DE19740319A1 - Verfahren und Anordnung zur beschleunigten Hefevermehrung im Brauprozeß - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur beschleunigten Hefevermehrung im BrauprozeßInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur beschleunigten Hefevermehrung im Brau
prozeß, bei dem in einem als Assimilator bezeichneten Hefevermehrungstank, der
mit einer Zu- und Ablaufleitung verbunden ist, eine Grundmenge Hefe mit als Nah
rung der Hefe dienender Nährlösung (Würze) in Form einer Würze-Hefe-Sus
pension vorgelegt wird, die Suspension durch einen Kreislauf außerhalb des
Assimilators umgepumpt und beim Umpumpen mit Sauerstoff angereichert wird
und bei dem sich die Suspension in diesem Milieu unter geregelten Wachstums
bedingungen bis zu einer vorgegebenen Populationsdichte vermehrt, worauf die
Suspension teilweise oder ganz aus dem Assimilator abgezogen und einem Gär
tank zugeführt wird.
Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist in wesentlichen Verfahrensschritten
aus der DE 43 31 409 C1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden darüber hinaus
eine vom Extraktgehalt der Suspension abhängige Meßgröße und der Sauerstoff
gehalt der Suspension laufend gemessen und in für das jeweilige Vermehrungs
programm festgelegten Grenzen gehalten.
Die Realisierung des in der DE 43 31 409 C1 vorgeschlagenen Verfahrens stößt
auf Schwierigkeiten, wobei die erwartete Vermehrungsrate der Hefe nicht erreicht
wird. Ursachen hierfür sind in der ebenfalls in der DE 43 31 409 C1 vorgeschlage
nen Anlage zu suchen, die die verfahrenstechnischen Anforderungen nicht be
friedigend umsetzen kann. So hat es sich gezeigt, daß der Substratverbrauch im
Vermehrungsbehälter derart hoch ist, daß die Würzen schon in dem Vermeh
rungsbehälter endvergoren werden, einhergehend mit einer entsprechenden
Bruchbildung der Hefen. Durch die sich vermehrende Hefe wird der Sauerstoff
schneller verbraucht als dieser zugeführt wird. Durch die Hefebelüftungseinrich
tung und den Anfall von Gärungskohlensäure, bedingt durch die vorgenannte
Endvergärung im Vermehrungsbehälter, wird in letzterem mehr Schaum gebildet
als in der gleichen Zeit zusammenfällt, so daß der Vermehrungsbehälter perma
nent überschäumt. Die dabei auftretenden Hefeverluste betragen bis zu 20%.
Darüber hinaus wurde anhand von aus dem Konusbereich des Vermehrungsbe
hälters gezogenen Proben festgestellt, daß die Würze-Hefe-Suspension milchige
und vollkommen schaumige Konsistenz aufwies. Dieser Tatbestand ist ein Indiz
dafür, daß einerseits Gärungskohlensäure gebildet und andererseits Sauerstoff
aus der Lösung ausgetrieben wird, wobei die Größe der Gasblasen sehr gering
ist. Darüber hinaus ist zu vermuten, daß diese derart kleinen Gasblasen aufgrund
der kleinen Durchmesser und der vorhandenen großen Oberflächenspannung
unter den vorherrschenden Bedingungen weder zerplatzen noch koaleszieren. Im
Endergebnis ist eine Abscheidung der kleinen Gasblasen unter der Schwerkraft
weitgehend nicht gegeben. Der im Vermehrungsbehälter überreichlich gebildete
und überaus stabile Schaum wird durch Umpumpen im Kreislauf außerhalb des
Vermehrungsbehälters bei jedem Umlauf nochmals weiter verfeinert.
Durch die vorstehend geschilderten Sachverhalte kann der Lufteintrag, dem die
Aufgabe zugrunde liegt, die Würze mit Sauerstoff zu sättigen, nicht weiter erhöht
werden, so daß die logarithmische Wachstumsphase, deren Realisierung sich das
vorgenannte Verfahren zum Ziel gesetzt hat, einerseits nicht sichergestellt ist und
andererseits können die mit dem Verfahren insgesamt erstrebten Hefevermeh
rungsraten nicht erreicht werden. Selbst wenn die Voraussetzungen für eine Er
höhung der Umpumpleistung im Kreislauf gegeben wären, so daß dem Substrat
mehr Sauerstoff angeboten werden könnte, wäre das bekannte Verfahren wegen
des relativ hohen Energiebedarfs ungünstig.
Zur Bewältigung der vorstehend erwähnten Probleme und nachteiligen Wirkungen
wurde bereits vorgeschlagen, die Schaumbildung durch wirksame Abscheidung
der überschüssigen Luft und Gärungskohlensäure zu reduzieren, und zwar durch
die Anordnung einer geeigneten Trenneinrichtung im Bereich der Kreislauffüh
rung. Diese Maßnahmen waren jedoch nicht erfolgreich.
Darüber hinaus sind noch weitere Verfahren und Anlagen zur Vermehrung von
Bierhefe bekannt geworden (DE 41 37 537 C2; DE 43 08 459 C2). Sie zeichnen
sich unter anderem übereinstimmend dadurch aus, daß eine Würze-Hefe-Sus
pension durch einen Kreislauf außerhalb eines Vermehrungsbehälters umge
pumpt wird, daß der Würze-Hefe-Suspension beim Umpumpen sterile Luft und
weitere Würze zugeführt wird, und daß die erzeugte Hefe nach Erreichen eines
Maximalvolumens im Vermehrungsbehälter zur weiteren Verwendung abgeführt
wird. Die jeweilige Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist im wesentlichen
dadurch gekennzeichnet, daß der Vermehrungsbehälter in seinem oberen Bereich
einen Zulauf und in seinem unteren Bereich einen Ablauf aufweist, und daß eine
Umpumpeinrichtung vorgesehen ist, die den Auslauf über eine Pumpe, eine Belüf
tungs- und eine Mischeinrichtung mit dem Zulauf verbindet.
Der Vermehrungsbehälter wird auf Parameter eingestellt, die von den optimalen
Gärungsparametern abweichen, jedoch für die Vermehrung der Hefezellen geeig
net sind. Ziel der Verfahren ist es, eine ständige logarithmische Vermehrung der
Hefe zu gewährleisten. Die "logarithmische Phase" stellt die eigentliche Vermeh
rungsphase bei der Hefekultivierung dar. In dieser findet eine exponentielle Ver
mehrung statt, die in kurzer Zeit zu einem massiven Zellwachstum führt. Insbe
sondere das Verfahren gemäß DE 43 31 409 C1 ist im Hinblick auf die optimale
Vermehrung der Hefe im Rahmen der logarithmischen Wachstumsphase ausge
legt. Hierzu werden aerobe Bedingungen geschaffen, daß heißt die Vermehrung
der Hefe erfolgt in Anwesenheit von sauerstoffgesättigter Würze, die sich unter
atmosphärischem Druck befindet. Dabei vermehrt sich die Hefe mit maximaler
Geschwindigkeit, wobei die in der Würze enthaltenen Nährstoffe im Atmungs
stoffwechsel metabolisiert werden und nicht, wie unter anaeroben Bedingungen - also
unter Abwesenheit von gelöstem Sauerstoff - vergoren werden.
Sofern es gelingt, den Atmungsstoffwechsel durch die Hefe aufrecht zu erhalten,
ist die energetische Ausnutzung der Würzeinhaltstoffe ca. 19 mal höher als bei
der Vergärung derselben, wodurch wesentlich mehr Biomasse bei gleichem
Nährstoffeinsatz gebildet wird. Darüber hinaus werden weit weniger Gärungsne
benprodukte gebildet, wie z. B. organische Säuren und Kohlendioxyd, die zu ei
nem Sturz des pH-Wertes des Substrats und im Fall der Kohlendioxydbildung zum
Austreiben von Sauerstoff aus der Lösung führen.
Die Belüftung des Substrates im Assimilator kann auf zweierlei Arten realisiert
werden. Die erste Möglichkeit besteht darin, das Substrat im Assimilator direkt
mittels lanzenähnlicher Düsenstöcke oder anderen geeigneten Vorrichtungen zu
begasen. Bei der zweiten Möglichkeit, von der in den vorstehend namentlich ge
nannten Druckschriften Gebrauch gemacht wird, wird das Substrat über eine
Bypaßleitung zum Assimilator, die aus dessen kegelförmigem Bodenteil aus- und
etwa auf halber Höhe wieder in den Assimilator einmündet, im Kreislauf umge
wälzt, wobei das Substrat auf seinem Wege über die Bypaßleitung in dieser mit
Sterilluft angereichert wird.
Nach Angaben in der Fachliteratur benötigt die Hefe 0,74 g O2/g Hefetrockensub
stanz-Zuwachs. Dies entspricht 90 mg O2/Liter Würze und ist ein etwa zehnfach
höherer Bedarf an Sauerstoff als normalerweise bei der Belüftung von Würze zur
Vermehrung der Hefe zu Beginn des Gärprozesses gelöst werden muß (9 bis 10
mg O2/Liter Würze).
Die Einbringung der Luft in das über den Bypaß geführte Substrat erfolgt übli
cherweise über Strahldüsen in Verbindung mit einem Stufendiffusor, mit Strahlroh
ren, mit statischen Mischern oder mit Injektordüsen, und sie ist meist mit relativ
hohem Energieaufwand verbunden. Bekanntlich steigt die Fähigkeit von Flüssig
keiten, Gase zu lösen, mit dem herrschenden Lösungsdruck. Selbst wenn unter
Gegendruck im Leitungssystem höhere Lösungswerte erreicht werden, geht der
Sauerstoffgehalt meist hinter der Eingabestelle oder spätestens nach der Druck
haltung wieder zurück auf jenen Gehalt, der dem Druck im Assimilator, in den die
Bypaßleitung einmündet, und der Substrattemperatur entspricht (ca. 12 mg
O2/Liter bei 0,5 bar Überdruck und 15°C). Die Hefe nimmt den Sauerstoff nur im
gelösten Zustand sofort zum Stoffwechsel auf. Man spricht in diesem Zusammen
hang von "Zehrung", die in 10 bis 20 Minuten stattfindet, so daß der Sauerstoffge
halt gegen null geht, wenn kein weiterer mehr zugeführt wird. Ist jedoch ein konti
nuierliches Sauerstoffangebot gegeben, dann wird die Sauerstoffaufnahme durch
die herrschenden Stoffübergangsbedingungen und die Verweilzeit bestimmt. Der
Stoffübergang vom Kern der Gasphase in die Flüssigkeit wird bekanntlich durch
den Stoffdurchgangskoeffizienten, die wirksame Austauschfläche, die Gleichge
wichtskonzentration und die aktuelle Konzentration des Sauerstoffs in der Lösung
determiniert.
Der gegenwärtige Stand der Technik bei der Begasung von Würze im Bypaß zum
Assimilator sei hinsichtlich der bislang festgelegten Bedingungen an einem Bei
spiel verdeutlicht: In 20 Stunden werden in einem mit 440 hl Substrat befüllten
Assimilator bei einer Umpumpleistung von 200 hl/h insgesamt 4000 hl Substrat
umgewälzt. Der notwendige Sauerstoffbedarf, kontinuierlich eingebracht in den
Umlaufstrom von 200 hl/h, beträgt rund 36 kg, um in dem im Assimilator vorgeleg
ten Substratvolumen (440 hl) die Zellzahl von 15 auf 70 Mio. Zellen/ml (übliche
Konzentration) zu vermehren. Dies bedeutet, daß aktuell ständig im Zuge der Be
gasung im Bypaß 90 mg O2/Liter zu lösen sind.
Die Erfahrung zeigt, daß beispielsweise bei einem Gegendruck von 4 bar Über
druck, einer Temperatur von 15°C und beim Einsatz eines einzigen statischen
Mischers, der mit einer maximalen Fließgeschwindigkeit von 2,8 m/s betrieben
werden kann und der dabei einen Druckverlust von 1 bar aufweist, ungefähr 50
mg O2/Liter mittels einer üblichen Begasungsrate zu lösen sind. Wird nun derart
mit Sauerstoff angereicherte Würze in den Assimilator eingeleitet, in dem lediglich
ein Gegendruck von 0,5 bar Überdruck herrscht und bei dem demzufolge auf
grund der Gleichgewichtsbedingungen maximal 12 mg O2/Liter lösbar sind, dann
entweicht nach der Druckabsenkung der überschüssige Sauerstoff aus der Wür
ze. Dies zeigt, daß die hohen Sauerstoffkonzentrationen in der Würze den Mikro
organismen nur für sehr kurze Zeit im Bereich des Bypaßsystems vor der Druck
haltung zur Zehrung zur Verfügung steht.
Die vorstehend geschilderte Situation stellt sich so bei allen bisher bekannt ge
wordenen Verfahren und Einrichtungen, die mit einer Kreislaufführung des
Substrates über ein Bypaßsystem arbeiten, in annähernd adäquater Weise dar.
Daher wurde in diesem Zusammenhang bereits vorgeschlagen, die Sauerstoff
zehrung unter höherem Druck in eine längere Lösungsstrecke zu legen und damit
einer längeren Verweilzeit zu unterwerfen. Dies soll gemäß einem Vorschlag da
durch erreicht werden, daß mehrere statische Mischer hintereinander geschaltet
werden, wodurch sich einerseits der Druckverlust entsprechend der Anzahl der
eingesetzten statischen Mischer erhöht und die zur Durchströmung notwendige
Verweilzeit verlängert. Die Verweilzeit zur Zehrung soll dabei noch durch Rohr
stücke zwischen den einzelnen Mischern auf kostengünstige Weise verlängert
werden. Auch diese Maßnahmen vermochten das Problem der hinreichenden
Sauerstoffanreicherung bei gleichzeitiger Begrenzung der Schaumbildung nicht zu
lösen.
In Abhängigkeit von der Größe der Brauerei und den immer höheren Anforderun
gen an eine gleichmäßig hohe Bierqualität bei kürzeren Produktionszeiten, ge
paart mit niedrigen Herstellkosten, steigen auch die Anforderungen an die Güte
und Leistungsfähigkeit der Hefe. Diese Anforderungsmerkmale sind nur mit kon
trollierbaren, stets gleichen Durchlaufbedingungen bei der batchweisen oder kon
tinuierlichen Hefereinzucht bzw. Hefeproduktion für den Gärprozeß erreichbar.
Besonderes Augenmerk wird heute auf eine beschleunigte Hefereinzucht gelegt,
wobei die Brauereien zum Anstellen und Vergären der Biere immer mehr aerob
hergeführte Reinzuchthefen - das ist eine fast unvergorene Würze mit hoher Zell
konzentration von ca. 80 bis ≧ 120 Mio. Zellen/ml - verwenden. Damit soll der
Verbrauch von Satz- oder Kernhefen aus den zylindrokonischen Gärtanks für die
nächstfolgenden Führungen reduziert werden. Die beschleunigte Hefevermehrung
hat die Aufgabe, die Herführzeiten von Reinzuchten wesentlich zu verkürzen und
womöglich die Verwendung von Satzhefen ganz zu ersetzen. Als Zielsetzung im
Rahmen von Maßnahmen zur beschleunigten Hefevermehrung kann heute gelten,
die bisher benötigten Herführzeiten von Reinzuchten nach Maßgabe der Herführ
temperatur, des Sauerstoffbedarfs und der Umwälzrate im Herführtank auf 20-30
% zu reduzieren.
Beschleunigte Hefevermehrung bedeutet im Kontext zum gesamten Brauprozeß
u. a. weniger erforderliche Tankkapazität und damit eine kleinere Dimensionierung
der Hefekeller und hohe Versorgungsleistung der Würze mit den daraus resultie
renden Vorteilen. Hierzu ist Voraussetzung, daß das Angebot an gelöstem Sau
erstoff an die Hefezellen in zeitlich ausreichendem Maße und hinreichende
Stoffaustauschbedingungen gegeben sind. Eine Begasung im Assimilationstank
ist wegen des Aufschäumens der Reinzucht nur bedingt möglich. Die Tanks dür
fen deshalb allenfalls nur bis zur Hälfte gefüllt sein. Aus reinigungstechnischen
und biologischen Gründen (Kontaminationsgefahr) lehnen heute immer mehr
Brauereien bewegliche Einbauten in den Reinzuchttanks ab, die beispielsweise
durch Umwälzung des Substrates den Stoffaustausch intensivieren sollen. Die
Anreicherung der Reinzucht außerhalb des Assimilationstankes im Zuge des Um
pumpens ist mit den vorstehend beschriebenen Nachteilen verbunden (s. u.a.
DE 43 31 409 C1).
Es ist bekannt, daß bei der Hefevermehrung der Zellzuwachs bzw. die erzeugte
Hefetrockensubstanz pro Generationszeit im wesentlichen abhängig ist von der
Umwälzleistung des Substrates im Tank, wobei der Zusammenhang gilt:
O2-Konzentration × Umwälzleistung = erzeugte Masse Hefe.
Unter Generationszeit versteht man die Zeit zur Vermehrung der Zellzahl auf das
Doppelte der Ausgangszellzahl. Sie ist unter sonst optimalen Herführbedingungen
unter anderem sehr stark von der Herführtemperatur abhängig. Neben einer mög
lichst hohen Sauerstoffbeladung der Suspension ist eine möglichst hohe Umwälz
leistung zu realisieren, die im Wege des vorgenannten Umpumpverfahrens nur mit
erheblichen Aufwand bezüglich der Dimensionierung der Strömungswege und
einem relativ hohen Energiebedarf verwirklicht werden kann.
Ziel der Erfindung ist eine beschleunigte, batchweise oder kontinuierliche Hefer
einzucht bzw. Hefeproduktion für den Gärprozeß (Verkürzung der Herführzeiten
von Reinzuchten), wobei die Hefevermehrung mit relativ einfachen Mitteln bei
geringem spezifischen Energiebedarf stattfinden soll.
Dieses Ziel wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Verfahrens sind Gegenstand
weiterer Unteransprüche. Eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens ge
mäß der Erfindung ist durch die Merkmale des Nebenanspruchs 6 gekennzeich
net. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorgeschlagenen Anordnung sind Ge
genstand weiterer Unteransprüche.
Die wesentlichen Verfahrensschritte, durch die sich das vorgeschlagene Verfah
ren von bekannten Verfahren unterscheidet, bestehen darin, daß ein über den
Kreislauf dem Assimilator entnommener Teilstrom, nachfolgend als Treibstrom
bezeichnet, bei einem gegenüber dem Druck im Assimilator höheren Druck mit
Sauerstoff angereichert wird, daß dieser derart mit Sauerstoff angereicherte
Treibstrom anschließend im Assimilator auf einen dort herrschenden Druck ent
spannt wird, und daß die durch die Entspannung entstehende kinetische Energie
des Treibstromes einen den gesamten Inhalt des Assimilators umfassenden Kon
vektionsstrom generiert. Durch die mittels des Treibstromes der Würze-Hefe-
Suspension im Assimilator zugeführte Energie wird dort eine Konvektionsströ
mung entfacht, die eine Umwälzleistung im Assimilator zur Folge hat, die ein
Vielfaches der Umwälzleistung infolge Umpumpens bei den vorgenannten be
kannten Verfahren beträgt. Es hat sich in diesem Zusammenhang gezeigt, daß
bei einer Umpumpleistung, die stündlich etwa einmal den Nettoinhalt des Assimi
lators erfaßt, eine Umwälzleistung im Assimilator generiert wird, die etwa der 10-
fachen Umpumpleistung entspricht. Dadurch ist mit relativ geringem Energieein
satz ein intensiver Stoffaustausch zwischen dem Sauerstoff und den Hefezellen
gewährleistet.
Da die zur Erzeugung der Konvektionsströmung erforderliche Energie über einen
vom Substrat gebildeten Flüssigkeitsstrahl, einen Treibstrahl, in das System ein
gebracht wird, und zwar ohne bewegliche Teile, ist die Anordnung zur Durchfüh
rung des vorgeschlagenen Verfahrens, die vorzugsweise mit einer Flüssigkeits
strahl-Mischdüse arbeitet, im Durchfluß einfach zu reinigen. Dabei beschränkt sich
die gesamte hierfür erforderliche Anordnung auf einen leicht reinigbaren Auslauf
bereich im kegelförmigen Bodenteil des Assimilators. Der der Würze-Hefe-Sus
pension zuzuführende Sauerstoff wird in der Regel in Form von Sterilluft dem
über den Kreislauf dem Assimilator entnommenen Treibstrom zugeführt. Um die
Sauerstofflöslichkeit zu erhöhen, geschieht diese Zufuhr bei einem gegenüber
dem Druck im Assimilator höheren Druck. Im Rahmen der vorgeschlagenen An
ordnung zum Durchführen des Verfahrens ist zur Erreichung einer hohen Löslich
keit an Sauerstoff ein sogenannter statischer Mischer vorgesehen, der die
Stoffübergangsbedingungen durch Erzeugen einer hohen spezifischen Blasenoberfläche
begünstigt.
Bei der Entspannung des Treibstromes vom Begasungsdruck im statischen Mi
scher auf den Druck im Assimilator, der vorzugsweise, wie dies vorgesehen ist,
unter 0,5 bis 1 bar Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck zu halten ist,
wird einerseits ein Treibstrom hoher kinetischer Energie erzeugt, andererseits
bewirkt die Druckabsenkung eine teilweise Entbindung von gelöstem Sauerstoff.
Die dabei entstehenden mehr oder weniger großen Blasen werden durch die im
Treibstrahl vorliegenden Schubspannungen zerteilt, wobei der sich bildende Bla
senschwarm, bestehend aus feinen Blasen, durch die starke Konvektion sehr in
nig mit dem Substrat vermischt wird, so daß die Stoffübergangsbedingungen an
den Zellmembranen sich schnell und ständig erneuern.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren gemäß der Erfindung sind die in der nachfol
genden Tabelle 1 in der Spalte "BHV" (beschleunigte Hefevermehrung) angege
benen Generationszeiten tg zu erreichen, wobei in der Spalte "konventionell" die
bisher notwendigen Generationszeiten vergleichsweise angegeben sind:
Tabelle 1
Das vorgeschlagene Verfahren setzt konsequent die Erkenntnis um, daß der
Sauerstoffbedarf der Hefezellen, die sogenannte Zehrung, mit einer hohen Um
wälzrate im Assimilator bei geringerer O2-Lösung effizienter zu befriedigen ist als
mit hoher O2-Lösung, die allenfalls im Kreislauf, aber nicht im Assimilator zu ver
wirklichen ist, und kleinen Umwälzraten im Assimilator. Außerdem bietet das vor
geschlagene Verfahren der Hefe im Tank häufiger frisch gelösten Sauerstoff zur
Zehrung an, als dies bei den vorgenannten bekannten Verfahren der Fall ist.
Bei der vorstehend vorgeschlagenen Verwendung von Sterilluft entsteht wegen
der relativ großen Luftmengen, unter anderem wegen des anwesenden und nur
zu einem geringen Teil in Lösung gehenden Stickstoffs, sehr viel Schaum. Der
Assimilator wird deshalb nur etwa zur Hälfte befüllt. Um sein Überschäumen zu
verhindern, ist gegebenenfalls die Luftzugabe zu limitieren, was zu einem geringe
ren Sauerstoff-Angebot und einer Verlängerung der Vermehrungszeiten führen
kann. Um diesen Nachteil zu vermeiden, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung des
vorgeschlagenen Verfahrens vor, daß die Anreicherung des Treibstromes mit rei
nem Sauerstoff (O2) erfolgt.
Da die Stoffübergangsbedingungen bezüglich der Sauerstoff-Lösung im Substrat
durch die mit dem vorgeschlagenen Verfahren erzielbare intensive Konvektions
strömung außerordentlich günstig beeinflußt werden, sieht eine weitere Ausgestal
tung des vorgeschlagenen Verfahrens vor, daß der im Gesamtsystem des Assimi
lators befindlichen Würze-Hefe-Suspension stets Sauerstoff in einer Menge ange
boten wird, die den jeweiligen aktuellen Grundbedarf der Sauerstoffzehrung der
Hefezellen um einen definierten, eine schädliche Würzeoxidation vermeidenden
Betrag übersteigt. Ein derart hinreichendes Sauerstoff-Angebot für die Zehrung
der Hefezellen ist mit den bekannten Verfahren nicht befriedigend durchführbar,
da das Sauerstoff-Angebot aufgrund ungünstiger Stoffübergangsbedingungen
teilweise wirkungslos aus dem Substrat im Assimilator entweicht.
Um festzustellen, ob das Sauerstoff-Angebot für die Sauerstoffzehrung der Hefe
zellen hinreichend ist, sieht eine weitere Ausgestaltung des vorgeschlagenen
Verfahrens vor, daß die Sauerstoff-Konzentration im Treibstrom T1 gemessen und
der Meßwert zur Regelung für die im Assimilator aktuell erforderliche Sauer
stoff-Konzentration herangezogen wird.
Die Anordnung zum Durchführen des Verfahrens besteht aus einem tankartigen
Assimilator zur Aufnahme der Würze-Hefe-Suspension, der über eine Zu-, Ablauf- und
eine diese beiden Leitungen miteinander verbindende Umlaufleitung in Ver
bindung mit einer Umpumpeinrichtung und einer Einrichtung zur Sauerstoff-Zu
dosierung verfügt. In dieser an sich bekannten Anordnung ist gemäß der Erfin
dung in der Umlaufleitung ein statischer Mischer vorgesehen, in den die Einrich
tung zur Sauerstoff-Zudosierung einmündet. Desweiteren ist im Auslaufbereich
eines kegelförmigen Bodenteils des Assimilators eine Flüssigkeitsstrahl-Misch
düse angeordnet, deren Düse an die Zulaufleitung angeschlossen ist, und
darüber hinaus mündet der Auslauf des kegelförmigen Bodenteils in die Ablauflei
tung ein.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der Anordnung zu seiner Durchführung
gelingt es, wie die vorstehende Tabelle 1 zeigt, eine Generationszeit tg von weni
ger als vier Stunden zu realisieren. Dies bedeutet, daß in dieser Zeit jeweils eine
Verdoppelung der Zellzahl durch Vermehrung erreicht wird.
Um die Blasengröße mit Blick auf die erforderlichen günstigen Stoffübergangsbe
dingungen sehr klein zu halten und eine Koaleszenz der Blasen auf dem Weg
zwischen dem statischen Mischer und der Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse zu verhin
dern, sieht eine Ausführungsform der vorgeschlagenen Anordnung vor, daß der
statische Mischer im kürzestmöglichen Abstand zur Düse angeordnet ist.
Nach einer anderen Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung ist die
Entleerungsleitung, in Strömungsrichtung gesehen, hinter der Umwälzpumpe an
die Ablaufleitung angeschlossen. Dadurch ist es möglich, die Förderleistung der
Umwälzpumpe für die Entleerung des Assimilators zu nutzen.
Damit sich bei der Befüllung des Assimilators mit frischer Würze diese mit dem
Restsubstrat vorvermischt und mit dem Treibstrahl sofort im Assimilator intensiv
verteilt wird, sieht eine andere Ausgestaltung der vorgeschlagenen Anordnung
vor, daß die Fülleitung, in Strömungsrichtung gesehen, vor dem statischen Mi
scher an die Zulaufleitung angeschlossen ist.
Die wesentlichen Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens zur beschleunigten
Hefevermehrung im Brauprozeß und der Anordnung zum Durchführen des Ver
fahrens sind nachfolgend zusammenfassend angegeben:
- - Verkürzung der Herführzeiten für Reinzuchten zum Anstellen der Würze
- - mehr Reinzucht und weniger wiederverwendete Satzhefe durch aktivere An stellhefen mit höherer Vitalität; besserer, stabilerer physiologischer Zustand der Hefezellen
- - hoher Anteil lebender Hefezellen, hohe Viabilität, geringe Verschmutzung (≦ 1% gegenüber ≧ 5% bei bekannten Verfahren); weniger Hefeverschmut zung durch tote Zellen und Rückständen aus der Gärdecke (oxidierte Eiweiß- Hopfenharz-Partikel)
- - kürzere Angärzeiten
- - schnellere und gleichmäßige, zeitgenaue Gärverläufe; bessere Belegungsmög lichkeit der zylindrokonischen Gärtanks
- - geringerer Bedarf an Tankkapazität bei den zylindrokonischen Gärtanks erfor derlich bzw. es steht mehr Tankkapazität zur Verfügung durch die Möglichkeit einer exakteren Vorausplanung
- - die aktive Hefe macht eine geringere Zellzahl beim Anstellen erforderlich: An stellen mit 8-10 Mio. Zellen/ml statt mit 20-25 Mio. Zellen/ml
- - verstärkter Abbau der VDK (Vicinale Diketone), wie Diacetyl und Pentantion, durch höhere Abbaufähigkeit der aktiven Hefezellen
- - weniger Abfall-Hefe, weniger Rest-Bier
- - geringere Investitionskosten für Tanks und Ausrüstung durch größere Nutzung
- - geringerer Energiebedarf als bei herkömmlichen Verfahren und Anordnungen
- - größere biologische Sicherheit durch höheren Anteil frischer Reinzucht; Verrin gerung der Kontaminationsgefahr durch weniger Bewegungen von Tank zu Tank und Reduzierung der Zwischenbehandlung der Hefe
- - bessere und gleichmäßigere Geschmacksqualität, höhere Stabilität und ver besserte Haltbarkeit der Biere.
Ausführungsbeispiele der Anordnung zum Durchführen des Verfahrens gemäß
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend be
schrieben. Es zeigen
Fig. 1 in schematischer, stark vereinfachter Darstellung eine Anordnung zum
Durchführen des vorgeschlagenen Verfahrens gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ebenfalls in schematischer, stark vereinfachter Darstellung den unteren
Teil eines Hefevermehrungstanks (Assimilator) und der angrenzenden
Teile der Anordnung gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 eine detaillierte Darstellung wesentlicher Teile im Auslaufbereich des
Assimilators gemäß den Fig. 1 und 2.
Ein in seinem grundsätzlichen Aufbau an sich bekannter, als Assimilator bezeich
neter Hefevermehrungstank 1 (Fig. 1) besitzt am Auslauf eines kegelförmigen
Bodenteils 5 ein Tankanschlußgehäuse 6, über das der Assimilator 1 mit einer
Würze-Hefe-Suspension befüllt oder von dieser entleert wird. Dem Kopfbereich
des Assimilators 1 sind eine Einrichtung zur Tankreinigung 23 und Tankarmaturen
zur Reinigung und Überdrucksicherung 24 zugeordnet. Mit A ist der Austritt der
Tankarmaturen 24 zur Atmosphäre und mit R ist die Zuführung von Reinigungs
mittel gekennzeichnet. Darüber hinaus verfügt der Assimilator in seinem Kopfbe
reich über eine Vollmeldesonde 25, die auch der Schaumüberlaufsicherung dient.
An das Tankanschlußgehäuse 6 sind eine Zulaufleitung 7a (Treibstrom-Leitung)
und eine Ablaufleitung 7b angeschlossen. Beide Leitungen 7a, 7b sind über eine
Umlaufleitung 7c miteinander verbunden. In der Ablaufleitung 7b befindet sich ei
ne Umwälzpumpe 26, hinter der, in Strömungsrichtung gesehen, eine Entlee
rungsleitung 7d von der Ablaufleitung 7b abzweigt. Hinter dieser Abzweigstelle
sind in der sich anschließenden Umlaufleitung 7c, in Strömungsrichtung und
nacheinander gesehen, eine Einrichtung zur Sauerstoffmessung 28, eine Einrich
tung zur Temperaturmessung 29, eine Einrichtung zur Messung der Wasserstof
fionen-Konzentration 30 sowie eine erste Einrichtung zur Durchflußmessung 31
vorgesehen. Am Übergang zwischen der Umlaufleitung 7c und der Zulaufleitung
7a mündet eine Fülleitung 7e ein, in der eine zweite Einrichtung zur Durchfluß
messung 33 angeordnet ist. Hinter dieser Einmündungsstelle der Fülleitung 7e
sind in der Zulaufleitung 7a ein statischer Mischer 3 und danach eine Einrichtung
zur Druckmessung 32 vorgesehen. Über eine Einrichtung zur Sauerstoff-Zu
dosierung 22, die in den statischen Mischer 3 eintritt, wird der Suspension im
Assimilator 1 die zur Hefevermehrung notwendige Sterilluft L zugeführt; alternativ
ist auch die Zufuhr von reinem Sauerstoff (O2) möglich. Im Auslaufbereich des
kegelförmigen Bodenteils 5 des Assimilators 1 ist eine Flüssigkeitsstrahl-
Mischdüse 2 vorgesehen, deren Düse 2a (Fig. 2 und 3) an die Zulaufleitung
7a angeschlossen ist. Der Düse 2a wird über die Zulaufleitung 7a ein mit Sterilluft
L oder reinem Sauerstoff O2 begaster Treibstrom T zugeführt, der im Assimilator 1
zunächst einen Treibstrahl S+T erzeugt, der wiederum einen pilzförmigen, mittig
aufsteigenden, sich im Bereich der Substratoberfläche sternförmig verteilenden
und allseits an der Umfangswand des Assimilators 1 absteigenden Konvekti
onsstrom K zur Sicherstellung der notwendigen Umwälzleistung und im Ansaug
bereich der Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2, dort im Zusammenwirken mit deren
Saugrohr 2b (Fig. 3), einen Saugstrom S (Fig. 2 und 3) ausbildet. Der
Konvektionsstrom K verzweigt sich im Ansaugbereich des Saugrohres 2b (Fig.
3) in den vorgenannten Saugstrom S und einen unbegasten Treibstrom T1, der
aus einer Öffnung im Auslaufbereich des kegelförmigen Bodenteils 5 des Assimi
lators 1 in das Tankanschlußgehäuse 6 und von dort in die Ablaufleitung 7b ge
langt.
Am Auslaufbereich des kegelförmigen Bodenteils 5 (Fig. 3) ist über eine
Flanschverbindung, bestehend aus einem Tankflansch 4 und einem Nutflansch 9
mit einem O-Ring 10, ein Tankkonus 5* angeordnet, in dem die Flüssigkeits
strahl-Mischdüse 2, bestehend aus der Düse 2a und dem Saugrohr 2b, im wesentlichen
Aufnahme findet. Der Tankflansch 4 und der Nutflansch 9 sind über Verbin
dungsmittel 11 miteinander verbunden. Unterhalb des Tankkonusses 5* schließt
sich das Tankanschlußgehäuse 6 an, welches seitlich einen Ablaufanschluß 8a
aufnimmt und über einen Zulaufanschluß 8b an seiner Unterseite, in der Verlänge
rung der Achse des Assimilators 1, von einem mit der Düse 2a der Flüssigkeits
strahl-Mischdüse 2 verbundenen Mischdüsenrohr 19, über das der Treibstrahl T
herangeführt wird, durchdrungen ist. Am unteren Ende des Tankkonusses 5* ist
ein Verbindungsflansch 13 ausgebildet, der mit dem Tankanschlußgehäuse 6
mittels eines sogenannten Halbringes 12 verbunden ist. Das Tankanschlußge
häuse 6 ist im Durchdringungsbereich des Mischdüsenrohres 19 durch einen
Dichtungsflansch 16 verschlossen, der sowohl außenseits im Tankanschlußge
häuse 6 als auch innenseits am Mischdüsenrohr 19 jeweils über einen O-Ring 14
bzw. 15 abgedichtet ist. Der O-Ring 15 wird von einer das Mischdüsenrohr 19
verschieblich umschließenden Preßbuchse 17 in axialer Richtung verspannt, so
daß zum einen eine abdichtende, zum anderen eine verschiebliche Verbindung
zwischen dem Mischdüsenrohr 19 und dem Dichtungsflansch 16 sichergestellt ist.
Durch die Verschiebbarkeit des Mischdüsenrohres 19 in Verbindung mit der Flüs
sigkeitsstrahl-Mischdüse 2 ist letztere in dem Tankkonus 5* justierbar. Die Preß
buchse 17 wird über einen Preßflansch 18 mittels nicht näher bezeichneter Ver
bindungsmittel in den Dichtungsflansch 16 hineingedrückt. Letzterer ist über einen
weiteren Halbring 12 mit dem Tankanschlußgehäuse 6 verbunden.
Das Mischdüsenrohr 19, das beispielsweise auch als Schauglas ausgebildet sein
kann, ist über einen Rohrbogen 20 mit einem Scheibenventil 21 verbunden, in
welches andererseits die Zulaufleitung 7a (Treibstrom-Leitung) einmündet. Ein als
Schauglas ausgebildetes Mischdüsenrohr 19 wird über Verbindungsmittel 27 zwi
schen dem Preßflansch 18 und dem Rohrbogen 20 eingespannt. Bei Verzicht auf
das schauglasartig ausgebildete Mischdüsenrohr 19 ergibt sich die alternative An
ordnung des Rohrbogens 20*.
Der Treibstrahl S+T verläßt das Saugrohr 2b der Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse 2
und bildet in dem Assimilator 1 den Konvektionsstrom K aus. Der abwärtsgerichte
te Konvektionsstrom K (Fig. 1 und 2) verzweigt sich im Ansaugbereich des
Saugrohrs 2b in den Saugstrom S und den unbegasten Treibstrom T1. Letzterer
gelangt über das Tankanschlußgehäuse 6 und den Ablaufanschluß 8a in die Ab
laufleitung 7b.
Ein Vermehrungszyklus im Assimilator 1 gestaltet sich wie folgt:
Der Assimilator 1 wird vor dem Befüllen auf einen Überdruck von 0,5 bis 1 bar ge genüber Atmosphärendruck vorgespannt. Alsdann wird der Assimilator 1 mit einer Würze-Hefe-Suspension, die die Ausgangszellzahl für die Vermehrung aufweist, bis etwa zur Hälfte seines Bruttoinhaltes (z. B. 300 hl) befüllt. Bereits während des Befüllens des Assimilators 1 wird die Würze-Hefe-Suspension über die Ablauflei tung 7b, die Umwälzpumpe 26, die Umlaufleitung 7c und die Zulaufleitung 7a im Kreislauf umgepumpt. Nach beendeter Befüllung wird die Begasung des Substrates mit Sterilluft L oder reinem Sauerstoff (O2) gestartet. Die Sauerstoff messung mittels der Einrichtung 28 am Auslauf des Assimilators 1 zeigt den ak tuellen Restsauerstoffgehalt im Assimilator 1 an. Ein Sollwert der Sauerstoff-Kon zentration dient als Führungsgröße für die Dosierregelung über die Einrich tung zur Sauerstoff-Zudosierung 22. Solange der Grundbedarf der Sauerstoffzeh rung der Hefezellen im Gleichgewicht zur Sauerstoff-Lösung steht, ergibt sich bei der Sauerstoffmessung die Anzeige "null". Sobald die Einrichtung zur Sauerstoff messung 28 einen Wert größer "null" mißt und danach den Sollwert des eingestell ten, gewünschten Sauerstoff-Überschusses erreicht, wird dieser Überschuß so dann auf den vorgegebenen Sollwert eingeregelt. Die Sterilluft L oder der reine Sauerstoff O2 werden im statischen Mischer 3 unter Druck eingeblasen und dort gelöst. Über die Umwälzung im Assimilator 1 werden die eintretende gelöste und nicht gelöste Gasmenge innig mit dem Substrat vermischt.
Der Assimilator 1 wird vor dem Befüllen auf einen Überdruck von 0,5 bis 1 bar ge genüber Atmosphärendruck vorgespannt. Alsdann wird der Assimilator 1 mit einer Würze-Hefe-Suspension, die die Ausgangszellzahl für die Vermehrung aufweist, bis etwa zur Hälfte seines Bruttoinhaltes (z. B. 300 hl) befüllt. Bereits während des Befüllens des Assimilators 1 wird die Würze-Hefe-Suspension über die Ablauflei tung 7b, die Umwälzpumpe 26, die Umlaufleitung 7c und die Zulaufleitung 7a im Kreislauf umgepumpt. Nach beendeter Befüllung wird die Begasung des Substrates mit Sterilluft L oder reinem Sauerstoff (O2) gestartet. Die Sauerstoff messung mittels der Einrichtung 28 am Auslauf des Assimilators 1 zeigt den ak tuellen Restsauerstoffgehalt im Assimilator 1 an. Ein Sollwert der Sauerstoff-Kon zentration dient als Führungsgröße für die Dosierregelung über die Einrich tung zur Sauerstoff-Zudosierung 22. Solange der Grundbedarf der Sauerstoffzeh rung der Hefezellen im Gleichgewicht zur Sauerstoff-Lösung steht, ergibt sich bei der Sauerstoffmessung die Anzeige "null". Sobald die Einrichtung zur Sauerstoff messung 28 einen Wert größer "null" mißt und danach den Sollwert des eingestell ten, gewünschten Sauerstoff-Überschusses erreicht, wird dieser Überschuß so dann auf den vorgegebenen Sollwert eingeregelt. Die Sterilluft L oder der reine Sauerstoff O2 werden im statischen Mischer 3 unter Druck eingeblasen und dort gelöst. Über die Umwälzung im Assimilator 1 werden die eintretende gelöste und nicht gelöste Gasmenge innig mit dem Substrat vermischt.
Nach Ablauf der Vermehrungsphase wird der Assimilator 1 über die Ablaufleitung
7b und die sich hinter der Umwälzpumpe 26 abzweigende Entleerungsleitung 7d
zur Dosierung in die Würze ganz oder teilweise entleert, wobei die Umwälzung im
Assimilator 1 zur Homogenisierung seines Inhaltes ständig weiterläuft. Die Einrich
tung zur Messung der Temperatur 29 erfaßt die Substrat-Temperatur und dient
auch zur Regelung der Tankkühlung. Die Einrichtung zur Messung der Wasser
stoffionen-Konzentration 30 kontrolliert die aerobe Gärung und weist bei sinken
dem Wert durch erhöhte Gärung auf zu wenig Sauerstoff hin. Bei steigendem pH-Wert,
z. B. nach Stillstand im Assimilator 1 bis zur Entleerung, besteht die Gefahr
der Hefeautolyse und der Assimilator 1 muß schnellstens entleert werden. Die
Einrichtung zur Druckmessung 32 gibt, einmal ermittelt und in einer Funktionsglei
chung festgehalten, die Umpumpleistung der Umwälzpumpe 26 an. Dieser Para
meter kann zur Anpassung der Umwälzleistung im Assimilator in Abhängigkeit von
dessen unterschiedlichen Füllungen dienen. Die Vollmeldesonde 25 schützt den
Assimilator 1 vor Überfüllung und meldet Schaum, bevor dieser in die Reini
gungs- und Gasarmaturen 23 bzw. 24 eindringt.
Claims (10)
1. Verfahren zur beschleunigten Hefevermehrung im Brauprozeß, bei dem in
einem als Assimilator bezeichneten Hefevermehrungstank, der mit einer
Zu- und Ablaufleitung verbunden ist, eine Grundmenge Hefe mit als Nahrung der
Hefe dienender Nährlösung (Würze) in Form einer Würze-Hefe-Suspension
vorgelegt wird, die Suspension durch einen Kreislauf außerhalb des Assimila
tors umgepumpt und beim Umpumpen mit Sauerstoff angereichert wird und
bei dem sich die Suspension in diesem Milieu unter geregelten Wachstums
bedingungen bis zu einer vorgegebenen Populationsdichte vermehrt, worauf
die Suspension teilweise oder ganz aus dem Assimilator abgezogen und ei
nem Gärtank zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
- - daß ein über den Kreislauf dem Assimilator (1) entnommener Treibstrom (T1) bei einem gegenüber dem Druck im Assimilator höheren Druck mit Sauerstoff angereichert wird,
- - daß ein nach der Anreicherung mit Sauerstoff entstandener Treibstrom (T) anschließend im Assimilator (1) auf einen dort herrschenden Druck ent spannt wird
- - und daß die durch die Entspannung entstehende kinetische Energie des Treibstromes (T) einen den gesamten Inhalt des Assimilators (1) umfassen den Konvektionsstrom (K) generiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Assimi
lator (1) unter Überdruck gegenüber Atmosphärendruck,
vorzugsweise 0,5 ≦ pÜ ≦ 1 bar, gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anreicherung des Treibstromes (T1) mit Sauerstoff durch Zufuhr von
Sterilluft L erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anreicherung des Treibstromes (T1) mit Sauerstoff durch Zufuhr von reinem
Sauerstoff (O2) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der im Gesamtsystem des Assimilators (1) befindlichen Würze-Hefe-Sus
pension stets Sauerstoff in einer Menge angeboten wird, die den jeweili
gen aktuellen Grund bedarf der Sauerstoffzehrung der Hefezellen um einen
definierten, eine schädliche Würzeoxidation vermeidenden Betrag übersteigt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sauerstoff-Konzentration im Treibstrom (T1) gemessen und der Meßwert
zur Regelung für die im Assimilator aktuell erforderliche Sauerstoff-Kon
zentration herangezogen wird.
7. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche
1 bis 6, mit einem tankartigen Assimilator zur Aufnahme der Würze-Hefe-Sus
pension, der über eine Zu-, eine Ablauf- und eine diese beiden Leitungen
miteinander verbindende Umlaufleitung in Verbindung mit einer Umpumpein
richtung und einer Einrichtung zur Sauerstoff-Zudosierung verfügt, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Zulaufleitung (7a) ein statischer Mischer (3) vor
gesehen ist, in den die Einrichtung zur Sauerstoff-Zudosierung (22) einmün
det, daß im Auslaufbereich eines kegelförmigen Bodenteils (5; 5*) des Assimi
lators (1) eine Flüssigkeitsstrahl-Mischdüse (2; 2a, 2b) angeordnet ist, deren
Düse (2a) an die Zulaufleitung (7a) angeschlossen ist, und daß der Auslauf
des kegelförmigen Bodenteils (5; 5*) in die Ablaufleitung (7b) einmündet.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der statische
Mischer (3) im kürzestmöglichen Abstand zur Düse (2a) angeordnet ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ist die
Entleerungsleitung (7d), in Strömungsrichtung gesehen, hinter der Umwälz
pumpe (26) an die Ablaufleitung (7b) angeschlossen.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fülleitung (7e), in Strömungsrichtung gesehen, vor dem statischen
Mischer (3) an die Zulaufleitung (7a) angeschlossen ist.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011147958A1 (de) | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Gea Brewery Systems Gmbh Huppmann Tuchenhagen | Verfahren zur beschleunigten gärung und vorrichtung zur vermischung eines tankinhalts |
DE102012003961A1 (de) | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Bernd Behr | Verfahren zur Steigerung des Stoffumsatzes durch Mikroorganismen und/oder der Vermehrung von Mikroorganismen, die in einer flüssigen Suspension vorliegen. |
DE102012212796A1 (de) * | 2012-07-20 | 2014-01-23 | Gea Brewery Systems Gmbh | Anlagenanordnung zur Verwendung beim Bierbrauen |
WO2014131644A1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-09-04 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | A liquid processing mixer and method |
EP3215259A1 (de) * | 2014-11-07 | 2017-09-13 | Oxy Solutions AS | Vorrichtung zur lösung von gas in eine flüssigkeit |
DE102016217500A1 (de) | 2016-09-14 | 2018-03-15 | Gea Brewery Systems Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Mischen eines Inhalts eines Tanks |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102008037728B4 (de) | 2008-08-14 | 2010-06-24 | Privat-Brauerei Schmucker Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Hefevermehrung und Hefeverwendung im Brauprozeß |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4331409C1 (de) * | 1993-09-15 | 1994-11-10 | Bam Apparate Und Maschinenbau | Verfahren und Anlage zur Vermehrung von Bierhefe |
-
1997
- 1997-09-13 DE DE19740319A patent/DE19740319C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4331409C1 (de) * | 1993-09-15 | 1994-11-10 | Bam Apparate Und Maschinenbau | Verfahren und Anlage zur Vermehrung von Bierhefe |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011147958A1 (de) | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Gea Brewery Systems Gmbh Huppmann Tuchenhagen | Verfahren zur beschleunigten gärung und vorrichtung zur vermischung eines tankinhalts |
RU2562300C2 (ru) * | 2010-05-28 | 2015-09-10 | Геа Брюири Системз Гмбх Хуппманн Тухенхаген | Способ ускорения ферментации и устройство для перемешивания содержимого резервуара |
US9334471B2 (en) | 2010-05-28 | 2016-05-10 | Gea Brewery Systems Gmbh | Method for accelerated fermentation and device for mixing a tank content |
DE102012003961A1 (de) | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Bernd Behr | Verfahren zur Steigerung des Stoffumsatzes durch Mikroorganismen und/oder der Vermehrung von Mikroorganismen, die in einer flüssigen Suspension vorliegen. |
DE102012212796A1 (de) * | 2012-07-20 | 2014-01-23 | Gea Brewery Systems Gmbh | Anlagenanordnung zur Verwendung beim Bierbrauen |
WO2014131644A1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-09-04 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | A liquid processing mixer and method |
CN105026026A (zh) * | 2013-03-01 | 2015-11-04 | 利乐拉瓦尔集团及财务有限公司 | 液体处理混合器及方法 |
US10207204B2 (en) | 2013-03-01 | 2019-02-19 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | Liquid processing mixer for mixing a liquid with an additive |
EP3215259A1 (de) * | 2014-11-07 | 2017-09-13 | Oxy Solutions AS | Vorrichtung zur lösung von gas in eine flüssigkeit |
US11110407B2 (en) | 2014-11-07 | 2021-09-07 | Oxy Solutions As | Apparatus for dissolving gas into a liquid |
EP3215259B1 (de) * | 2014-11-07 | 2023-10-11 | Oxy Solutions AS | Vorrichtung zum lösen von gas in einer flüssigkeit |
DE102016217500A1 (de) | 2016-09-14 | 2018-03-15 | Gea Brewery Systems Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Mischen eines Inhalts eines Tanks |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE19740319C2 (de) | 1999-02-04 |
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