DE102012110721A1 - Process for the fermentation of beer wort and green beer to beer - Google Patents
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Abstract
Dier Herstellung von Bier kann verbessert werden, wenn man bei der Hauptgärung und/oder der Nachgärung der Würze bzw. des Jungbieres im Kopfbereich einen Druck erzeugt, der kleiner ist als der atmosphärische Umgebungsdruck.The production of beer can be improved if, during the main fermentation and / or the secondary fermentation of the wort or the green beer, a pressure is generated in the head area that is lower than the ambient atmospheric pressure.
Description
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bier. The invention relates to a method for producing beer.
Stand der Technik State of the art
Die Herstellung von Bier umfasst üblicherweise zumindest die Schritte Mälzen eines Getreides, Herstellen einer Würze aus dem Getreide, Hauptgärung der Bierwürze, die auch verkürzt als Würze bezeichnet wird zu einem sogenannten Jungbier und einer Nachgärung des Jungbiers. The production of beer usually comprises at least the steps of malting a cereal, producing a wort from the grain, main fermentation of the wort, which is also abbreviated as wort to a so-called young beer and a secondary fermentation of the young beer.
Beim Mälzen wird Getreide angekeimt, wobei sich Enzyme bilden, die eine Spaltung der in dem Getreide enthalte Stärke zu Zucker ermöglicht. Das gemälzte Getreide wird dann mit Wasser vermaischt und es wird eine Würze bereitet, wobei die Stärke durch die Enzyme gespalten und die so gewonnen Zucker in Lösung gehen. Bei der sich daran anschließenden Hauptgärung wird der Zucker durch Hefe zu Alkohol und Kohlendioxid (CO2) umgesetzt. Das dabei erhaltene Zwischenprodukt wird als Jungbier bezeichnet. Nachdem zumindest ein Großteil des Zuckers in der Würze umgesetzt wurde, erfolgt die sogenannte Nachgärung des Jungbiers, die als Lagerung oder Reifung bezeichnet wird. Erst bei der Nachgärung entsteht das fertige Bier. Bei der Nachgärung werden von der Hefe nicht nur der verbliebenen Zucker, sondern wenn dieser zumindest weitgehend abgebaut ist auch Eiweiße und dgl. zu Alkohol und CO2 verstoffwechselt. When malting cereal is germinated, forming enzymes that allows a split of starch contained in the grain to sugar. The malted grain is then mashed with water and a seasoning is prepared, the starch being split by the enzymes and the sugars thus obtained dissolved. In the subsequent main fermentation, the sugar is converted by yeast to alcohol and carbon dioxide (CO 2 ). The resulting intermediate product is called a green beer. After at least a large part of the sugar has been converted into the wort, the so-called secondary fermentation of the green beer takes place, which is referred to as storage or maturation. Only with the secondary fermentation the finished beer develops. In the secondary fermentation of the yeast not only the remaining sugar, but if it is at least largely degraded and proteins and the like. Be metabolized to alcohol and CO 2 .
Zumindest bei der Nachgärung steht der entsprechende Lagertank unter einem sogenannten Spundungsdruck. Dieser dient dazu, dass sich zumindest ein Teil des erzeugten CO2 in dem Bier löst, so dass das fertige Bier einen CO2-Gehalt von typischerweise 4 bis 6 g/l für Pils und Lagerbiere sowie von 5 bis 8 g/l für Weizenbiere aufweist. Erst dadurch perlt das Bier. Bier mit einem CO2-Gehalt von weniger als 3g/l gilt als nicht genießbar und wird vom Verbraucher nicht akzeptiert. At least during the secondary fermentation, the corresponding storage tank is under a so-called bunging pressure. This serves to dissolve at least part of the CO 2 produced in the beer, so that the finished beer has a CO 2 content of typically 4 to 6 g / l for pils and lager beers and 5 to 8 g / l for wheat beers having. Only then the beer bubbles. Beer with a CO 2 content of less than 3 g / l is considered inedible and will not be accepted by the consumer.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Die Erfindung beruht auf mehreren Beobachtungen: Zum einen erfolgt die Hauptgärung heute in bis zu 30m hohen Gärtanks. Dadurch wirkt auf die Hefe ein hoher hydrostatischer Druck, der sich negativ auf die Hefe auswirkt, d.h. die Hefe verstoffwechselt den vorhandenen Zucker deutlich langsamer als bei geringerem hydrostatischen Druck. Zum anderen wird spätestens bei der Nachgärung der Druck in dem Lagertank z.B. durch einen Spundungsapparat um typischerweise 0,5 bis 2 Bar (1000–2000hPa) über den Umgebungsdruck erhöht, damit sich die gewünschte Menge CO2 in dem Bier löst. Der Druck unter dem die Nachgärung erfolgt, wird üblicherweise in Abhängigkeit der Temperatur bei der die Nachgärung abläuft und dem gewünschten CO2-Gehalt eingestellt und kann aus Spundungsdrucktabellen entnommen werden, die meist Werte zwischen 0,5 bar und 4 bar angeben. Damit die Lagertanks unter dem Druck nicht bersten müssen sie entsprechend stabil ausgeführt sein. The invention is based on several observations: First, the main fermentation takes place today in up to 30m high fermentation tanks. As a result, the yeast has a high hydrostatic pressure, which has a negative effect on the yeast, ie the yeast metabolizes the existing sugar much slower than at lower hydrostatic pressure. On the other hand, at the latest during secondary fermentation, the pressure in the storage tank, for example by a bunging apparatus, is increased by about 0.5 to 2 bar (1000-2000 hPa) above the ambient pressure so that the desired amount of CO 2 dissolves in the beer. The pressure under which the secondary fermentation takes place is usually set as a function of the temperature at which the secondary fermentation takes place and the desired CO 2 content and can be taken from pressure tables which usually indicate values between 0.5 bar and 4 bar. So that the storage tanks do not burst under pressure, they must be designed to be stable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Investitionskosten für die Gärung zu reduzieren und Gärung zu optimieren. The invention has for its object to reduce the investment costs for the fermentation and to optimize fermentation.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by a method according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Das Verfahren zur Herstellung von bevorzugt alkoholischem Bier hat zumindest die Schritte Hauptgärung von Würze in einem Gärtank zur Herstellung eines Jungbieres und/oder Nachgärung des Jungbiers in einem Lagertank. Vorzugsweise wird bei der Hauptgärung im Kopfbereich des Gärtanks ein Druck erzeugt, der kleiner als der Umgebungsdruck ist. Der Druck kann z.B. 750hPa oder kleiner sein, bevorzugt kleiner als 500hPa besonders bevorzugt kleiner als 250 hPa. Der Druck sollte lediglich oberhalb des Sättigungsdampfdrucks der Würze sein, um zu verhindern, dass diese siedet. Dadurch wird der auf der Hefe lastende Gesamtdruck, der sich aus dem hydrostatischen Druck und dem Luftdruck im Kopfbereich des Gärtanks zusammensetzt reduziert. Der minimal sinnvolle Luftdruck im Kopfbereich wird durch den Dampfdruck des bei der Gärung entstehenden Alkohols bestimmt. Weil die Hefe während der Gärung CO2 produziert steigt der Druck im Kopfbereich des Gärtanks, wenn das entstandene CO2 nicht abgezogen wird. Daher sollte zumindest ein Teil des Volumens des entstandenen CO2 abgezogen werden um den Druck im Kopfbereich möglichst gering zu halten. Das abgezogene CO2 wird bevorzugt gesammelt und kann ggf. gereinigt, komprimiert gespeichert und z.B. für das spätere Karbonisieren des Bieres verwendet werden. Dann entspricht das fertige Bier dem deutschen Reinheitsgebot. The process for the production of preferably alcoholic beer has at least the steps of main fermentation of wort in a fermentation tank for producing a green beer and / or secondary fermentation of the green beer in a storage tank. Preferably, in the main fermentation in the head region of the fermentation tank, a pressure is generated which is less than the ambient pressure. The pressure may be, for example, 750 hPa or less, preferably less than 500 hPa, more preferably less than 250 hPa. The pressure should only be above the saturation vapor pressure of the wort to prevent it from boiling. This reduces the total pressure on the yeast, which is composed of the hydrostatic pressure and the air pressure in the head area of the fermentation tank. The minimum sensible air pressure in the head area is determined by the vapor pressure of the alcohol produced during fermentation. Because the yeast produces CO 2 during fermentation, the pressure rises in the top of the fermentation tank when the resulting CO 2 is not removed. Therefore, at least a part of the volume of the CO 2 produced should be subtracted in order to keep the pressure in the head area as low as possible. The withdrawn CO 2 is preferably collected and may optionally be stored, stored in compressed form and used, for example, for the subsequent carbonation of the beer. Then the finished beer complies with the German purity law.
Erniedrigt man den (Luft)Druck im Kopfbereich des Gärtanks z.B. mittels einer Vakuumpumpe auf z.B. 100hPa so ist der Gesamtdruck am Boden eines Gärtanks mit einer Füllhöhe von 30m etwa der gleiche wie der am Boden Gärtanks mit einer Füllhöhe von nur 21m (bei atmosphärischen Umgebungsdruck von typischerweise größenordnungsmäßig 1013hPa im Kopfbereich), wodurch für die Hefe in dem Gärtank deutlich verbesserte Lebensbedingungen geschaffen werden. Auf die ansonsten bei diesen Füllhöhen notwendige Revitalisierung der Hefe vor der erneuten Verwendung kann daher verzichtet werden. Zudem verläuft die Gärung deutlich schneller, was den möglichen Bierausstoß erhöht. Alternativ könnte man die Füllhöhe in dem Gärtank um etwa 9m erhöhen, also den Gärtank bis zu einer Füllhöhe von bis zu 39m befüllen. Daraus resultiert eine geringere Stellfläche pro Volumen des Gärtanks, was insbesondere für Brauereien die innerhalb einer Stadt brauen einen Kostenvorteil ergibt oder beigegebener Fläche den möglichen Bierausstoß erhöht. If the (air) pressure in the head area of the fermentation tank is reduced eg to 100 hPa by means of a vacuum pump, then the total pressure at the bottom of a fermentation tank with a filling height of 30 m is about the same as that at the bottom of the fermentation tank with a filling height of only 21 m (at atmospheric pressure of typically on the order of 1013 hPa in the head area), thereby creating significantly improved living conditions for the yeast in the fermentor. It is therefore possible to dispense with the revitalization of the yeast, which is otherwise necessary at these fill levels, before reuse. In addition, the fermentation runs clearly faster, which increases the potential beer output. Alternatively, you could increase the filling level in the fermentation tank by about 9m, so fill the fermentation tank up to a filling height of up to 39m. This results in a smaller footprint per volume of the fermentation tank, which in particular for breweries brewing within a city results in a cost advantage or added surface increases the possible beer output.
Alternativ oder zusätzlich kann auch der Druck im Kopfbereich des Lagertanks für die sich an die Hauptgärung anschließende Nachgärung reduziert werden, vorzugsweise auf einen Wert, der kleiner oder gleich dem Umgebungsdruck ist. Dadurch wird die notwendige Druckfestigkeit des Lagertanks reduziert. Dieser kann also im Vergleich zu einem Lagertank nach dem Stand der Technik entsprechend einfacher und somit günstiger ausfallen. Zudem muss das Jungbier bei der Nachgärung nicht ganz so tief heruntergekühlt werden, weil mit der Nachgärung anders als nach dem Stand der Technik keine Lösung von CO2 im Bier bezweckt wird. Ziel der Nachgärung bei Umgebungsdruck oder Unterdruck ist es möglichst wenig CO2 in dem Bier zu lösen, denn dadurch werden auch sich oft an die Nachgärung anschließende Verfahrensschritte wie z.B. Filterung und/oder Pasteurisierung technisch vereinfacht und die für Investitionskosten für die dazu notwendigen Anlagen werden reduziert. Der CO2-Gehalt kann z.B. kleiner als 3g/l Bier sein, bevorzugt kleiner als 2g/l, besonders bevorzugt kleiner als 1 g/l Bier. Bier mit einem solch geringen CO2-Gehalt wird im Rahmen der Patentanmeldung auch als „drucklos“ bezeichnet. Alternatively or additionally, the pressure in the head region of the storage tank for the secondary fermentation subsequent to the main fermentation can also be reduced, preferably to a value which is less than or equal to the ambient pressure. As a result, the necessary pressure resistance of the storage tank is reduced. This can therefore be correspondingly simpler and thus cheaper compared to a storage tank according to the prior art. In addition, the green beer in the secondary fermentation does not have to be cooled down so low because with the secondary fermentation unlike the state of the art, no solution of CO 2 in beer is intended. The aim of secondary fermentation at ambient pressure or underpressure is to dissolve as little CO 2 as possible in the beer, as this also often simplifies the subsequent fermentation process steps such as filtering and / or pasteurization technically and the investment costs for the necessary facilities are reduced , The CO 2 content may be, for example, less than 3 g / l beer, preferably less than 2 g / l, more preferably less than 1 g / l beer. Beer with such a low CO 2 content is also referred to as "depressurized" within the scope of the patent application.
Ein weiterer Vorteil der Nachgärung bei einem Druck im Kopfbereich des Lagertanks der kleiner oder gleich dem Umgebungsdruck ist, besteht darin, dass wenn kein CO2 in dem Bier gelöst sein soll kann auch die Kühlung während der Nachgärung zumindest reduziert werden kann. Auch dadurch sinken die Produktionskosten. Die Temperatur bei der Nachgärung ist lediglich an die Hefe, nicht an den gewünschten CO2-Gehalt anzupassen. Another advantage of secondary fermentation at a pressure in the head of the storage tank is less than or equal to the ambient pressure, is that if no CO 2 should be dissolved in the beer, the cooling during the secondary fermentation can be at least reduced. This also reduces the production costs. The temperature in the secondary fermentation is only to the yeast, not to adapt to the desired CO 2 content.
Wenn die Kühlung reduziert werden kann, erfolgt die Nachgärung bei einer im Vergleich zum Stand der Technik erhöhten Temperatur und daher schneller als nach dem Stand der Technik. Auch dies führt zu einer weiteren Kostenersparnis. If the cooling can be reduced, the secondary fermentation takes place at a higher temperature compared to the prior art and therefore faster than in the prior art. This also leads to a further cost savings.
Erst nach dem Abschluss der Nachgärung, bevorzugt unmittelbar vor der Abfüllung in die üblichen Gebinde wie Flaschen, Dosen oder Fässer wird das ansonsten fertige Bier bevorzugt mittels eines Inline-Karbonisierers vorzugsweise noch in der Brauerei mit CO2 versetzt (karbonisiert), um es anschließend zum Kunden zu transportieren. Alternativ kann das Bier drucklos transportiert und am Bestimmungsort karbonisiert werden. Beim Karbonisieren des Bieres kann nahezu jeder gewünschte CO2-Gehalt eingestellt werden. Es können daher aus dem gleichen drucklosen Bier verschiedene Geschmacks- bzw. Rezenzrichtungen hergestellt werden, die sich jedoch (nur) durch den CO2-Gehalt unterscheiden Only after the completion of the secondary fermentation, preferably immediately before bottling in the usual containers such as bottles, cans or barrels of the otherwise finished beer preferably by means of an inline carbonator preferably still in the brewery with CO 2 added (carbonated), then to the Transport customers. Alternatively, the beer can be transported without pressure and carbonated at the destination. When carbonating the beer almost any desired CO 2 content can be adjusted. It can therefore be made from the same unpressurized beer different taste or Rezenzrichtungen, however, which differ (only) by the CO 2 content
Natürlich kann das fertige Bier Zwischenschritten wie z.B. einer Filterung oder Pasteurisierung unterworfen werden. Dadurch, dass auch dies „drucklos“, also vor dem Karbonisieren erfolgen kann, wird der technische Aufwand deutlich reduziert. Of course, the finished beer can take intermediate steps such as be subjected to filtering or pasteurization. Due to the fact that this too can be done "without pressure", ie before the carbonization, the technical complexity is significantly reduced.
Als Bier wird im Rahmen dieser Anmeldung das Produkt nach Abschluss der Nachgärung bezeichnet, auch wenn noch nicht karbonisiert wurde. „Jungbier“ ist also etwas anderes als Bier. Während der Hauptgärung wird die Würze zu Jungbier. Der Übergang erfolgt kontinuierlich. Lediglich der Einfachheit halber wird im Rahmen dieser Anmeldung die Würze bis zum Abschluss der Hauptgärung als Würze und erst mit Einsetzen der Nachgärung als Jungbier bezeichnet. Die Hauptgärung und auch die Nachgärung erfolgt in Behältern. Lediglich um eine Unterscheidung der Behälter zu ermöglichen, wird das Gefäß für die Hauptgärung als „Gärtank“ und das Gefäß für die Nachgärung als „Lagertank“ bezeichnet. Natürlich kann in der Praxis der Gärtank auch der Lagertank sein. Bei manchen Brauereine ist dies aber schon wegen der unterschiedlichen Temperaturen bei denen die Haupt- und die Nachgärung ablaufen nicht der Fall. Nach der Erfindung ist das ansonsten übliche Umpumpen aber nicht mehr notwendig. In the context of this application, the term "beer" refers to the product after completion of secondary fermentation, even if it has not yet been carbonated. "Jungbier" is something different than beer. During the main fermentation, the wort becomes green beer. The transition is continuous. Only for the sake of simplicity, in the context of this application, the wort until the completion of the main fermentation as wort and only with onset of secondary fermentation referred to as young beer. The main fermentation and the secondary fermentation takes place in containers. Merely to allow a distinction of the containers, the vessel for the main fermentation is called "fermentation tank" and the vessel for the secondary fermentation as a "storage tank". Of course, in practice, the fermentation tank can also be the storage tank. For some breweries, however, this is not the case because of the different temperatures at which the main and secondary fermentation take place. According to the invention, the otherwise usual pumping over is no longer necessary.
Als Kopfbereich eines Tanks wird üblicherweise der Bereich eines Tanks beschrieben, der zwischen dem Flüssigkeitsspiegel und dem Tankdeckel vorgesehen ist. Dieser Bereich wird oft auch als „Gärraum“ bezeichnet, weil er den bei der Gärung entstehenden Schaum aufnimmt. Nach der Erfindung sind der Gärtank und/oder Lagertank folglich bevorzugt geschlossene Behälter, mit einem Anschluß im Kopfbereich, über den mittels einer Unterdruckquelle, z.B. einer Vakuumpumpe im Kopfbereich des entsprechenden Tanks ein Unterdruck erzeugt werden kann. Alternativ kann auch der hydrostatische Druck genutzt werden, um einen Unterdruck im Kopfbereich des Gär- und/oder Lagertanks zu erzeugen: Dazu genügt es, die entsprechende Flüssigkeit in den Tank einzufüllen und den Kopfraum dicht zu verschließen. Anschließend kann am unteren Ende des Tanks etwas Flüssigkeit über ein Ventil entnommen werden. Durch den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit (Würze, Jungbier, Bier) stellt sich folglich im Kopfbereich ein Druck ein, der kleiner ist als der Umgebungsdruck und entweder durch die Differenz aus dem Umgebungsdruck und dem Druck der Flüssigkeitssäule in dem Tank oder den Dampfdruck der Flüssigkeit begrenzt ist. Ist der gewünschte Unterdruck im Kopfbereich eingestellt, dann kann das Ventil wieder geschlossen werden. Die auf diese Art abgezogene Flüssigkeit kann in einen anderen Tank wieder eingefüllt werden und so auch der Gärung zugeführt werden. Sie muss nicht verworfen werden. The head region of a tank is usually described as the area of a tank which is provided between the liquid level and the tank lid. This area is often referred to as a "fermentation room" because it absorbs the resulting during fermentation foam. According to the invention, the fermentation tank and / or storage tank are therefore preferably closed containers, with a connection in the head region, by means of which a negative pressure can be generated by means of a vacuum source, eg a vacuum pump in the head region of the corresponding tank. Alternatively, the hydrostatic pressure can be used to generate a negative pressure in the head region of the fermentation and / or storage tank: It is sufficient to fill the corresponding liquid in the tank and close the headspace tight. Then, at the bottom of the tank, some liquid can be removed via a valve. As a result of the hydrostatic pressure of the liquid (wort, green beer, beer), a pressure which is smaller than the ambient pressure and limited either by the difference between the ambient pressure and the pressure of the liquid column in the tank or the vapor pressure of the liquid is established in the head region is. If the desired negative pressure is set in the head area, then the valve can be closed again. The withdrawn in this way liquid can in another tank be filled again and so also be fed to the fermentation. It does not have to be discarded.
Unterdruck meint hier einen Druck im Kopfbereich der kleiner ist als der atmosphärische Umgebungsdruck. Der Umgebungsdruck beträgt bei Normbedingungen 1013hPa, variiert aber je nach Höhe der Messstation und Wetterlage. Wenn nun am Ort der Haupt und/oder Nachgärung ein Umgebungsdruck von z.B. 1013 hPa herrscht, dann beträgt der Druck im Kopfbereich bevorzugt weniger als 1013 hPa, z.B. 750hPa oder weniger, bevorzugt weniger als 500hPa, besonders bevorzugt weniger als 250hPa. Negative pressure here means a pressure in the head area which is smaller than the atmospheric ambient pressure. The ambient pressure at standard conditions is 1013hPa, but varies depending on the height of the measuring station and weather conditions. If, at the location of the main and / or secondary fermentation, an ambient pressure of e.g. 1013 hPa, then the head pressure is preferably less than 1013 hPa, e.g. 750 hPa or less, preferably less than 500 hPa, more preferably less than 250 hPa.
Durch die Einstellung des Drucks im Kopfbereich des Gär- und/oder Lagertanks auf einen vorbestimmten Wert, erhält man zudem ein Produkt das weniger von den üblichen Druckschwankungen abhängt. Durch Wahl einer vorbestimmten Temperatur und eines vorbestimmten (Unter)Drucks kann ein Jungbier bzw. ein Bier mit einem reproduzierbar eingestellten (geringen) CO2-Gehalt erzeugt werden. By adjusting the pressure in the head region of the fermentation and / or storage tank to a predetermined value, you also get a product that is less dependent on the usual pressure fluctuations. By selecting a predetermined temperature and a predetermined (sub) pressure, a green beer or a beer can be produced with a reproducibly set (low) CO 2 content.
Der Druck im Kopfbereich des Gärtanks und/oder Lagertanks wird während der Haupt- bzw. Nachgärung bevorzugt zumindest in etwa auf einen konstanten Wert geregelt oder entsprechend gesteuert. Allerdings können Druckschwankungen in dem Gärtank und/oder Lagertank genutzt werden um eine zumindest teilweise Umschichtung des Jungbiers bzw. der Würze zu erreichen. Beispielsweise kann der Druck im Kopfraum um einen bestimmten Wert oszillieren. The pressure in the head region of the fermentation tank and / or storage tank is preferably regulated or controlled at least approximately to a constant value during the main fermentation or subsequent fermentation. However, pressure fluctuations in the fermentation tank and / or storage tank can be used to achieve an at least partial rearrangement of the young beer or the wort. For example, the pressure in the headspace can oscillate by a certain amount.
Vorzugsweise wird ein Differenzdruck zwischen dem Bereich des Tankbodens und dem Kopfraum bestimmt. Besonders bevorzugt wird der Differenzdruck durch wenigstens zwei in einem festen bekannten vertikalen Abstand zueinander und unterhalb der zu erwartenden Füllhöhe angeordnete Drucksensoren bestimmt. Anhand dieses Differenzdrucks kann der Fortgang der Gärung, also der Abbau der in der Würze bzw. dem Jungbier enthaltenen Zucker bestimmt werden. Aus dem Differenzdruck kann wegen des bekannten vertikalen Abstands unmittelbar die Dichte und somit der Zuckergehalt der Flüssigkeit bestimmt werden. Zudem ist in der Regel die Anfangsdichte der Würze bekannt, was eine Kalibrierung der Messung erlaubt. Besonders bevorzugt wird die Änderung des Differenzdrucks als Funktion der Zeit bestimmt, also die Ableitung des Differenzdrucks. Weil die Haupt- als auch die Nachgärung jeweils bei zumindest in etwa konstanter Temperatur durchgeführt werden, kann anhand der Ableitung ohne Kenntniss des zu erwartenden minimalen Differenzdrucks oder der Anfangsdichte auf den Zuckergehalt geschlossen werden. Die bisher notwendige meist händisch durchgeführte Entnahme einer Probe kann dann entfallen. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, das der Differenzdruck ein Maß für die mittlere Dichte der Flüssigkeitssäule in dem Gär- und/oder Lagertank ist. Bei der händischen Probenentnahme erfolgt diese meist über einen Probenhahn im unteren Bereich des Tanks, wobei die Flüssigkeit in dem Tank meist entsprechend ihrer Dichte geschichtet ist (sofern keine aufwendige Umwälzung erfolgt). Preferably, a differential pressure between the area of the tank bottom and the head space is determined. Particularly preferably, the differential pressure is determined by at least two in a fixed known vertical distance from each other and below the expected filling level arranged pressure sensors. On the basis of this differential pressure, the progress of the fermentation, ie the degradation of the sugar contained in the wort or the green beer can be determined. From the differential pressure can be determined directly because of the known vertical distance, the density and thus the sugar content of the liquid. In addition, as a rule, the initial density of the wort is known, which allows a calibration of the measurement. Particularly preferably, the change in the differential pressure is determined as a function of time, that is, the derivative of the differential pressure. Since the main and the secondary fermentation are each carried out at at least approximately constant temperature, it can be concluded from the derivation without knowledge of the expected minimum differential pressure or the initial density on the sugar content. The hitherto necessary usually manually performed removal of a sample can then be omitted. Another advantage of the method is that the differential pressure is a measure of the average density of the liquid column in the fermentation and / or storage tank. In the manual sampling, this is usually done via a sampling tap in the lower part of the tank, the liquid in the tank is usually layered according to their density (if no complicated circulation takes place).
Ein Bier, das nach dem oben beschriebenen Verfahren gebraut wurde lässt sich analytisch von einem Bier, dass ohne die beschriebene Druckreduzierung gebraut wurde unterscheiden, weil die Hefe wegen des geringeren hydrostatischen Drucks und wegen des geringeren CO2-Partialdrucks in der Flüssigkeit weniger Stress leidet. Dieser geringe Stress äußert sich in einer geringfügig anderen Zusammensetzung der Stoffwechselprodukte, z.B. einem geringeren Diacetylwert. A beer brewed by the method described above can be analytically distinguished from a beer brewed without the pressure reduction described, because the yeast is less stressed because of lower hydrostatic pressure and lower CO 2 partial pressure in the liquid. This low stress manifests itself in a slightly different composition of the metabolites, eg a lower diacetyl value.
Brauerei zur Durchführung des Verfahrens hat daher vorzugsweise zumindest einen Gär- und/oder Lagertank, der Mittel zum Erzeugen eines Drucks p kleiner oder gleich dem Umgebungsdruck im Kopfraum des Gär- und/oder Lagertanks während der Haupt- und/oder Nachgärung aufweist. Der Gär- und/oder Lagertank ist bevorzugt fest mit dem Sudhaus verrohrt oder einem Würzereservoir verrohrt. Ebenso bevorzugt kann der Gär- und/oder Lagertank mit einer Abfüllanlage zur Abfüllung des Biers in druckfeste Gebinde verbunden verrohrt sein, wobei die Abfüllanlage vorzugsweise einen Karbonisierer aufweist um das Bier mit dem gewünschten CO2-Gehalt zu versetzen (typischerweise größer gleich 3,5 g/l und kleiner gleich 10g/l Bier). Der Karbonisierer kann beispielsweise ein Inlinekarboniserer sein. Alternativ kann das Karbonisieren auch in einem druckfesten Behälter erfolgen in dem das fertige Bier ausgeliefert wird. Brewery for carrying out the method therefore preferably has at least one fermentation and / or storage tank, the means for generating a pressure p less than or equal to the ambient pressure in the headspace of the fermentation and / or storage tank during the main and / or secondary fermentation. The fermentation and / or storage tank is preferably cased with the brewhouse or piped to a wort reservoir. Also preferably, the fermentation and / or storage tank can be connected to a bottling plant for bottling the beer in pressure-resistant containers, the bottling plant preferably has a carbonator to the beer with the desired CO 2 content to set (typically greater than or equal 3.5 g / l and less than 10g / l of beer). The carbonator may be, for example, an in-line carboniser. Alternatively, the carbonization can also be done in a pressure-resistant container in which the finished beer is delivered.
Natürlich kann zwischen dem Gär- und/oder Lagertank eine Filterungsanlage oder eine Anlage zur Pasteurisierung und/oder Kurzzeiterhitzer, ebenso wie Pumpen, Ventile und dgl zwischengeschaltet sein. Of course, between the fermentation and / or storage tank, a filtering system or plant for pasteurization and / or short-term heating, as well as pumps, valves and the like can be interposed.
Als Mittel zur Erzeugung des Unterdrucks im Kopfbereich des Gar- und/Lagertanks sind z.B. Vakuumpumpen und/oder Wasserstrahlpumpen und/oder Turbomolekularpumpen geeignet. Der Auslass der entsprechenden Pumpe ist bevorzugt zumindest mittelbar mit dem Karbonisierer verbunden, um das von der Hefe erzeugte CO2 dem Bier wieder zuzusetzen. Besonders bevorzugt speist die Pumpe ein Druckreservoir aus dem der Karbonisierer das CO2 entnimmt. As a means for generating the negative pressure in the head region of the cooking and / or storage tanks, for example, vacuum pumps and / or water jet pumps and / or turbomolecular pumps are suitable. The outlet of the corresponding pump is preferably at least indirectly connected to the carbonator in order to reintroduce the CO 2 produced by the yeast to the beer. Particularly preferably, the pump feeds a pressure reservoir from which the carbonator removes the CO 2 .
Die Erfindung wurde anhand von Bier beschrieben, sie lässt sich aber auf alle bisher unter Überdruck oder atmosphärischem Druck fermentierten Getränke übertragen, sofern bei der Fermentation ein Gas entsteht, z.B. CO2. Indem der Druck im Kopfbereich des Fermentationsbehälters unter den Umgebungsdruck abgesenkt wird. Die alkoholische Gärung ist daher nur ein Beispiel für eine Fermentation. In einigen Ländern entfällt das oben genannte Mälzen, dort werden auch ungemälzte Stärketräger vermaischt und zu einer Würze bereitet, wobei die notwendigen Enzyme anders oder durch geringe Zugaben gemälzter Stärketräger zugesetzt werden. The invention has been described with reference to beer, but it can be transferred to all previously fermented under pressure or atmospheric pressure beverages, if the fermentation produces a gas, for example CO 2 . By lowering the pressure in the head of the fermentation tank below the ambient pressure. The alcoholic fermentation is therefore only one example of a fermentation. In some countries, the above-mentioned malting is omitted, where unmalted starch carriers are also mashed and made into a wort, the necessary enzymes being added differently or by small additions of malted starch carriers.
Kern der Erfindung ist die Erkenntniss, dass der einzige Grund für eine Fermentation unter einem Überdruck im Kopfbereich eines Fermentationstanks die Lösung bzw. zumindest vorübergehende physikalische Bindung von CO2 in der Flüssigkeit ist, dass aber dieser Überdruck im Kopfbereich zu einer Vielzahl von Problemen führt (s.o.), insbesondere auch die Fermentation verlangsamt, weil CO2 ein Stoffwechselprodukt der für die Fermentation verwendeten Mikroorganismen, wie z.B. Hefen ist. Nach der herrschenden Lehrmeinung ist die Nachgärung unter einem Überdruck die einzige Methode um ausreichend CO2 in Bier zu binden. Durch ein Absenken des Druckniveaus im Kopfbereich des Fermentationstanks unter den Umgebungsdruck kann eine Anreicherung des Stoffwechselprodukts reduziert, wenn nicht sogar verhindert werden. Der einzige vermeintliche Nachteil, dass das CO2 dem Endprodukt durch das sogenannte Karbonisieren wieder zugefügt werden muss wird durch Vorteile (s.o.) beim Handling der drucklosen Zwischenprodukte überkompensiert. The core of the invention is the knowledge that the only reason for a fermentation under an overpressure in the head region of a fermentation tank is the solution or at least temporary physical binding of CO 2 in the liquid, but that this overpressure in the head area leads to a multiplicity of problems ( so), in particular also slows down the fermentation, because CO 2 is a metabolite of the microorganisms used for the fermentation, such as yeasts. According to the prevailing opinion, secondary fermentation under an overpressure is the only method to bind sufficient CO 2 in beer. By lowering the pressure level in the head region of the fermentation tank below the ambient pressure, an enrichment of the metabolic product can be reduced, if not prevented. The only supposed disadvantage that the CO 2 must be added to the end product by the so-called carbonization is overcompensated by advantages (see above) in the handling of the unpressurised intermediates.
Beschreibung der Zeichnungen Description of the drawings
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. The invention will now be described by way of example without limitation of the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings.
Die einzige Figur zeigt einen Gär- und Lagertank
Zwischen dem Tankdeckel
Eine Steuerung
An der Wandung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10 10
- Gär- und/oder Lagertank Fermentation and / or storage tank
- 11 11
- Wandung wall
- 12 12
- Ein- und Auslass Inlet and outlet
- 14 14
- Abzugsöffnung / Entlüftung Discharge opening / venting
- 15 15
- Manometer / Drucksensor Pressure gauge / pressure sensor
- 17 17
- Kopfraum / Gärraum Headspace / fermentation room
- 18 18
- Tankboden tank bottom
- 19 19
- Tankdeckel filler cap
- 20 20
- Flüssigkeitsspiegel der Würze bzw. des Jungbiers Liquid level of the wort or the green beer
- 30 30
- Unterdruckpumpe Vacuum pump
- 40 40
- Steuerung control
- p1 p1
- Drucksensor pressure sensor
- p2 p2
- Drucksensor pressure sensor
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