DE2651348A1

DE2651348A1 - Verfahren zur fermentation eines fermentierbaren substrats

Info

Publication number: DE2651348A1
Application number: DE19762651348
Authority: DE
Inventors: Janet M Cuzner; Walter T Nagodawithana
Original assignee: Jos Schlitz Brewing Co
Current assignee: Jos Schlitz Brewing Co
Priority date: 1975-11-11
Filing date: 1976-11-10
Publication date: 1977-05-18
Also published as: CA1087120A; GB1554180A; US4140799A; JPS5276487A

Description

Verfahren zur Fermentstion eines fermentierbaren Substrats

Die Erfindung betrifft oin Verfahren zur Fermentation fermentierbarer Substrate und insbesondere ein Verfahren zur Fermentation von Bierwürze.

Bei der normalen Fermentation bzw. Gärung von Bierwürze bei der Herstellung von Bier und Maizgetränken sind etwa 15 bis 30% des Volumens des Gärbottichs leerer Raum, der für die Aufnahme des gebildeten Schaums vorgesehen ist. Der Schaum wird durch das erste Auftreten, des Kohlenhydrat-Verbrauchs bei dem Feraentationsv"erfahren gebildet. Bei Gärbottichen oder -behältern mit einem hohen Höhe-zu-DurchmösserVerhältnis wird der leere Raum oder Kopfraum im allgemeinen etwa 20 bis 30% des Volumens des Bottichs ausmachen, bedingt durch die größere Schaumbildung in einem größeren Bottich. Bei Bottichen mit einer« niedrigeren Höhe-zu-Burchmesser-Verhältnis wird der Kopfraum etwa 15 bis 20$£ des Volumens des Bottichs ausmachen.

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TELEFON (OS9) 22 2862 TELEX OS-SS SSO TELEeRAyHE ΜΟΝΑΡΔΤ

Eine Erniedrigung der Fermentationstemperatur vermindert die Rate der Schaumbildung. Dadurch wird jedoch die Dauer der Fermentation verlängert. Dies ist hinsichtlich der Produktivität unerwünscht.

Bei der normalen Bierfermentation besitzt die zu fermentierende Würze einen Feststoffgehalt im Bereich von etwa 11 bis 18° Plato. Wird eine Würze mit einem Feststoffgehalt im oberen Teil dieses -Bereichs verwendet, wird das fermentierte Substrat nach der Fermentation auf die gewünschte Enddichte verdünnt, und dabei wird die Produktionskapazität der vorhandenen Einrichtungen gesteigert. Es wäre gut, wenn man Würze mit höherem Feststoffgehalt als 18° Plato fermentieren könnte und somit die Produktivität erhöhen könnte, ohne daß zusätzlich Vorrichtungen, die Kapital erfordern, erforderlich sind. Versuche, Würze mit einem höheren spezifischen Gewicht als 18 bis 24° Plato zu fermentieren, haben technisch keinen Erfolg gebracht, da extrem lange Zeiten für eine vollständige Fermentation bei normalen Fermentationsbedingungen erforderlich sind. Zur wirksamen Ausnutzung der vorhandenen Vorrichtungen sind längere Fermentationszeiten ungeeignet.

Man hat weiterhin gefunden, daß eine vollständige Fermentation der Bierwürze mit einem Anfangsfeststoffgehalt über 24°Plato und im Bereich von 24 bis 36°Plato nach traditionellen Verfahren nicht möglich ist, unabhängig von der Zeit und der Temperatur bei der Fermentation, da die Aktivität der Hefe aufhört, lange bevor die Grenzvergänmg erreicht wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fermentation eines fermentierbaren Substrats, wie Bierwürze, mit hoher Konzentration an fermentierbaren Kohlenhydraten, das üblicherweise sehr langsam fermentieren würde oder unvollständig. Erfindungsgemäß wird zu einem vorbestimmten Zeitpunkt bei der Fermentation mit Wasser verdünnt. Wenn in der vorliegenden Anmeldung von "Fermentation" gesprochen wird, so soll darunter

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selbstverständlich auch "Gärung" verstanden v/erden. Nach dem erfindungcgemäßen Verfahren wird Bierwürze mit einem Feststoff gehalt im Bereich von 10 bis 36 Plato und im allgemeinen über 18°Plato mit Hefe in einem Fermentationsbehälter oder -bottich angesetzt. Die Würze wird etwa 50 bis 85$ des Volumens des Bottichs einnehmen. Das spezifische Volumen wird in dem besonderen Fall von dem Feststoffgehalt der Würze, der Bauart des Bottichs bzw. Behälters und anderen Faktoren abhängen. Die Würze wird bei normalen Fermentationsbedingungeii fermentiert und der während des ersten KohlenhydrateVerbrauchs während des Fermentationsverfahrens gebildete Schaum wird im wesentlichen den Kopfraum des Bottichs ausfüllen. Nachdem die Rate, mit der die Kohlenhydrate verbraucht werden, abgenommen hat, wird der Schaum kollabieren.

Nach dem Kollabieren des Schaums,-was üblicherweise im zweiten Tag der Fermentation erfolgt, wird das fermentierbare Substrat auf ein Äquivalent von 18°Plato Würze oder weniger mit Wasser, das von gelöstem Sauerstoff frei ist, verdünnt. Die Verdünnung erfolgt so, daß das verdünnte Substrat im wesentlichen das gesamte Volumen des Fermentationsbottichs einnimmt.

Nach der Verdünnung wird die Fermentation bei Standardverfahrensbedingungen weitergeführt _f bis die Grenzvergärung erreicht ist.-Die fermentierte Würze wird dann nach an sich bekannten Verfahren weiterbehandelt und verpackt.

Durch die Verwendung der Wasserverdünnung nach dem ersten Kollabieren des Schaums ist es möglich, den Kopfraum oder leeren Raum des Fermentationsbottichs oder -behälters, der üblicherweise für die Anfangsschaumbildung gebraucht wird, auszunutzen. Dadadurch erhält man eine wesentliche Produktivitätserhöhung, im allgemeinen im Bereich von 10 bis 35/6, ohne daß zusätzliche, Kapital erfordernde Vorrichtung erfor-

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derlich sind. Durch die Verdünnung wird außerdem der osmotische Druck längs der Hefezellenmembran vermindert und der Konzentrationsgradient von Äthanol zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zelle erhöht. Dadurch wird die Diffusion des Äthanols in das Medium erleichtert. Durch den verminderten osmotischen Druck und die Äthanolkonzentration wird die gemeinsame Infcsbitorwirkung auf die Fermentationsrate reduziert. Dadurch erhält man eine vollständige Fermentation der fermentierbaren Kohlenhydrate innerhalb der normalen Fermentations-zeit.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Biere und anderen Getränke besitzen ähnliche Geschmacks-,-Aroma» und Stabilitätseigenschaften wie die nach bekannten Fermentationsverfahren hergestellten Biere und Getränke.

Das erfindungsgemäße Verdünnungsverfahren kann bei der Fermentation einer großen Vielzahl ferraentierbarer Substrate, wie Bier, Malzgetränke, Wein, destillierte Spirituosen, Antibiotika oder andere Materialien, verwendet werden, wo bei den ersten Stufen der Fermentation,, bedingt durch Gasentwicklung, eine beachtliche Schaumbildung auftritt.

Man hat festgestellt, daß auf die Fermentation eine Inhibitorwirkung ausgeübt wird, wenn ein Substrat mit einer hohen Konzentration an gelösten Feststoffen fermentiert wird. Beispielsweise erfordert bei Bierwürzen eine Würze mit einem Feststoffgehalt im Bereich von etwa 18⁰PIato bis 24⁰PIato extrem lange Zeiten, bis eine vollständige Fermentation bei . normalen Fermentationsbedingungen erfolgt« Die Fermentation von Bierwürzen mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 24 bis 36°Plato kann nach traditionellen Brauverfahren nicht bis zur Vervollständigung gebracht werden.

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■ *r -JO

Die Inhibitorvrirkung bei der Fermentation ist nicht auf die Abnahme in der Lebensfähigkeit der Hefe zurückzuführen, da eine Prüfung der·ATP (Adenosintriphosphat)-Gehalte im Inneren der Hefezellen gezeigt hat, daß die ATP-Vierte ira wesentlichen hoch sind, wenn sich die Fermentation verlangsamt. Ähnlich ist eine 7erlängsainung der Fermentation, nicht auf eine Denaturierung der Enzyme während der Fermentation zurückzuführen, und man hat weiterhin festgestellt, daß die Proteinsynthese normal verläuft.

Es wurde gefunden, daß die Verlange.ainung der Fermentation bei hohen Plato-Würzen gleichzeitig auf die hohe Konzentration des Äthanols in den Hexezellen und ebenfalls auf den hohen οsmotischen Druck längs der Zellmembran zurückzuführen ist. Während der Fermentation von Würzen mit hohem Plato-Wert, wie 24°Plato Würze, erhöht sich der Äthanolgehalt innerhalb der Hefezellen in einer höheren Rate als bei niedrigeren Platowürzen, wie bei 18°Plato Würze. Wird jedoch die Anfangsfeststoffkonzentration der Würze über 24°Plato erhöht, beobachtet man eine allmähliche Abnahme in der Fälligkeit der Hefe, bei normalen Braubedingungen zu fermentieren. Man hat weiterhin beobachtet, daß die Konzentration von Äthanol in den Hefezellen bei Feststoffkonzentrationen über 24°Plato niedriger ist als bei 24°Plato. Die Verlangsamung der Fermentation bei hohen spezifischen Gewichten ist somit nicht vollständig auf das gebildete Äthanol zurückzuführen, sondern ebenfalls auf den osmotischen Druck, der die Fermentationsrate bei Fermentation mit hohem spezifischen Gewicht erniedrigt.

Erfindungsgemäß wird der Inhibitorwirkung bei Würzen mit hohem spezifischen Gewicht, die durch den hohen Äthanolgehalt und den erhöhten osmotischen Druck hervorgerufen wird, durch die Wasserverdünnung zu einem spezifischen Zeitpunkt während des Fermentationsverfahrens entgegengewirkt.

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-«ff -

Bei der Durchführung des erfindungsgeiEäßen Verfahrens mit Bierwürze wird die Würze in an sich bekannter Weise hergestellt. Sie besitzt· einen Feststoffgehalt im Bereich von 10 bis 3>6°Plato und bevorzugt im Bereich von 20 bis 25° Plato. Im allgemeinen wird die Würze durch Maischen von Malz mit Adjuvantien hergestellt. Das Malz ist in einer Menge von etwa 35 bis 65 Gew.% vorhanden, bezogen auf das gesamte Extraktgewicht aus MaIx und Adjuvans, wobei die Adjuvantien als Rest vorhanden sind. Zur Einstellung eines hohen spezifischen Gewichts ohne Konzentrierung der Würze wird die Malzkonzentration im allgemeinen im Bereich von 35 bis 55%, bezogen auf das gesamte Extraktgewicht aus Malz und Adjuvantien, liegen. Verwendet man einen größeren Anteil an Malz, so erhält man eine Würze mit einem Feststoffgehalt unter 18°Plato, und diese Würze mit niedrigerem spezifischem Gev/icht kann zur Herstellung einer Würze mit dem gewünschten hohen spezifischen Gewicht im Bereich von 18 bis 36°Plato durch Verdampfung konzentriert werden. Bedingt durch die erhöhten Zeit- und Energieerfordernisse, ist jedoch eine Konzentration weniger bevorzugt.

Die ".Würze wird mit der Bierhefe in einem Standard«. Fermentationsbottich angelassen bzw. versetzt und die Würze wird etwa 70 bis 85% des Volumens des Bottichs einnehmen. Das spezifische Würzevolumen wird von der Form des Bottichs, dem spezifischen Gewicht der Würze und anderen Faktoren abhängen.

Als Hefe kann man irgendeine typische Hefe, wie Saccbaromyces carlsbergensis, Saccharomyces cerevisae, Saccharomyces uvarum, Saccharomyces oviformis, Saccharomyces fructuum, Saccharomyces fermentati u.a., verwenden. Die besonderen Species oder Arten der Hefe sind bei der vorliegenden Erfindnig nicht kritisch. ■

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ja»

Die Hefe wird in einer Rate bzw. Menge von 10 χ 10 bis 30 χ 10° Zellen/ml zugegeben bzw. angelassen, wobei ein festgesetzter Wert von etwa 14 χ 10 bis 25 x 10 Zellen/ml typisch ist.

Die Temperatur bei der Fermentation der Bierwürze liegt im allgemeinen im Bereich von 8,89 bis 23,9° bzw. 8,9 bis 24°C (48 bis 75⁰F) und bevorzugt im Bereich von 13,3 bis 15,6° bzw. 13 bis 16⁰C (56 bis 60⁰F).

Die Fermentation kann entweder unter Bewegen bzw. ' Rühren, wie in der US-PS 3 484 244 beschrieben, oder unter statischen Bedingungen durchgeführt werden. Verwendet man das Rühren, v/ie in der zuvor erwähnten Patentschrift beschrieben, so wird die Fermentation beschleunigt, so daß die Fermentation in einer Zeit von etwa 6 Tagen beendigt ist, verglichen mit einer Zeit von.etwa 10 bis 30 Tagen bei statischen Fermentationsverfahren.

Während des Beginns des Kohlenhydratverbrauchs" bei dem Fermentationsverfahren wird eine wesentliche Schaummenge bzw. ein Schaumkopf gebildet. Das Würzvolumen, das zuerst in den Fermentationsbottich gegeben wird, steht in Zusammenhang mit der Fermentationsrate, so daß der Schaum im wesentlichen den gesamten Kopfraums des Bottichs füllt.

Anschließend wird die Rate des Kohlenhydratverbrauchs abnehmen, und dies bewirkt, daß der Schaum so kollabiert, daß der Schaum nur noch etwa 5 bis 7% des Kesselvolumens einnimmt, wohingegen der Schaum vor dem Kollabieren etwa 15 bis 30% des Volumens des Bottichs einnimmt. Das Kollabieren des Schaums wird üblicherweise in einer Zeit von etwa 24 bis 48 Stunden nach Beginn des Fermentationsverfahrens auftreten. Zu diesem Zeitpunkt würde bei Würzen mit hohem spezifischen Gewicht sich die Fermentation, wenn die Würze

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Al

nicht verdünnt würde, verlangsamen und sie würde schließlich aufhören, als Folge, daß der Äthanolgehalt einen kritischen Wert für die Würze dieses spezifischen Gewichts erreicht.

Erfindungsgemäß wird Wasser in den Fermentationsbottich nach dem Kollabieren des Schaums eingeleitet, wobei die Wasserraenge so ist, daß die verdünnte Würze ein spezifisches Gewicht von etwa 18°Plato oder weniger, bezogen auf das ursprüngliche spezifische Gewicht, besitzt und bis zu etwa 95% des gesamten Volumens des Bottichs einnimmt. Die Verdünnung mit Wasser ermöglicht, daß der leere Kopfraum des Fermentationsbehälters bei dem Fermentationsverfahren verwendet werden kann, und wird der Äthanol-Konzentrationsgradient von dem Inneren der Hefezellen zum Äußeren erhöht, während der osmotische Druck längs der Zellen vermindert wird, so daß die Fermentation bis zur Beendigung abläuft.

Die spezifische Zeit, zu der die Verdünnung mit Wasser erfolgt, kann visuell bestimmt werden, indem man beobachtet, wann der Schaum kollabiert. Der Schaum kollabiert, nachdem die Zeit vergangen ist, in der die Kohlenhydrate schnell aufgenommen wurden. Genauer erfolgt die Verdünnung, wenn das tatsächliche Schaum-zu-Würze-Volumenverhältnis gleich oder geringer als der Wert F ist, der durch die folgende Gleichung

bestimmt wird:

1,25 W_T(i-f)

^WD ^Σ worin

F das Schaumvolumen/Würzevoluinen unmittelbar vor der Verdünnung bedeutet,

f die Fraktion des Volumens der gesamten Fermentationsvorrichtung, die von der Würze nach der Verdünnung eingenommen wird, bedeutet,

W-J- das Gewicht der Feststoffe in g/l Würze bei dem ursprünglichen spezifischen Gewicht vor der Verdünnung bedeutet, und

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W₀ das Gewicht"der Feststoffe in g/l Würze beim ursprünglichen spezifischen Gewicht nach der Verdünnung bedeutet .

Als Beispiel gilt, wenn das ursprüngliche spezifische Gewicht der Würze vor der Verdünnung 24⁰P beträgt (68,3 lbs Feststoffe/bb und wenn die Würze auf 18°Plato verdünnt werden soll, entsprechend (49,9 lbs Feststoffe./bbl), und wenn die Fraktion des Fermentationsbehälters, die nach der Verdünnung eingenommen werden soll, O_f95 beträgt, dann gilt

= 0,09

49,

Mit diesem Wert F wird der Arbeiter die Verdünnung dann durchführen, wenn das tatsächliche Schaum-zu-Würze-Volumanverhältnis, das in der Fermentationsvorrichtung beobachtet wird, gleich oder geringer als 0,09 ist.

Das bei der Verdünnung verwendete Wasser ist bevorzugt entgastes Wasser. Die Verwendung von nicht entgastem Wasser würde ein neues Hefezellenwachstum und eine Erhöhung des VDK-Gehalt des Substrats verursachen. Es ist daher bevorzugt, für die Verdünnung entlüftetes Wasser oder entgastes Wasser oder carbonisiertes Wasser zu verwenden.

Die Temperatur des für die Verdünnung verwendeten Wassers ist nicht kritisch, und bei normaler Durchführung wird das Wasser die Fermentationstemperatur von 8,89 bis 23»9°C bzw. 8,89 bis 21,1°C (48 bis 70⁰F) besitzen. Das Wasser kann in den Fermentationsbottich an irgendeiner Stelle im Bottich eingeführt werden, üblicherweise wird es durch die vorhandenen Zufuhrleitungen eingeleitet.

Nach der Verdünnung wird die Fermentation bis zur Beendigung weitergeführt. Wird bei der Fermentation eine Bewegung verwendet bzw. wird gerührt, so wird das spezifische Endgewicht in etwa 7 Tagen unter Verwendung normaler Fermentations«

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temperaturen erreicht werden, wchingegen bei statischen Bedingungen das spezifische Endgewicht in etwa 10 bis 30 Tagen erreicht wird« Wenn das verdünnte, fermentierbare Substrat einen Peststoffgehalt von etwa 15 bis 18°Plato besitzt, wird das Substrat nach der Beendigung der Fermentation ein spezifisches Gewicht und einen Äthanolgehalt besitzen, die über den Vierten von normalen Bi er en oder Malzgetränken liegen, so daß das fermentierte Substrat mit carbonisiertem Wasser zu dem gewünschten Endäthanolgehalt verdünnt wird.

Nach Beendigung der Fermentation wird das fermentierte Substrat nach Standardverfahren weiterbehandelt und verpackt.

Bei Verwendung einer Würze mit einem anfänglichen spezifischen Gewicht im oberen Teil des Bereichs von 18 bis 36°Plato kann man das Wasser für die Verdünnung stufenweise nach dem Kollabieren des Schaums zugeben, statt das V/asser bei einer einzigen Verdünnungsstufe zufügt.

Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.

B e i s ρ i e 1 1

Eine 24°Plato Würze der folgenden Würzeanalyse wird hergestellt, indem man 50 Gew,?6 Malz, bezogen auf den Extrakt, und 50 Gew. So Kornsirup bzw. Mais sirup, bezogen auf den Extrakt, als Adjuvans vermischt.

Würze-Farbe (°Lov., 2,54 era Zelle) 13,9

Gesamtfeststoffe, °Plato 24,16

Würze-Protein (N χ 6,2.5)% 0,71

löslicher Stickstoff, g/100 g 0,113

Formolstickstoff, g/100 g 0,0293

• .F.N. als % S.N. . 25,9

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. - -Η* Jh

Würze-pH 5,0 titrierbare Aciditätsml ^N/i0Alkali/100 g 19,2

Calcium in der Würze, ppm 121

Iso-Verbindungen_y ppm 36»8

α-Säuren, ppm 3,2

Anthocyanogenj ppm 63 ₉ 4 spezifisches Gewicht 1,10181

Gese.mtfeststoffe, (verdünnt) °Plato 18,55

Grenzvergärung(verdünnt), °Plato 4,93

fermentierbarer Extrakt(verdünnt), % 60_f00

485 barreis einer 24°Plato Würze werden in einen im Handel erhältlichen Fermentationsbottich mit einer.Kapazität von 735 bbls gegeben, und die Würze wird mit einem Stamm der Hefe Saccharomyces carlsbergensis mit einer Ansetzrate von 14,6 χ 10 Zellen/ml angesetzt.

Die Fermentationsteniperatur beträgt zu Beginn 13,3°C (56°F) und nach 17 h ist die Temperatur auf 15,6⁰C (60°P) gestiegen. Während der Fermentation wird bewegt bzw. gerührt.

Nach etwa 48 h ist der Schaumkopf in dem Bottich kollabiert und die Würze wird unter Verwendung von 180 barreis entlüftetem, carbonisiertem Wasser verdünnt. Durch die Verdünnung wird der Feststoffgehalt auf einen Wert von 18°Plato, bezogen auf den ursprünglichen Plato-Wert, verdünnt. Die Temperatur wird bei 15,6⁰C (60⁰F) während insgesamt 7 Tagen gehalten, bis die Fermentation beendigt ist.

Eine 18°Plato-Kontrollwürze wird ohne Verdünnung unter Verwendung identischer Fermentationsbedingungen fermentiert. Die Fermentationsvierte für die verdünnte Würze und die Vergleichswürze sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt.

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Tabelle I
24°Plato, verdünnt auf 18^oPlato-Würge» Äquiv. , am zweiten Tag 18°Plato-Wür2e__--_Verfflei_ch Tage wahrer Zellen/ml Schaumyol. Flüssigk.- Äthanol Diacetyl wahrer Zellen/ml Äi±ianol

Extrakt (x 10") Flifssigk.- volumen % Gew./ Extrakt (χ 10°) % Q/

g/100 g vol. bbl. Gew. ppm g/l00 g Gew

0,34 485 0 - 17,66 0,39 485

0,08 485 3,78 0,68 11,40 0,02 665

	0	23,78	10,15	14,6
	1	21,22	8,41	62,8
	2	16,92	7,67	76,3
	2	12,64	7,51	62,3
	nach	Ver-	7,48
-J	dünnung
O C0	3	59,8
OO	4	62,3
O	5	59,5
O	δ	53,0
•«j	7	59,5

0	-
1,28	1,72
3,78	0,68
2,72	0,60
4,31	0,52
5,19	0,35
5,72	0,14
5,87	0,06
5,93	0,04

13	_t2	0
55	*o	-
64	,0	3:


Λ3

0,02 665 4,31 0,52 9,19 69_S3 4.80

0,02 665 5,19 0,35 7_?S7 69,8 5,76

0,02 665 5,72 0,14 7,53 66,0 5,78

0,02 665 5,87 0,06 7,47 69,4 5,9

0,02 665 5,93 0,04 7,41 59,9 5,9

5,97

cn

CO CX)

Mach der Fermentation werden sowohl die nach dem Verdünnung^verfahren fermentierte Würze als auch die fermentierte KontrollViüx'se nach -bekannten Verfahren vreiterverarbeitot, und der Bewertun^test für das Aroma und den Geschmack zeigt; daß kein organo !optischer· Unterschied zwischen dein nach dem erfindungsgemäßen Verdünnungsverfahran hergestellten Bier und dem aus der Koritrollwürze hergestellten Bier vorhai:»den ist.

Beio

Eine zweite Fermentation wird durchgeführt, wobei die in Beispiel 1 beschi'iebenen Bedingungen verwendet werden, ausgenommen, daß die Würze mit Hefe angelassen wird, die aus dem . Sud von Beispiel 1 wiedergewonnen wurde, und daß die Anlaßrate wesentlich höher ist, nämlich 24,5 χ 10⁶ Zellen/ml beträgt.

Der einzige wesentliche Unterschied bei dieser Fermentation von der in Beispiel 1 beschriebenen Fermentation ist der, daß bei den ersten Fermentationsstufen eine relativ große Schauminenge gebildet wird. Wie bei der Fermentation von Beispiel 1 erfolgt die Verdünnung 48 h nach dem Anlassen. Der Feststoffgehalt wird auf ein Äquivalent von 18°P2ato vermindert.

In der folgenden Tabelle sind die Fermentationswerte von dem Sud, der nach dem erfindungsgemäßen Verdünnungsverfahren hergestellt wurde, wie auch die Werte von einer * 18^oPlato~Vergleichswürze, die ohne Verdünnung fermentiert wurde und bei der die gleichen Fermentationsbedingungen, verwendet wurden, aufgeführt«,

BAD ORIGINAL

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Tabelle i:

verdünnt auf 18°Plato~Yfürze, Äquiv,, am zweiten Tag -,O₁

18^vPlato-Würze - Vergleich

Tage wahrer Zellen/ml Schaumvol. Flüssigk.- Äthanol Diacetyl wahrer Zellen/ml Äthanol (x 10°) Flüssigk.-' volumen % Gew./ Extrakt (x 1O^b) % Gew./

'Extrakt
g/100 g

24,28

21,03

16,78

nach
d.Ver-12.20

^dünn·

9.85
8., 10
7,64
7,54
7,45

24,5
78,9
97,4

67,8

76,7
67,7
75,3
77,1
70,2

vol.

volumen bbl.

Gew.

0,47
0,52
0,09

0,03

0,03
O₅ 03
0,03
0,03
.0,03

460'

460

638

636 633 638 638 638

O	O
1,70	1,27
4,12	0,62
3,24	0,51
4,50	0,37
5,53	0,47
5,83	0_s18
6,06	0,09
6,11	0,06

Extrakt
g/100 g

Gew.

ι ε,ο	12,8	O
16,25	51,8	0,98
12,07	73,8	3,13
9,78	61,8	4,41
S.29	66_?4	5,25
7,79	72,3	5,74
7,62	71,9	5,78
7,62	70,0	5,93

to

Ein Bewertungstest des Geschmacks und des Aromas zeigt, daß kein organoleptischer Unterschied zwischen dem Bier besteht, das unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verdünnungsverfahrens erhalten wird, verglichen mit Bier, das aus der Kontrollwürze hergestellt v/ird.

■ ο

Beispiel

Eine Fermentation wird auf ähnliche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt, ausgenommen, daß die Würze mit Hefe angelassen v/ird, die aus dem bei Beispiel 2 erhaltenen Sud stammt.

Wie bei den vorhergehenden Beispielen wird die Würze auf ein 1S°Plato Äquivalent nach 48 h verdünnt und die Fermentationswerte dieses Suds zusammen mit den Fermentationswerten einer 18 Plato Kontrollwürze sind in der folgenden Tabelle III aufgeführt.

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	24°Plato, verdünnt auf	wahrer	9,61	Zellen/ml	18°Plato-Würze	, Äquiv._t	Tabelle III -	Tag	0	18°	Pl ato -"Würz e	- Vergleich
	Tage	Extrakt g/100 g	7.88	(x 100)	Schaumvol.	Flüssigk	am zweiten	Diacetyl	1,24	wahrer	Zellen/ml	Äthanol
		24,76	7,48	17,7	Plussigk.- vol.	volumen bbl.	.- Äthanol	ppm	0,77	Extrakt g/100 g	(χ 10⁵)	°/o Gew./ Gew.
	O	21,14	7,33	59,4	0,25	480	% Gew./ Gew₄	O_s55	17,73	15,3	C
	1	17,23	7,28	83,8	0,40	480	0	0,65	14,23	55,0	1,43
	2	2 12,47 nach Ver dünnung	66,2	0,09	480	0,45	0,38	11,56	78,4	3,52
-α	3	65,7	0,06	662	3,97	0,16		72,7
0982		67_?7 ·	0,06	662	2,99	0,07	9,15	73,4	As 93 ,
ο	5	69,9	0,06	662	4,69	0,05	7,77	79,1	5,73©
ο	6	64,7	0,06	662	5,58		7_?50	69,4	6,04^7
-α	7	67,0	0,06	662	5,83	7,34	73,0	6,08
α>		0,06	662	6,00	7,30		6_s07
		5,98

Bei S₁ ρ i e 1 4

Eine 30_t65⁰PIato Würze mit der folgenden. Würze-Analyse wird hergestellt, indem n>an 50 Gew.?o Malz, bezogen auf den Extrakt, und 50 Ge\-f.^c/o Mais sirup, bezogen auf den Extrakt, als Ädjuvand vermischt.

Würze Farbe (°Love., 52-1" Zellen) 24,2

Gesamtfeststo.fi e₅ °Plato 30,65 Würze-Protein (¥, χ 6.25) % 1,02

löslicher Stickstoff, g/100 g 1,63

Formolstickstoff, g/l00 g 0,0427

F.N, als % löslicher Stickstoff 26,2 Würze-pH 5,08

* titrierbare Acidität: ml^N/i0Alka3.i/i00 g 23,8

Würze-Calcium, ppm 62,0

Iso-Verbindungen, ppm 24,5 α-Säuren, ppm 4,9

Anthocyanogene, ppm 99,6 spez. Gewicht ' 1,13223

Gesaffitfeststoffe (verdünnt), ⁰P 18,66 Grenzvergärung (verdünnt) 4,63

feriaen tierbare Extrakte (verdünnt) 60,83

Extraktausbeute, % D.B. 76,93

10,9 1 der Würze werden in eine Versuchsferinentationsanlage mit einem Volumen von 19 1 gegeben. Die Würze wird mit 13,3 x 10⁶ Zellen/ml bei 13,3°C (56°F) angelassen. Die Würze wird kontinuierlich in dein Feraföntationsbottich. bewegt und nach 17 h ist die Temperatur auf 15,6⁰C (60⁰F) gestiegen.

Gegen Ende der 48 h werden in den Bottich 8,2 1 carbonisiertes Wasser zur Verminderung de.3 Feststoffgehalts auf ein Äquivalent von 18°Plato gegeben. Die Temperatur v/ird während einer- Zeit von 8 Tagen bis zur Beendigung der Femen-

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tation bei 15,6⁰C (60°F) gehalten. Die Ferinentationswerte sind in der folgenden Tabelle IV aufgeführt.

30⁰P, verdünnt atif 18⁰P Würze-Äquivalent am zweiten Tag

Tage Wahrer Zellen/ml Äthanol ' Diacetyl Extrakt (x 106) % Gew./Gew. ppm

0 30,65 13,3

1 29,80 23,8 0,42 2,10 2⁺ 25,60 91,5 2,73. 4_p20

3 11,65 94,5 3,66 2,16

4 9,72 100,8 4,52 2_S35

5 8,13 97,5 - 5,78 1,06

6 7,57 94,5 6,13 0,35

7 7,46 83,5 6,22 0,17

8 7,38 99,3 6,14 0,07

gerade vor der Verdünnung

Unter Verwendung der Wasserverdünnungsstufe bei dein Fermentationsverfahren nach dem ersxen Kollabieren des Schaums ist es möglich, den Kopfraum des Fermentationsbottichs, der üblicherweise nur für die Anfangsschaumbildung erforderlich ist, zu verwenden. Dies ergibt eine wesentliche Erhöhung in der Produktivität, ohne daß zusätzliche Vorrichtungen, die Kapital erfordern, nötig sind.

Durch die Verdünnung wird außerdem der οsmotische Druck längs der Hefezellen vermindert, Lind man erhält ein größeres Konzentrationsdifferential des Äthanols zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zellen. Dadurch kann Äthanol aus.den Hefezellen freigesetzt werden, und dadurch wird eine vollständige Umwandlung der fermentierbaren Kohlenhydrate innerhalb der normalen Fermentationszeit möglich.

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Das er-fir.dungsgonE.Oe Verfahren wurde anhand der Gärung von Bierwürze erläutert. Das Verdünnungsverfahren kann jedoch auch, für die Fermentation und Gärung von irgendwelchen Produkten verwendet v/erden, wc eine wesentliche Schaumbildung bei den frülien Stufen der Fermentation erfolgt, wie bei der Fermentation von wein, destillierten Spirituosen, Antibiotika u.a. Bei der Verwendung des Yerdünnungsverfahrens müssen die normalen Fementationsbedingungen für besondere fermentierbare Substrate nicht geändert werden, d.h. es können die gleichen Fermentationstemperaturen, Hefestämme, Anlaßraten, Reaktionszeiten usw., v/ie bei den bekannten Fermentationsverfahren,für des Substrat verwendet werden.

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Claims

1 . Verfahren zur Feridentation eirj^s fermentierbaren Substrats, dadurch gekennzeichnet, daß w^n ein wäßriges> fermentierbares Substrat, dar. x'eraentic-rbare Kohlenhydrate enthält und einen Feststoffgehalt besitzt, der ausreichend hoch ist, so daß eine vollständige Umwandlung der fernentierbaren Kohlenhydrate zu Äthanol verhindern värd_f herstellt, das Substrat fermentiertj, bis die Bildung von Äthanol im wesent lichen aufhört, wobei das Substrat einen Rostteil an ferDentierbaren Kohlenhydraten enthält ₉ das Substrat mit Wasser zur Verminderung des Äthanolgehaltes und zur Herstellung eines Substrats mit einem Feststoffgehalt, der ausreichend niedrig ist, so daß die Umwandlung der restlichen, fermentierbaren Kohlenhydrate in Äthanol möglich wird, verdünnt und die Fermentation bis zum gewünschten spezifischen Endgewicht weiterführt.

2. Verfahren zur Fermentation eines fermentierbaren Substrats, dadurch gekennzeichnet, daß man ein .fermentierbare Kohlenhydrate enthaltendes, wäßriges, fermentierbares Substrat mit einem Feststofxgehalt, der ausreichend hoch ist, so daß eine Fermentation bis zur Beendigung verhindert wird, herstellt5 das Substrat fermentiert, bis der Äthanolgehalt auf einen Wert gestiegen ist, der ausreichend hoch ist- und eine weitere Fermentation verhindert, daß Substrat mit V/asser zu.r Verminderung des Äthanolgehaltes und zur Erniedrigung des Festetoffgehalts des Substrats auf einen Wert verdünnt, der ausreichend niedrig ist, daß im wesentlichen bis zur Beendigung fermentiert werden kann, und die Fermentation,des verdünnten Substrats bis im wesentlichen zur Beendigung weiterführt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet; daß das feraentierbare Substrat einen Anfangsfest-

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stoffg~haXt von 18 bis 35 (JsvMi besitzt und daß das Substrat nach der Verdünnen=/· einen äquivalenten Äiife-ignfeststoifgehalt unter 18 Gevr.ίί besitzt,

4. Verfahren zur Ferment! enrag eines fcruie;j.tierbaren Substrate, dadurch gekemise.-ich.aetj daß man ein fernientierbp.re Kohlenhydrate enthaltender:·, wäßriges, fernientierbares Substrat herstellt, das einen solchen Feststoffgehalt besitzt, daß das Substrat nicht bis zur IJ ce neigung der Fermentation fermentiert wurden kanu, das Substrat in einen Fermentation;·:- bottich gibt, v.^robei das Volumen des "Substrats wesentlich geringer ist als das Volumens des Bottichs, so daß ein Kopf-· raum verbleibt, das Substrat fermentiert, wobei der Kohlsnhydratverbrauch während der Anfangnetufe der FermentatJ cn eine wesentliche Schaumbildirng verursacht und wobei dor Schaun den Kopf raum einnimmt _y das Substrat mit 1/asser nach des Kollabiüren des Schaums zur Verminderung das Feststoffgehalts des Substrats und zur Vervollständigung der Fermentation des Substrats mit Wasser verdünnt und die Fermentation bis zur wesentlichen Beendigung weiterführt.

5· Verfahren zur Fermentation von Bierwürze_? dadurch gekennzeichnet, daß raan eine ferraentierbare Bierwürze mit einem Feststoffgehalt von 10 bis 36°Plato in einen Fermentstionsbottich füllt, wobei das Volumen der Uür-ze wesentlich geringer ist a.ls d.as Volumen des Bottichs, so daß ein Kopfraum im Bottich vorhanden ist, die YJurze nit Hefe anläßt, die Würze fermentiert, wobei der Kohlenhydratverbrauch während der Anfangsstufe der Fermentation die Entwicklung einer wesentlichen Schaummenge bedingt, die den Kopfraum einnimmt, Wasser zu der Würze in dem Bottich nach des Kollabieren der Schaumraenge zur Verminderung des Feststoffgehalts der Würze zugibt und die Fermentation in dem Bottich weiterführt, bis sie im wesentlichen beendigt ist.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die fermentierbare Würze- einen Feststoffgehalt im Bereich von 18 bis 36°Plato besitzt.

7. Verfahren zur Fermentation von Bierwürze, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Würze mit einem Feststoff gehalt iüi Bereich von 18 bis 3*o°Plato herstellt, die Würze in einen Fermentationsbottich gibt, wobei das Volumen der Würze exv-a 50 bis 85/6 des Volumens des Bottich« ausmacht, wobei der Rest des Volumens des Bottichs Kopfräum ist, die Würze mit Bierhefe anläßt, die Würze fermentiert, wobei bei der Anfangsstufe der Fermentation eine Schaummenge gebildet wird, die im wesentlichen den gesamten Kopf raum des Bottichs einnimmt _, wobei eine darauf folgende Abnahme im Kohlenhydratverbrauch bedingt, daß der Schaum aus dem Kopfraum kollabiert, entgastes Wasser in den Bottich zur Verdünnung der Würze nach dem Kollabieren des Schaumkopfes einführt und eine verdünnte Würze mit einem äquivalenten Anfangsfeststoffgehalt unter 1S°Plato schafft, wobei die verdünnte Würze mindestens 95% des Volumens des Bottichs einnimmt,und die Fermentation bis zum gewünschten spezifischen Endgewicht weiterführt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das entlüftete bzw. entgaste Wasser eine Temperatur von etwa 8,89 bis 21,1⁰C bzw. 8,9 bis 21°C (48 bis 70⁰F) besitzt.

9. Verfahren zur Fermentation eines fermentierbaren Substrats, dadurch gekennzeichnet, daß man ein fermentierbare Kohlenhydrate enthaltendes, wäßriges, fermentierbares Substrat mit einem solchen Feststoffgehalt, daß das Substrat nicht bis zur Beendigung fermentiert v/erden kann, herstellt, das Substrat in einen Fermentationsbottich gibt, wobei das Volumen des Substrats im wesentlichen geringer ist als das Volumen des Bottichs, so daß ein Kopfraum vorhanden ist, das Substrat fermentiert, wobei der Kohlenhydratverbrauch zu den

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tux cn der Fermentation eine xvesentliche Schaumbildung verursacht, und der Schaum aen Kopfraum einnimmt, und wobei anschließend eine Abnahme im Kohlenhydratverbrauch eine Verminderung der Schaumhöhe verursacht, das Substrat mit Wasser verdünnt, wenn das tatsächliche Schaum-zu-Würze-Volumenverhältnis nicht größer ist als der Wert F, bestimmt durch die folgende Formel

1,25 W₁. (1 - f)

worin

f die Fraktion des Gesamtvolumens des Fermentationsbottichs ist, das das Substrat nach der Verdünnung einnimmt,

Wj das Gewicht in g Feststoffe pro 1 Substrat beim ursprünglichen spezifischen Gewicht vor der Verdünnung bedeutet und

W₀ das Gewicht in g . Feststoffe pro 1 Substrat beim ursprünglichen spezifischen Gewicht nach der Verdünnung bedeutet,

wobei das verdünnte Substrat einen Feststoffgehalt besitzt, der ausreichend niedrig ist, so daß die Fermentation ablaufen kann, bis sie im wesentliehen beendigt ist, und man die Fermentation weiterführt, bis sie im wesentlichen beendigt ist. »

10. Verfahren zur Fermentation von Bierwürze, dadurch gekennzeichnet, daß man eine fermentierbare Bierwürze mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 18 bis 36⁰PIato in einen Fermentationsbottich gibt, wobei das Volumen der Würze im wesentlichen geringer ist als das Volumen des Bottichs, so daß ein Kopfraum im Bottich vorhanden ist, die Würze mit Hefe anläßt, die Würze unter Bewegung der Würze fermentiert, wobei der erste Kohlenhydratverbrauch während der Fermentation die Entwicklung eines wesentlichen Schaumkopfes bewirkt, der den Kopfraum einnimmt, Wasser zu der Würze in dem Bottich nach dem Kollabieren des Schaumkopfes und innerhalb 48 Stunden

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nach der Fermentation zugibt, wobei durch die Zugabe des Wassers die Würze verdünnt und der äquivalente Anfangsfeststoff gehalt der Würze auf einen Wert unter 18°Plato erniedrigt wird, die verdünnte Würze einen wesentlichen Teil des Kopfraums des Bottichs einnimmt und die Fermentation im wesentlichen bei den. gleichen Fermentationsbeclingungen bis zum gewünschten spezifischen Endgewicht weiterführt.

11. Verfahren zur Fermentation eines fermentierbaren Substrats, dadurch gekennzeichnet, daß man ein fermentierbare Kohlenhydrate enthaltendes, wäßriges, fermentierbares Substrat mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 10 bis 36°Plato herstellt, das Substrat fermentiert, wobei der Kohlenhydratverbrauch bei der Anfangsstufe der Fermentation einen wesentlichen Schaumkopf ergibt und durch die nachfolgende Verminderung im Kohlenhydratverbrauch der Schaumkopf kollabiert, wobei das Substrat einen Restteil an fermentierbaren Kohlenhydraten enthält, das Substrat mit Wasser verdünnt und die Fermentation des verdünnten Substrat weiterführt, bis sie im wesentlichen beendigt ist.

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