DE102010019937A1

DE102010019937A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Hefevitalisierung im Zuge eines Brauprozesses

Info

Publication number: DE102010019937A1
Application number: DE201010019937
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Kern Martin De; Schiffer Katja Ch
Priority date: 2010-05-08
Filing date: 2010-05-08
Publication date: 2011-11-10

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Hefevitalisierung im Brauprozess angegeben. Hierbei ist vorgesehen, Hefezellen durch den Einsatz gepulster elektrischer Energie zu vitalisieren, wobei die Dauer eines Impulses auch deutlich über eine Minute betragen kann. Hierdurch kann gezielt Einfluss auf die Qualität einer Gärung genommen werden. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer Elektroporation zur Hefevitalisierung kann diese erstmalig in kurzen Zeiten und/oder kontinuierlich erfolgen, wodurch sich große Vorteile für die Braubranche ergeben. Dadurch, dass die Hefe durch den Einsatz gepulster elektrischer Energie (elektromagnetischer Impuls) deutlich vitaler gehalten werden kann, wird diese resistenter gegen den Stress, dem sie – gerade beim Einsatz hoher zylindrokonischer Gärtanks – während der Gärung ausgesetzt ist. Hierdurch kann die Anzahl an Führungen einer Hefecharge drastisch erhöht werden. Darüber hinaus ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren erstmals möglich, gezielt auch während des Gärverlaufes auf diesen über die Vitalisierung der Hefen – also „in time” – Einfluss nehmen zu können. Somit kann auf Gärfehler noch während der Gärung reagiert werden. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Description

Die Anmeldung bezieht sich auf ein Verfahren zur Hefevitalisierung im Zuge eines Brauprozesses. Die Anmeldung bezieht sich darüber hinaus auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Um aus den vergärbaren Kohlehydraten einer Würze im Zuge einer Gärung Alkohol zu erzeugen, wird der Würze im Zuge des Brauprozesses in der Regel Hefe zugesetzt. Entscheidend für die Qualität der Gärung ist hierbei die sogenannte Hefevitalität. Je höher die Hefevitalität, desto schneller und reiner findet eine Gärung statt. Unter dem Begriffe „reiner” wird hierbei die Vermeidung der Bildung (unerwünschter) Gärungsnebenprodukte verstanden. So entstehen im Zuge der Gärung neben Ethanol immer auch Fuselalkohole, höhere Alkohole, diverse Esther, aber auch die sogenannten vicinalen Diketone wie 2-3-Pentandion und Diacetyl. Als Faustregel kann hierbei festgehalten werden, dass umso mehr dieser Gärungsnebenprodukte gebildet werden, je geringer die Vitalität einer Hefe ist.
Da es sehr aufwendig bzw. kaum realisierbar ist, zum Anstellen einer Würze jeweils frische – also noch ungeführte – Hefe zu verwenden, wird ein Teil der Hefe im Anschluss an einen Gärprozess in der Regel „geerntet” und gegebenenfalls nach einer Hefebehandlung bzw. Aufarbeitung einer weiteren Charge zu Gärzwecken zugeführt. Aufgrund der Tatsache, dass die Hefe – gerade in hohen zylindrokonischen Gärtanks – während der Gärung ungünstigen Bedingungen, wie erhöhtem Alkoholgehalt, CO₂-Atmosphäre, höheren Temperaturen und erhöhtem Druck, ausgesetzt und somit gestresst ist, ist ihre Vitalität nach einer Gärung stets beeinträchtigt, was sich in schlechteren Gärverläufen bei Folgesuden widerspiegelt. Aus diesem Grund wird die Hefe nach der Ernte in der Regel einer Hefebehandlung unterzogen, wobei sie entspannt, zur CO₂-Austreibung intensiv belüftet, mit Wasser verdünnt bzw. gewaschen (Reduzierung des Ethanolgehaltes) und/oder (Schüttel-)Siebungen ausgesetzt wird. Letzteres dient vorrangig dazu, tote Zellen auszusondern (Erhöhung der Viabilität). Durch diese Maßnahmen soll die Vitalität der Hefe gesteigert und somit ein besserer Gärverlauf für Folgesude erzielt werden. Der Nachteil all dieser Verfahren ist, dass sie eher ineffizient und sehr zeitaufwendig sind. So werden für diese Verfahren in der Regel mehrere Stunden bis Tage benötigt.
Darüber hinaus existieren auch weitere Verfahren zur Hefebehandlung wie die Hefeherführung, die Hefepropagation und die Hefeassimilation. Die Hefeassimilation unterscheidet sich hierbei von den anderen Verfahren vorrangig dadurch, dass sich die Hefe immer in der sogenannten logarithmischen Wachstumsphase befindet, wodurch optimale Anstellbedingungen in Punkto Hefevitalität bei jedem Gärvorgang vorherrschen sollen. Bei den herkömmlichen Propagationsverfahren und der herkömmlichen Reinzucht hingegen, liegen die Zellen in allen physiologischen Wachstumsphasen vor. Wie bei anderen Verfahren auch, wird bei die Hefeassimilation mit einer im Labor herangezogenen Reinzuchthefe gestartet. Anschließend wird die Hefe im Betrieb mit normaler Ausschlagwürze aufgefüllt und eine definierte Vermehrungstemperatur eingehalten, sodass sich gewünschte Hefekonzentrationen ergeben. Der Prozess wird – wie bereits beschrieben – hierbei so gesteuert, dass sich die Hefe stets in der logarithmischen Wachstumsphase befindet, damit Gärungen schneller eingeleitet werden können. Die sich in dieser Wachstumsphase befindliche Hefe kann nun zu Anstellzwecken verwendet werden, wobei ein Teil der Hefe im Assimilationstank zurückbleibt und zur weiteren Vermehrung mit frischer Ausschlagwürze aufgefüllt wird. Mit diesem Verfahren kann die Hefe im Assimilationstank beliebig lange in der logarithmischen Wachstumsphase gehalten werden, wodurch in kurzen Abständen frische Assimilationshefe zum Anstellen zur Verfügung stehen soll. Bei all den Vorteilen, welche eine Hefeassimilation besitzt, weist sie aber den entscheidenden Nachteil auf, dass sie ebenfalls sehr zeitaufwendig und aufwendig zu realisieren ist. Insbesondere kann eine Assimilation nicht kontinuierlich durchgeführt werden, sondern die Hefevitalisierung muss in einem Batch-Verfahren vollzogen werden. Verfahren zur Hefeherführung, zur Hefepropagation und/oder zur Hefeassimilation sind hinlänglich bekannt, weswegen hier nicht näher auf diese eingegangen sondern auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen wird.
Die Belastung der Hefe im Zuge der Gärung führt dazu, dass die Anzahl an Führungen einer Hefe – also die Häufigkeit der Verwendung einer Hefe für verschiedene Gärprozesse – gerade bei untergäriger Hefe stark begrenzt ist. Da die Hefevitalität von Gärung zu Gärung abnimmt, können untergärige Hefen beispielsweise in der Regel nur ca. 3–10 Mal geführt werden, weil die Vitalität dann derart niedrig ist, dass sich massive Beeinträchtigungen im Gärverlauf ergeben würden.
Alle bekannten Verfahren zur Hefevitalisierung können darüber hinaus nur vor der Gärung angewendet werden. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass die Gärverläufe bedingt durch die Hefevitalität und die Zusammensetzung der Anstellwürze vorgegeben sind und nur geringfügig – beispielsweise durch die Temperaturführung – während der Gärung bzw. nachträglich beeinflusst werden können.
Es wäre demzufolge eine großer Vorteil für die Braubranche, wenn es eine Möglichkeit gäbe, Hefe schnell und ohne großen Aufwand – auch noch während der Gärung – vitalisieren zu können.
Erfindungsgemäß wurde nun festgestellt, dass es möglich ist, Hefezellen durch den Einsatz gepulster elektrischer Energie derart zu behandeln bzw. zu aktivieren, dass die Vitalität der Zellen signifikant zunimmt. Hierdurch kann gezielt auf die Eigenschaften von Hefezellen und somit auf den Gärverlauf Einfluss genommen werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird an die zur Vitalisierung zu behandelnden Hefezellen bzw. Hefezellsuspensionen ein gepulstes elektrisches Potential angelegt. Eine typische Anlage hierfür besteht aus einer Hochspannungsquelle für die Ladung von Kondensatoren und einem Entladungsschalter, der die gespeicherte elektrische Energie von den Kondensatoren in Form eines elektrischen Energiepulses durch die Hefezellen leitet. Alternativ sind auch Anlagen einsetzbar, die über einen Pulstransformator auf Niederspannungsniveau gespeicherte Energie auf die erforderliche Pulsspannung übertragen. Prinzipiell ist aber auch jede andere Ausführungsform denkbar und mit umfasst.
Die applizierte elektrische Energie kann prinzipiell mit jedweder Dauer pulsieren. So sind von dem erfindungsgemäßen Verfahren prinzipiell auch überproportional lange Pulse mit umfasst, welche insbesondere auch eine Dauer von mehreren Sekunden, mehreren Minuten oder sogar mehreren Stunden besitzen können. Solche Pulse können bei alleiniger Betrachtung des Zeitraums der Dauer eines Pulses auch als statisches elektrisches Feld angesehen bzw. bezeichnet werden, stellen im Ganzen betrachtet aber natürlich auch einen einzelnen bzw. mehrere einzelne Pulse dar, da das elektrische Potential immer erst „aufgebaut” und dann wieder „abgebaut” wird. Insofern sind auch hierunter die erfindungsgemäßen Pulse zu verstehen.
In einer überaus vorteilhaften Ausführung der Erfindung pulsiert die applizierte elektrische Energie mit einer Dauer, welche zwischen wenigen Mikro- bis Millisekunden liegt. Hierdurch kann bei geeigneter Intensität eine signifikante Vitalisierung der Hefezellen hervorgerufen werden.
Parameter, die die Wirkung des Verfahrens beeinflussen sind die elektrische Feldintensität, der elektrische Stromfluss, die Pulsdauer, die Behandlungszeit sowie Temperatur und Druck der Hefezellen bzw. der Hefezellsuspension. Diese Parameter können so eingestellt werden, dass es zu keinem irreversiblen (wie bei mittlerer bis hoher Wirkungsstärke der Elektroporation) Zellaufschluss kommt, sondern im Gegensatz die Hefezellen aktiviert bzw. vitalisiert werden.
Hierfür sind bei der Elektroporation vorteilhafterweise folgende Parameter einzustellen:
Pulsspannung: 450–30000 Volt
Elektrische Feldstärke: 300–3000 Volt/cm
Pulsdauer: 1–5000 μsec
Wiederholfrequenz: 1–300 Hz
Behandlungstemperatur: 10–40°C
Die Behandlung der Hefe zur Vitalisierung erfolgt vorteilhafterweise dadurch, dass die Hefezellen bzw. die Hefezellsuspension durch eine Apparatur zur Elektroporation (Elektroporationssapparatur) geführt werden, in welcher die erfindungsgemäße Vitalisierung erfolgt. Dies erfolgt vorteilhafterweise kontinuierlich, wobei auch eine Kreislauffahrweise unter dem Begriff kontinuierlich mit umfasst sein soll.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird Hefe behandelt, bevor Sie zum Anstellen einer Würze zugegeben wird. Hierzu wird beispielsweise Reinzuchthefe während der Aufzucht und/oder im Anschluss daran gepulsten elektrischen Feldern ausgesetzt. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Elektroporation kommt es zu einer Vitalisierung der Hefezellen, was in diesem Fall zu einer effektiveren Vermehrung der Hefezellen in der Reinzuchtapparatur und somit zu einer schnelleren Hefeproduktion führt. Darüber hinaus weisen auch die resultierenden Reinzuchthefen im Gegensatz zu herkömmlichen Reinzuchthefen eine höhere Vitalität und somit bessere Gäreigenschaften auf.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführung der Erfindung findet eine Vitalisierung von Hefezellen mittels Elektroporation vor, während und/oder im Anschluss an eine Hefepropagation oder Hefeassimilation statt, wodurch diese Verfahren hinsichtlich der Hefevitalisierung stark verbessert werden. Insbesondere bei der Hefeassimilation kann die Hefe durch den Einsatz gepulster elektrischer Energie schneller in den Bereich der logarithmischen Wachstumsphase gebracht und dort gehalten werden, wobei durch die Elektroporation der Hefezellen auch hier Hefen resultieren, welche in ihrer Vitalität und somit in ihrer Gäreffizienz stark gesteigert sind, wodurch auch die beschriebenen Vorteile vitaler Hefen für die Bierbereitung hervorgerufen werden.
In einer überaus vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird geerntete Hefe vor der erneuten Zugabe in einen Gärtank einer Elektroporation ausgesetzt. Hierbei wird die Hefe vorteilhafterweise aus dem Gärtank abgezogen, gegebenenfalls entgast, entspannt, belüftet, gewässert und/oder gesiebt, und durch eine Elektroporationsapparatur geführt und mittels gepulster elektrischer Felder behandelt. Die so behandelte, deutlich vitalere Hefe kann dann vor einer weiteren Führung zwischengelagert werden. Durch die erfindungsgemäße gesteigerte Hefevitalität kann die Hefe aber auch ohne eine Zwischenlagerung direkt einer weiteren Gärung zugeführt werden. Durch die Vitalisierung ergeben sich hierbei keine Nachteile einer direkten Zugabe mehr.
Somit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erstmals eine kontinuierliche Weiterführung von Hefezellen zu Folgegärprozessen ermöglicht. Die Hefe wird hierbei geerntet, durch eine Elektroporationsapparatur geführt und im Anschluss daran direkt dem nächsten Gärtank bzw. neuer Anstellwürze zugeführt. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Vitalisierung – welche in ihrer Effizienz deutlich über den bekannten Vitalisierungsverfahren liegt – eine signifikant häufigere Führung von Hefezellen ermöglicht. Wie Versuche zeigten, konnten selbst bei einer Hefe mit einer Vitalität von annähernd Null durch die Elektroporation wieder vitale Hefezellen hervorgerufen werden, welche in ihren Eigenschaften mit denen von ungeführten Reinstoffhefen vergleichbar waren. Durch das Verfahren sind somit mehrmalige Führungen von Hefen möglich, welche deutlich über der bisher üblichen Anzahl an Führungen liegen. Gerade auch durch diese gesteigerte Hefeführung ergeben sich für Brauereien weitere Vorteile, beispielsweise im Bereich der Abfallhefeentsorgung oder in einer Reduzierung der Maßnahmen für die Hefereinzucht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird eine überhöhte Menge an Hefe einer Elektroporation ausgesetzt, bevor sie einem Gärtank zur Gärung zugegeben wird. Es ist bekannt, dass durch eine Erhöhung der Hefegabe die Gärdauer bei sonst konstanten Biereigenschaften stark verkürzt werden kann. Während die Gärdauer bei 0,5 l Hefe/hl Würze ca. 9 Tage beträgt, verkürzt sich diese bei einer Erhöhung auf 2 l Hefe/hl Würze auf die Hälfte. Eine Erhöhung der Hefegabe führt allerdings bisher auch dazu, dass sich auch die Vermehrungsrate der eingesetzten Hefemenge verringert, wodurch bei überhöhter Hefegabe auch eine längere Führung der Hefe in Kauf genommen werden muss, um stets genug Anstellhefe zur Verfügung zu haben. Damit gehen bei herkömmlichen Brauverfahren aber auch Qualitätsminderungen bei den anschließenden Gärungen einher. Durch den Einsatz einer Elektroporation kann natürlich auch hier die Vitalität der Hefezellen stark gesteigert werden, sodass solche Qualitätsminderungen minimiert bzw. verhindert werden können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es demzufolge ermöglicht, mit höheren Hefemengen und somit verkürzten Gärzeiten arbeiten zu können, ohne hierbei eine verminderte Gärung bei Folgesuden und somit Qualitätseinbußen hinnehmen zu müssen.
In einer weiteren äußerst vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Hefe während der eigentlichen Gärung zumindest zeitweise gepulsten elektrischen Feldern ausgesetzt. Der wesentliche Vorteil dieser Variante liegt darin, dass hierdurch auch während der Gärung gezielt Einfluss auf die Vitalität der Hefen und somit auf die Gärung genommen werden kann. Hierzu wird vorteilhafterweise die Würze bzw. das Jungbier mit den Hefezellen aus einem Anstell-, Gär- und/oder Lagertank abgezogen und durch eine Elektroporationsapparatur geführt. Dies erfolgt vorteilhafterweise in einer Kreislaufführung unter Rückführung der bereits behandelten Würze in den gleichen Gärtank. Hierzu ist der Gärtank vorteilhafterweise mittels geeigneter Pumpen mit der Elektroporationsapparatur verbunden. Darüber hinaus kann es auch von Vorteil sein, die Würze bzw. das Bier, während es von einem Tank, beispielsweise dem Gärtank, in einen anderen Tank, bspw. dem Lagertank, geführt wird durch die Elektroporationsapparatur zu führen. Hierdurch können verbliebene Hefezellen gezielt vitalisiert und somit beispielsweise die Reifung, also auch der Abbau vicinaler Diketone wie Diacetyl, gezielt forciert werden.
Vorteilhafterweise wird die Gärung mittels geeigneter Messeinrichtungen beobachtet, sodass hier in Abhängigkeit vom Gärverlauf eine Elektroporation vollzogen und somit die Gärung gesteuert werden kann. Hierzu ist vorzugsweise eine Steuer-, Mess- und/oder Regeleinrichtung vorgesehen, mit welcher unter anderem der Extraktgehalt bzw. -abbau, der CO₂-Gehalt, der SO₂-Gehalt, der Gehalt an vicinalen Diketonen, der Druck, die Temperatur und/oder alle Parameter der Elektroporation gesteuert, gemessen und/oder geregelt werden können.
Die auf eine Vorrichtung gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Vorrichtung zur Hefevitalisierung im Brauprozess dadurch gelöst, dass eine Hefe führende Einrichtung mit einer Elektroporationsapparatur verbunden ist, wobei unter dem Begriff Elektroporationsapparatur auch Apparaturen zu verstehen sind, mit welchen lange andauernde Impulse, welche im einzelnen auch als statisches Feld bezeichnet werden können, erzeugt werden können.
Die für das Verfahren zur Hefevitalisierung genannten Vorteile können hierbei sinngemäß auf die Vorrichtung übertragen werden. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Vorrichtung können den hierzu formulierten Unteransprüchen entnommen werden.
Die Elektroporationsapparatur kann sich hierbei innerhalb der Hefe führenden Einrichtung befinden. Vorteilhafterweise ist diese aber über geeignete Rohrleitungen und Pumpen mit der Elektroporationsapparatur verbunden.
Der Behandlungsreaktor zur Elektroporation der Elektroporationsapparatur ist vorteilhafterweise aus dielektrischen Material hergestellt. Die Elektroden zur Einkopplung der gepulsten elektrischen Energie bestehen vorteilhafterweise aus Edelstahl, Titan oder Glaskohlenstoff.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die Hefe führende Einrichtung als Assimilationsapparatur oder als Propagationsapparatur ausgebildet. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Hefe führende Einrichtung als Anstell-, Gär- und/oder Lagergefäß ausgebildet und mit einer Elektroporationsapparatur verbunden. Darüber hinaus kann die Hefe führende Einrichtung vorteilhafterweise auch als Rohrleitung ausgebildet sein, mit welcher beispielsweise Erntehefe aus einem Tank abgeführt wird.
Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung mit einer Steuer-, Mess- und/oder Regeleinrichtung verbunden, mit welcher unter anderem der Extraktgehalt bzw. -abbau, der CO₂-Gehalt, der SO₂-Gehalt, der Gehalt an vicinalen Diketonen, der Druck, die Temperatur und/oder alle Parameter der Elektroporation gesteuert, gemessen und/oder geregelt werden können. Die Parameter der Elektroporation sind hierbei vor allem die Feldstärke, die elektrische Feldintensität, die Pulsdauer, die Behandlungszeit sowie die Temperatur der Hefezellen bzw. der Hefezellsuspension in der Elektroporationsapparatur sowie der in der Apparatur vorhandene Druck.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, zur Behandlung von Erntehefe,
und
2 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung 1', zur Beeinflussung der Hefevitalität während eines Gärprozesses.
Vorrichtung 1 besteht aus einem Gärtank 2 und einem Gärtank 3, welche über eine Hefe führende Einrichtung 6, hier einer Leitung, in welcher eine Pumpe 8 integriert ist, miteinander verbunden sind. Zum Öffnen und Absperren der Gärtanks 2 und 3 sind die Ventile 10 und 12 vorgesehen. In die Hefe führende Einrichtung 6 ist eine Elektroporationsapparatur 5 integriert.
Nach beendeter Gärung in Gärtank 2 wird das Ventil 10 geöffnet, wodurch die Hefe, welche sich am Boden des zylindrokonischen Gärtanks abgesetzt hat, aus dem Tank abgezogen werden kann. Gegebenenfalls wird die erste Schicht Hefe, in welcher sich vorrangig tote Hefezellen befinden, verworfen. Sobald die Hefe aus dem Gärtank 2 abgezogen wurde, wird das Ventil 10 derart umgestellt, dass das Bier in eine weitere, nicht näher dargestellte Einrichtung gefördert werden kann. Die abgezogene Hefe wird mittels der Pumpe 8 durch die Elektroporationsapparatur 5 geführt, in welcher sie schwachen gepulsten elektrischen Feldern ausgesetzt und somit vitalisiert wird. Im Anschluss an die Elektroporation wird die Hefe bei zum Gärtank 3 geöffnetem Ventil 12 in den Gärtank 3 gepumpt. Im Anschluss an diesen Prozess wird dieser mit frischer Würze angestellt, wodurch die Würze zu Bier vergoren werden kann. Dadurch, dass die geerntete Hefe durch die Elektroporation in ihrer Vitalität stark zugenommen hat, verläuft die Gärung im Gärtank 3 sehr effizient und ist insbesondere mit einer Gärung mittels frischer Hefe vergleichbar. Hierdurch kommt es zu einem optimierten Gärverlauf und zu einer deutlich geringeren Bildung unerwünschter Gärnebenprodukte. Sobald die Gärung in Gärtank 3 abgeschlossen ist, wird das Ventil 12 geöffnet und die Hefe kann abermals geerntet und zur Vitalisierung durch die Elektroporationsapparatur 5 geführt und einem Gärtank zugeleitet werden, in welchem wieder frische Würze zur Gärung angestellt wird, usw.. Durch die Vitalisierung der Hefe in der Elektroporationsapparatur 5, kann diese deutlich häufiger geführt werden als dies bei herkömmlicher Hefeernte der Fall ist. Alternativ wird die geerntete Hefe vor der Elektroporation noch in einer nicht näher dargestellten Apparatur gesiebt, belüftet und/oder gewässert, wodurch die Eigenschaften der Hefe für eine anschließende Gärung noch weiter verbessert werden können.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung 1'. In Vorrichtung 1' ist die Elektroporationsapparatur 5 über Leitung 16, in welcher eine Pumpe 17 integriert ist, im Bypass mit einer Hefe führenden Einrichtung 6, welche in diesem Fall einen Gärtank darstellt, verbunden. Die Vorrichtung 1' weist darüber hinaus noch eine Steuer-, Mess- und Regeleinheit 20 auf, mit welcher der Extraktgehalt bzw. -abbau der Würze bzw. des Jungbieres, der CO₂-Gehalt, der SO₂-Gehalt, der Gehalt an vicinalen Diketonen, der Druck und die Temperatur im Gärtank 6 gesteuert, gemessen und geregelt werden können. Darüber hinaus können mittels der Steuer-, Mess- und Regeleinheit 20 auch die Parameter der Elektroporation, wie die Feldstärke, die elektrische Feldintensität, die Pulsdauer, die Behandlungszeit und/oder die Temperatur der Hefezellen in der Elektroporationsapparatur 5, gesteuert, gemessen und geregelt werden. Hierfür ist die Steuer-, Mess- und Regeleinheit 20 mit mehreren Sensoren und Messfühlern versehen.
Nach Vorlegen von – gegebenenfalls bereits mittels einer Elektroporation behandelter – Hefe und Befüllen des Gärtanks 6 mit frischer Würze, wird in diesem die Gärung eingeleitet, wobei diese durch die Steuer-, Mess- und Regeleinheit 20 durchgehend überwacht wird. So kann beispielsweise über die Sensoren eine zu langsame Angärung oder ein Abfall der Gärleistung bzw. der Hefevitalität festgestellt und darauf reagiert werden. In diesem Fall wird die Pumpe 17 eingeschaltet, wodurch Jungbier mit den darin befindlichen Hefezellen durch die Elektroporationsapparatur 5 geführt wird, in welcher die Hefezellen gepulster elektrischer Energie ausgesetzt und somit vitalisiert werden. Die Würze bzw. das Jungbier werden inklusive der vitalisierten Hefezellen wieder zurück in den Gärtank 6 geführt, wodurch dort eine Gärung optimierter vollzogen werden kann. Durch Vorrichtung 1' kann somit auch noch während einer Gärung gezielt Einfluss auf die Hefevitalität und somit die Gärung selbst genommen werden.
Durch den Einsatz einer Elektroporationsapparatur 5 zur Hefevitalisierung können Gärungen im Gegensatz zu herkömmlichen Gärverfahren effizienter vollzogen werden, wodurch sich neben einer geringeren Bildung von Gärungsnebenprodukten und dem schnelleren Abbau von vicinalen Diketonen auch stark verkürzte Gärzeiten ergeben können. Des Weiteren kann eine Hefe durch die Elektroporation länger vital gehalten werden, wodurch sie im Gegensatz zu herkömmlichen Brauverfahren deutlich häufiger geführt werden kann. Aufgrund des hohen hydrostatischen Druckes, dem eine untergärige Hefe in zylindrokonischen Gärtanks ausgesetzt sein kann, waren diese bisher in ihrer Bauhöhe begrenzt, um die Hefe keinem zu starken Stress (Druck) auszusetzen und somit in ihrer Vitalität zu mindern. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dem durch den Druck erzeugten Stress der Hefe entgegengewirkt werden, wodurch die Limitierungen in der Bauhöhe solcher Gärtanks zumindest teilweise aufgehoben werden können.
Bezugszeichenliste

1, 1': Vorrichtung
2: Gärtank
3: Gärtank
5: Elektroporationsapparatur
6: Hefe führende Einrichtung
8: Pumpe
10: Ventil
12: Ventil
16: Leitung
17: Pumpe
20: Steuer-, Mess- und Regeleinheit

Claims

Verfahren zur Hefevitalisierung im Zuge eines Brauprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass die Vitalisierung der Hefezellen zumindest teilweise mittels einer Elektroporation mit gepulster elektrischer Energie bzw. durch elektromagnetischen Impuls erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vitalisierung der Hefezellen mittels Elektroporation während einer Gärung und/oder Lagerung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Würze bzw. das Jungbier mit den Hefezellen aus dem Gärtank abgezogen und vorzugsweise im Durchlaufverfahren einer Elektroporation unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vitalisierung der Hefezellen mittels Elektroporation während einer Hefeernte und/oder Hefebehandlung erfolgt.
Verfahren nach einem der der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroporation mit einer Pulsspannung von 0,45 bis 30 kV, vorzugsweise 0,45 kV–10 kV, einer elektrischen Feldstärke von 100 bis 3000 V/cm, vorzugsweise 200 V/cm–1500 V/cm, einer Pulsdauer von 1 bis 5000 μsec, vorzugsweise 3 μsec–500 μsec, und/oder einer Wiederholfrequenz von 1 bis 300 Hz, vorzugsweise mit 10 Hz–25 Hz, erfolgt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauer eines Pulses über 1 Millisekunde, insbesondere mehrere Sekunden, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauer eines Pulses über 1 Minute, insbesondere zwischen 5 Minuten und 2 Stunden, beträgt.
Vorrichtung (1, 1') zur Hefevitalisierung im Brauprozess, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hefe führende Einrichtung (6) mit einer Elektroporationsapparatur (5) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mess-, Regel- und/oder Steuereinheit aufweist, mit welcher der Extraktgehalt bzw. -abbau der Würze bzw. des Jungbieres, der CO₂-Gehalt, der SO₂-Gehalt, der Gehalt an vicinalen Diketonen, der Druck, die Temperatur und/oder die Parameter der Elektroporation, wie die Feldstärke, die elektrische Feldintensität, die Pulsdauer, die Behandlungszeit und/oder die Temperatur der Hefezellen in der Elektroporationsapparatur, gesteuert, gemessen und/oder geregelt werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroporationsapparatur (5) derart ausgebildet ist, dass mit ihr ein Impuls mit einer Dauer von über 1 Minute erzeugt werden kann.