CN105008511A - 用于将麦芽汁和新鲜啤酒发酵为啤酒的方法 - Google Patents

Abstract

如果在麦芽汁或新鲜啤酒主发酵和/或次级发酵时于顶部区域产生小于或等于大气环境压力的压力，啤酒的生产及其运输能够得到简化。

Description

用于将麦芽汁和新鲜啤酒发酵为啤酒的方法

技术领域

本发明涉及生产啤酒的方法。

现有技术

啤酒的生产通常包括至少下述步骤：将谷物制成麦芽，从谷物生产麦芽汁，将啤酒麦芽汁(简称为麦芽汁)主发酵为所谓的新鲜啤酒(Jungbier)和将新鲜啤酒次级发酵。

在制麦芽时谷物发芽，其中形成导致谷物中所含淀粉裂解为糖的酶。随后，将制成麦芽的谷物与水一起捣碎，并且制得麦芽汁，其中淀粉借助酶裂解而由此获得的糖进入溶液。在随后进行的主发酵的情况下，糖通过酵母转化为醇和二氧化碳(CO₂)。在此获得的中间产品称为新鲜啤酒。在至少大部分糖转化为麦芽汁之后，进行新鲜啤酒的所谓次级发酵，其称为贮藏或熟化。在次级发酵的情况下才出现成品啤酒。在次级发酵的情况下，不仅剩余糖而且在其至少很大程度降解的情况下的蛋白等都借助酵母代谢为醇和CO₂。

在次级发酵的情况下，相应贮藏罐至少处于所谓的匹配压力(Spundungsdruck)。其目的在于，所产生CO₂的至少一部分溶于啤酒中，从而成品啤酒具有通常对皮尔森啤酒和贮藏啤酒为4至6g/l并且对小麦啤酒为5至8g/l的CO₂-含量。由此啤酒才能起泡。具有小于3g/l的CO₂-含量的啤酒是不可食用且不被消费者接受的。

发明内容

本发明基于更多的观察：一方面目前主发酵在直至30m高的发酵罐中进行。由此高静水压力作用于酵母，这负面地酵母影响，也即与较小的静水压力相比酵母明显更慢地代谢现有的糖。另一方面，最迟在次级发酵的情况下贮藏罐中的压力例如通过匹配设备提高至环境压力以上通常约0.5至2巴(1000-2000hPa)，由此期望量CO₂溶于啤酒当中。进行次级发酵的压力通常取决于进行次级发酵的温度和希望的CO₂-含量进行调整，并且能够从匹配压力表中获知，其指定绝大部分值为0.5巴和4巴。为了贮藏罐在该压力不爆裂，其必须相应地稳定施行。

本发明基于的任务是，减少发酵的投资成本和优化发酵。

该任务通过权利要求1的方法解决。本发明的有利设计指定于从属权利要求中。

用于生产优选酒精啤酒的方法具有至少下述步骤：麦芽汁在发酵罐中主发酵生产新鲜啤酒和/或新鲜啤酒在贮藏罐中次级发酵。优选地，在主发酵的情况下发酵罐的顶部区域产生压力，其小于环境压力。所述压力能够是例如750hPa或更小，优选小于500hPa，特别优选小于250hPa。压力应仅高于麦芽汁的饱和蒸气压，以防止其沸腾。由此减少酵母上负载的总压力，其由静水压力和发酵罐顶部区域的空气压力构成。顶部区域中最小的合适空气压力通过在发酵时产生的酒精的蒸气压来确定。因为酵母在发酵期间产生CO₂，在不抽吸所产生CO₂的情况下发酵罐顶部区域的压力上升。因此，应抽吸所产生CO₂体积的至少一部分以尽可能保持顶部区域中的压力较低。优选收集所抽取的CO₂并且可以视情况纯化、压缩存储，并且例如用于后续的啤酒碳酸化。于是，成品啤酒即符合德国的纯度要求。

发酵罐顶部区域中的(空气)压力例如通过真空泵降低至例如100hPa，由此填充高度30m的发酵罐底部的总压力大约等同填充高度仅21m的发酵罐底部的压力(顶部区域的大气环境压力通常按照1013hPa量级)，由此为发酵罐中的酵母形成了明显改进的生活条件。因此，能够省去否则在这种填充高度有必要的在再次使用前的酵母新生。此外，发酵明显更快地进行，提高了可能的啤酒产量。替代地，可以将发酵罐中的填充高度提高约9m，因此将发酵罐填充至直至39m的填充高度。由此获得更小的占地面积/发酵罐体积，这特别为在城市中进行酿造的酿酒厂提供了成本优势或在给定面积的情况下提高可能的啤酒产量。

替代地或额外地，对于主发酵之后的次级发酵减少贮藏罐顶部区域中的压力，优选减少至小于或等于环境压力的值。由此减少贮藏罐必要的耐压强度。因此，这能够比现有技术的贮藏罐更简单且由此更好地进行。此外，新鲜啤酒在次级发酵的情况下不是必须进行深度冷却，原因在于与现有技术不同采用这种次级发酵并不以将CO₂溶于啤酒为目的。在环境压力或负压次级发酵的目的是尽可能少地将CO₂溶于啤酒，原因在于由此次级发酵之后的方法步骤例如过滤和/或巴氏杀菌也得到技术上的简化，并且这减少了必要设备的投资成本。CO₂-含量可以是例如小于3g/l啤酒，优选小于2g/l，特别优选小于1g/l啤酒。具有这种少量CO₂-含量的啤酒在专利申请范围内还称为"无压(啤酒)"。

在小于或等于环境压力的贮藏罐顶部区域压力下次级发酵的又一优点在于，在并无CO₂溶于啤酒的情况下还可以至少减少在次级发酵期间的冷却。由此也降低了生产成本。次级发酵的温度仅适应酵母而非希望的CO₂-含量。

在可以减少冷却的情况下，次级发酵在相比现有技术增加的温度下进行，由此比现有技术更快。这也导致进一步的成本节约。

在次级发酵才结束之后，优选临灌装至一般贮藏器如瓶、罐头或圆桶前优选通过线上-碳酸化器优选仍在酿酒厂中向否则成品的啤酒中加入CO₂(碳酸化)，随后运输至用户。替代地，啤酒可以无压运输并且在目的地碳酸化。在啤酒碳酸化的情况下，可以调整出几乎每一种期望的CO₂-含量。因此，从相同的无压啤酒生产出不同味道或口味(Rezenzrichtungen)生产，然而其区别(仅)在于CO₂-含量。

自然地，成品啤酒可以进行中间步骤例如过滤或巴氏杀菌。由于其可以在"无压"的情况下也即碳酸化之前发生，技术消耗明显减少。

在本申请范围内，次级发酵结束后即使还未碳酸化的产品就称为啤酒。因此，"新鲜啤酒"少许区别于啤酒。在主发酵期间，麦芽汁转化成新鲜啤酒。该转化连续地进行。仅由于简便性，在本申请范围内直至主发酵结束的麦芽汁都称为麦芽汁，而开始次级发酵后即称为新鲜啤酒。主发酵以及次级发酵都在容器中进行。仅为了能够区别容器，用于主发酵的容器称为"发酵罐"而用于次级发酵的容器称为"贮藏罐"。自然地，在实践中发酵罐也可以是贮藏罐。但是在一些酿酒厂，由于主发酵和次级发酵进行的不同温度情况并非如此。根据本发明，否则通常进行的循环泵送却不再是必要的。

作为罐的顶部区域通常描述的是预计在液位和罐盖之间的罐区域。该区域常常还称为"发酵室"，原因在于其接受发酵产生的泡沫。根据本发明，发酵罐和/或贮藏罐因此优选关闭的容器，其在顶部区域中具有连接装置，借助真空源例如真空泵通过该连接装置可以在相应罐的顶部区域产生负压。替代地，还可以利用静水压力以在发酵罐和/或贮藏罐的顶部区域中产生负压：为此已足够的是，将相应液体充入罐中并且严密封闭顶空。随后，可以在罐下端通过阀门抽取一些液体。因此，通过液体(麦芽汁、新鲜啤酒、啤酒)的静水压力，在顶部区域出现小于环境压力的压力，并且受到环境压力与罐中液柱压力的差异或者液体的蒸气压的限制。如果已调整顶部区域中的期望负压，则可以再次关闭阀门。以此方式抽取的液体可以再次充至另一个罐中，并且如此同样送至发酵。其不是必须丢弃。

负压意指顶部区域的压力小于大气环境压力。在标准条件下环境压力是1013hPa，但是根据测量站高度和天气情况有所变化。在主发酵和/或次级发酵的位置环境压力主要为例如1013hPa的情况下，则顶部区域的压力优选小于1013hPa，例如750hPa或更小，优选小于500hPa，特别优选小于250hPa。

此外，通过将发酵罐和/或贮藏罐顶部区域的压力调节至预定值，获得更少地依赖通常的压力波动的产品。通过选择预定温度和预定(负)压力，可以产生新鲜啤酒或具有可重现调节的(少量)CO₂-含量的啤酒。

在主发酵或次级发酵期间，发酵罐和/或贮藏罐顶部区域中的压力优选至少大约控制为恒定值或相应地调节。当然，可以利用发酵罐和/或贮藏罐中的压力波动来实现新鲜啤酒或麦芽汁的至少部分层次改变。例如，顶空压力可以围绕某些值振荡。

优选地，确定罐底区域和顶空之间的差压。特别优选，通过彼此具有固定已知垂直距离且低于预期的填充高度设置的至少两个压力传感器来确定差压。根据这种差压，可以确定发酵进度，也即在麦芽汁或新鲜啤酒中所含糖的分解。基于已知垂直距离，从该差压可以直接确定液体的密度和由此含糖量。此外，麦芽汁初始密度通常是已知的，这允许对测量校准。特别优选，确定作为时间的函数的差压变化，也即差压的导数。因为主发酵和次级发酵各自在至少大约恒定的温度完成，不必知晓预期的最小差压或初始密度，根据导数就可以推导含糖量。由此，可以省略迄今必要的大多手动进行的试样提取。本发明方法的又一优点是，所述差压是发酵罐和/或贮藏罐中液柱的平均密度的度量。在手动采样的情况下，其大多通过罐下部区域的试样龙头来进行，在此处罐中的液体大多按照密度分层(只要不进行繁复的循环)。

在分析上，按照上述方法酿造的啤酒区别于不采用所述减压酿造的啤酒，原因在于由于更小的静水压力和由于液体中更少的CO₂-分压酵母受到更小的应力。这种小应力体现在轻微改变的代谢产物成分，例如更少的二乙酰基值。

为了进行该方法，酿酒厂因此优选具有至少一个发酵罐和/或贮藏罐，其具有在主发酵和/或次级发酵期间在发酵罐和/或贮藏罐顶空产生小于或等于环境压力的压力p的装置。发酵罐和/或贮藏罐优选牢固地与酿造间通过管道连通或与麦芽汁库通过管道连通。还优选的是，发酵罐和/或贮藏罐能够与将啤酒灌装至耐压贮藏器中的灌装设备通过管道联接，其中该灌装设备优选具有碳酸化器以向啤酒添加希望的CO₂-含量(通常大于等于3.5g/l和小于等于10g/l啤酒)。碳酸化器可以例如是线上碳酸化器。替代地，碳酸化还可以在耐压容器中发生，在其中提供成品啤酒。

自然地，在发酵罐和/或贮藏罐之间可以插入过滤设备或用于巴氏杀菌的设备和/或巴氏灭菌器(Kurzzeiterhitzer)，以及泵、阀门等。

作为在发酵罐和/贮藏罐顶部区域产生负压的装置适当的是例如真空泵和/或喷水泵和/或涡轮分子泵。相应泵的出口优选至少间接联接了碳酸化器，以向啤酒添加酵母所产生的CO₂。特别优选，泵喷出碳酸化器由其提取CO₂的蓄压器。

本发明根据啤酒来描述，但是其适用于全部迄今在超压或大气压下发酵的饮料，只要在发酵出现气体例如CO₂。同时，发酵容器中顶部区域的压力降低至环境压力以下。因此，酒精发酵仅是发酵的实施例。在一些国家不采用上述的麦芽制备，它们将未制成麦芽的淀粉载体捣碎并制成麦芽汁，其中所需的酶不同地或通过少量添加制成麦芽的淀粉载体来添加。

本发明的核心是这样的认识，在发酵罐顶部区域中的超压下发酵的唯一理由是CO₂溶解或至少临时物理结合于液体中，但是这样的顶部区域超压带来多种问题(见上)，特别是甚至减缓发酵，原因在于CO₂是用于发酵的微生物例如酵母的代谢产物。根据主流观点，在超压下次级发酵是在啤酒中结合足够CO₂的唯一方法。通过将发酵罐顶部区域的压力等级降低至环境压力以下，可以减少代谢产物的富集，甚至可以防止其富集。通过所谓碳酸化将CO₂再次添加入最终产品的唯一假定缺点，必然通过处理无压中间产品的益处(见上)超额地补偿。

附图说明

不限制一般本发明概念地，本发明根据实施例参照示范性附图描述如下。

图1显示进行本发明方法的设备

唯一的图显示发酵罐和贮藏罐10，具有罐壁10、罐底18和罐盖19。优选可通过所示阀门隔离的入口和出口12能够将例如麦芽汁或新鲜啤酒(表示为液位20)填充入罐10中，以使其在罐10中发酵。相应地，优选将发酵酵母添加入麦芽汁。通过入口和出口12，优选可以在罐底18区域提取中间产品例如新鲜啤酒或"成品"啤酒。

在罐盖19和液位20之间是顶空17，其还称为发酵室17。通过压力计15或压力传感器15，可以测量顶部区域17中的压力p。

调节装置40评价所测压力p并且控制负压泵30，使得顶空中的压力p小于预定值p_max。优选，驱动负压泵30，使得压力p在此处又保持大于下限p_min。由此，发酵室中的压力增加可以通过所释放CO₂的发酵补偿，只要下限p_min大于饱和蒸气压(简称"蒸气压")，就不存在液体开始沸腾的风险。

在发酵罐和/或贮藏罐10的壁11上设置了彼此固定垂直距离h的两个压力传感器p1、p2，其压力值p₁、p₂传递至调节装置40。差压Δp＝p₂-p₁直接与在两个压力传感器之间的液柱的密度ρ＝Δp/(h·g)成比例，其中g称为重力加速度。由此可以通过差压测量来确定含糖量。

引用符号列表

10 发酵罐和/或贮藏罐

11 壁

12 入口和出口

14 排出/排气

15 压力计/压力传感器

17 顶空/发酵室

18 罐底

19 罐盖

20 麦芽汁或新鲜啤酒的液位

30 负压泵

40 控制

p1 压力传感器

p2 压力传感器

Claims (10)

1.用于生产啤酒的方法，具有至少下述步骤：

a.在发酵罐(20)中的麦芽汁的主发酵，用于新鲜啤酒的生产，和/或

b.在贮藏罐(10)中新鲜啤酒的次级发酵，

其特征在于，

在主发酵的情况下和/或在次级发酵的情况下，在发酵罐(20)和/或贮藏罐(20)的顶空(17)中将压力(p)调整为小于或等于环境压力。

2.根据权利要求1的方法，

其特征在于，

在次级发酵之后将啤酒碳酸化和灌装。

3.根据权利要求2的方法，

其特征在于，

在次级发酵和碳酸化之间将啤酒过滤。

4.根据权利要求1至3中任一项的方法，

其特征在于，

在顶空(17)中的压力(p)调整如下：在发酵罐(10)和/或贮藏罐(10)的下端排出麦芽汁和/或新鲜啤酒，但不将空气随后充至发酵罐(10)和/或贮藏罐(10)中。

5.监测麦芽汁在发酵罐(10)中主发酵为新鲜啤酒和/或新鲜啤酒在贮藏罐(10)中次级发酵的优化方法，特别是根据前述权利要求中任一项的方法，

其特征在于，

确定在发酵罐和/或贮藏罐内部设置的彼此具有垂直距离的至少两个压力传感器(p1、p2)之间的差压(Δp)，并且根据差压(Δp)推断麦芽汁和/或新鲜啤酒的密度和/或含糖量。

6.含酒精的啤酒,

其特征在于，

其是根据前述权利要求中任一项的方法酿造的。

7.用于生产啤酒的设备，特别是进行根据权利要求1至5中任一项的方法的啤酒厂，

其特征在于，

所述设备具有至少一个发酵罐和/或贮藏罐(10)，所述罐具有在主发酵和/或次级发酵期间在发酵罐和/或贮藏罐(10)的顶空(17)中产生小于或等于环境压力的压力p的装置(30)。

8.根据权利要求7的设备，

其特征在于，

所述发酵罐和/或贮藏罐(10)至少间接连接至至少一个将啤酒灌装至耐压贮藏器中的灌装设备，其中所述灌装设备具有碳酸化器，以将CO₂掺入至此无压的啤酒，从而使其具有大于等于3.5g/l和小于等于10g/l啤酒的CO₂含量。

9.罐用作发酵罐和/或贮藏罐(10)的用途，在麦芽汁和/或新鲜啤酒主发酵和/或次级发酵为优选无压的优选酒精啤酒的情况下，所述罐连接至用于至少在罐顶空中产生负压的装置(30)。

10.权利要求7至9中任一项的主题，

其特征在于，

所述用于产生小于环境压力的压力p的装置(30)是负压泵，优选具有真空泵和/或喷水泵和/或涡轮分子泵。