DE60107653T2

DE60107653T2 - Verfahren zur Steuerung der Züchtung von Bräuhefe in einem Nährmedium

Info

Publication number: DE60107653T2
Application number: DE60107653T
Authority: DE
Inventors: Anders Andersen
Original assignee: Alfa Laval Copenhagen AS
Current assignee: Alfa Laval Copenhagen AS
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2021-01-27
Also published as: EP1252288B1; DE60107653D1; EP1252288A1; WO2001055295A1; ATE284439T1; AU2001228322A1

Description

1. HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regulieren des Wachstums eines Organismus in einem Nährmedium, welches das Hinzufügen zu dem Nährmedium von einem oder von mehreren gasförmigen Materialien, die durch den Organismus verbraucht werden oder die sich auf den Organismus nicht auswirken; Überwachen von einem oder von mehreren gasförmigen Materialien oder das Überwachen von einem oder von mehreren durch den Organismus erzeugten gasförmigen Materialien; und das Regulieren der Hinzufügung des einen oder von mehreren gasförmigen Materialien in Reaktion auf das eine oder mehrere gasförmige Materialien, um das Wachstum innerhalb vorbestimmter Grenzen zu halten, umfasst.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Verfahren zur Regulierung der Kultivierung oder Vermehrung eines Organismus, insbesondere von Hefe zum Bierbrauen.
Technisches Gebiet
Organismen, wie Hefe, wachsen und vermehren sich sehr schnell in einem belüfteten Nährmedium, z. B. einer belüfteten Bierwürze. Die Hefezellen verwenden Energie, die aus geeigneten Nährstoffen, z. B. Kohlehydraten in der Würze, erhalten wird. Aerobe Organismen erschöpfen Sauerstoff. Nachdem die Population eine hohe Dichte erreicht hat, nutzen die Zellen an der Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche den gesamten Sauerstoff unverzüglich. Die Folge ist, dass die Zellen unter der Oberfläche nicht wachsen können. Der aerobe Metabolismus von Hefezellen führt zu einem sehr schnellen Wachstum von Zellen, das durch Vorsehen von gerade der richtigen Menge an Sauerstoff, den die Hefezellen beanspruchen, reguliert werden kann. Wenn der verfügbare Sauerstoff verbraucht wurde, passen sich die Hefezellen durch die anaerobe Nutzung der Nährstoffe der Bierwürze an den Sauerstoffmangel an. Zum Beispiel fermentieren die Hefezellen Kohlehydrate der Bierwürze zu verschiedenen Metaboliten, wie Ethanol und Kohlendioxid.
Allgemein ist beim Züchten von Organismen in einem Nährmedium sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Bedingungen die Regulierung verschiedener Parameter bekannt, welche das Wachstum beeinflussen.
Bei der Vermehrung von Hefe zum Bierbrauen ist beispielsweise die Regulierung des Stroms von steriler Luft, die dem Nährstoff entsprechend einem Schema auf Basis der vergangenen Erfahrungen des Braumeisters hinzugefügt wird, bekannt, um die gewünschten Eigenschaften des durch die vermehrte Hefe erzeugten Endprodukts vorzusehen. Dieses Verfahren ist langwierig und teuer, da empirische Untersuchungen des resultierenden Produkts auf einer chargenweisen Produktionsgrundlage basieren müssen, deren Variabilität schwer zu regulieren ist.
Für die Verwendung bei der Vermehrung von Hefe zum Brauen von Bier, z. B. von Lagerbier, Ale, Weizen, Stout bzw. Starkbier und anderen Bieren, ist die Regulierung der Parameter Kohlendioxidgehalt, Sauerstoffgehalt, Extrakt-Konzentration, Temperatur und pH-Wert durch Messung in der Flüssigkeit der Bierwürze bekannt, um das Wachstum innerhalb vorbestimmter Grenzen zu halten. Dieses Verfahren besitzt eine Reihe von Nachteilen.
Bei der Vermehrung von Hefe unter aeroben Bedingungen kann der Organismus in einem Zustand sein, in dem er z. B. nicht den Sauerstoff in dem Nährmedium nutzen kann, typischerweise aufgrund einer ungleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff über das Nährmedium. Ferner steht der Sauerstoff möglicherweise dem Organismus nicht zur Verfügung, z. B. kann der Sauerstoff an andere Moleküle gebunden sein. Folglich führt die Regulierung des Wachstums des Organismus auf Basis von Messungen in der Flüssigkeit der Bierwürze, die mangelnde Fähigkeit, den Sauerstoff zu nutzen, zu einer negativen Antwort des Organismus auf die Hinzufügung von Sauerstoff auf Basis von Messungen, welche einen Überschuss und/oder Mangel an Sauerstoff in der Bierwürze anzeigen. Daher können sich, wenn einige Teile der Bierwürze einen geringen Sauer stoffgehalt aufgrund von Ungleichmäßigkeiten der Sauerstoffverteilung darin aufweisen, die Hefezellen sich selbst an den Sauerstoffmangel anpassen. Danach kann, wenn Sauerstoff hinzugefügt wird, ein Überschuss an Sauerstoff sich nachteilig auf die an einen Sauerstoffmangel angepassten Zellen auswirken oder für diese "Stress" bedeuten, was zu einer langsameren Fermentierung und einem verzögerten Absetzen, z. B. von Hefe für Lagerbier, in dem Fermentierungsverfahren führt.
Andere Stressfaktoren können durch Temperatur, Druck, Kohlendioxid und den pH-Wert des Nährmediums verursacht werden.
Weiterhin kann im Falle eines Sauerstoff-Sensors, der in die Bierwürze gegeben wird, der Sensor gegenüber anderen Substanzen empfindlich sein, und z. B. können Proteine die Oberflächen des Sensors verstopfen und sich auf die Genauigkeit und Präzision des überwachten Sauerstoffs auswirken. Folglich wirken sich andere Substanzen auf die Regulierung des Wachstumsprozesses aus.
Somit besteht für die Regulierung des Wachstums von Organismen in einem Nährmedium sowohl in Chargenverfahren als auch in kontinuierlichen Verfahren der Bedarf nach einer verbesserten Regulierung des Wachstums der Organismen, um Organismen vorzusehen, welche im Hinblick auf ihre gewünschte Anwendung optimiert sind.
Offenbarungen des Stands der Technik
Anders Andersen, "Yeast Propagation Plants – Development in Relationship to History, Process and Construction" (Hefevermehrungsanlagen – Entwicklung in Bezug auf Vorgeschichte, Verfahren und Aufbau), MBAA Technical Quarterly, Bd. 31, Nr. 2, SS. 54–57, 1994.
Die DE-A1-197 40 319 offenbart ein Verfahren und Vorrichtungen zum Vermehren von Hefezellen in einem Brauverfahren. Sauerstoff wird in einer zirkulierten Zellensuspension eines Vermehrungstanks als ein Hinweis auf den Sauerstoffüberschuss darin gemessen.
Die EP-A2-0 647 708 offenbart ein Verfahren und Vorrichtungen zur Vermehrung von Hefe in Bierwürze in einem tankähnlichen Assimilator. Die Parameter Kohlendioxidgehalt, Sauerstoffgehalt und Extrakt-Konzentration, Temperatur und pH-Wert der Bierwürzeflüssigkeiten werden im Innern des Assimilators gemessen. Der Gehalt an Extrakt und Sauerstoff wird innerhalb der für ein spezielles Vermehrungsprogramm spezifizierten Grenzen gehalten.
Die US-A-4 764 471 offenbart ein Verfahren und Vorrichtungen zur kontinuierlichen Vermehrung von Mikroorganismen in einem Medium, in welchem eine rigorose Kontrolle über die Konzentration von gasförmigem Material in dem Medium aufgrund der erhöhten Löslichkeit des gasförmigen Materials in dem unter Druck fließenden Medium erreichbar ist, die Verwendung eines hoch angereicherten Gasstroms und eines geringen Gesamtvolumens an Gas, das im Verhältnis zu dem Strom an Nährmedium erforderlich ist. Ein Überwachen von Sauerstoff wird nicht offenbart.
Die SU-A1-1 648 980 offenbart ein Verfahren der automatischen Regulierung eines Verfahrens zum Kultivieren von Futterhefe in kontinuierlichen Hefe-Fermentern, wobei das Verfahren die Messung und Regulierung einer großen Zahl von Parametern einschließlich Temperatur, pH-Wert und Anteil an Kulturmedium und der Zuführrate von Impfhefe umfasst. Das Verfahren schließt weiterhin zusätzliche Messungen des pH-Werts des Nährmediums, das in den Fermenter eingespeist wird, des pH-Werts der Impfhefe, der Zuführraten von Luft für die Belüftung, die Impfhefe, das Nährmedium und Säure zum Einstellen des pH-Werts im Fermenter und die Konzentration an Sauerstoff in Gasen, welche den Fermenter verlassen; und die zusätzliche Regulierung der Zuführrate von Luft, des Anteils und pH-Werts von Kulturmedium und der Impfhefe mit einer Korrektur der Zuführrate und des pH-Werts des Nährmediums und der Impfhefe sowie eines Zulassens einer Sauerstoffkonzentration in Abgasen, um die Ausbeute an Biomasse der Mikroorganismen unabhängig von ihren spezifischen Eigenschaften zu erhöhen, ein. Es wird nichts über die Regulierung der Hinzufügung von gasförmigen Materialien in Reaktion auf die überwachten gasförmigen Materialien angegeben oder vorgeschlagen, um das Wachstum der Organismen innerhalb vorbestimmter Grenzen zu halten, z. B. um das Wachstum von Organismen mit gewünschten Eigenschaften, wie Eigenschaften in Abhängigkeit z. B. von der Menge des verfügbaren Sauerstoffs, aufrecht zu erhalten.
Die USA-4 444 882 offenbart ein Verfahren zur Regulierung der Züchtung von Mikroorganismen im Kulturmedium in einem Kulturtank, um bessere Substrat-Zuführbedingungen aufrecht zu erhalten oder eine hohe Produktausbeute beizubehalten, wobei das Verfahren das Messen der Konzentration an Kohlendioxid in dem Abfluss während der Züchtung und das Zuführen von zusätzlichem Medium entsprechend der berechneten Menge an vermehrten Mikroorganismen auf Basis der Menge an erzeugtem Kohlendioxid umfasst. Weiterhin wird die aerobe Kultivierung durch Regulieren der Konzentration an gelöstem Sauerstoff reguliert, wobei die Konzentration an gelöstem Sauerstoff durch mindestens eines aus (a) der Belüftungsrate von mit Sauerstoff angereichertem Gas, (b) der Konzentration an Sauerstoff in dem mit Sauerstoff angereicherten Gas und (c) der Umdrehungszahl eines Rührers reguliert wird.
Die US-A-5 151 347 offenbart die regulierte Herstellung von Mikroorganismen durch Photosynthese in einem geschlossenen Photobioreaktor, der speziell für den Betrieb mit teuren Kohlenstoffisotopen als Reaktantengas in einer geschlossenen Schleife bzw. einem Regelkreis ausgelegt ist. Sauerstoff wird als Abfallprodukt erzeugt und aus der Gasmischung in einer Verbrennungsreaktion z. B. mit Wasserstoff in einem katalytischen Konverter entfernt. Sauerstoff wird in der Gasphase oder Flüssigphase der biosynthetischen Kultur gemessen, und wenn ein vorbestimmter Anteil überschritten wird, wird Wasserstoff in den katalytischen Konverter strömen gelassen (Spalte 3, Zeile 61 bis Spalte 4, Zeile 13). Wasserstoff wird gemessen, um das Einführen einer überschüssigen Menge an Wasserstoff in den katalytischen Konverter zu vermeiden (siehe Spalte 4, Zeilen 14–19).
Die JP-A-11 335 192 offenbart ein Verfahren und Vorrichtungen zur Kompostierung von festem Biomasseabfall durch aerobe Fermentierung unter Verwendung von reifem Kompost als Impfbakterien, d. h. durch Umwandeln des festen Biomasseabfalls in eine Mischung aus zerfallenden organischen Substanzen, die zur Land-Düngung verwendet werden, wobei die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas gemessen wird und zur Regulierung der Sauerstoffkonzentration in einem sauerstoffhaltigen Gas, hier Luft, und seiner Menge verwendet wird.
Die JP-A-60 041 598 offenbart ein Fermentierungsverfahren zur Kompostierung von organischem Abfall, wie Abwasserschlamm, wobei die Konzentration an Sauerstoff in dem Abgas gemessen wird und der vorgegebene Wert der Menge an hindurchgelassener Luft auf Basis der Gesamtmenge an verbrauchtem Sauerstoff eingestellt wird.
2. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ziel der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Regulierung des Wachstums eines Organismus in einem Nährmedium bereitzustellen.
Insbesondere ist es das Ziel, ein verbessertes Verfahren zur Regulierung des Wachstums eines Organismus bereitzustellen, wobei der Organismus für die Herstellung spezifischer Produkte geeignet ist.
Insbesondere ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein solches Verfahren zur Verbesserung der Regulierung der Vermehrung von Hefe, insbesondere von Hefe zum Bierbrauen, bereitzustellen.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Mittel zur Optimierung des Betriebs und der Regulierung eines solchen Verfahrens bereitzustellen.
Weitere Ziele ergeben sich aus der Beschreibung an anderer Stelle.
Lösung gemäß der Erfindung
"Verfahren zur Regulierung des Wachstums eines Organismus in einem Nährmedium"
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden diese Ziele durch Bereitstellen eines Verfahrens zur Regulierung des Wachstums eines Organismus in einem Nährmedium, wie beansprucht in Anspruch 1, erfüllt, wobei das eine oder die mehreren hinzu gefügten und/oder erzeugten gasförmigen Materialien in dem Abgas des Nährmediums überwacht werden.
Es stellte sich überraschenderweise heraus, dass, wenn das eine oder die mehreren hinzugefügten und/oder erzeugten gasförmigen Materialien im Abgas des Nährmediums überwacht werden, im Gegensatz zu der Überwachung des einen oder der mehreren hinzugefügten und/oder erzeugten gasförmigen Materialien innerhalb des Nährmediums, die Regulierung der Hinzufügung des einen oder von mehreren gasförmigen Materialien in Reaktion auf das eine oder mehrere überwachte Gase, um das Wachstum des Organismus innerhalb vorbestimmter Grenzen zu halten, verbessert wird.
Überwachung im Abgas des Nährmediums
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden das eine oder die mehreren gasförmigen Materialien in dem Abgas des Nährmediums überwacht.
Das Abgas des Nährmediums kann an einer beliebigen geeigneten Stelle außerhalb des Nährmediums überwacht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine geeignete Stelle eine solche, an welcher ein Integralwert des einen oder der mehreren gasförmigen Materialien gemessen werden kann. Dieser kann durch Mischen der Beiträge von verschiedenen Stellen in dem Nährmedium erhalten werden, und danach werden das eine oder die mehreren gasförmigen Materialien in einem gemeinsamen Abgas der gemischten Gase in einem oder mehreren Auslässen überwacht. Diese Ausführungsform ist besonders nützlich in einem kontinuierlichen Wachstumsverfahren mit einem fließenden Medium, z. B. in einem Massenflussreaktor.
In einer weiteren Ausführungsform sind geeignete Stellen solche Stellen, an denen einzelne Werte des einen oder der mehreren gasförmigen Materialien vom Abgas des Nährmediums durch Vermeiden von einem oder mehreren gasförmigen Materialien von den verschiedenen Stellen gemessen werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Nährmedium in einem im Wesentlichen geschlossenen Behälter mit mindestens einem Auslass für das Abgas enthalten, wobei das eine oder die mehreren hinzugefügten und/oder erzeugten gasförmigen Materialien in dem mindestens einen Auslass für das Abgas außerhalb des Behälters überwacht werden, wodurch erreicht wird, dass ein Integralwert des einen oder der mehreren überwachten gasförmigen Materialien erhalten wird.
Weiterhin wird erreicht, dass gegebenenfalls im Kopfraum des Behälters vorhandener Schaum über oder in der Grenzfläche des Nährmediums den Sensor des überwachten gasförmigen Materials nicht beeinflusst.
Ebenfalls werden das Reinigen und die Sterilisation von Sensoren, die in das Nährmedium einzuführen wären, vermieden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden das eine oder mehrere hinzugefügte und/oder erzeugte gasförmige Materialien in dem Abgas an einer oder mehreren Stellen des Kopfraums des Behälters über dem Nährmedium überwacht, wodurch erreicht wird, dass einzelne Werte für jede Stelle erhalten werden, und dass die Verteilung des hinzugefügten gasförmigen Materials überwacht werden kann. Dies ist besonders in einem kontinuierlichen Wachstumsverfahren mit einem fließenden Medium nützlich.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden das eine oder mehrere hinzugefügte und/oder erzeugte gasförmige Materialien sowohl in dem mindestens einen Auslass des Abgases außerhalb des Behälters als auch an der einen oder an mehreren Stellen des Kopfraums des Behälters über dem Nährmedium überwacht, wodurch der kombinatorische Effekt des gleichzeitigen Erhalts sowohl von Integral- als auch Einzelwerten des einen oder von den mehreren überwachten gasförmigen Materialien erhalten wird.
Antwortreaktion auf das überwachte eine oder mehrere gasförmige Materialien
Allgemein können die verschiedenen Parameter, die zur Regulierung des Wachstums eines Organismus in einem Nährmedium verwendet werden, in Reaktion auf die überwachten Parameter angepasst werden, um das Wachstum innerhalb vorbestimmter Grenzen zu halten.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Regulierung der Hinzufügung des einen oder von den mehreren gasförmigen Materialien in Reaktion auf eine Abnahme und/oder Zunahme bei einem oder mehreren der überwachten gasförmigen Materialien oder einem Derivat davon angepasst, wodurch erreicht wird, dass das hinzugefügte gasförmige Material an das eine oder mehrere gasförmige Materialien angepasst wird, welche für den Organismus verfügbar gemacht wurden oder welche der Organismus erzeugt hat. Dies unterscheidet sich von den bisherigen Verfahren, worin das gasförmige Material in Reaktion auf das überwachte eine oder mehrere gasförmige Materialien, die dem Organismus in einem Nährmedium zur Verfügung stehen, hinzugefügt wird.
Mithin tritt unter der Annahme, dass der Organismus einer ausreichenden Menge eines speziellen gasförmigen Materials ausgesetzt wurde, das gasförmige Material, welches vom Organismus nicht genutzt wird, im Abgas in Erscheinung. Folglich wird durch Regulieren der Hinzufügung des einen oder von den mehreren gasförmigen Materialien in Reaktion auf die gewünschten Anteile des einen oder von den mehreren gasförmigen Materialien im Abgas sichergestellt, dass die Mengen an gasförmigen Materialien stets ausreichend sind, um den Bedarf des Organismus zu decken.
Es sollte darauf verwiesen werden, dass die Anteile des einen oder der mehreren gasförmigen Materialien in dem Abgas wie gewünscht gewählt werden können, um den Organismus an bestimmte Stressfaktoren auszusetzen, falls dies gewünscht wird.
Es können verschiedene Stresspegel für den Organismus erhalten werden. Wenn die Hinzufügung eines bestimmten gasförmigen Materials einen kleinen Wert für das gasförmige Material in dem Abgas liefert, ist der Stresspegel niedrig. Er kann sogar negativ sein, wenn das Vorhandensein des gasförmigen Materials für den Organismus von essenzieller Bedeutung ist. Wenn jedoch ein hoher Anteil des gasförmigen Materials in dem Abgas vorliegt, wird mehr gasförmiges Material für den Organismus verfüg bar gemacht als dieser benötigt, was demzufolge für den Organismus zu einer Stress-Belastung werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Regulierung der Hinzufügung von einem oder mehreren gasförmigen Materialien weiter in Reaktion auf einen oder mehrere konstante Anteile an einem oder mehreren anderen überwachten gasförmigen Materialien angepasst, wodurch besonders die Hinzufügung von einem oder mehreren gasförmigen Materialien in der Inbetriebsetzungs-Phase reguliert werden kann.
Ein Beispiel hierfür ist die kombinierte Hinzufügung von Luft und reinem Sauerstoff, wobei Letzterer typischerweise das Teuerste von beiden ist, wobei der Anteil des hinzugefügten reinen Sauerstoffs in Reaktion auf einen überwachten konstanten Anteil z. B. von Stickstoff angepasst werden kann, wodurch eine optimale Nutzung des teureren reinen Sauerstoffs und der billigeren Luft sichergestellt wird.
Gasförmige Materialien
Das eine oder die mehreren gasförmigen Materialien, die der Organismus verbraucht oder die sich nicht auf den Organismus auswirken, schließt gasförmige Materialien ein, welche der Organismus absorbiert und welche an den metabolischen Prozessen entweder direkt oder indirekt teilhaben. Insbesondere können die hinzugefügten gasförmigen Materialien vollständig oder teilweise an diesen Prozessen beteiligt sein. Auch können die gesamten oder ein Teil der hinzugefügten gasförmigen Materialien verbraucht werden.
Somit schließen diese gasförmigen Materialien primäre Metabolite, die direkt am Wachstum der Organismen während der Wachstumsphase beteiligt sind, und gasförmige sekundäre Metabolite, die in der stationären Phase des Wachstums erzeugt werden, ein.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden das eine oder mehrere gasförmige Materialien, die durch den Organismus verbraucht werden oder die sich nicht auf den Organismus auswirken, aus der Gruppe, bestehend aus Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff und Mischungen hiervon, gewählt.
Überwachte Menge
Allgemein werden die überwachten gasförmigen Materialien in jeder geeigneten Menge einschließlich der Konzentration und der Strömung, und jegliches geeignete Derivat davon, entweder auf Mol-, Gewichts- oder Volumenbasis gemessen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Antwortreaktion auf das eine oder mehrere der überwachten gasförmigen Materialien in der Konzentration einer gasförmigen Komponente bezüglich des gesamten gasförmigen Materials gemessen.
Signale des/der überwachten einen oder mehreren gasförmigen Materialien
Allgemein umfassen die Signale des einen oder der mehreren überwachten gasförmigen Materialien einen konstanten Anteil, einen verringerten Anteil und einen erhöhten Anteil, oder eine Kombination hiervon.
Zum Beispiel kann eine Abnahme des Anteils des überwachten Sauerstoffs gleichzeitig mit einer Erhöhung des überwachten Kohlendioxids und einem konstanten Anteil an überwachtem Stickstoff überwacht werden.
Für verschiedene Phasen des Wachstumsprozesses kann der erfahrene Fachmann andere Kombinationen in Betracht ziehen.
Andere Parameter, wie Temperatur und Druck
Allgemein wird das Wachstum eines Organismus in einem Nährmedium von einer großen Zahl an Parametern beeinflusst.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Hinzufügung des einen oder von mehreren gasförmigen Materialien in Reaktion auf die Temperatur des Nährmediums angepasst, wodurch erreicht wird, dass der Stresspegel des Organismus in Abhängigkeit von der Wachstumsrate des Organismus reguliert wird. Typischerweise ist bei einer höheren Temperatur die Wachstumsrate des Organismus höher.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Hinzufügung des einen oder von mehreren gasförmigen Materialien in Reaktion auf den Druck des Nährmediums angepasst, wodurch der Einfluss z. B. des hydraulischen Drucks in dem Nährmedium auf die Regulierung der Hinzufügung des einen oder von den mehreren hinzugefügten und/oder erzeugten gasförmigen Materialien berücksichtigt werden kann.
Zum Beispiel können das eine oder mehrere gasförmige Materialien dem Nährmedium an unterschiedlichen Positionen in dem Nährmedium, z. B. in verschiedenen Höhen eines Vermehrungstanks, in Abhängigkeit von dem hydraulischen Druck an der Position, zugesetzt werden.
Chargenverfahren und kontinuierliche Verfahren
Allgemein kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in einer beliebigen geeigneten Verfahrensweise, einschließlich Chargenverfahren, kontinuierlichen Verfahren oder halb-kontinuierlichen Verfahren, durchgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren in einem Chargenverfahren durchgeführt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren in einer kontinuierlichen Verfahrensweise durchgeführt.
Organismen
Der Organismus, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung gezüchtet wird, kann jeder beliebige Organismus sein, welcher in einem Nährmedium wachsen kann. Dies schließt Organismen ein, die sowohl unter aeroben als auch anaeroben Bedingungen wachsen können.
Zusätzlich zu metabolischen Verfahren der Erzeugung von CO₂ können die metabolischen Verfahren sowohl oxidative Atmungsprozesse unter Erzeugung von reduzierten anorganischen gasförmigen Produkten, wie N₂O, N₂, H₂S und CH₄, als auch Fermentierungsprozesse unter Erzeugung von reduzierten organischen Produkten, wie CH₄, einschließen. Das Wachstum kann sowohl durch die Zahl der Zellen als auch durch die Größe einzelner Zellen gemessen werden.
In bevorzugten Ausführungsformen schließen die Organismen Bakterien und Pilze ein. Beispiele für Organismen sind Saccharomyces, Streptococcus, Lactobacillus und Penicillium. Spezifische Stämme von Saccharomyces schließen S. carlbergensis für die Untergärung z. B. von Lagerbieren und S. cerevisiae sowohl für die Unter- als auch Obergärung von anderen Bieren ein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Organismus Hefe zum Bierbrauen.
Vorbestimmte Grenzen
Allgemein ist es für einen bestimmten Organismus und dessen gewünschte Anwendung bekannt, zu versuchen, das Wachstum des Organismus innerhalb vorbestimmter Grenzen eines gewünschten Wachstums zu halten, z. B. liegt die Wachstumskurve innerhalb der gewünschten Grenzen. Im vorliegenden Kontext ist der Ausdruck "vorbestimmte Grenzen" nicht auf die Zahl der Zellen pro Zeiteinheit in der Wachstumskurve beschränkt, sondern kann Bedingungen des Wachstums einschließen, welche Organismen mit gewünschten Eigenschaften versehen. Solche Organismen können eine gewünschte Lebensfähigkeit und Vitalität aufzeigen. Die Wachstumsbedingungen können auch das Ziel der Erzeugung einer großen Zahl an lebenden Organismen, die für spezielle Anwendungen geeignet sind, wie die Herstellung spezifischer Produkte einschließlich z. B. spezifischer Geschmackstoffe und Geruchssubstanzen, einschließen. Oder die Wachstumsbedingungen können das Abzielen auf die Herstellung einer Kultur von Organismen einschließen, welche anaerobe Fermentierungscharakteristika beibehalten, nachdem die Zellen einem aeroben Wachstum unterzogen wurden. Dies trifft auf fakultative Organismen, insbesondere Hefe zum Bierbrauen, zu.
Vorbestimmte Grenzen können Wachstumsbedingungen einschließen, die Organismen erzeugen, welche keine Stresssymptome, Stresssymptome oder eine Kombi nation hiervon in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung des Organismus zeigen.
Vorbestimmte Grenzen werden auf Basis empirischer Untersuchungen, einschließlich der Mikroskopie von Zellen bezüglich Zahl, Gestalt und Größe, bestimmt.
"Vorrichtungen zum Züchten eines Organismus in einem Nährmedium, das zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeignet ist"
Die Vorrichtung umfasst einen im Wesentlichen geschlossenen Behälter, mindestens eine Gas-Hinzufügungseinrichtung, mindestens eine Abgaseinrichtung, mindestens eine Verfahrensüberwachungseinrichtung zum Überwachen von einem oder mehreren Parametern des Wachstumsverfahrens, umfassend mindestens eine Gasüberwachungseinrichtung für gasförmige Materialien und mindestens ein Verfahrensregulierungsmittel, wie in Anspruch 14 beansprucht, wobei die mindestens eine Gasüberwachungseinrichtung angepasst ist, um das eine oder mehrere gasförmige Materialien in dem Abgas des Nährmediums zu überwachen.
Gasüberwachungseinrichtung
Die mindestens eine Gasüberwachungseinrichtung kann so angepasst werden, um das eine oder mehrere gasförmige Materialien in dem Abgas der Abgaseinrichtung außerhalb des Behälters zu überwachen oder um das eine oder mehrere gasförmige Materialien im Kopfraum des Behälters über dem Nährmedium zu überwachen oder um das eine oder mehrere gasförmige Materialien sowohl in dem Abgas der Abgaseinrichtung außerhalb des Behälters als auch im Kopfraum des Behälters über dem Nährmedium zu überwachen.
Vorzugsweise schließen die Gas-Hinzufügungseinrichtungen Einrichtungen zur Vorsehung kleiner oder großer Blasen oder von Mischungen hiervon ein, wodurch die Gas-Hinzufügung weiter an die Hinzufügung und Verteilung von gasförmigem Material angepasst werden kann.
Gas-Hinzufügungseinrichtung
Die Gas-Hinzufügungseinrichtung kann angepasst sein, um das eine oder mehrere gasförmige Materialien in Reaktion auf eine Abnahme und/oder Zunahme des einen oder von mehreren der überwachten gasförmigen Materialien oder einem Derivat davon in dem Abgas des Nährmediums hinzuzufügen.
Die Gas-Hinzufügungseinrichtung kann weiter angepasst sein, um ein oder mehrere gasförmige Materialien in Reaktion auf einen oder mehrere konstante Anteile des einen oder von den mehreren überwachten gasförmigen Materialien hinzuzufügen.
Vorzugsweise schließen die Gas-Hinzufügungseinrichtungen Einrichtungen zum Vorsehen kleiner und großer Blasen oder einer Mischung hiervon ein, wodurch die Hinzufügung von Gas weiter an die Hinzufügung und Verteilung von gasförmigem Material angepasst werden kann.
Abgaseinrichtung
Die Abgase des Nährmediums werden von diesem durch eine beliebige geeignete Einrichtung abgeführt.
Es ist bevorzugt, dass die Abgaseinrichtungen angepasst sind, um das Abgas im Kopfraum über dem Nährmedium zu sammeln und das Abgas durch einen gemeinsamen Auslass abzuführen, wodurch das an verschiedenen Stellen des Nährmediums erzeugte Abgas vermischt wird und wodurch ein überwachtes gasförmiges Material hinsichtlich eines Integralwerts des gesamten Abgases überwacht wird.
Alternativ können die Abgaseinrichtungen angepasst sein, um das Abgas durch einzelne Auslässe von verschiedenen Stellen über dem Nährmedium abzulassen, wodurch das Abgas von verschiedenen Stellen als einzelne, teilweise vermischte Abgase gehalten wird.
In anderen Beispielen sind die Abgaseinrichtungen angepasst, um sowohl das Abgas im Kopfraum zu sammeln und das Abgas durch einen gemeinsamen Auslass abzuführen als auch das Abführgas durch einzelne Auslässe von verschiedenen Stellen über dem Nährmedium abzulassen.
Gas-Überwachungseinrichtung
Das eine oder mehrere gasförmige Materialien können durch einen beliebigen geeigneten Monitor, wie im Fachbereich bekannt, entweder in-line durch kontinuierliche Monitore oder off-line durch Probennahme geeigneter Proben und anschließende Messung mit geeigneter Analysengerätschaft, z. B. einem Gaschromatographen, überwacht werden.
Monitore von gasförmigen Materialien umfassen Monitore für Gase, wie Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff, sind aber nicht auf diese beschränkt. Andere Gasmonitore schließen Monitore für z. B. Methan ein.
Die Gasmonitore können jeder beliebige Monitor auf Basis irgendeines geeigneten Messprinzips sein, welches eine Reaktion auf die Konzentration oder die Strömung des in Frage stehenden gasförmigen Materials oder irgendeine andere geeignete Größe betrifft.
Geeignete Gas-Monitore für z. B. Sauerstoff-Monitore sind Keramik-Sauerstoff-Monitore.
Hinzufügung und Verteilung von gasförmigem Material
Das eine oder mehrere hinzugefügte gasförmige Materialien können dem Nährmedium in irgendeiner geeigneten Weise hinzugefügt werden. Dies schließt die Hinzufügung der Gase in verschiedenen Höhen des Nährmediums sowie an unterschiedlicher Position innerhalb einer bestimmten Höhe ein.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner Einrichtungen für die Verteilung des einen oder von mehreren gasförmigen Materialien in dem Nährmedium, wodurch das gasförmige Material gleichmäßiger in dem Nährmedium verteilt werden kann.
Die Gasverteilungseinrichtung umfasst Gasdüsen, Gasverteilungsrohre und Bewegungseinrichtungen, ist aber nicht auf diese beschränkt.
Verfahrensregulierungseinrichtungen für Temperatur und Druck
Die Verfahrensregeleinrichtung umfasst Temperaturregulierungseinrichtungen zum Regulieren der Temperatur des Nährmediums, und die mindestens eine Verfahrensüberwachungseinrichtung umfasst Temperaturüberwachungseinrichtungen oder Druckregelungseinrichtungen und mindestens eine Verfahrensüberwachungseinrichtung zum Regulieren des Drucks innerhalb des Behälters.
Verfahrensregulierungseinrichtung
Die Verfahrensregelungseinrichtungen der Vorrichtung schließen eine beliebige geeignete Rechnereinheit ein, welche zur Regulierung des Wachstums eines Organismus durch Empfangen von Messsignalen von der mindestens einen Verfahrensüberwachungseinrichtung, einschließlich Signalen von Gas-Monitoren, Strömungs-Monitoren, Temperatur- und Druckmonitoren, und durch Übertragen von Steuersignalen an verschiedene Strömungsventile und Druckventile zur Regulierung der Strömungen verschiedener Prozessströme bzw. -drücke der Gas-Hinzufügungseinrichtung und der Abgaseinrichtung in der Lage ist.
Vorzugsweise umfasst die Verfahrensreguliereinrichtung einen Computer, durch welchen die Abfolge der Verfahrensüberwachungs- und -regulierungsschritte leicht durchgeführt werden kann.
Mithin kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung durch Bereitstellen eines Computerprogramms zum Regulieren des Wachstums eines Organismus in einem Nährmedium in einer Vorrichtung wie zuvor beschrieben durchgeführt werden.
Vorzugsweise steuert das Computerprogramm eine Verfahrensregulierungseinrichtung zum Regulieren von einem oder mehreren Parametern des Wachstumsverfahrens in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Computerprogramm angepasst ist, um die Hinzufügung von gasförmigem Material in Reaktion auf das überwachte eine oder mehrere gasförmige Materialien zu regulieren.
3. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden wird die Erfindung mit einer ausführlichen Beschreibung von lediglich in beispielhafter Weise angegebenen bevorzugten Ausführungsformen weiter beschrieben, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen:
die 1 eine Skizze einer Vorrichtung zum Züchten eines Organismus in einem Nährmedium gemäß des Stands der Technik zeigt, wobei hier das Prinzip der Vermehrung von Hefe zum Bierbrauen erläutert wird;
die 2 eine Skizze einer Seitenansicht einer Vorrichtung zum Regulieren des Wachstums eines Organismus in einem Nährmedium gemäß der Erfindung zeigt;
die 3 eine Vorrichtung zeigt, wie in 2 gezeigt, eingebunden in ein System zur Vermehrung von Hefe zum Bierbrauen;
die 4A und 4B schematische Diagramme eines Beispiels einer Verfahrensüberwachungseinrichtung und einer Verfahrensregulierungseinrichtung zum Überwachen von einem oder mehreren Parametern des Wachstumsverfahrens und zum Regulieren dieser Parameter in Reaktion auf deren überwachte Werte zeigen; und
die 5 eine Messkurve von Versuchsergebnissen für ein Wachstumsverfahren in einer bevorzugten Ausführungsform zeigt.
4. AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
"Vermehrung von Brauhefe"
Die Herstellung (Vermehrung) von Brauhefe basiert typischerweise auf Chargenverfahren in geschlossenen Behältern unter strengen Hygienebedingungen. Der Zweck ist die Herstellung einer bestimmten Menge an Hefe mit guten Fermentierungs charakteristika, die in gewisser Weise dem Hefewachstum entgegenwirkt, weil das Hefewachstum in erster Linie unter aeroben Bedingungen erreicht wird und die Fermentierung ein anaerober Prozess ist.
Unter diesen Bedingungen ist die optimale Bedingung zur Vermehrung von Brauhefe die Bereitstellung nur von soviel Sauerstoff, wie ihn die Hefe aufnehmen kann, ohne die Fermentierungscharakteristika (Sauerstoffstress) der Hefe zu beschädigen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Sicherstellung der korrekten Sauerstoffversorgung Sauerstoff in dem das Nährmedium verlassenden Abgas gemessen. Wenn Sauerstoff in dem das Nährmedium verlassenden Abgas unter optimalen Luftübertragungsbedingungen angezeigt wird, geschieht dies, weil die Hefe nicht in der Lage war, den Sauerstoff zu nutzen.
Der typische Verlauf des Sauerstoffverbrauchs während der Vermehrung von Brauhefe ist wie folgt:
1. Startphase
Sehr geringer Sauerstoffverbrauch, weil eine kleine Menge an Hefe und hohe Konzentrationen an Monosacchariden (hauptsächlich Glucose) vorliegen. Monosaccharide unterdrücken den aeroben Metabolismus in einem viel höheren Maße als Disaccharide (hauptsächlich Maltose). Trotzdem bevorzugt die Hefe Monosaccharide und diese werden vor den Disacchariden verbraucht.
2. Nachdem die Monosaccharide verbraucht sind
Nach einer bestimmten Zeit sind die Monosaccharide verbraucht und dies führt zu einem aeroben Metabolismus, und die Sauerstoffaufnahme – und damit auch die Hefemasse – nimmt zu.
3. Nachdem das Wachstum aufgehört hat
Die logarithmische Wachstumsperiode stoppt nach einiger Zeit – am wahrscheinlichsten aufgrund der Tatsache, dass dem Substrat die Wachstumssubstanzen, entweder freier Aminostickstoff oder sonstige, ausgehen, doch dies kann auch daher kommen, dass bei Einbringung in eine konzentrierte Zuckerlösung nur eine bestimmte Zahl an Zellteilungen möglich ist – und der Sauerstoffverbrauch nimmt daher ab.
Der Sauerstoffverbrauch schwankt somit beträchtlich im Vermehrungszeitraum, und in allen Phasen ist es wichtig, die Sauerstoffversorgung nicht zu überdosieren, um auf die Hefe keinen Stress auszuüben, der zu suboptimalen Fermentierungscharakteristika führen kann.
Das Regulierungssystem kann nicht nur einen Sauerstoff-Monitor, sondern auch einen Kohlendioxid-Monitor in den Abgasen beinhalten.
Ein bestimmter Druck wird im Tank während der Vermehrung aufrechterhalten, um von außen kommende Infektionen zu vermeiden und um ein Aufschäumen zu vermeiden, und den Druck der gasförmigen Materialien zu regulieren. Das Kohlendioxid ist für die Hefe toxisch und es ist daher wichtig, den Gehalt im Tank zu minimieren. Wenn die Sauerstoffaufnahme und das Hefewachstum stoppt, nimmt die Kohlendioxidproduktion ab und die Aufschäumungsprobleme werden daher weniger ausgeprägt. Am Ende der Vermehrungsperiode ist es daher vorteilhaft, den Druck zu minimieren, um soviel Kohlendioxid wie möglich aus der Lösung herauszubekommen. Bei Signalen von den Sauerstoff- und Kohlendioxid-Monitoren, welche eine erhöhte Sauerstoffkonzentration und eine Abnahme der Kohlendioxid-Konzentration in den Abgasen anzeigen, wird der Überdruck minimiert, die Vermehrung wird beendet und die Hefe ist zur Verwendung für die Fermentierung bereit.
"Vorrichtung des Stands der Technik"
Die 1 zeigt eine Skizze einer Vorrichtung zum Züchten eines Organismus in einem Nährmedium nach dem Stand der Technik, wobei hier die Prinzipien der Vermehrung von Hefe zum Bierbrauen veranschaulicht sind.
Die Vorrichtung umfasst einen im Wesentlichen geschlossenen Behälter; hier einen Tank 100, welcher einen oberen Teil 102 und einen unteren Teil 101 mit einem mit einem konisch geformten Boden umfasst. Der Behälter enthält den Organismus, das Nährmedium, hinzugefügte gasförmige Materialien und durch den Organismus als ein Resultat von dessen metabolischen Aktivitäten erzeugte Materialien; hier ist der Organismus Hefe zum Bierbrauen, und zwar entweder obergärige Hefe oder untergärige Hefe. Das Nährmedium ist Bierwürze, welche durch im Fachbereich bekannte Verfahren erhalten wird, in der Regel erhalten durch Trennen der Flüssigphase von der resultierenden Suspension in dem Markierverfahren (marking process). Die Bierwürze wird in den unteren Teil 101 des Tanks gegeben und bildet einen mehr oder weniger gut definierten Grenzflächenbereich 103 mit gasförmigem Material im oberen Teil des Tanks. Der Grenzflächenbereich kann eine Region mit einer aufgeschäumten Phase der Bierwürze einschließen. Das durch den Organismus vorgesehene gasförmige Material ist in erster Linie Kohlendioxid, welches im Kopfraum des oberen Teils 102 des Tanks gesammelt wird.
Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Gas-Hinzufügungseinrichtung zum Hinzufügen von einem oder mehreren gasförmigen Materialien in den Behälter. Hier sind zwei Gas-Hinzufügungsmittel gezeigt. Ein erstes Gas-Hinzufügungsmittel schließt einen Gaseinlass 110 ein, der es ermöglicht, dass unter Druck gesetzte sterile Luft, die durch eine Luftzuführverbindung 111 zugeführt wird, über ein Regelventil 112 in den unteren Teil des Tanks geleitet wird. Typischerweise umfasst der Tank weiter einen Rührer 150 zum Verteilen und Mischen des hinzugefügten gasförmigen Materials mit den verschiedenen Komponenten der Bierwürze, wobei der Rührer von außerhalb des Tanks betätigt werden kann. Ein zweites Gas-Hinzufügungsmittel schließt einen Gaseinlass 120 für sterile Luft ein, die durch eine Luftzuführverbindung 121 im oberen Teil des in dem Sterilisationsverfahren verwendeten Tanks und unter Leeren des Tanks zugeführt wird. Hier wird sterile Luft durch ein weiteres Luftregelventil 122, gegebenenfalls verbunden mit einer mit der ersten Luftzuführverbindung 112 gemeinsamen Luftvorratsquelle, zugeführt. Der zweite Einlass von steriler Luft wird im oberen Teil des Tanks in den oberen Teil der Bierwürze entweder für die Hinzufügung von gasförmigem Material für das Wachstum des Organismus und/oder zur Regulierung des Drucks im Kopfraum des Tanks zugeführt.
Die Vorrichtung umfasst weiter mindestens eine Abgaseinrichtung zum Abführen von Abgas des Nährmediums aus dem Behälter. Hier ist der Tank mit einem Abgasauslass 130 zum Abführen von Gasen im oberen Teil des Tanks ausgerüstet, wobei der Abgasauslass typischerweise ein Rückdruck-Regelventil 131 zum Regulieren des Drucks im Tank und zum Abführen des Abgases in der Auslassleitung 132 einschließt.
Die Vorrichtung umfasst weiter mindestens eine Verfahrensüberwachungseinrichtung zum Überwachen von einem oder mehreren Parametern des Wachstumsverfahrens, welche mindestens eine Gasüberwachungseinrichtung zum Überwachen der gasförmigen Materialien des einen oder von den mehreren hinzugefügten gasförmigen Materialien und/oder mindestens eine Gasüberwachungseinrichtung zum Überwachen anderer gasförmiger Materialien, die durch den Organismus erzeugt werden, umfasst. Hier besteht die Gasüberwachungseinrichtung aus einer Probenentnahmeröhre 140 für die Probennahme in der Bierwürze innerhalb des Tanks. Proben werden anschließend typischerweise off-line durch eine geeignete Analysengerätschaft 141 analysiert, die hier logisch gekoppelt mit der Probenentnahmeröhre dargestellt ist. Eine On-line-Analyse kann ebenfalls durchgeführt werden. Die Probennahme der Bierwürze kann dem Überwachen verschiedener Parameter des Nährmediums, wie pH-Wert und Temperatur, und verschiedener Konzentrationen z. B. von Sauerstoff und Kohlendioxid, sowie von Hefezellen innerhalb des Tanks, dienen. Alternativ kann die Gasüberwachungseinrichtung Überwachungssonden, die in der Bierwürze positioniert sind, einschließen (nicht gezeigt).
Die Vorrichtung umfasst weiter eine Verfahrensregulierungseinrichtung zum Regulieren des einen oder der mehreren Parameter des Wachstumsverfahrens in Reaktion auf Outputs der mindestens einen Verfahrensüberwachungseinrichtung. Hier ist ein Computer 142 gezeigt, der logisch mit der Probenentnahmeröhre der Verfahrensüberwachungseinrichtung verbunden ist.
Die Vorrichtung schließt auch ein Einlass-/Auslassventil 160 zum Hinzufügen von Nährmedium zu dem Tank und zum Entfernen des erzeugten Produkts aus diesem ein.
Die Vorrichtung kann andere Mittel und Vorrichtungen (nicht gezeigt) einschließen, z. B. Reinigungseinrichtungen, wie Sprühkugeln zum Reinigen des Tanks zwischen Chargen; Heizeinrichtungen und Kühleinrichtungen zum Regulieren der Temperatur der Bierwürze, des Tanks und der Leitungen.
Gemäß diesem Stand der Technik wird die Regulierung des Wachstums eines dem Nährmedium hinzugefügten Organismus durch Belüftung der Bierwürze durch Einstellen des Luft-Regelventils 112 erreicht, bis ein geeigneter Strom von steriler Luft in dem Tank erzeugt ist. Die Parameter von Kohlendioxid, Sauerstoff, der Konzentration an Extrakt, der Temperatur und des pH-Werts werden in der Bierwürze mittels der Probenentnahmeröhre 140, der Analysengerätschaft 141 und des Computers 142 gemessen. Die Abgase von Stickstoff, Kohlendioxid und überschüssigem Sauerstoff werden am Abgasventil 131 in die Auslassleitung 132 abgeführt.
Das exakte Kriterium für einen geeigneten Strom von steriler Luft basiert auf der individuellen Bierwürze. Weiterhin basiert es auf der empirischen Erfahrung des Braumeisters, die Belüftung einzustellen, um das Wachstum innerhalb vorbestimmter Grenzen zu halten.
Im Falle des Bierbrauens ist die Erfahrung des Braumeisters bei der Vermehrung der Hefe entscheidend, um die gewünschten Eigenschaften des Bierendprodukts z. B. bezüglich der Menge an Alkohol und anderer Substanzen, wie Aromasubstanzen und Geschmack vorsehender Substanzen, zu erhalten.
Die 2 zeigt eine Skizze einer Seitenansicht einer Vorrichtung zum Regulieren des Wachstums eines Organismus in einem Nährmedium gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung umfasst einen im Wesentlichen geschlossenen Behälter zur Aufnahme des Organismus, des Nährmediums, von hinzugefügten gasförmigen Materialien und der durch den Organismus als eine Folge von dessen metabolischen Aktivitäten erzeugten Materialien. Der Behälter ist ein Tank ähnlich dem in 1 gezeigten mit einem unteren Teil 101 und einem oberen Teil 102.
Vorzugsweise umgibt ein Heiz-/Kühlmantel 203 den Behälter. Ein Temperatursensor 204 ist im unteren Teil des Tanks, vorzugsweise in der Nähe des Einlasses 224 angeordnet.
Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Gas-Hinzufügungseinrichtung zum Hinzufügen von einem oder mehreren gasförmigen Materialien in den Behälter. Hier ist eine Gas-Hinzufügungseinrichtung gezeigt, welche einen Gaseinlass 220 einschließt, der es ermöglicht, dass unter Druck gesetzte sterile Luft, die durch eine Luftzuführverbindung 221 zugeführt wird, über ein Regelventil 222 und einen Strömungsmesser 223 zu dem Einlass 224 im unteren Teil 101 des Tanks geleitet wird. Typischerweise umfasst der Tank weiterhin einen Rührer 150 zum Verteilen und Mischen des hinzugefügten gasförmigen Materials mit den verschiedenen Komponenten der Bierwürze, wobei der Rührer von außerhalb des Tanks betätigt werden kann.
Die Vorrichtung umfasst weiter mindestens eine Abgaseinrichtung zum Abführen von Abgas des Nährmediums aus dem Behälter. Hier ist der Tank mit einer Abgasauslassleitung 230 zum Abführen von Gasen im oberen Teil 102 des Tanks ausgerüstet, typischerweise schließt der Abgasauslass ein Rückdruck-Regelventil 231 zum Regulieren des Drucks im Tank ein. Von der Auslassleitung 230 wird gezeigt, dass sie Gase im obersten Teil des oberen Teils 102 des Tanks ablässt, wodurch ein Integral der abgeführten Gase über den Tank vorgesehen wird. Allerdings kann der Auslasspunkt im Tank aus einer oder mehreren anderen Stellen im Kopfraum des Behälters über dem Nährmedium gewählt werden. Außerdem können Gasfallen im wahlfreien Schaum des Nährmediums ein Auslasspunkt sein.
Die Vorrichtung umfasst weiter mindestens eine Verfahrensüberwachungseinrichtung 232, 223 zum Überwachen von einem oder mehreren Parametern des Wachstumsverfahrens, welche mindestens eine Gasüberwachungseinrichtung 232 zum tumsverfahrens, welche mindestens eine Gasüberwachungseinrichtung 232 zum Überwachen der gasförmigen Materialien des einen oder von den mehreren hinzugefügten gasförmigen Materialien und/oder mindestens eine Gasüberwachungseinrichtung zum Überwachen anderer gasförmiger Materialien, die durch den Organismus erzeugt werden, umfasst. Hier schließen die Gasüberwachungseinrichtungen ein Sauerstoff-Messgerät 232 zum Überwachen des Sauerstoffs in der Auslassleitung 132 und ein Strömungsmessgerät 223 zum Messen der Strömung von steriler Luft ein. Andere Überwachungsmittel schließen Einrichtungen zum Überwachen des Drucks (z. B. 308, wie in 3 gezeigt) und der Temperatur 204 ein.
Die Vorrichtung umfasst weiter eine Verfahrensregulierungseinrichtung zum Regulieren von einem oder mehreren Parametern des Wachstumsverfahrens in Reaktion auf die Outputs des mindestens einen Verfahrensüberwachungsmittels. Hier ist ein Computer 242 gezeigt, der logisch mit dem Sauerstoff-Messgerät 232 und dem Strömungsmessgerät 223 verbunden ist. Weiterhin ist der Computer mit den Ventilen 222 und 231 verbunden.
Die Vorrichtung schließt auch ein Einlass-/Auslassventil 160 zum Hinzufügen eines Nährmediums zu dem Tank und zum Entfernen von ungenutztem Nährmedium einschließlich dem erzeugtem Produkt aus diesem, ähnlich demjenigen des Stands der Technik, das in 1 gezeigt ist, ein.
Der Computer ist in einer beliebigen geeigneten Programmiersprache programmiert, um die Überwachungs- und Regulierungsfunktionen der verschiedenen Parameter, einschließlich Drücken, Temperaturen und Strömungen, der betreffenden Sensoren, und durch Übertragen von Signalen an die betreffenden Regelventile, Heiz-/Kühleinrichtungen etc. durchzuführen.
Allgemein ist der Computer programmiert, um den Strom von hinzugefügtem gasförmigem Material zu regulieren, ob in Reaktion auf den Strom von Abgasen an den Tank zugeführte sterile Luft, oder etwa den Tank verlassender Sauerstoff.
Vorzugsweise ist der Computer programmiert, um die Hinzufügung von steriler Luft zu regulieren, bis der Sauerstoffstrom im Auslass nahe null ist. Dieser Zustand wird typischerweise über das gesamte Wachstumsverfahren hinweg durch Erhöhen/Verringern des Stroms der hinzugefügten sterilen Luft aufrechterhalten. Nach der Sättigung ist die Strömung von steriler Luft zu Beginn typischerweise gering und so angepasst, dass die Organismen in dem Nährmedium das hinzugefügte eine oder mehrere gasförmige Materialien, hier den Sauerstoff der sterilen Luft, absorbieren. Danach nimmt die Strömung von steriler Luft zu, um weiter die Menge an Sauerstoff so anzupassen, dass die Organismen denjenigen, der hinzugefügt wurde, absorbieren. Nachdem die Wachstumsrate der Organismen ihr Maximum erreicht hat, nimmt die Strömung von steriler Luft danach ab und stoppt schließlich, wenn der Sauerstoffbedarf durch die Organismen abflacht.
Alternativ wird der Computer programmiert, um die Temperaturen im Zeitverlauf und in Reaktion auf die Werte der überwachten Parameter zu regulieren, wodurch erreicht wird, dass die Temperaturbedingungen für den Organismus reguliert werden können. Insbesondere wird erreicht, dass die kombinierte Antwortreaktion sowohl der Hinzufügung von gasförmigem Material als auch der Zunahme/Abnahme der Temperatur reguliert werden kann, wodurch eine spezielle effiziente Regulierung des Wachstums des Organismus sichergestellt wird.
In diesem Beispiel wird zur Regulierung der Temperatur der Heiz-/Kühlmantel 203 in Reaktion auf den Temperatur-Messwandler 204 reguliert.
In noch einem weiteren Beispiel ist der Computer programmiert, um den Druck im Tank zu überwachen und zu regulieren.
Die 3 zeigt die Ausführungsform in 2, eingebunden in ein System zur Vermehrung von Hefe zum Bierbrauen.
Verglichen mit dem System von 2 schließt dieses Beispiel ferner Einrichtungen ein, die bei der weiteren Verbesserung der Regulierung des Wachstumsverfahrens besonders nützlich sind.
Solche Einrichtungen schließen Verteilungsmittel ein. Hier umfasst die Verteilungseinrichtung ein Rotorelement, wie einen Propeller 350, ein Rotorverbindungselement, hier eine Röhre 325, welche eine Rotorwelle, z. B. einen Stab oder eine zylindrische Welle (nicht gezeigt) einschließt, und einen Motor, hier einen computergesteuerten, von außen angetriebenen Motor 351. Die Verteilereinrichtung ist über das Verteilungsverbindungsmittel mit dem von außen angetriebenen Motor zur Bewegung der Bierwürze im Tank verbunden. Die Verteilereinrichtung ist vorzugsweise zentral im Tank angeordnet, wodurch es ermöglicht wird, dass die Bewegungsstelle in dem Nährmedium zentral in der Nähe des Einlasses 224 des hinzugefügten gasförmigen Materials, hier steriler Luft, im unteren Teil des Tanks 301 platziert wird. Allerdings kann die Bewegungsstelle, oder gegebenenfalls mehrere Bewegungsstellen, in anderen Teilen des Tanks gewählt werden, z. B. um für eine geeignete Bewegung von hinzugefügten gasförmigen Materialien durch mehrere Einlässe zu sorgen, wodurch eine gleichmäßigere Verteilung der Komponenten erzielt wird. Eine effizientere Steuerung der Bewegung, des Mischens und der Verteilung des hinzugefügten gasförmigen Materials, von Bierwürze und Organismen in der Bierwürze wird erreicht, wodurch eine weitere Verbesserung der Regulierung des Wachstumsverfahrens vorgesehen wird.
Für den Zweck der Reinigung des Innern des Tanks, der Ventile und der Leitungen hinsichtlich komtaminierender Organismen umfasst die Vorrichtung weiter eine Reinigungseinrichtung für einen so genannten Vor-Ort-Reinigungsbetrieb, der besonders nützlich ist in Kombination mit der Verfahrensüberwachungseinrichtung, insbesondere der Gas-Überwachungseinrichtung. Die Vor-Ort-Reinigungseinrichtungen umfassen Einrichtungen für den Vorrat 322 (CIP) von Reinigungsflüssigkeit, hier einer heißen Ätzlauge. Weiterhin umfassen sie Einrichtungen zum Schließen der Leitung 220 zum Hinzufügen von gasförmigem Material, hier ein pneumatisches lecksicheres T-Ventil 305, gekoppelt mit dem CIP-Vorrat durch ein pneumatisches Winkelventil 306 und gekoppelt mit der Auslassleitung 230 durch ein weiteres pneumatisches Winkelventil 304. Die obere Druckleitung ist weiter mit einem Sicherheitsventil 310 im Falle von Überdruck verbunden.
Beim Betrieb während der Reinigung der Leitung 224 zum Hinzufügen von gasförmigem Material in den Tank ist hier der untere Teil des Tanks, das T-Ventil 305 so angeordnet, um sich für den Durchlass von steriler Luft aus der Leitung 220 zu schließen und um sich für den Durchlass des Reinigungsflüssigkeit-Vorrats CIP durch das pneumatische Ventil 306 und hinab in den Tank durch den Einlass 224 zu öffnen. Das pneumatische Ventil 304 wird normalerweise während dieser Phase geschlossen. Wenn es offen steht, kann die Reinigungsflüssigkeit direkt zu der oberen Druckleitung 230 gelangen, um diese Leitung zu reinigen.
Außerdem umfasst die Verteilungsverbindungseinrichtung 325 während des Reinigens einen Durchgang für Reinigungsflüssigkeit von dem CIP-Vorrat zu einer Sprühkugel 324. Die Sprühkugel kann an einer festen oder variablen Position montiert sein, um ein Spray einer Reinigungsflüssigkeit in einem gewünschten Sprühmuster und an einem gewünschten Niveau des Tanks vorzusehen. Während des Reinigens pulsieren die pneumatische Ventile 333 und 332, um die Reinigungsflüssigkeit zu dem Abgasauslass 132 durch das Rückdruck-Regelventil 331a gelangen zu lassen. Darüber hinaus floss Reinigungsflüssigkeit durch ein Antivakuumventil 331b zu der oberen Druckleitung 230.
Beim Betrieb der Vorrichtung während des Wachstums des Organismus und der Hinzufügung von steriler Luft wird das im oberen Teil des Tanks 302 gesammelte Abgas durch das Rückdruck-Regelventil 331a und die obere Druckleitung 230 abgeführt, während die pneumatischen Winkelventile 333, 332 und 304 und das Sicherheitsventil 310 geschlossen werden. Das lecksichere Ventil 305 und das Winkelventil 306 sind offen.
Das Rückdruck-Regelventil 331a kann zum Beispiel ein Druckabgasventil des Typs X4.27.39.100, bereitgestellt von Alfa Laval Scandi Brew, S⌀borg, Dänemark, sein.
Die Hinzufügung von steriler Luft erfolgt kontinuierlich in der von dem Wachstumsverfahren benötigten Menge.
Zur Sichtprüfung umfasst der Tank auch eine Tankleuchte 309 und ein Tanksichtglas 315, durch welche das Wachstum des Organismus visuell durch manuelle Betrachtung des Schaums und Bewertung des Wachstumsverfahrens auf dessen Charakteristika hin, z. B. das charakeristische Aussehen des Schaums für stressfreie Bedingungen der Hefe, untersucht werden kann.
Eine High-level-Sonde 307 und Druckmonitor, hier ein Druckanzeigegerät 308, sind an der Oberseite des Tanks montiert.
Die 4A zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer Verfahrensüberwachungseinrichtung und einer Verfahrensregulierungseinrichtung, hier allgemein durch die Bezugsziffer 424 bezeichnet, für die Überwachung von einem oder mehreren Parametern des Wachstumsverfahrens und für die Regulierung dieser Parameter in Reaktion auf deren überwachte Werte.
Die Verfahrensüberwachungseinrichtung umfasst ein Sauerstoff-Messgerät 401 (oder ein Messgerät für andere Gase), das logisch mit einem Sauerstoff-Sensor 232 (oder Sensoren für andere Gase) gekoppelt ist, und eine Verfahrensregulierungseinrichtung, hier einen Computer 402.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verfahrensüberwachungseinrichtung ein Kohlendioxid-Messgerät zum Überwachen von Kohlendioxid, gekoppelt mit einem Kohlendioxid-Sensor (nicht gezeigt).
Der Kohlendioxid-Sensor ist an einer ähnlichen Stelle wie der Sauerstoff-Sensor positioniert.
In ähnlicher Weise umfasst die Verfahrensüberwachungseinrichtung ein Strömungsmessgerät 403, logisch gekoppelt mit einem Strömungsmessgerät 223 und mit der Verfahrensüberwachungseinrichtung, auch hier einem Computer 402.
Ferner umfasst die Verfahrensüberwachungseinrichtung einen Temperaturregler einschließlich einer anderen Verfahrensregulierungseinrichtung, hier eines weiteren Computers 404, und logisch gekoppelt mit einem Temperatur-Messwandler 223 und mit einem Heiz-/Kühlmantel 203. Weiterhin sind die zwei Verfahrensregulierungsmittel, d. h. die Computer 402 und 404, logisch gekoppelt.
Es ist bevorzugt, dass die Verfahrensüberwachungseinrichtung weitere Monitore, z. B. einen mit einem Niveaudetektor 307 verbundenen Niveau-Monitor, z. B. einen Niveauschalter LS, und einen Druckmonitor, verbunden mit einem Drucksensor, z. B. einem Druck-Transducer PI 308, umfasst.
Die 4B zeigt ein Beispiel, in welchem das Rückdruck-Regelventil 331a reguliert wird.
5. BEISPIEL
Die Erfindung wird weiter durch ein Beispiel zum Regulieren des Wachstums von Hefezellen (Lagerbierhefe) erläutert.
Verfahrensweise
Ein Tank, ausgerüstet wie in Verbindung mit den 2 beschrieben, wurde mit etwa 20 hl Nährmedium in der Form einer belüfteten Standard-Bierwürze mit 14 Grad Plato gefüllt. Es können jegliche äquivalente Bierwürze oder geeignete Nährmittel verwendet werden. Die Bierwürze wurde zuvor sterilisiert und auf eine Fermentierungstemperatur von anfänglich 15–16°C gekühlt.
Eine ausreichende Menge an sterilem CO₂ wurde durch das Nährmedium unter leichtem Bewegen hindurchgelassen, um nicht-gelösten O₂ aus dem Medium und Sauerstoff im Kopfraum zu vertreiben. (Siehe die 5, Kurve B beim Zeitanfangspunkt null).
Danach betrug die Sauerstoffkonzentration im Kopfraum 5 mg O₂ pro Liter.
20 Liter Zweite-Generation-Tuborg-Hefezellen (eine Abart von S. carlsbergenesis) wurden in die Bierwürze durch einen Probenhahn (nicht gezeigt) eingeimpft.
Sterile Luft wurde hinzugefügt durch Einstellen des Luftzuführventils 222, um eine gewünschte Strömungsrate für sterile Luft vorzusehen (Kurve A in 5), was 20 l steriler Luft pro Minute entspricht, wie durch den Durchflussanzeiger 223 gemessen.
Die Ablesung auf dem Sauerstoff-Messgerät 232 wurde aufgezeichnet und zeigte eine leichte Abnahme über null (Kurve B in 5).
Am Beginn des zweiten Tages zeigte die Analyse eine erhöhte gezählte Zellenanzahl. Um weiter die Sauerstoffkonzentration im Auslass 132 innerhalb eines Bereichs von über null und unter 1 mg O₂ pro Liter zu halten, wurde die Menge an steriler Luft erhöht (Ende des ersten Tages bis zum Beginn des zweiten Tages). Der Sauerstoffbedarf nahm für die zunehmende Zahl an Zellen in Kurve C zu.
Im Anschluss an eine Vermehrungsphase von in der Regel 3–7 Tagen in Abhängigkeit von den Hefezellen wurde die hohe Krauss-End-Stufe (kraussend stage) erreicht, hier 2,5 Tage, und der Vermehrungsprozess wurde durch Beenden der Hinzufügung von steriler Luft gestoppt.
Die Anzahl der Zellen (Kurve C von 5) wurde durch Probennahme und Messung mit Hilfe einer standardmäßigen Zellzählvorrichtung gemessen.
Zum Vergleich zeigten die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführten Wachstumsexperimente eine viel bessere Regulierung gegenüber derjenigen, die durch Verfahren des Stands der Technik erzielt werden konnte.
Weiterhin wurde die Qualität der Zellen durch Mikroskopie untersucht und es zeigten sich gesunde, nicht stressbelastete Hefezellen.
Ferner wurde eine beträchtlich kleinere Zahl an toten Zellen erhalten.
Rezeptur eines Braumeisters – Vermehrungsbeispiel – erläuternde Beschreibung
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Rezeptur eines Braumeisters weiter erläutert, welche in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst ist.
Schritt 1 – Bierwürze-Sterilisation
Die Bierwürze wird durch Zuführen von Dampf in den Heizmantel auf dem Tankkegel sterilisiert. Das Heizen wird fortgesetzt, bis die Bierwürze eine Temperatur von 120°C erreicht hat, welche 30 Minuten aufrechterhalten wird. Um diese Temperatur zu erreichen und ein Aufwallen zu vermeiden, wird der Druck auf 1,5 Bar G (Überdruck) erhöht.
Schritt 2 – Bierwürze-Kühlung
Nach der Sterilisation wird die Dampfzufuhr in den Kegel gestoppt und mit dem Kühlen durch den Kühlmantel des Tankzylinders begonnen. Wenn die Temperatur 25°C erreicht, wird mit der Belüftung begonnen, um der Bierwürze Sauerstoff zuzuführen und – als eine Zusatzwirkung – um den Tankinhalt zu bewegen, wodurch die Kühlzeit in dem Maße verringert wird, wie der Temperaturgradient kleiner wird. Der Druck wird auf 0,5 Bar G gesenkt. Das Kühlen hält an, bis die Vermehrungstemperatur erreicht ist (z. B. 20°C).
Schritt 3 – Beimpfung
Der Tank wird mit Hefe aus dem Labor, die in einem Karlsberg-Kolben gezüchtet wurde, angeimpft. Die Temperatur und der Druck werden bei Vermehrungsbedingungen (siehe Stufe 4) gehalten, es erfolgt keine Belüftung.
Schritt 4 – Vermehrung
Während der Vermehrung wird die Temperatur auf einer festen Temperatur gehalten (z. B. 20°C) und der Druck auf 0,5 Bar G. Die Belüftung erfolgt durch Intervallbelüftung und die Belüftung wird gestoppt, wenn Sauerstoff im Abgas angezeigt wird, was darauf hinweist, dass mehr Sauerstoff zugeführt wird, als die Hefe aufnehmen kann.
Schritt 5 – Ende der Vermehrung
Wenn der Vermehrungszeitraum sich dem Ende nähert, kommt es zu zwei Ereignissen:

1. Der Zeitraum zwischen dem Belüftungsbeginn und der Anzeige von Sauerstoff im Abgas wird kürzer (z. B. 30 Sekunden), was darauf hinweist, dass die Hefe nicht mehr Sauerstoff aufnimmt.
2. Eine Verringerung der Kohlendioxid-Erzeugung wird durch den Kohlendioxid-Monitor angezeigt.

Wenn eines dieser zwei Ereignisse auftritt, ist dies ein Signal, dass das Hefewachstum abnimmt und der Vermehrungszeitraum dem Ende zugeht. In diesem Stadium wird an das Rückdruck-Regelventil ein Signal gegeben, den Druck auf 0,2 Bar G abzusenken, um die Menge an im Tank gelöstem Kohlendioxid zu minimieren. Da das Kohlendioxid für die Hefe toxisch ist, muss der Gehalt an gelöstem Kohlendioxid minimiert werden.
Vermehrungsbeispiel

Claims

Verfahren zum Regulieren des Wachstums von Hefe zum Bierbrauen in einem Nährmedium zur Erzeugung einer Kultur der besagten Hefe, umfassend die folgenden Schritte: Hinzufügen zu dem Nährmedium von einem oder von mehreren gasförmigen Materialien, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff oder Sauerstoff in Kombination mit anderen gasförmigen Materialien, die durch den Organismus verbraucht werden oder die sich auf den Organismus nicht auswirken; Überwachen des einen oder von mehreren gasförmigen Materialien oder Überwachen von einem oder mehreren durch die Hefe erzeugten gasförmigen Materialien im Abgas des Nährmediums; und Regulieren der Hinzufügung des einen oder von den mehreren gasförmigen Materialien in Reaktion auf gewünschte Anteile des einen oder von den mehreren überwachten gasförmigen Materialien im Abgas des Nährmediums; wobei der Sauerstoffgehalt in dem Abgas des Nährmediums reguliert wird und nahe null gehalten wird, sodass die Hefe ihre anaerobe Fermentierungscharakteristika beibehält, nachdem die Zellen einem aeroben Wachstum unterworfen wurden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sauerstoffgehalt in dem Abgas des Nährmediums zwischen 0 und 1 mg O₂ pro Liter gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Regulieren der Hinzufügung des einen oder von mehreren gasförmigen Materialien in Reaktion auf die Temperatur des Nährmediums.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 – 3, wobei das Nährmedium in einem im Wesentlichen geschlossenen Behälter mit mindestens einem Auslass für das Abgas enthalten ist und das eine oder mehrere hinzugefügte und/oder erzeug te gasförmige Materialien in dem mindestens einen Auslass außerhalb des Behälters überwacht werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 – 4, wobei das Nährmedium in einem im Wesentlichen geschlossenen Behälter mit mindestens einem Auslass für das Abgas enthalten ist und das eine oder mehrere hinzugefügte und/oder erzeugte gasförmige Materialien in dem Abgas an einer oder an mehreren Stellen des Kopfraums des Behälters über dem Nährmedium überwacht werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das eine oder mehrere gasförmige Materialien sowohl in dem mindestens einen Auslass des Abgases außerhalb des Behälters als auch an der einen oder an mehreren Stellen des Kopfraums des Behälters über dem Nährmedium überwacht werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Hinzufügung des einen oder von mehreren gasförmigen Materialien in Reaktion auf eine Abnahme und/oder eine Zunahme in einem oder mehreren der überwachten gasförmigen Materialien oder einem Derivat davon angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Regulierung der Hinzufügung von einem oder mehreren gasförmigen Materialien weiter in Reaktion auf einen oder mehrere konstante Anteile von einem oder mehreren anderen überwachten gasförmigen Materialien angepasst wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das eine oder mehrere gasförmige Materialien, die durch die Hefe verbraucht werden oder die sich auf die Hefe nicht auswirken, gewählt ist/sind aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff und Mischungen davon.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Antwortreaktion des einen oder von mehreren der überwachten gasförmigen Materialien in der Konzentration der gasförmigen Komponente bezüglich des gesamten gasförmigen Materials gemessen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Verfahren in einem Chargenverfahren durchgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 – 10, wobei das Verfahren in einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 – 12, wobei die Hinzufügung des einen oder von mehreren der gasförmigen Materialien in Reaktion auf gewünschte Anteile des einen oder von mehreren der überwachten gasförmigen Materialien in dem Abgas durch Mittel, die einen Computer umfassen, reguliert wird.
Computerlesbares Medium, umfassend Programmcodemittel, die so angepasst sind, dass sie beim Laufen lassen auf einem Datenverarbeitungssystem das Datenverarbeitungssystem ein Verfahren zum Regulieren des Wachstums einer Hefe zum Bierbrauen in einem Nährmedium durchführen lassen, um eine Kultur der Hefe zu erzeugen, umfassend das Überwachen von einem oder mehreren hinzugefügten und/oder erzeugten gasförmigen Materialien in dem Abgas des Nährmediums, Regulieren der Hinzufügung von einem oder mehreren gasförmigen Materialien, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff oder Sauerstoff in Kombination mit anderen gasförmigen Materialien, die durch den Organismus verbraucht werden oder die sich nicht auf den Organismus auswirken, in Reaktion auf gewünschte Anteile des einen oder von mehreren überwachten gasförmigen Materialien in dem Abgas, um den Sauerstoffgehalt in dem Abgas des Nährmediums zu regulieren, und dessen Halten bei nahe null.
Computersystem, konfiguriert für die Durchführung des Verfahrens zum Regulieren des Wachstums einer Hefe zum Bierbrauen in einem Nährmedium, um eine Kultur der Hefe zu erzeugen, umfassend das Überwachen von einem oder mehreren hinzugefügten und/oder erzeugten gasförmigen Materialien im Abgas des Nährmediums, Regulieren der Hinzufügung von einem oder mehreren gasförmigen Materialien, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff oder Sauerstoff in Kombination mit anderen gasförmigen Materialien, die durch den Organismus verbraucht werden oder die sich nicht auf den Organismus auswirken, in Reaktion auf gewünschte Anteile des einen oder von mehreren überwachten gasförmigen Materialien im Abgas, um den Sauerstoffgehalt in dem Abgas des Nährmediums zu regulieren, und dessen Halten bei nahe null.