DE19859887A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Anzüchtung von Hefezellen für die Bierherstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzüchtung von Hefezellen, wie sie für die Herstellung von Bier aus Würze während des Gärungsprozesses benötigt werden. Dabei wird in an sich bekannter Art in einem Tank durch Vergärung von Würze in einem Vermehrungsprozeß die Anzahl der Hefezellen erhöht. Erfindungsgemäß wird dem Tank im wesentlichen kontinuierlich Würze zugeführt und zugleich im wesentlichen kontinuier­ lich Hefezellen aus dem Tank abgezogen. Die Stellgrößen des Vermeh­ rungsprozesses im Tank werden in Abhängigkeit der Zustandsparameter des Vermehrungsprozesses und/oder in Abhängigkeit von Störgrößen gesteuert und/oder geregelt, so daß im Ergebnis in einem kontinuierlichen Fermentierungsprozeß Hefezellen angezüchtet werden können.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die Stellgrößen des Vermehrungsprozesses in der Art gesteuert und/oder geregelt, daß der Vermehrungsprozeß im Tank einen quasistationären homogenen Prozeßzu­ stand einnimmt. D. h. die Stoffbilanz im Tank ist im wesentlichen ausge­ glichen, wobei Schwankungen innerhalb bestimmter Grenzen tolerierbar sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zustandsparameter der Hefezellen während des quasistationären Prozeßzustands im wesentlichen den Zu­ standsparametern der Hefezellen im Stadium des Hochkräusens (logarithmische Phase) entsprechen. Die Hefezellen, die in diesem phy­ siologischen Zustand aus dem Tank abgezogen werden, sind besonders aktiv und ermöglichen eine schnelle und effektive Vergärung der Würze in den Nachfolgenden Gärungsprozessen.

Um den Vermehrungsprozeß der Hefezellen im Tank kontinuierlich auf­ recht erhalten zu können, muß eine Steuerung und/oder Regelung der Prozeßzustandsgrößen vorgesehen werden. Dabei können vorzugsweise die Temperatur und/oder das Närhstoffangebot, insbesondere das Verhält­ nis zwischen zugeführten, abgeführten und verbrauchten Nährstoffen, und/oder der Sauerstoffgehalt und/oder der Grad der Homogenisierung, insbesondere die Leistung eines Rührwerks, und/oder der pH-Wert und/oder Zellzahldichte und/oder Stoffwechselparameter der Hefe, insbe­ sondere die Sauerstoffaufnahme oder die Kohlendioxidabgabe als geeig­ nete Stellgrößen des Vermehrungsprozesses gesteuert und/oder geregelt werden.

Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens sind große Rationa­ lisierungspotentiale bei der Hefeanzucht in Brauereien erschließbar. Besonders große Rationalisierungseffekte sind möglich, wenn das Verfah­ ren vollautomatisch durchgeführt wird, so daß im wesentlichen ohne Eingriff des Bedienungspersonals kontinuierlich eine bestimmte Menge von Hefezellen angezüchtet werden kann.

Welche Art von Würze bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Nähr­ stoff zugeführt wird ist grundsätzlich gleichgültig. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Teil der Ausschlagwürze aus dem Produktionsprozeß als Nährstoff zugeführt wird, da damit bereits während der Anzucht der Hefezellen eine Assimilierung an die Ausschlagwürze, die im späteren Produktionsprozeß vergoren werden soll, erreicht wird.

Da Ausschlagwürze nicht kontinuierlich zur Verfügung steht, wird nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zumindest ein Teil der Ausschlagwürze vor der Zuführung in den Tank in einem Gefäß zwischen­ gespeichert. Aus diesem Gefäß kann der Prozeß zur kontinuierlichen Anzucht von Hefezellen mit Ausschlagwürze versorgt werden, solange Ausschlagwürze aus dem Produktionsprozeß nicht zur Verfügung steht.

Nach einer bevorzugten Verfahrensvariante wird die Hefe in einem zwei­ stufigen Verfahren angezüchtet. In einer ersten Verfahrensstufe wird die Hefe in einem Vorpropagator kontinuierlich angezüchtet, wobei das Verfahren im Vorpropagator dem erfindungsgemäßen Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Hefezellen entspricht. Die aus dem Vorpropagator abgezogenen Hefezellen werden in einer zweiten Verfah­ rensstufe unter Zugabe von Würze in einem Hauptfermenter weiter ver­ mehrt. Im Ergebnis entspricht der Vorpropagator einem kontinuierlich arbeitenden Fermentor mit relativ kleinem Prozeßvolumen. Der Vorpropa­ gator befindet sich permanent im optimalen physiologischen Zustand und gibt seinen Abfluß direkt an den Hauptfermenter ab. Der Hauptfermenter erhält dadurch kontinuierlich eine bestimmte Menge bereits gärkräftiger Hefe und kann dadurch eine erhöhte Menge an Würze, die in den Hauptfermenter eingegeben wird, zur weiteren Zellvermehrung umsetzen. Dadurch ist es möglich die Zeitspanne bis zum Erreichen eines optimalen Vermehrungszustandes im Hauptfermenter erheblich zu verkürzen. D. h. der Hauptfermenter kann aus einem leeren Zustand angefahren werden und der Gesamtzufluß kann in der Anfahrphase größer als der Gesamtabfluß, und in der Abfahrphase kleiner als der Gesamtabfluß sein. Dadurch kann der kontinuierliche Ausstoß an Hefezellen durch Anwendung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens im Vorpropagator an den diskontinuierlichen Bedarf an Hefezellen im Produktionsprozeß angepaßt werden. Außerdem kann der Hauptfermenter zwischen den einzelnen Produktionszyklen gereinigt werden, um mikrobielle Infektionen auszuschließen.

Da durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kontinuier­ lich eine bestimmte Menge von Hefezellen anfällt, kann nach einer bevor­ zugten Ausführungsform der Tank zur kontinuierlichen Vermehrung von Hefezellen, insbesondere der Vorpropagator, gekühlt werden. Durch die Kühlung kann der Vermehrungsprozeß verlangsamt werden, so daß in Zeiten, in denen keine Hefezellen für die Gärung benötigt werden, der Vermehrungsprozeß auf ein minimales Niveau zurückführbar oder im Extremfall gänzlich zum Stillstand bringbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich eine bevorzugte Ausführungsform darstellender Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines erfindungsge­ mäßen Verfahrens in schematischer Darstellung.

Man erkennt in Fig. 1 die schematische Darstellung eines Ablaufdia­ gramms zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Würze wird dabei aus dem Produktionsprozeß entnommen und in ein Speichergefäß 1 eingefördert. Aus dem Speichergefäß 1 wird die Würze kontinuierlich in einen Vorpropagator 2 eingefördert, wo sich eine Hefe­ kultur befindet, die sich einem quasistationären Vermehrungsprozeß kontinuierlich vermehrt. Neben der Würze wird noch Sauerstoff und Energie in Form von Wärmeenergie in den Vorpropagator 2 zugeführt. Falls zur Prozeßregelung erforderlich kann dem Vorpropagator 2 durch Kühlung Wärmeenergie entzogen werden. Zur Aufrechterhaltung des quasistationären Vermehrungsprozesses im Vorpropagator 2 werden die Zustandsparameter mit Hilfe einer nicht dargestellten, wissensbasierten Steuer- und Regeleinrichtung gesteuert und geregelt.

Aus dem Vorpropagator 2 wird kontinuierlich Hefe vermischt mit Rest­ würze abgezogen und einem Hauptfermenter 3 zugeführt. Die aus dem Vorpropagator 2 abgezogene Hefe vermehrt sich in dem Hauptfermentor unter Zugabe von Sauerstoff und weiterer Würze so weit, bis eine Menge zur Verfügung steht, die zur Anstellung ausreichend ist. Wird in dem Produktionsprozeß keine Hefe zur Vergärung von Würze benötigt, kann die überschüssig vom Vorpropagator kontinuierlich produzierte Hefe der Entsorgung zugeführt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Anzüchtung von Hefezellen für die Herstellung von Bier bei dem in einem Tank durch Vergärung von Würze in einem Vermeh­ rungsprozeß die Anzahl der Hefezellen erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tank (2) im wesentlichen kontinuierlich Würze zugeführt und zugleich im wesentlichen kontinuierlich Hefezellen aus dem Tank (2) abgezogen werden, wobei zumindest eine Stellgrößen, mit der der Vermehrungsprozeß beeinflußbar ist, in Abhängigkeit der Zustandspa­ rameter des Vermehrungsprozesses im Tank (2) und/oder in Abhän­ gigkeit von Störgrößen gesteuert und/oder geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgrößen des Vermehrungsprozesses in der Art gesteuert und/oder geregelt werden, daß der Vermehrungsprozeß im Tank (2) einen quasistationären homogenen Prozeßzustand einnimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandsparameter der Hefezellen während des quasistationä­ ren Prozeßzustands im wesentlichen den Zustandsparametern der He­ fezellen im Stadium des Hochkräusens (logarithmische Phase) entspre­ chen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellgrößen des Vermehrungsprozesses die Temperatur und/oder das Nährstoffangebot, insbesondere das Verhältnis zwischen zugeführten, abgeführten und verbrauchten Nährstoffen, und/oder der Sauerstoffgehalt der Grad der Homogenisierung, insbesondere die Lei­ stung eines Rührwerks, und/oder der pH-Wert und/oder Zellzahldichte und/oder Stoffwechselparameter der Hefe, insbesondere die Sauer­ stoffaufnahme oder die Kohlendioxidabgabe, im Tank (2) gesteuert und/oder geregelt werden.

5. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren vollautomatisch durchgeführt wird.

6. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Ausschlagwürze aus dem Produktionsprozeß dem Tank (2) zuge­ führt wird.

7. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Ausschlagwürze vor der Zuführung in den Tank (2) in einem Gefäß (1) zwischenspeicherbar ist.

8. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hefe in einem zweistufigen Verfahren angezüchtet wird, wobei die Hefe in einer ersten Verfahrensstufe in einem Vorpropagator (2) kontinuierlich angezüchtet wird und in einer zweiten Verfahrensstufe die aus dem Vorpropagator abgezogenen Hefezellen unter Zugabe von Würze in einem Hauptfermenter (3) diskontinuierlich weiter vermehrt werden.

9. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank zur kontinuierlichen Vermehrung von Hefezellen, insbe­ sondere der Vorpropagator (2), kühlbar ist.