fermentation tanks connected in series, the different extracts of the materials being able to be fermented to obtain the desired taste.
Fig. 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 a hop filter 87 is connected by a tube 88 to the inlet of a wort pump 89, while the discharge of the pump 89 is connected by a tube 90 to the wort inlet of a heat exchanger 91.
The wort outlet from the heat exchanger 91 is connected by a tube 92 to a metering tap 93. The outlet of this tap 93 is connected by a tube 94 to a T-fitting 95, one of the branches of which is connected. by a tube 99 at the entrance of a. wort storage tank 100. The metering tap 93 is further connected by a tube 96 to the wort inlet of a freezer for melted ice 97.
The outlet of this freezer 97 is connected by a tube 98 to the last branch of the T-connector 95.
The outlet of the wort storage tank 100 is connected by a tube 101 to the inlet of a continuous wort clarifier 102. The outlet of this clarifier 102 is connected by a tube 103 to a T-connector. 104. From the T-fitting 104, a tube 105 leads to the wort inlet of a heat exchanger 106 and the wort outlet of this exchanger 106 is connected by the tube 1 to one of the installations already described and shown in fig. 1 to 6 inclusive.
A refrigerant fluid is brought to the heat exchanger 106 through a tube 107 and leaves it through a tube 108; the source of coolant is not shown in the figure.
A tube 109 connects the last branch of the T 104, through a control valve 110 and a tube 111 to an apparatus not shown.
Fig. 8 shows the main elements forming the continuous fermentation and refining tank equipped with a stirrer device.
A domed top 112 of this tank is provided with a gas-tight seal 113 allowing a drive amber for 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.
The vessel has an inlet fitting 117, another inlet fitting 118 and an outlet fitting 119, but it could carry a greater or lesser number of fittings as required.
A drive mechanism 120 of any common type gives its output shaft 121 the desired rotational speed. The mechanism 120 is shown outside of the continuous fermentation and refining tank, but it could also be placed under the domed top 112 of the tank, or even below the tank itself; in the latter case, the agitator shaft 121 would pass through the conical bottom 116 of the vessel through a stuffing-box not described.
The mechanism 120 transmits its movement by the control shaft 121 passing through the seal 113 to a propeller 122. This propeller 122 rotates inside a cylindrical screen 123. The clearance between the cylinder 123 and the conical bottom 116 of the fermentation and refining tank is adjustable between determined 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 3.30 and 26,70, by cooling means not shown. The agitator 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 fermen tescible material replaces the already fermented material of the liquid in the tank, which allows the desired specific weight to be maintained. 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 the 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 attenuation is desired; 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 . These various factors must be regulated according to the taste which one wants to give to 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 result in beer with a higher content of higher alcohols and esters, while lower temperatures result in smoother beer.
A setting such that about 5 grams of yeast is formed per liter of beer will give a fuller and smoother beer, while settings allowing a high formation of yeast, for example of the order of 15 grams; per liter will result in a drier, more bitter beer.
These yeast concentrations correspond to a wort obtained from a malt extract having a density of <B> 1.027. </B> When the malt extract is more concentrated, the amounts of yeast formed indicated above must be increased to obtain a beer with 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 excess yeast reservoirs (not shown). The yeast separator can be arranged so that a determined part of the deposited yeast returns by gravity to 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 CO 2 supplying it through the tube 25 to an inner perforated tube,
or to a similar diffuser apparatus such as ceramic candles giving a continuous flow of fine bubbles of CO2 rising through the contents of the vessel 20.
The T-connector 15 is connected via the tube 17 to an apparatus for injecting clarifying substances or an adsorbent material. 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.
On 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 may vary from 10 to 4.4o; on leaving the exchanger, the beer is directed through the tube 29, the T-fitting 30 and the tube 31 into a beer tank 35. Clarifying substances and / or adsorbents can be injected into the beer through the T 30 and tube 32.
There are several beer tanks 35 and the beer stays there for at least a day, before it is ready for clarification, carbonation and bottling or keging. In the installation according to fig. 2, everything takes place in the same way, except that an additional tank 2A, in all points similar to tank 2, is mounted in series between the latter and the yeast separator 5.
The must ferments progressively in these two tanks 2 and 2A, each of them being held by hand at its own temperature, with its own stirring and a particular yeast concentration. It is advantageous to adjust the operation of the tank 2 so that all the multiplication of the yeast required takes place in it,
while the tank 2A will be adjusted so that practically no multiplication of the yeast occurs there and that about a fifth of the carbohydrates there are converted into alcohol and carbon dioxide. In order to produce all the yeast in the first tank, greater turbulence will be maintained there, while 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 it has' has been described with reference to the preferred embodiment of FIG. 1.
The installation of fig. 3 allows continuous production like 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 the tank 2, while the sweet part of the wort, coming from the adjunct materials and containing hops with a delicate flavor, is fermented in the vessel 2A.
The malt wort arrives in the tank 2, as described above, and the agitation, the temperature and the yeast concentration are adjusted according to the desired multiplication of the yeast. The amount of carbohydrates required to give the beer the desired taste is fermented in the first tank and is then transferred to the second tank where the second part of the wort is added, the liquid then being processed as in the case of fig. 1.
Under normal working conditions, the proportion of malt wort to 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 from the second fermentation and refining tank ZA through tube 4 into the yeast separator 5 and from there to the CO 2 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 a part of the sweet extract with a delicate aroma, which would otherwise be lost, during the normal batch fermentation in cuvées.
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 must, 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 where 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 addition to accumulate in the auxiliary vessel 45.
The tap 47 can be operated so that small quantities at short time intervals, or large quantities at longer time intervals, pass from container 45 into vessel 2; but always with an average flow rate controlled by the robi net 1A and the circulation pump 60. The discontinuous additions to the tank 2 must correspond to a flow of 1 to 9 hours from the tube 1 in the container 45, according to the taste that the 'we want to give beer.
The fermenting beer circulates constantly from the tank 2 to the receptacle 45 using 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 container 45 and this can be accelerated by introducing air into the contents of the container 45, if this multiplication is found to be insufficient. Stirring, heating and cooling are adjusted to achieve the desired multiplication of yeast in vessel 45.
The conditions in the fermentation tank 2 are maintained according to the desired taste, as has been described with regard to 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 alternately into one of the yeast settling containers 52 and 52A,
by proper operation of the three-way tap 50. The tap 50 is interconnected with the tap 54, so that when one of the decanting vessels is filling, the flow rate being the same as that passing through the tap 47 controlling the arrival in the tank 2, minus that of the pump 60, the second settling vessel is emptying,
the flow rate being the same as that passing through the control valve 1A. The three-way tap 50 is also interconnected with the robi net 57, so that the yeast is taken through this tap into the same vessel as the beer exiting through the tap 54.
On leaving the three-way stopcock 54, the beer flows through tube 55, through the T-fitting 15, previously discussed, and from that point on it is treated as it was. described with regard to the installation of fig. 1.
Leaving the three-way stopcock 57, the yeast passes through tube 58, yeast pump 8, tube 9, T 10 and tube 11 into the fermentation and refining tank 2, in the quantity necessary for main hold the desired concentration in the tank 2, tan say that the surplus passes through the other branch of the T 10 in the storage container, through the adjustment valve 13.
The installation shown in fig. 5 relates to an intermittent process 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 installation 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 sweet solution containing the extract of hops with delicate aroma arrives continuously in the container 45A but it is. intermittently added to tank 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 2:00 p.m. : The contents of the auxiliary wort container 45 are quickly emptied into the fermentation tank 2, in approximately one-twentieth of the time which is required to fill it.
3 p.m. <B> 15: </B> 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.
3 p.m. <B> 50: </B> 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.
4 p.m. : The auxiliary wort container 45 is full again and is emptied again into the tank 2, the cycle then repeats.
The sweetness of the new beer can be lowered by adding the contents of the sweet wort container 45A to the tank 2 with a shorter time interval after the pouring into the tank 2 of the wort contents of the container 45. By making this addition to the tank. 2 p.m. 45 for example instead of 3 p.m. 15, the resulting beer will be much less sweet, although its specific weight is the same. From the tube 55 the beer flows 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 begin by putting the sweet wort from the container 45A in tank 2 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.
The additions of sweet wort to containers 2A, 2B and 2C can be adjusted to provide a greater variation in the taste of the finished beer than is possible with the previously described methods. All the malt wort does not have to be introduced into the first tank 2.
Mixtures of malt or sweet must in varying proportions can be added to each vat and the additions to each vat are preferably adjusted so that the liquid in the first vat 2 is maintained at the lowest possible specific weight, the specific weight. of the final beer being maintained by adjusting the specific weights at the outlet of tanks 2A, 2B and 2C.
To ensure that the flow rate of the beer laden with yeast leaving 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 upper part of the fermentation tank 2C. The beer exiting the yeast separator 5 passes through tube 80, T-fitting 81 and tube 82 to the inlet of continuous yeast separator 83.
The surplus of pure yeast leaving the bottom of the separator 5 is sucked by the pump 8, and the quantity in addition to this surplus which is necessary to maintain the desired content in suspension in the various fermentation and refining tanks passes through the tube 9, the T-fitting 73, the tube 74 and the T-fitting 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 processing continues as described in connection with the preferred embodiment of FIG. 1. The yeast leaving the continuous separator 83 is sent to a storage container, not shown in FIG. 6.
The diagram in fig. 7 shows the equipment necessary to cool the must, to preserve it and to clarify it, so as to have a continuous supply for the fermentation system.
The boiling must suitable for the process used in the installations described with reference to FIGS. 1, 2 and 4 arrives at the hop filter 87, and it is brought through the tube 88 to the pump 89, which delivers it through the tube 90 through the refrigerator 91 which lowers its temperature to approximately 1 () C.
The thus cooled wort is conveyed through the tube 92 to the metering tap 93, where a part is sent into the tube 96. About 80% of the cooled wort passes through the tap 93, the tubes. 94 and 99 in the wort storage container 100,
while the other 20% are routed through tube 96, to condenser 97, where the wort is frozen, and takes on a texture similar to that of ice-cream will be darkened, then this frozen wort joins the main flow of the cooled wort, passing through the tube 98 and the T-fitting 95;
all of the wort being consequently 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 tank 100 is just above the melting point, and part of the frozen wort is kept there at the unmelted state, because a cooling system for 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 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 reservoir 100 through the tube 101 and passes through the continuous centrifuge 102, where a new quantity of frozen wort melts, due to the heat generated in the centrifuge. On leaving the centrifuge or clarifier 102, the wort 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 the heat exchanger 106 by means of the tubes 107 and 108, it melts the rest of the frozen must and heats 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 fig. 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 tank 100.
The continuous centrifugal apparatus 102 is of a normal type. When using frozen wort in addition to the wort to be clarified, the special clarifiers which 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 container 20, can be replaced by the heat exchanger 106, shown in FIG. 7, and instead of using hot water to heat the cold wort, the beer leaving the tube 24 of FIG. 1 can enter tube 107 (fi- * 7) and be cooled almost to the point of solidification,
while the wort will be reheated. The cold beer leaving the exchanger 106 through the tube 108 will return to T 30 of FIG. 1.
The tank of FIG. 8 allows a more complete and more flexible control than was possible with the tanks 2, 2A, 2B and 2C of fig. 1 to 6. When the wort and the yeast are introduced into the tank, the propeller 122 mixes the material very quickly, so that the contents of the container are kept homogeneous.
The clearance 124 and the speed of the propeller 122 are adjusted to create a determined variable depression under the propeller which, depending on the diameter and the pitch of the propeller 122, makes it possible to eliminate one. predetermined percentage of carbon dioxide.
The diameter of the cylindrical screen 123 is generally about 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 bubbles.
The circulation in the cylinder 123 takes place upwards, as indicated by the arrows in FIG. 8, and at a speed higher 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 stirring mechanism in its average running 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 take place in this type of vat remain substantially constant by adjusting the flow rate, temperature,
the amount of yeast in suspension and the speed of the propeller, as has been described with reference to fig. 1.