CZ281871B6 - Způsob výroby piva majícího obsah alkoholu nižší než 1% objemové - Google Patents

Abstract

Způsob výroby piva majícího obsah alkoholu nižší než 1 % objemové kontinuálním zakvašováním na nízké teploty. Vyčeřená mladina, popřípadě zpracovaná odpařením a/nebo absorpčními činidly, se vede plněným sloupcovým reaktorem, obsahujícím imobilizované kvasinky, při teplotě mezi teplotou tuhnutí mladiny a +10 .sup.o.n.C. Kvasinky se reaktivují při teplotě 2 až 30 .sup.o.n.C po dobu 10 až 30 hodin v intervalech 2 až 30 dní. ŕ

Description

Způsob výroby piva majícího obsah alkoholu nižší než 1 % objemové

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby nízkoalkoholického nebo nealkoholického piva kontinuálním zakvašováním kvasnicemi při nízké teplotě. Při tomto způsobu se používá reaktor s plněnou kolonou, obsahující imobílizované kvasnice.

Dosavadní stav techniky

Výraz nealkoholické pivo představuje v různých zemích různé nápoje. Ve Španělsku je to produkt s obsahem alkoholu nižším než 1 %, zatímco v Holandsku se nealkoholickým pivem míní nápoj s obsahem alkoholu 0,5 %. V arabských zemích nesmí u nealkoholického piva přestoupit obsah alkoholu 0, 05 %. Ve Spojených státech amerických a v jiných zemích se nápoj, mající obsah alkoholu menší než 0,5 %, nemůže nazývat pivem.

Ze stavu techniky je známá výroba nealkoholického piva přetržitým způsobem, který je však spojen s obtížemi (viz například americký patentový spis číslo 4 746518 a 4 661355). Mladina se zpracovává při nízké teplotě kolem 0 °C, aby nevznikal alkohol. Při přetržitém způsobu se jeví jako obtížné udržovat technologické parametry, jako je doba prodlevy, teplota a koncentrace rozpuštěného kyslíku na přesně stanovených žádoucích hodnotách (ve vyvážených hodnotách). I malé odchylky od žádaných hodnot mohou vést k vytváření alkoholu, takže obsah alkoholu v takto získaném produktu překročí přípustnou hodnotu, například pro arabské země 0,05 % objemových.

Ze stavu techniky je také znám způsob (evropský patentový spis číslo 0 213220) pro výrobu nealkoholických nápojů při poměrně nízké teplotě, totiž 2 až 15 °C. Při tomto způsobu se provzdušňovaná mladina provádí rychle reaktorem obsahujícím imobílizované kvasinky. Tento způsob není však nijak zvlášť vhodný pro kontinuální výrobu, jelikož se reaktor v poměrně krátké době ucpává.

Způsob podle vynálezu umožňuje kontinuální průmyslovou výrobu piva s velmi nízkým obsahem alkoholu nebo v podstatě nealkoholického piva, přísně splňujícího požadavky arabských zemí. Celkový proces výroby je realizovatelný v průběhu 1 až 2 dní.

Podstata vynálezu

Způsob výroby piva majícího obsah alkoholu nižší než 1 % objemové spočívá podle vynálezu v tom, že se zakvašování kvasinkami provádí při nízké teplotě kontinuálním procesem za použití plněného sloupcového reaktoru, obsahujícího imobílizované kvasinky. Kvasinky jsou vázány na porézní nosič. Nosič je v podstatě nestlačitelný. Sestává z kontinuální porézní matrice, neboť z částic s důlečky, nebo ze síťkovitých porézních částic. Matrice nebo částice samotné jsou vytvořeny z jednotlivých mikročástic, nebo mikrovláken. Taková nosičová struktura vytváří maximální povrch pro buňky imobilizovaných kvasinek.

Částicový nebo matricový charakter nosiče se vytvoří volným vázáním, zplstěním, tkaním, zklížením nebo aglomerací (označovaných zde jako pojení) mikročástic nebo mikrovláken navzájem. Pojení se dosahuje vytvořením chemických, přilnavých nebo mechanických vazeb některých stykových bodů jednotlivých mikročástic nebo mikrovláken. Chemického pojení se dosahuje chemickou sesíťující reakcí v takových bodech styku. Přilnavého spojení se dosahuje aglomerací nebo klížením mikrovláken nebo mikročástic navzájem za použití přídavných složek,

- 1 CZ 281871 B6 jako jsou například termoplastické pryskyřice. Mechanického vázání se dosahuje provázáním nebo zauzlíkováním vláken v bodech jejich vzájemného styku nebo propojením částic za vzniku sít. V takových propojených formách vytváří matrice kontinuální strukturu v celém reaktoru, která je podobná bavlněnému chmýří filtračního papíru nacpanému do trubky. Avšak i v konečné 5 formě jsou částice oddělené a individuální.

Mikrovlákna nebo mikročástice jsou tvořena jakoukoliv anexovou látkou, která se může zpracovávat na žádoucí mikrovlákna nebo mikročástice s drsným povrchem. Tyto látky zahrnují nativní nebo regenerovanou celulózu nebo viskózu, které jsou převedeny na deriváty anexového 10 charakteru, syntetické pryskyřice anexového charakteru, jako jsou fenolformaldehydové pryskyřice a anexové pryskyřice na bázi agarosy nebo dextrinu. Výhodným nosičem je porézní, částicová, anexová pryskyřice, odvozená od celulózy nebo viskózy, chemicky modifikovaná k dosažení anexového charakteru. Podle obzvláště výhodného provedení jsou zahrnuta mikrovlákna nebo mikročástice diethylaminoethylenem substituované celulózy, pojené 15 aglomerací s polystyrenem.

Je pravděpodobné, že elektrické síly mezi pryskyřicí s pozitivním nábojem a kvasinkovými buňkami s negativním nábojem jsou primárně zodpovědné za pojení kvasinkových buněk na povrch pryskyřice. Toto pojení podstatně minimalizuje vyluhování kvasinek a umožňuje 20 dokonalý styk mezi kvasinkami a mladinou.

Plněný sloupcový reaktor má vysoký obsah buněk. Systém je velmi dobře vhodný pro výrobu v podstatě nealkoholického piva, jelikož se fermentační schopnost reaktoru snadno řídí volbou vhodné teploty a průtokové rychlosti. Pivo, vyrobené způsobem podle vynálezu, je v podstatě 25 prosté kvasinkových buněk a je obecně velmi čiré, takže je konečná filtrace snadno proveditelná.

Ztráty piva jsou zanedbatelné.

Při způsobu podle vynálezu je teplota při zakvašování kvasinkami mezi teplotou tuhnutí mladiny a +10 °C, přičemž výhodná je teplota 0,5 až 3 °C, pokud se má vyrobit v podstatě nealkoholické 30 pivo. Mladina se zavádí do reaktoru rychlostí 0,1 až 2,5 objemů reaktoru za hodinu. Obsah alkoholu závisí nejen na teplotě, avšak také na rychlosti, kterou mladina prochází sloupcovým reaktorem a na množství kvasinkových buněk. Má-li se vyrábět nealkoholické pivo, má být doba prodlevy mladiny v koloně zpravidla 1 až 2 hodiny. Mladina se připravuje z běžných složek pro výrobu piva, to znamená hlavně z pivovarského sladu a vody. Při výrobě v podstatě 35 nealkoholického piva se může používat většího množství přísad (jako kukuřice, rýže a sirupu).

Při výrobě je také zapotřebí mladiny, chmele nebo chmelového extraktu, činidel k úpravě hodnoty pH a vápenatých solí. Popřípadě se jako přísad může používat chuťových a barvicích látek a stabilizátorů.

Kromě toho je při způsobu podle vynálezu důležité, že se z vyčeřené mladiny odstraňují při zvýšené teplotě odpařením a/nebo absorpčními činidly nežádoucí chuťové složky. Vhodným absorpčním činidlem je aktivované uhlí.

Při výhodném provedení způsobu podle vynálezu se z mladiny za horka vypuzují (stripují) 45 nežádoucí těkavé podíly. Vypuzování za horka sestává z intenzivního probublávání plynem, například dusíkem nebo oxidem uhličitým, s výhodou dusíkem, který se do kapaliny zavádí. Vypuzování za horka je příznivé ze dvou důvodů:

1. Nedochází k žádné oxidaci, když se kapalina čerpá z varné nádoby do vodního víru, jelikož 50 plyn k probublávání se vede přímo trubkou do mladiny a ve víru expanduje. Tím pak mladina nemůže absorbovat kyslík.

2. Při normální výrobě piva se těkavé podíly vymývají fermentaci a zráním. Při použití horkého vypuzování (stripování) není zapotřebí žádné přirozené tvorby fermentačního plynu, horké stripování účinně nahrazuje přirozenou tvorbu plynu při fermentaci.

Kromě toho je důležité, že se kvasinky reaktivují v intervalech 2 až 30 dní, s výhodou v intervalech jednoho týdne. Reaktivace se provádí cirkulací provzdušněné mladiny při teplotě 10 až 15 °C po dobu 10 až 30 hodin, s výhodou po dobu jednoho dne. To způsobuje rychlý růst kvasinek. Reaktivace se zastaví snížením teploty pod 3 °C a odvedením fermentované mladiny. Jakmile se zavádění mladiny do reaktoru obnoví, kvasinky se z ní odstraní a může se zase začít s kontinuálním zakvašováním kvasinkami.

Plněný sloupcový reaktor se může regenerovat nejprve vytěsněním mladiny z reaktoru horkou vodou, vedením horkého roztoku hydroxidu sodného nosičovou vrstvou tak dlouho, až zmizí zabarvení odváděného regeneračního roztoku a roztok je rovnoměrně čirý. Pak se nosičová vrstva propláchne vodou až do dosažení hodnoty pH 10 a pak se provede neutralizace čerpáním vhodně zředěné kyseliny nosičovou vrstvou. Nakonec se nosič propláchne vodou.

Následující příklady praktického provedení vynález blíže objasňují, stejně jako připojený výkres. Příklady však nejsou míněny jako nějaké omezení vynálezu, jen objasňují jeho charakteristiky.

Přehled obrázků na výkresech

Na připojeném obrázku je schematicky znázorněno zařízení, v němž se způsob výroby piva provádí. Pomocí tohoto vyobrazení bude v následujících příkladech provedení podstata řešení blíže objasněna.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Příprava plněného sloupcového reaktoru

Granulovaná DEAE celulóza /GDC/, vyráběná společností Cultor Ltd podle amerického patentového spisu číslo 4 355117 a mající velikost částic 470 až 840 mikrometrů, se použije jako nosič. Při všech zkouškách se sloupec naplní, systém se steriluje a kvasinky se imobilizují následujícím způsobem:

Se zřetelem na obr. se hydratační nádoba 1 nejdříve naplní do poloviny vodou /1000 litry/. Zapne se michadlo a do hydratační nádoby j. se vnese suchý nosič /GDC; 400 kg/. Když je hydratace ukončena /asi za 10 hodin/, naplní se imobilizovaný kvasinkový reaktor 2 do poloviny vodou /800 litrů/ a suspenze nosiče a vody se z hydratační nádoby j, převede do tohoto reaktoru 2. K udržení konstantní hladiny vody v reaktoru se ventil ve dnu reaktoru nastaví tak, že je přívod do reaktoru a odvod z reaktoru v podstatě stejný. Nosičová vrstva v reaktoru se pak sterilizuje horkým roztokem hydroxidu sodného z nádoby 3 jeho vedením reaktorem 2. Nosičová vrstva se pak propláchne vodou a neutralizuje se čerpáním zředěné kyseliny /kyseliny citrónové/ z nádoby .4 nosičovou vrstvou v reaktoru 2. Nakonec se nosičová vrstva propláchne vodou, která se vytěsní provzdušněnou mladinou. Suspenze kvasinek se připraví v nádobě 5 v provzdušněné mladině.

Suspenze kvasinek se pak nechá cirkulovat nosičovou vrstvou přibližně po dobu 4 hodin, přičemž se kvasinky vážou na nosič. Tak se reaktor 2 připraví pro provoz.

-3CZ 281871 B6

Příklad 2

Výroba a předúprava mladiny

Mladina se vyrábí zpracováním 4800 kg ječného sladu a 3960 kg kukuřičné krupice.

Ječný slad se smíchá s 15500 litry vody /o teplotě 35 °C/ a hodnota pH se upraví na 5,5 /citrónovou kyselinou/. Směs sladu a vody se zavede do nádoby s programovanou teplotou pro infuzní způsob následovně: při 38 °C po dobu 20 minut, při 68 °C po dobu 10 minut, při 72 °C po dobu 30 minut a při 76 °C po dobu 30 minut.

Kukuřičná krupice se smísí s 13000 litry vody /o teplotě 68 °C/ a hodnota pH se upraví na 5,5. Program zpracování: při 68 °C po dobu 20 minut a při 100 °C po dobu 20 minut.

Sladová a kukuřičná hmota se spojí a mladina se oddělí od pevných podílů ve zcezovací nádobě a mladina se pak vaří při teplotě přibližně 100 °C po dobu přibližně 90 minut. Po nastavení hodnoty pH /5,1/ se přidá chmelový extrakt /obsahující 2800 g alfa kyselin/ do vroucí mladiny. Přibližně 10 minut před ukončením varu se přidá 10 kg aktivovaného uhlí. Je také zahrnut stupeň horkého stripování, založený na intenzivní perkolaci plynem, v tomto případě dusíkem, k vymytí nežádoucích těkavých podílů. Směs se pak uvádí do víru za současného odpařování /přibližně 15 % objemu kapaliny/. Horká hmota/break/ se oddělí v průběhu přibližně 30 minut.

Nakonec se upraví hodnota pH /4,3; kyselinou citrónovou/ a mladina se ochladí na deskovém výměníku tepla na teplotu přibližně 0 °C, zfiltruje se a převede se do vhodné nádoby.

Příklad 3

Kvasinkové zpracování a reaktivace kvasinkového reaktoru

Mladina podle příkladu 2 se zavede do kvasinkového reaktoru 2 podle příkladu 1. Používá se nízko fermentačních kvasinek kmene Saccharomyces uvarum; používaný objem kvasinkové vrstvy je 1 m³; mladina se zavádí rychlostí 750 1/h a teplota kolísá mezi 1,5 až 3 °C /nastaveno tak, aby obsah alkoholu v produktu byl objemově přibližně 0,05 %/.

Mladina podle příkladu 2 se vede reaktorem po dobu 8 dní, načež se imobilizovaný kvasinkový reaktor 2 reaktivuje cirkulací provzdušněné mladiny při teplotě 12 °C po dobu 24 hodin. Mladina, fermentovaná při reaktivaci, se nahradí čerstvou mladinou, přičemž se teplota opět sníží pod 3 °C; reaktor se nechá v klidu po dobu dvou hodin, načež výroba nealkoholického piva pokračuje, jak shora uvedeno.

Příklad 4

Regenerace reaktoru

Imobilizovaný kvasinkový reaktor 2, používaný podle předešlých příkladů, se regeneruje zavedením horkého roztoku hydroxidu sodného /teplota 60 °C, 2% roztok hydroxidu sodného/ a proplachováním reaktoru tak dlouho, až je barva odváděného roztoku rovnoměrně jasná. Pak se reaktor proplachuje vodou tak dlouho, až je hodnota pH odváděného roztoku přibližně 10 a pak se provede neutralizace pyrosiřičitanem sodným na hodnotu pH přibližně 7. Reaktor se propláchne vodou a pak se plní mladinou, zavede se suspenze kvasinek do reaktoru /přibližně 10¹⁰ kvasinkových buněk na litr nosiče/ a mladina se provzdušňuje 24 hodin. Tímto způsobem se reaktor regeneruje a může se znova uvést do provozu.

-4CZ 281871 Β6

Průmyslová využitelnost

Způsob je využitelný pro kontinuální výrobu v podstatě nealkoholického piva, obsahujícího méně než 1 % objemové alkoholu.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby piva, majícího obsah alkoholu nižší než 1 % objemové, kontinuálním 1 zkvašováním čeřené mladiny za nízké teploty, kdy mladina prochází plněným sloupcovým reaktorem obsahujícím imobilizované kvasinky rodu Saccharomyces, vyznačující se tím, že kyslík a nežádoucí chuťové složky se odstraní z mladiny za zvýšené teploty před tím, než se mladina uvede do reaktoru, pak se mladina vede přes sloupcový reaktor, obsahující nestlačitelný nosič, při teplotě mezi teplotou tuhnutí mladiny a +10 °C a rychlostí 0,1 až 2,5 objemů reaktorového objemu za hodinu, přičemž kvasinky se reaktivují ve 2 až 30 denních intervalech.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kyslík se odstraní z mladiny odpařováním.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že nežádoucí chuťové složky se odstraní z mladiny odpařováním při teplotě 100 až 155 °C, výhodně 100 až 105 °C.
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že nežádoucí chuťové složky se odstraní z mladiny jejím stykem s adsorpčním činidlem použitelném v potravinářském průmyslu, výhodně s aktivním uhlím.
5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že nežádoucí chuťové složky se odstraní z mladiny silným proudem plynu uváděného do horké mladiny.
6. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že nežádoucí chuťové složky se odstraní z mladiny silným proudem dusíku uváděného do horké mladiny.
7. 7. Způsob podle nároků laž6, vyznačující se tím, že mladina se vede reaktorem rychlostí 0,5 až 1,5 objemů reaktorového objemu za hodinu při teplotě 0,5 až 3 °C.
8. 8. Způsob podle nároků laž7, vyznačující se tím, že kvasinky se reaktivují vedením provzdušněné mladiny přes imobilizované kvasinky při teplotě 10 až 15 °C po dobu 10 až 30 hodin.
9. 9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že mladina se vede přes plněný sloupcový reaktor obsahující nosič s anexovou charakteristikou.