DE4137474A1 - Verfahren zur kontinuierlichen schnellreifung von bier - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen schnellreifung von bierInfo
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- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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- C12H1/00—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages
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- C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
- C12M25/16—Particles; Beads; Granular material; Encapsulation
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
kontinuierlichen Schnellreifung von Bier durch wei
tere Umsetzung der im Primärfermentationsschritt
behandelten Würze mit geträgerter Hefe.
Die Reifung von Bier erfolgt üblicherweise durch
Ablagerung des Jungbieres bei niedrigen Temperaturen
über einige Wochen hinweg, wodurch eine Geschmacks-
Veränderung und Umwandlung von bei der Primärgärung
gebildeten Nebenprodukten resultiert.
Eine solche Ablagerung erfordert nicht nur erhebliche
Lagerräume und Vorratshaltung, sondern macht auch
die Reaktion der Brauerei auf ungewöhnliche Bedarfs
schübe schwierig.
Es wurden daher bereits Versuche zur Schnellreifung
von Bier unternommen: So ist aus der DE-PS 21 44 754
ein Verfahren bekannt, bei dem innerhalb von
2-3 Tagen durch Zusatz von Kräusen eines mittleren
Vergärungsgrades ein Abbau von Diacetyl erreicht
werden soll, das als wesentliche zu vermindernde
Geschmackskomponente angesehen wird.
Yungi Wang beschreibt ein Wirbelschichtverfahren
mit an Calciumalginatgel immobilisierter Hefe, bei
dem mit einer Verweilzeit im Reaktor von 2,8 Std. mit
einer Zirkulationszahl von 5 eine Primärfermentations
periode von 14 Std. und ein Diacetylgehalt von
0,5 ppm erreicht werden soll (siehe CA 112 (21)
196 633 g) . Über die Bierqualität und Lebensdauer
der Anlage werden allerdings keine Angaben gemacht.
A. Willet (Biotechnol. Lett. 10, 7 (1988) S. 473-78)
beschreibt eine beschleunigte bakterielle Bierreifung
mit an -Carrageenan immobilisierten Mikroorganis
men wie Bacillus polymyxa u. a. in konischen Flaschen
mit Testmedium. Auch hier ist eine angemessene Be
urteilung des Erfolges in geschmacklicher Beziehung
schwierig.
Von T. Onaka u. a. wird in Bio/Technology 3,5 (1985)
S. 467-70) ein Brauverfahren in einem Säulenreak
tor mit an Na-Alginat immobilisierter Hefe beschrie
ben, bei dem zur Nachbehandlung 10 Std. lang unter
Rühren belüftet wird unter Erzielung von 0,05 mg/l
Gesamt-Diacetyl.
Diese unterschiedlichen Verfahren lassen bislang
kein allgemein akzeptiertes Brauverfahren erkennen.
Ziel der Erfindung ist daher ein möglichst langzeitig
zu betreibendes Schnellreifungsverfahren für Bier,
das vor allem auch dem Reinheitsgebot entspricht.
Das zu diesem Zweck entwickelte erfindungsgemäße
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die
Umsetzung im Wirbelschichtreaktor mit an weitporigem
Granulat mit einer Teilchengröße von 3 mm
immobilisierter Hefe bei erhöhtem Druck durchführt.
Weitere Besonderheiten der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Vorzugsweise wird als Träger offenporiges Sinterglas
(insbesondere Borosilikatglas) verwendet.
An diesem Verfahren sind außer dem inerten (Glas)Träger
lediglich die natürlichen Ausgangsstoffe der Bier
brauerei beteiligt und somit das Reinheitsgebot be
achtet und apparativ sowie prozeßtechnisch Voraus
setzungen für einen langanhaltenden störungsfreien
Betrieb mit guter Regelbarkeit gegeben.
Als Träger für die Hefe dienen insbesondere weitpo
rige Sinterglasperlen von 2 mm (zweckmäßig 1-
2 mm) Durchmesser mit 60-300 µm Poren und einer
Porosität um 50%, die möglichst hoch sein soll,
um einen guten Zugriff von Medium und Stoffaustausch
an der in den Poren befindlichen Hefe zu ermöglichen,
die damit trotz des bei der Sekundärfermentation
im Vergleich zur Primärfermentation erheblich gemin
derten Nährstoffangebots ausreichend aktiv bleibt,
so daß die bei der Reifung notwendige Restwürzeum
wandlung und Minderung des Zuckergehalts rasch er
reicht wird. Gleichzeitig wird der Diacetylgehalt
- soweit vorhanden - ausreichend herabgesetzt, wofür
insbesondere eine kontinuierliche Überwachung auf
Maximalgehalte von 0,1 mg/l dient, die auf einer
On-line Analytik und meßwertabhängigen Steuerung
der Prozeßparameter, wie Temperatur und Verweilzeit,
basiert.
Die Temperatur des Schnellreifungsverfahrens liegt
insbesondere bei 2-10°C und die Verweilzeit im
Bereich von 5-15 Std., insbesondere bei etwa
10 Std.
Die Fermentation erfolgt zweckmäßigerweise bei
Drücken von 2-4 bar, insbesondere von 2,5-3 bar,
die sich durch CO2-Entwicklung aufbauen.
Als Reaktor eignet sich ein Wirbelschichtreaktor
mit einer äußeren Umlaufpumpe, die für einen ausrei
chenden Durchfluß sorgt. Am oberen Ende hat der säu
lenförmige Reaktor eine Querschnittserweiterung,
die für eine ausreichende Verlangsamung der Flüssig
keitsströmung und damit Umkehr des suspendierten
Kornmaterials sorgt.
Bei einem solchen Reaktor macht das Wirbelschicht
volumen etwa 50-60 % des gesamten Arbeitsvolumens
aus, und das Schüttvolumen liegt bei etwa 25-30%
dieses Arbeitsvolumens.
Mit einem solchen Wirbelschichtreaktor ist eine
befriedigende Steuerung für eine gleichbleibende
Qualität des Reaktorauslaufs gewährleistbar.
Die Mikroorganismen werden auf dem Trägermaterial
vorzugsweise im Wirbelschichtreaktor in einer Anfahr
phase angezüchtet, indem Hefekonzentrat bei
20-35°C als Inokulat in den Reaktor gegeben wird und
mit Verweilzeiten unterhalb der Generationszeit der
Hefe dafür gesorgt wird, daß während der Koloni
sierungsphase des Trägermaterials ein optimaler Se
lektionsdruck zugunsten sessiler Mikroorganismen
bei einem hohen Level der Raumzeitausbeute statt
finden kann. Zweckmäßigerweise erfolgt eine solche
Anfahrphase über eine Woche hinweg und kann durch
regelmäßige Probennahme und rasterelektronenmikrosko
pischen Auswertung überwacht werden. Selbstverständ
lich sind je nach Bedingungen kürzere Anfahrphasen
von 2-3 Tagen bzw. auch längere Zeitdauern von
bis zu mehreren Wochen möglich.
Das gewählte Trägermaterial von hoher offener Poro
sität und relativ geringer Teilchengröße ermöglicht
die Zurückhaltung hoher Biomassekonzentrationen,
welche um ein Mehrfaches über den beim trägerfreien
konventionellen Verfahren mit Batch-Betrieb liegen.
Die gemessenen Biotrockenmassegehalte liegen bei
25-30 g/l Wirbelschichtvolumen.
Besonders bevorzugt wird Siran®-Granulat der
Firma Schott Glaswerke, Mainz mit einer Porendoppel
struktur mit großen durchgehenden Poren, die einen
guten Stoffaustausch begünstigen, und kleinen
fixierungsfördernden Mikroporen in den Wänden der
Makroporen.
Die angefügte Figur zeigt einen Wirbelschichtreaktor
analog zu der Anordnung gemäß DE-Patentanmeldung
P 41 11 879.0-41 vom 12.4.1991, auf die hier aus
drücklich Bezug genommen wird. Der Zulauf des Reak
tors stammt aus einem Vorlagetank für primär-vergorene
Würze und wird mittels einer Pumpe kontinuierlich
entnommen. Die Umlaufpumpe sorgt für die Träger-
Fluidisierung im Reaktor durch Einstellung einer
Lineargeschwindigkeit von 15-50 m/h. Die rezirku
lierte Flüssigkeit passiert einen Wärmeaustauscher
zur Einstellung der gewünschten Temperatur. Zur
Konstanthaltung derselben ist der Wirbelschichtreak
tor mit einer äußeren Wärmedämmung versehen.
Mit Hilfe einer konduktometrischen Niveauregelung
wird eine Produktpumpe angesteuert, so daß der Reak
tor bei konstantem Volumen betrieben wird. Gestri
chelt angedeutet ist eine rechnergestützte Prozeß
steuerung und -überwachung mit Hilfe eines Personal-
Computers zur Variation der Verweilzeit, um einen
gewünschten Diacetylgrenzwert nach On-line Konzen
trationserfassung einzustellen.
Zwar wurden von der Anmelderin bereits 1985 in der
DE-OS 34 10 650 sowie in der DE-PS 36 39 153 poröse
Gläser als Träger für Mikroorganismen beschrieben
und auch die Möglichkeit zur Erzeugung von Gärungs
produkten sowie Anwendung im Festbett- oder Wirbel
schichtreaktor erwähnt, jedoch hat dieser globale
Hinweis offensichtlich nicht richtungsweisend auf
die Entwicklung spezieller Biergewinnungsverfahren
gewirkt.
Claims (7)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Schnellreifung von
Bier durch weitere Umsetzung der im Primärfermenta
tionsschritt behandelten Würze mit geträgerter Hefe,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Umsetzung im Wirbelschichtreaktor mit
an weitporigem Granulat mit einer Teilchengröße von
3 mm immobilisierter Hefe bei erhöhtem Druck durch
führt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Träger weitporiges Glasgranulat mit 1-2 mm
Teilchengröße verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Träger poröses Glas einer Porosität von
40-65% mit Porengrößen von 60 bis 300 µm ver
wendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet
daß bei Temperaturen von 2-10°C und Verweilzeiten
von 5-15 Std. gearbeitet wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umsetzung bei Drücken von 2-4 bar erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine kontinuierliche Überwachung des Diacetylgehalts
auf Werte 0,1 mg/l.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß man durch Hefekonzentrat-Inokulation bei
20-35°C und Verweilzeiten unterhalb der Generations
zeit der Hefe über einige Tage hinweg auf dem porösen
Träger aufgewachsene Hefe verwendet.
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4430905C1 (de) * | 1994-08-31 | 1995-05-24 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bier |
DE19848623A1 (de) * | 1998-10-21 | 2000-04-27 | Cultor Corp | Preiswerte Immobilisierungsmatrizen aus natürlichen Materialien |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3639153A1 (de) * | 1986-11-15 | 1988-05-26 | Schott Glaswerke | Traegermaterial zur immobilisierung von mikroorganismen |
-
1991
- 1991-11-14 DE DE19914137474 patent/DE4137474C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3639153A1 (de) * | 1986-11-15 | 1988-05-26 | Schott Glaswerke | Traegermaterial zur immobilisierung von mikroorganismen |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Brewing & Distilling International (1990), 22/23 * |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4430905C1 (de) * | 1994-08-31 | 1995-05-24 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bier |
DE19848623A1 (de) * | 1998-10-21 | 2000-04-27 | Cultor Corp | Preiswerte Immobilisierungsmatrizen aus natürlichen Materialien |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4137474C2 (de) | 1994-04-28 |
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D2 | Grant after examination | ||
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Owner name: FORSCHUNGSZENTRUM JUELICH GMBH, 52428 JUELICH, DE |
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