DE2104613A1

DE2104613A1 - Verfahren zum Brauen von Bier

Info

Publication number: DE2104613A1
Application number: DE19712104613
Authority: DE
Inventors: Ronald David Burton on Trent Staffordshire Evans John Idns Sully Glamorganshire Hall, (Großbritannien) P
Original assignee: Allied Breweries (UK) Ltd , Burton on Trent, Stafford (Großbritannien)
Priority date: 1970-02-02
Filing date: 1971-02-01
Publication date: 1971-08-19
Also published as: IE35206L; NL7101288A; NL146212B; CS162740B2; DK125399B; JPS5711632B1; FR2078020A5; BE762364A; IE35206B1; AT306668B; DE2104613B2

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumeteln Jun.

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8 MÖNCHEN 2,

BRÄUHAU8STRA8SE 4/III

Antifoams
4934/70

Allied Breweries (UK) Limited, Burton-on-Trent, Staffordshire / Großbritannien

Verfahren zum Brauen von Bier

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brauen von Bier, bei dem überschüssiges Schäumen vermieden wird.

Englische Ale und Biere werden traditionsgemäß durch §.* cerevisiae-Kulturen fermentiert. Dieses Verfahren ist als obergäriges Hefeverfahren bekannt. Man verwendet eine Hefe, die nicht kontinuierlich eingetaucht bleibt, sondern die dazu neigt auszuflocken und mit dem Fermentationsgas aufzusteigen und an der Oberfläche der Flüssigkeit zu flottieren.

Das Gasvolumen, das bei der Fermentation entsteht, bildet auf der Wanne einen beachtlichen Schaum, und schließlich findet eine Ansammlung von Hefe und Schaum statt, die einen großen !eil des gesamten Volumens der Wanne, beispielsweise 4O96, einnimmt. Weiterhin unterliegt das Schaumvolumen während der Fermentation Veränderungen, so daß in der Praxis die Fermentationskessel bei dem obergärigen Hefeverfahren üblicherweise nur 55 bis 65$ gefüllt werden, damit aus-

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_ ο —

reichend Raum vorhanden ist für den sich bildenden Schaum. Der Schaum enthält eine beachtliche Menge an Bier, für das bereits die United Kingdom-Steuer bezahlt wurde, und daher kann der Schaum aus wirtschaftlichen Gründen nicht weggeworfen werden. Weiterhin adsorbiert der Schaum selektiv einen wesentlichen Anteil der Bitterbestandteile des Biers, und somit entfernt überschüssiges Schäumen einen wesentlichen Teil der Bitterkeit der Bierwürze, was mit sich bringt, daß man, um den gewünschten Bittergrad zu erhalten, mehr Hopfen verwenden muß. Dies erhöht die Kosten des Endprodukts.

Die Situation wird noch durch die seit kurzen übliche Verwendung von Permentationskesseln mit hohem Längenverhältnis verschlimmert, wobei das Gesamtvolumen des Gases in Blasen durch eine relativ kleine Querschnittsfläche aufsteigt und durch die erhöhte Turbulenz wird noch größeres Schäumen verursacht.

Obgleich das Obergärungs-Hefeverfahren lange verwendet wird, besitzt es den Nachteil, daß die Hefe am oberen Teil des Schaums auf dem Kessel von den Währstoffen getrennt ist und nach einiger Zeit dann Autolyse bzw. Selbstauflösung auftreten kann. Wird die Fermentation daher während längerer Zeit durchgeführt, kann sich ein Teil der-Hefe zersetzen.

Bekannte Lagerbiere werden andererseits hergestellt, indem man Fermentationsbedingungen verwendet, bei denen Hefe (S. Carlsbergensis) eingetaucht verbleibt und sich schließlich absetzt, wobei auf dem Boden des Fermentationskessels eine Aufschlämmung gebildet wird, Traditionsgemäß wird das Bier ab einem Punkt, der oberhalb der abgesetzten Hefeaufschlämjpung liegt, abdekantiert. Die "Kappe" (cap) aus Schaum der Hefe, die sich über dem Bier während des Fermentationsverfahren bildet, enthält einen wesentlichen An-

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teil der Bitterbestandteile, die, wenn sie der Atmosphäre ausgesetzt sind, oxydiert werden, wobei "grobe" Bitterstoffe gebildet werden. V/enn man nicht vorsichtig ist, wenn man das Bier entnimmt, wird diese "Kappe" zerstört und die groben Bitterstoffe vermischen sich mit dem Bier, wobei der angenehme Geschmack des Bieres zerstört wird. Die Verwendung von Fermentationskesseln mit unterschiedlichen Quersclinittsf lachen, beispielsweise horizontale, zylindrische Tanks, verschlimmern dieses Problem. In den letzten Jahren wurde Lagerbier hergestellt unter Verwendung von Lagerwürzen, die durch S. cerevisiae fermentiert worden waren, um die Fermentation zu beschleunigen. Dieses Verfahren erhöht jedoch das Schaumproblem, da sich auf der Oberfläche der Würze wie bei der Ale-Produktion eine Masse aus Hefe und Schaum bildet.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, bei dem man das Schäumen während der Brauverfahren wie Kochen, Belüftung und Fermentieren der Würze vermindern kann. Es ist jedoch eine Grundvoraussetzung für die gewerbliche Verwertbarkeit von Bier, daß eine sichtbare Schaumkrone auf einem Glas Bier, wenn es abgefüllt oder eingegossen wurde, vorhanden ist, so daß es nötig ist, daß das Bier seine schaumbildende Fähigkeit, d.h. die Fähigkeit, schnell einen Schaum zu bilden und einen stabilen Schaum zu erhalten, beibehalten muß. Dementsprechend besteht zwischen der Notwendigkeit, das Schäumen während des Brauens zu vermindern, und der Notwendigkeit, ein schäumendes Bier oder Ale für den öffentlichen Verkauf zur Verfügung zu haben, ein Konflikt.

Dieses Schaumproblem ist in der Brauerei nicht auf die Fermentationsstufe beschränkt, und oft wird bei der Herstellung der Würze unerwünschter Schaum gebildet, beispielsweise wenn man die Würze kocht, und ebenfalls bei den nachfolgenden Verfahrensschritten, bis man das Bier

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schließlich in Verpackungsbehälter für die Verteilung abfüllt. Schließlich muß man auch beachten, daß die schaumbildende Fähigkeit des Bieres oder der Würze jedesmal, wenn Schaum gebildet wird, vermindert wird. Dies liegt daran, daß das Proteinmaterial in dem Bier oder der Würze, das den Schaum stabilisiert, an der Luft-Flüssigkeitsgrenzfläche des Schaums denaturiert wird und daher seine Stabilisationsfähigkeit verliert. Jedes weitere Schäumen der Würze oder des Bieres vermindert daher sein Potential für weiteres Schäumen, und dies beeinflußt die Endqualität des fertigen Biers.

Es ist-daher sehr wünschenswert, das Schäumen während der Bierherstellung zu vermeiden, vorausgesetzt, daß die Schaumfähigkeit wieder geschaffen wird, bevor man das Bier abpackt.

Es wurde gefunden, daß es möglich ist, unerwünschte Schaumkronen in dem Fermentationskessel oder sonstwo bei den Brauvorgängen stark zu vermindern, ohne daß man die Schaumfähigkeit des Biers, wie es öffentlich dann verkauft wird, zu stark oder überhaupt vermindert, indem man in die Flüssigkeit einen kleinen Teil eines Silikon-Antischäummittels einarbeitet, wobei man eine Möglichkeit schafft, um das Antischaummittel, bevor das Bier endgültig abgepackt wird, wieder im wesentlichen zu entfernen.

Verwendet man bei dem obergärigen Hefeverfahren ein Silikon-Antischaummittel, so ist es möglich, die Menge an Schaum, die sich auf dem Fermentationskessel ansammelt, stark zu' vermindern, und indem man die einzelnen Blasen zerstört, die den Hefezellen den Auftrieb verleihen, ist es möglich, einen wesentlich größeren Teil der Hefe in der Würze zu erhalten.

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Die Zunahme in der Hefemenge, die mit der tfürze in Kontakt . ist, verbunden mit der Abnahme der Verweilzeit der Hefe im Schaum, führt in einigen Fällen zu einer wünschenswerten Zunahme in der Fermentationsgeschwindigkeit und ebenfalls zu einer wirkungsvolleren Umwandlung der Malzzucker in Alkohol, wobei die unangenehmen Gerüche bzw. Geschmackseindrücke, die durch die Autolyse der toten Hefe hervorgerufen werden, vermindert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist hauptsächlich für ansatzweise Fermentationsverfahren von Interesse, gemäß denen in der ganzen Vielt hauptsächlich Ale und Lagerbier hergestellt werden, aber man kann es auch für kontinuierliche Fermentationsverfahren verwenden.

Auf ähnliche V/eise kann man bei der ersten Fermentationsstufe bei der Herstellung von Lagerbier ein Silikon-Antischaummittel verwenden, und dadurch ist es möglich, die Bildung von groben Bitterstoffen in der "Krone" des Schaums zu vermindern, und dadurch wird weiterhin vermieden, daß diese Bitterstoffe durch Zusammenbrechen der Schaumkrone in das Bier gelangen,,

Beim Kochen der Würze besteht oft die Neigung, daß sich Schaum bildet, was erfordert, daß man Vorrichtungen vorsehen muß, um den Schaum zu brechen,und dadurch wird verhindert, daß man den Kochkessel maximal ausnützen kann. Es wurde gefunden, daß die Schaumbildung während des Kochens der Würze durch die Anwesenheit von Hopfenmaterialien etwas inhibiert werden kann, Aber zur Zeit besteht ein Trend zu einer Nachfermentierung durch Zugabe von Hopfengeschmacken, so daß die Konzentration der Hopfenmaterialien in der Würze, die gekocht wird, vermindert ist. Beim Kochen der Würze tritt daher das Schäumen als zunehmendes Problem auf. Ein weiteres Schaumproblem tritt dann auf, wenn man die Würze in den Fermentationskessel überführt und bei der Belüftung der Würze, um das Hefewachstum zu beschleunigen,

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Silikon-Antischaummittel werden heute in den verschieden- -sten Zweigen der Nahrungsmittelindustrie viel verwendet. Trotzdem hat zuvor niemand es für möglich gehalten, daß man sie beim Brauen von Bier nützlich machen kann und diese Antischaummittel Bier oder Würze zusetzen kann, da das Bier, wenn es ausgegossen oder abgefüllt wird, Schaum bilden solle Verwendet man jedoch das erfindungsgemäße Verfahren, so ist es möglich, Bier herzustellen, das, wenn es ausgegossen oder abgefüllt wird, die gewünschte Schaumkrone liefert, das aber trotzdem während des Brauens und während der verschiedenen Arbeitsvorgänge relativ schaumfrei gehalten wird, wobei all die zusätzlichen Vorteile auftreten, die das Fehlen von Schaum mit sich bringt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Brauen von Bier, bei dem man ein Silikon-Antischaummittel in der Würze oder dem Bier dispergiert, wodurch die Schaumbildung vermindert wird, und anschließend wird das Antischaummaterial aus dem Bier durch Kontakt mit einem Adsorbens entfernt, wodurch das Bier seine Schaumbildungsfähigkeit und Schaumstabilität wieder erlangt.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren, um Bier, das ein Silikon-Antischaummittel enthält, Schaumpotential und Schaumstabilität zu verleihen, bei dem das Antischaummittel aus dem Bier durch Kontakt mit einem Adsorbens entfernt wird.

Um das Schäumen während der Fermentation zu vermindern oder zu verhindern, kann das Silikon zu der Würze zugefügt werden, so daß es in der Würze oder dem Bier dispergiert ist und innerhalb des ganzen Systems wirkt. Ein besonders zweckdienliches Verfahren zum Dispergieren des Antischaummittels in der Würze besteht darin, daß man eine Emulsion des Antischaummittels zu der Würze zu-

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fügt, v/enn sie nach dem Kochen in den Wärmeaustauscher eingeführt wird. Der Transport der Würze durch die engen Röhren innerhalb des Wärmeaustauschers bewirkt, daß das Antischaummittel gut dispergiert wird.

Soll das Schäumen während des Kochens der Würze vermindert oder vermieden werden, kann man das Antischaummittel zu der Würze bei dieser Stufe zufügen, beispielsweise kann man es direkt au Beginn des Kochens in den Kessel geben, oder man kann es zusammen mit der Würze über die Einlaßleitung in den Kessel geben. Das so zugefügte Antischaummittel kann dann ausreichen, um das Schäumen während der nachfolgenden Fermentationsstufe zu verhindern. Doch verschlimmern die Gase, die während der Fermentation gebildet werden, das Schaumproblem, so daß im allgemeinen mehr Antischaummittel während der Fermentation als während des Kochens der Würze erforderlich isto

Es ist somit möglich, eine relativ kleine Menge an Antischaummittel zu der Würze vor oder während des Kochens zuzugeben und weiteres Antischaummittel bei der Fermentationsstufe zuzufügen. Auf gleiche Weise ist es möglich, "bei der Stufe, wo die Würze gekocht wird, ausreichend Antischaummittel zuzugeben, um das Schäumen in beiden Stufen zu vermindern und auch bei jeder weiteren Stufe, bei der Schäumen auftreten kann.

Das Silikon-Antischaummittel sollte wünschenswerterweise Nahrungsmittel- oder medizinische Qualität besitzen. Derartige Emulsionen sind im Handel erhältlich, beispielsweise von Midland Silicones Antifoam Emulsion FG. Derartige Emulsionen enthalten im allgemeinen Polydialkylsiloxan, insbesondere Polydimethylsiloxan (das im allgemeinen als Dimethylpolysiloxan bekannt ist), vorteilhaft zusammen mit einem Emulgiermittel wie einem Ester eines Zuckeralkohols mit langer Kette, beispielsweise Sorbit- oder

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Mannitstearat oder -oleat oder ein Polyoxyäthylenderivat davon; eine Carboxymethylcellulose oder deren Natriumsalz; ein Glycerin- oder Propylenglykolmonoester wie Glycerin- oder Propylenglykolstearat oder Propylenglykolalginat. Vorteilhafterweise wird das Silikon zusammen mit feinverteiltem Siliciumdioxyd, beispielsweise mit pyrogenem SiIiciumdioxyd, verwendet (vergl. S. Ross; Chemical Engineering Progress VoI 63, 1967, Seite 41).

Bevorzugte Dimethy!polysiloxane, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, sind benzollösliche Polymere, bei denen das Verhältnis von Methylgruppen zu Siliciumatomen in dem Bereich von 1,9 bis 2,1 liegt. Die Viskosität des Dimethylpolysiloxans liegt vorteilhafterweise bei mindestens 50 cS bei 25 C und liegt bevorzugt in dem Bereich von 200 bis 20 000 cS bei 25°C. Obgleich die obere Grenze der Viskosität nicht kritisch ist, erfordert die Verwendung höherer Polymerer besseres Vermischen, und daher kann die Zeit, die erforderlich ist, um eine ausreichende Mischung mit den anderen Bestandteilen der Antischäumpräparation zu ergeben, verlängert sein. Die Dirnethylpolysiloxane können oder können nicht am Ende abgestoppt sein. Vorzugsweise hören die Siloxanketten mit triorganischen Silylgruppen, beispielsweise mit Trimethylsilyl-, Dimethylvinylsilyl- oder Methyldiphenylsilylgruppen auf.

Die verwendbaren Silikone sind daher vorzugsweise im wesentlichen lineare Polymere, die mindestens 90 Mol-$ (CH^)₂Si0-Einheiten enthalten und mit einem begrenzten Anteil von CH^SiO, ,^- und/oder (CH₅)₇Si0₂-Einheiten. Spuren von SiO. ^₂-Einheiten können ebenfalls vorhanden sein, aber die bevorzugten Dimethylpolysiloxane sind solche, die keine derartigen Einheiten von Kettenverzweigung enthalten.

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Das Silikon wird vorzugsweise zusammen mit feinverteiltem ' Silieiumdioxyd verwendet, um die Dispersion zu erleichtern, vorzugsweise mit einem Siliciumdioxyd, das ein großes Oberflächen- zu Gewichtsverhältnis besitzt, d.h. ein

Siliciumdioxyd, das mindestens eine Oberfläche von 50 m /g auf v/eist. Solche Siliciumdioxyde sind in der Technik gut bekannt und können beispielsweise gemäß dem Abrauchverfahrenhergestellt werden, d.h. man kann eine flüchtige Siliciumverbindung verbrennen, oder sie können gemäß einem Ausfällungsverfahren hergestellt v/erden. Die am meisten bevorzugten feinverteilten Siliciumdioxyde für das erfindungsgemäße Verfahren sind solche, die ein. Oberflächen- zu Gewichtsverhältnis im Überschuß von

100 m /g aufweisen. Vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-^ und insbesondere 1 bis 7»5 Gew.-^ des feinverteilten Siliciumdioxyds, berechnet auf das Gewicht des Dimethylpolysiloxans, können verwendet werden.

Weiterhin wurde gefunden, daß eine Dispersion von Silikon in Zuckersirup, beispielsweise in einem Getreidestärkehydrolysat oder Malzextrakt, ebenfalls für die Verwendung beim Brauen nützlich ist«, Wegen der hohen Konzentration an gelöstem Stoff sind die Zuckersirupe gegenüber mikrobiologischen Angriffen resistent. Sie erleichtern auch die Emulgierung des Silikons, aber im allgemeinen ist es vorzuziehen, ein Emulgier- oder Dispergiermittel einer Qualität, die für die Verwendung beim Brauen geeignet ist, beispielsweise der oben erwähnten Art, hinzuzufügen. Auf diese Weise ist es möglich, eine im wesentlichen sterile Zusammensetzung zu konservieren, ohne daß man synthetische Konservierungsstoffe zufügen muß. Der Sirup hat vorzugsweise einen Gehalt an Feststoffen von mindestens 65$, mehr bevorzugt von mindestens 15 Gew„-$. Die Konzentration an Silikon und Siliciumdioxyd beträgt in der Zusammensetzung vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-^.

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Die Konzentration an Silikon in der v/ürze oder dem Bier ist vorzugsweise nicht größer als 20 ppm. Zweckdienlich beträgt sie bis zu 10 ppm. Der am meisten bevorzugte Bereich liegt bei 1 bis 8 ppm. Die Konzentration an Silikon wird im Bier nach der Fermentation beachtlich niedriger liegen, als es der Menge entspricht, die man während oder vor der Fermentation zugefügt hatte. Dies ist auf die Adsorption an der Hefe zurückzuführen,,

Im allgemeinen erfordert die Fermentation von Ale bzw. Malzbier am meisten Antischaummittel. Die Fermentation von Lagerbier erfordert weniger, und um das Schäumen während des Kochens der Würze zu verhindern und das Hin- und Herschütten des Biers nach der Fermentation erfordert am wenigsten.

Das Antischaummittel ist üblicherweise in starkem Ausmaß an der Hefe, die während der Fermentation vorhanden ist, adsorbiert. In einigen Fällen, wo die ursprüngliche Schaumbildungstendenz gering war, so daß man eine niedrige Konzentration an Antischaummittel verwendete, und bei denen die Hefe eine hohe adsorptive Kapazität für das Antischaummittel besitzt, kann das Antischaummittel aus dem Bier einfach durch Kontakt mit der Hefe adsorbiert v/erden. Es soll bemerkt werden, daß die Hefe während langer Zeiten rezyklisiert v/erden kann, ohne daß irgendeine Zersetzung durch die Ansammlung des Antischaummittels auftritt. In vielen Fällen ist jedoch nach Entfernung der Hefe noch ausreichend Antischaummittel vorhanden, um das Schäumen des Biers zu vermindern, und ein anderes Adsorbens ist erforderlich, um die Schaumbildungsfähigkeit des Biers wieder herzustellen.

Die Adsorbentien, die man zur Entfernung des Silikon-Antischaummittels verwenden kann, können beispielsweise sein Silicagel, ein Aluminiumsilikat, Aluminiumoxyd, Aluminiura-

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salze wie Aluminiumphosphat oder wasserhaltiges Aluminiumsulfat, Kieselgur, Fischleim oder aktivierter Kohlenstoff.

Die Menge an Adsorptionsmittel, die erforderlich ist, um das Antischaummittel zu entfernen, hängt von verschiedenen Faktoren wie von der Art des Adsorbens, des besonderen verwendeten Antischaummittels, der Menge an zugefügtem Antischaummittel und anderen Fertigungsverfahren, die mit dem Bier durchgeführt werden, ab. Die optimale Menge kann leicht durch Vorversuche bestimmt werden» Im allgemeinen kann das Adsorbens beispielsweise 0,015 bis 0,15 Gew.-^ des behandelten Biers betragen.

Das verwendete Adsorbens sollte so gewählt sein, daß es den anderen Bestandteilen des Biers,dem Geschmack und allen Erfordernissen, die das bestimmte Bier betreffen, entspricht. Beim Entfernen von Hefe aus dem Bier ist es eine wichtige Sache in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit des Brauverfahrens, daß man so viel Bier wie möglich von der Hefe abtrennt, da die Steuer des United Kingdom und vieler anderer Länder für die gesamte fermentierte Flüssigkeit bezahlt werden müssen. Das abgetrennte Bier wird jedoch üblicherweise einen hohen Anteil an Bitterstoffen enthalten, und einige unerwünschte Geschmacksrichtungen, die mit der abgetrennten Hefe verbunden sind, und es ist daher wünschenswert, diese durch Behandlung mit einem Adsorbens zu entfernen. Da der Anteil von Bier, der auf diese Weise behandelt wird, relativ gering ist, ist es nicht erforderlich, jeden Bestandteil, der dem Bier. Geschmack bzw. Duft verleiht, mit Ausnahme des Alkohols, zu erhalten, so dafS man ein nicht selektives Adsorbens wie beispielsweise aktivierten Kohlenstoff verwenden kann. Solch ein Adsorbens wird ebenfalls leicht jedes Antischaummittel entfernen, das von der Hefe abgegeben wird.

Bei der Behandlung des Hauptteils des Biers kann es wünschenswert sein, nur bestimmte Protein-Tannin-Komplexe wie

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auch das Antischaummittel zu entfernen, und dies kann man •erreichen, indem man das Bier mit einem geeigneten Aluminiumsilikat-Adsorbens, beispielsweise mit Bentonit oder mit Silicagel, behandelt. Kieselgur kann man ebenfalls vorteilhafterweise verwenden, obgleich dessen Adsorptionsfähigkeit relativ gering ist, und er wird im allgemeinen zusammen mit Feststoffen, die eine hohe Adsorptionsfähigkeit besitzen wie Silicagel verwendet.

Das Adsorbens wird zweckdienlicherweise zu dem Bier vor den üblichen Filtrationen, mit denen man restliche Hefe entfernt, zugegeben, so daß nur eine einzige Filtrationsstufe erforderlich ist« Es ist jedoch auch möglich, das Adsorbens nach der Entfernung der Hefe zuzufügen, und das Adsorbens durch eine getrennte Filtrationsstufe zu entfernen.

Das Silicagel, das man zur Entfernung des Antischaummittels verwendet, kann zweckdienlich in feinverteilter Adsorbensqualität ' in einer Reinheit, die für

die Verwendung in der Brauindustrie geeignet ist, vorliegen, beispielsweise sind Verbindungen geeignet, die unter den Warenzeichen Stabifix, Stabiquick und Lucilite verkauft werden. Aluminiumsilikat-Adsorbentien schließen insbesondere solche der Montmorillonit-Art, beispielsweise Bentonit, ein. Das Adsorbens wird zweckdienlicherweise als Mischung mit einem oder mehreren Streckraitteln zugegeben, die selbst Adsorbenswirkung aufweisen, beispielsweise, wie oben angegeben, Kieselgur.

Die Adsorbentien, die bei dem vorliegenden Verfahren verwendet werden, sind vorzugsweise feinverteilt mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens 100 m /g.

Versuche, die man mit verschiedenen Konzentrationen an Silikon-Antischaummittel durchgeführt hat, haben gezeigt,

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daß das Schäumen während des Brauens stark vermindert werden kann, wobei die Schaunibildungsfähigkeit des fertigen Biers nach den Aufarbeitungsverfahren im wesentlichen nicht verändert ist. Der Geschmack von Bier, das in Anwesenheit von Silikon-Antischaummittel gebraut worden war, konnte von einem Vergleichsbier, das auf übliche Weise gebraut worden war, nicht unterschieden werden, mit Ausnahme, daß in einigen Fällen bei besonderen Hefestämmen eine Zunahme in der Bitterkeit beobachtet wurde.

In den bekannten Bierherstellungsverfahren wird die fermentierte Würze behandelt, um so weit wie möglich die suspendierte Hefe zu entfernen.

In dem obergärigen Hefemalzbier-Brauverfahren wird der größte Teil der Hefe zu Beginn durch Entschäumen bzw. Abschäumen entfernt, wobei man eine restliche Hefekonzentration in dem Bier von ungefähr 2 bis 8 Millionen Zellen pro ml erhält. Diese Konzentration wird üblicherweise anschließend auf weniger als 0,5 Million Zellen/ml durch die Verwendung von Klärmitteln wie Fischleim vermindert. Bei bestimmten Bieren mit hoher Qualität kann eine grobe Filtration über Kieselgur mit einer anschließenden Nachfiltration, üblicherweise über Cellulosefilterfolien durchgeführt werden» Ein wesentlicher Teil des Antischaummittels, nämlich der, der an der Hefe adsorbiert ist, wird während dieser Klär- und Filterstufen entfernt. Um aber sicher zu sein, daß die Schaumbildungsfähigkeit des fertigen Biers erhaltenbleibt, muß man jede größere Menge des Antischaummittel, die zurückbleibt, entfernen,und eine Behandlung mit einem Adsorbens ist erforderlich, insbesondere um Antischaummittel zu entfernen, das von Hefe nicht adsorbiert wird. Auf diese Weise bleibt die Schaumljildungsfähigkeit des fertigen Biers erhalten, und in der Tat haben Versuche gezeigt, daß die Schaumstabilität von Bier, das mit Antischaummittel behandelt worden war, und

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bei dem man das Antischaummittel nachfolgend entfernt hatte, sogar verbessert werden kann, bedingt durch die Retention von denaturierten oberflächenaktiven stickstoffhaltigen Verbindungen wie Peotiden und/oder Proteinen, die sonst beim Schäumen verlorengingen.

Mit Ausnahme eines Verlustes an Bitterkeitseigenschaften während des Schäumens wird eine bestimmte Menge bei den üblichen Brauverfahren durch Adsorption der Isohumulone an die Hefe und bei der nachfolgenden Entfernung mit der Hefe verloren. Es wurde gefunden, daß in einigen Fällen als zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung diese Isohumulone an die Hefe in wesentlich geringerem Maße adsorbiert werden, wenn man Silikon-Antischaummittel verwendet; möglicherweise ist dies auf die Konkurrenz für die Adsorptionsstellen auf der Hefe zurückzuführen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch zu beschränken.

Beispiel 1

a) Zusammenfassung des Verfahrens:

Hefe (28 g gepreßte Hefe/1) wurde zu drei 200 hl-Ansätzen für Malzwürze (spezifische Dichte 1,047) in drei getrennten 305 hl-Fermentationskessel 224 cm χ 498 cm χ 251 cm tief gegeben. Das Silikon-Antischaummittel (Midland Silicone Antifoam Emulsion FG) wurde dann in Konzentrationen von 2 und 4 ppm Polydimethylsiloxan zu zwei der Kessel zugegeben. Der dritte diente als Vergleich.

Nach der Fermentation während 2 biß 3 Tagen wurde das Bier geklärt, die Flüssigkeit wurde abgezogen und zentrifugiert und dann mit Fischleim geschönt. Das geschönt· Bier wurde anschließend gekühlt und mit Bentonit bei einer Konzentration von 18,7 g/hl unter Aufziehen im Gärbottich

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unter Rühren "behandelt, um für die Adsorption einen maximalen Kontakt zu haben. Das Bier wurde dann von den Feststoffen, die sich abgesetzt hatten, abgetrennt und schließlich durch Filtration über Kieselgur geklärt.

b) Ergebnisse:

Das übliche Arbeitsvolumen der verwendeten Kessel betrug ungefähr 55$ (d.ho eine Tiefe der Würze von 138 cm erlaubte eine Scliaumtiefe von 113 cm, und dabei wurde im wesentlichen ein Überfließen des Schaums vermieden). Wurde bei dem Versuch eine Tiefe der Würze von 164 cm verwendet (entsprechend 200 hl Würze), so war der Raum, der für den Schaum vorhanden war, nur 87 cm, und der Vergleichsversuch schäumte natürlich stark über. Eine Silikon-Konzentration von 2 ppm verminderte die Schaumhöhe auf ein Maximum von gerade über 87 cm, d.h. der Kessel floß gerade über. Jedoch verminderte eine Konzentration von 4 ppm die Schaumhöhe auf maximal ungefähr 60 cm, wobei noch 27 cm Tiefe freiblieben. Dies zeigt an, daß durch eine Silikon-Konzentration von nur 4 ppm die Arbeitskapazität von ungefähr 55 auf ungefähr 73% erhöht werden kann.

Weiterhin hatten die beiden Versuchsbiere nach der Entfernung des Antischaummittels höhere Bitterkeitswerte als der Vergleichsversuch, wodurch gezeigt wurde, daß das Silikon den Verlust von Isosäuren während der Fermentation vermindert. Die Ergebnisse der Bitterkeitswerte sind in Tabelle I angegeben.

Tabelle I Bitterkeit (EBC-Einheiten)

Die Proben wurden vor dem Zentrifugieren entnommen

'Vergleichsversuch 23,2 2 ppm Silikon 25,3

4 ppm Silikon 27,3

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Die Schaumstabilität des fertigen Biers wurde bestimmt, indem man die Halbwertszeit des Schaums gemäß dem Verfahren von Rudin (J.Inst.Brew. 1957, 506) bestimmte. Das Vergleichsbier hatte eine Schaumhalbwertszeit von 126 Sekunden, wohingegen fermentiertes Bier mit einer Silikon-Konzentration von 2 und 4 ppm eine Schaumhalbwertszeit von 121. Sekunden hatte.

Beispiel 2

Fermentationen wurden in aseptischen Glasröhren unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:

Gefäß: 3 1-Röhren, Höhe 90 cm, Durch

messer 7 cm

Arbeitsvolumen: 2 1

Temperatur: 21,1⁰C (70⁰F)

Würze: Alemalz, Maische-Temperatur 62⁰C

(145⁰F)

Inoculum: Hefe (ungefähr 7 g gepreßte

Hefe/Röhre)

Sammeln der Proben: indem man mit einer Spritze aus

dem Inneren Proben entnahm

Die folgende Tabelle la gibt die Höhe des Schaums in den Röhren während der Fermentation an, und außerdem wird die Zusammensetzung jedes Fermentationsversuchs gezeigt. Die Wirkung, die durch die Zugabe einer 10bigen Dispersion von Polydimethylsiloxan in Malzextrakt (ein Malzsirup mit 80$ Feststoffgehalt) und in Kelcoloid (Propylenglykolalginat) auftritt, wird im Vergleich mit zwei Vergleichsversuchen gezeigt.

Ein Dirnethylpolysiloxan, das mit Trimethylsilylgruppen aufhört und eine Viskosität von ungefähr 1000 cS bei 25°C und einen Gehalt an flüchtigen Stoffen von weniger als 0,5 Gew.-# aufweist, wurde gut mit 5$ seines Gewichts eines

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pyrogenen Siliciumdioxyds mit einer Oberfläche von 100 m /g vermischt. Das Produkt war eine dicke Paste.

9 Teile Malzextrakt v/urden auf 70⁰C erwärmt. 10 Teile Dimethylpolysiloxan/Siliciumdioxydpaste wurden unter Rühren zugegeben, wobei man nach der Zugabe weitere 30 Minuten rührte. Das Produkt wurde dann,während es noch warm war, durch eine Ultraschall-Homogenisierungsvorrichtung durchgegeben. Zur Einarbeitung in die Würze wurde die Malzextraktpräparation mit einem Teil der Würze homogenisiert, um eine einheitliche Dispersion zu erhalten, und diese Dispersion wurde bei der Fermentation der Würze zugefügt. ICs soll bemerkt werden, daß bei Verfahrensdurchführungen in großem Maßstab derartige Homogenisationen unwirtschaftlich sein können, und daß es dann bevorzugt ist, in die Malzextraktzusammensetzung Dispersions- oder Emulgiermittel einzuarbeiten»

- 18 Tabelle la

Stunden nach dem Anstellen

Vergleichs versuch

Vergleichs versuch 2

Durchsciin. 4ppm Anti-

d.Ver- schaummit-

gleichs- tel(Kelco-

versuche loid)

35

2.2

1.8

35.5 2.0

0.5

24

b.5

5.0

26.5 5.7

1.6

27

25

7.5

7.3

25.5 7.4

2.0

30

24

11.0 11.0

24

11.0

3.4

33

2-1

13.6

14.0

21.5 13.8

4.4

46

17 7.5

17.5

6.5

5.4

49

16

5.S

X'O . 0

. u

4.5

54

15

4.5

15.5

6b

4.0

78

11

3.2

5.6

11

3.4

2.7

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Tabelle la (Fortsetzung)

Stunden nach dem Anstellen	4ppm Anti schaummit tel (MaIz- extrakt) SG H	0.5	8ppm Anti- schaummit- tel(Kelco- loid) SG H	0.3	8ppm Anti- schaummit- tel(Malz- extrakt) SG H	0.4'	20ppm Anti schaummittel (Kelcoloid) SG H	0.1
8	36	1.5	36	0.9	36	0.8	35	0.5
24	27	1.7	27	1.0	27	1.0	28	0.6
27	26	2.2	26	1.5	26	1.2	27	0.6
30	24	2.7	24	1.9	24	1.5	25	0.7
33	22	6.0	22	5.0	22	5.5	^/~' "^ C S	2.0
46	18	6.2	18	3.8	18	6.2-	19	2.5
49	17	6.0	17	3.0	17	6.5		3.0
54	16	2.9	16	1.7	16	1.7	17	2 .2
78	11		11		11		11

SG = sacch.
H = Höhe in cm

Beispiel 3

Beurteilung von drei Adsorbentien bei der Entfernung von Silikon aus Ale. Verfahren: Drei im Handel erhältliche Adsorbentien, Stabifix, Stabiquick und Lucillite, wurden je in einer Menge von 1,7 g/l zu Bier zugefügt, das Dimethy-lpolysiloxan (1 ppm und 4 ppm) enthielt. Die Bierschaurastabilität (ausgedrückt als Halbwertszeit des Schaums) wurde gemäß dem von Rudin (ibid) beschriebenen Verfahren bestimmt, und sie wurde als Index für die Silikon-Adsorption

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- 20 verwendet. Die Ergebnisse sind im folgenden zusammengefaßt:

Halbwertszeit des Schaums (in Sekunden) Probe Vergleich 1 ppm Silikon 4 ppm Silikon

nach der Zugabe von Dimethylpoly- siloxan	119	10?	78
Stabifix wurde zugefügt	113	125	125
Stabiquick wurde zugefügt	128	135	132
LucilIite wurde zugefügt	129	120	129

Bei diesen Ergebnissen beträgt die Grenze für 95fo Richtigkeit - 10 Sekunden. Es soll bemerkt werden, daß Ale, das in Anwesenheit eines Antischaummittels durch Fermentation hergestellt wurde, im allgemeinen weniger Mengen an restlichem Antischaummittel enthält, bedingt durch die Adsorption an Hefe.

Beispiel

Bewertung von zwei Adsorbentien bei der Entfernung von Silikon aus Lagerbier. Verfahren: MS Antischaumemulsion FG (1Obiges Polydimethylsiloxan) wurde zu 750 ml Proben von Lagerbier bei Konzentrationen von 20, 40 und 100 ppm der Emulsion zugefügt. Nachdem man jede Probe 48 Stunden aufbewahrt hatte, wurde sie entweder an Kieselgur (1,5 g/l) + Stabifix (0,5 g/l) oder Kieselgur (1,5 g/l) + Stabiquick (0,5 g/l) filtriert.. Die ersten 250 ml Filtrat wurden verworfen, und die restlichen 500 ml wurden auf ihre Schaumstabilität untersucht. Die Ergebnisse sind im folgenden zusammengefaßt:

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- 21 Probe (ppm Silikon) Schaumdauer (in Sek.)

O	340
20	320
40	310
100	290

Die Schaumdauer wurde gemäß dem Verfahren von Klopper (Wall.Lab.Comm., 18, 1955, Seite 123) bestimmt.

b) mit 0,5 g/l Stabiquick

Probe (ppm Silikon) Schaumdauer (Sek.)

0	340
20	280
40	320
100	300

Beispiel 5

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei man als Fermentationskessel einen sogenannten Nathan-Kessel mit einem hohen Längenverhältnis verwendete. Dieser Kessel war ein vertikaler Zylinder mit einem Durchmesser von 3,6 m (12 ft.), wobei der zylindrische Teil 6,6 m (22 ft.) hoch war und der am unteren Ende mit einer konischen Hefe-Absatz zone ausgerüstet war, die einen70° Kegelwinkel hatte. An dem oberen Ende war ein Deckel vorhanden mit mehrfachen Auslaßvorrichtungen für Gas. Das nominale Volumen des Kessels betrug 85,6 nr (525 barreis). Bei der Fermentation der angegebenen Würze in Abwesenheit eines Antischaummittels beobachtete man starkes Schäumen, das dazu neigte, die Gasauslaßvorrichtungen zu zerstören, selbst wenn man nur 65 ra (400 barreis) Würze zufügte. Die Zugabe von 4 ppm

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Dimethylpolysiloxan in Form einer Emulsion mit Glycerinstearat als Emulgiermittel inhibierte die Schaumbildung in dem ersten Viertel der Fermentationsperiode vollständig, und eine zweite Zugabe von 4 ppm verhinderte die Bildung einer schweren HefeSchaumkrone bei der letzten Stufe der Fermentation. Auf diese Weise war es möglich, Würzvolumen in einer Menge von 75»4 m (480 barreis) zu fermentieren. Es wurde beobachtet, daß in Anwesenheit eines Antischaummittels sich die Hefe schnell in dem konischen unteren (Eeil absetzte und daß sie in Form einer 50%igen Aufschlämmung mit Bier abgezogen werden konnte ο Nach der Entfernung wurde diese Aufschlämmung durch eins Hefefilterpresse gegeben, und das Bier wurde dann mit aktiviertem Kohlenstoff (18 g/m^ = 0,0065 lbs/barrel) behandelt. Das entstehende Bier hatte übliches Schaumpotential und übliche Schaumstabilität, und es wurde nach dem Pasteurisieren mit dem Hauptteil des Biers aus der Fermentation nach dem Filtrieren vermischt und dann fügte man Stabifix (50 g/hl mit Kieselgur 150 g/hl) hinzu und filtrierte erneut. Das entstehende Bier hatte übliches Schaumpotential und übliche Schaumstabilität.

Beispiel 6

In einer kleinen Versuchsbrauerei, in der der Kochkessel für die Würze die folgenden Dimensionen hatte: Höhe 53»2 cm (21 inches); Durchmesser 30,5 cm (12 inches); Arbeitsvolumen (22 1); Kapazität 25 1, fand man, daß es unmöglich war, stabile Bedingungen zu erhalten, wenn man die Würze (spezifische Dichte 1,047) bei Atmosphärendruck kochte, da Schäumen auftrat.

Die Zugabe einer geringen Menge von MS Antischaummittel in Nahrungsmittelqualität zu der Würze vor dem Kochen (2,5 ppm Dimethylpolysiloxan) reichte vollkommen aus, um das Auftreten von Schaum zu verhindern. Die Versuchsbiere, die

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aus der Würze durch Fermentation unter Verwendung von S. cerevisiae-Stämmen und anschließender Klärung mit Fischleim und Filtration in Anwesenheit von Kieselgur auf Cellulosefolien hergestellt wurden, zeigten übliche Schaumstabilität.

Beispiel 7

Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei man Midland Silicones Antifoam FG anstelle des angegebenen Malzextrakts und Alginat. (8 ppm Dimethylpolysiloxan) verwendete. Tabelle II zeigt die erhaltenen Ergebnisse im Vergleich mit einem Vergleichsversuch, bei dem man ohne Antischaummittel fermentiert hatte.

Tabelle II

Zeit; Stunden nach dem Anstellen	Vergleich spez.Gewicht Schaum- °Sacch höhe cm	14,6	Beispiel spez.Gewicht °Sacch	Schaum höhe cm
18	29,3	16,6	28,0	3,6
22	-	22,6	-	3,8
26	22,0	9,0 dick Hefe 7	20,3	4,5
42 46	14,0	6	14,0	3,0 2
50	11,0		11	1
8 e i s ρ	i e 1 8

Die folgenden AntiSchaumformulierungen wurden hergestellt, indem man die Bestandteile einfach vermischte und nötigenfalls homogenisierte. Alle Formulierungen enthielten:

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2104R13

Dimethylpolysiloxan
pyrogenes Siliciumdioxyd zusammen mit

(a) Sorbitpolyoxyäthylenmonostearat Natriumcarboxymethylcellulose Nasser

(b) Sorbitpolyoxyäthylenmonostearat Sorbitmonostearat
Fatriumcarboxymethylcellulose Wasser

(c) Glycerinmonostearat Propylenglykolalginat Wasser

(d) Malzextrakt (80$ Feststoffe) Sorbitpolyoxyäthylenmonostearat Sorbitmonostearat

9,5/	Gew	./Gew
0,5/	I!	It
5,0/	!I	Il
2,0/	If	It
83,0/	t!	It
3,0/	It	If
2,0/	Il	It
2,0/	Il	ti
83,0/	Il	Il
2,0/	ti	π
2,0/	Il	Il
86,0/	ti	If
85,0/	Il	It
3,0/	ft	It
2,0/	Il	It

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Claims

21 OAR 13

- 25 Patentansprüche

1 . Verfahren zum Brauen von Bier, dadurch gekennzeichnet, daß ein Silikon-Antischaummaterial in der Würze oder dem Bier dispergiert wird, wobei die Schaumbildung vermindert wird und das Antischaummaterial anschließend entfernt wird, indem man das Bier mit einem Adsorbens kontaktiert, wobei das Silikon entfernt wird und das Bier seine Sphaumbildungsfähigkeit wiedererhält.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens Silicagel, ein Aluminiumsilikat, Aluminiumoxyd, ein Aluminiumsalz, Kieselgur, Fischleim oder aktivierter Kohlenstoff ist.

?; Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens Silicagel oder Bentonit ist_o

4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens eine spezifisehe Oberfläche von mindestens 100 m /g besitzt.

5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens Siliciumdioxyd oder Bentonit zusammen mit Kieselgur enthält.

6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bier mit dem Adsorbens nach der Entfernung der Hefe kontaktiert wird₀

7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das fermentierte Bier zur Entfernung der liefe filtriert oder zentrifugiert wird und daß es, bevor es mit dem Adsorbens behandelt wird, geklärt wird.

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2104*13

8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Silikon-Antischaummittel ein Dimethylpolysiloxan-Antischauminittel verwendet.

9ο Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antischaummittel in Mischung mit feinverteiltem Siliciumdioxyd verwendet wird.

10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangskonzentration an Silikon in der /iürze oder dem Bier nicht größer als 20 ppm ist.

11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangskonzentration an Silikon in der Würze oder in dem Bier nicht größer als 10 ppm ist.

12. Verfahx'en gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, d.g»,daß die Anfangskonzentration an Antischaummittel in der Würze oder in dem Bier 1 bis 8 ppm beträgt.

13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikon zu der Würze oder dem Bier zusammen mit einem Dispersions- oder Emulgiermittel zugefügt wird.

14· Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikon zu der Würze vor oder während des Kochens zugegeben wird.

15o Verfahren gemäß einem dar vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikon zu der Würze unmittelbar vor oder während der Fermentationsstufe zugefügt wird»

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16. Verfahren, um Bier, das ein Silikon-Antischaummittel enthält, Schaumpotential und Schaumstabilität zu verleihen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Antischaummittel aus dem Bier durch Kontakt mit einem Adsorbens entfernte

[17·/ Zusammensetzung für die Zugabe zu Würze oder Bier, um das Schäumen davon zu unterdrücken, enthaltend ein Silikon-Antischauiamittel, dispergiert in Zuckersirup.

18. Zusammensetzung gemäß Anspruch 17» dadurch ge- £

kennzeichnet, daß der Zuckersirup Malzextrakt oder ein Getreidestärke—hydrolysat ist.

19· Zusammensetzung gemäß Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikon zusammen mit feinverteiltem Siliciumdioxyd verwendet wird.

20. Zusammensetzung gemäß Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß das Silikon und das Siliciumdioxyd 1 bis 50 Gew.-?6 der Gesamtzusammensetzung ausmachen.

21. Zusammensetzung gemäß Anspruch 19 oder 20, dadurch μ gekennzeichnet, daß sie 20$ Siliciumdioxyd, berechnet auf das Gewicht des Silikons, enthält.

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