EA013314B1

EA013314B1 - Способ ферментирования сусла

Info

Publication number: EA013314B1
Application number: EA200870547A
Authority: EA
Inventors: Дуглас Джон Бэнкс; Херман Хендрик Ян Блумен; Онно Корнелис Снип; Хендрикус Мюлдер
Original assignee: Хейнекен Сэпплай Чэйн Б.В.
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2010-04-30
Also published as: DK2024485T3; CA2653802A1; WO2007136251A1; JP2009537168A; KR101477250B1; CN101454436A; ZA200809837B; MX2008014716A; US20090311373A1; AR061038A1; JP5254217B2; ES2628965T3; BRPI0712713B1; KR20090040264A; PL2024485T3; BRPI0712713A2; PE20080240A1; EP2024485B1; PT2024485T; CA2653802C

Abstract

Способ непрерывного ферментирования сусла, включающий ферментирование сусла биологически активными дрожжами для получения ферментированной жидкости, содержащей алкоголь; введение ферментированной жидкости, содержащей по меньшей мере 10 г/л биологически активных дрожжей, в резервуар для созревания; раздельное удаление осадка, содержащего дрожжи, и надосадочной жидкости из резервуара и, возможно, рециркуляцию по меньшей мере части осадка, содержащего дрожжи, в ферментируемое сусло, в котором время пребывания ферментированной жидкости в резервуаре для созревания превышает 6 ч. Данный способ предоставляет то преимущество, что он совмещает созревание и сепарацию дрожжей в одной стадии обработки, тогда как общепринятые непрерывные процессы требуют по меньшей мере двух отдельных стадий обработки, один для сепарации дрожжей и другой для созревания. Кроме того, данный способ очень надежен, поскольку относительно длительный период созревания обеспечивает достижение эффективной седиментации при практически любых условиях.

Description

Данное изобретение относится к способу непрерывного ферментирования сусла, упомянутый способ включает в себя ферментацию сусла биологически активными дрожжами с образованием алкогольсодержащей ферментированной жидкости, после чего [из нее] дрожжи удаляют и проводят ее созревание. Данный способ особенно пригоден для производства алкогольного пива. Данное изобретение также предоставляет оборудование для применения по вышеупомянутому способу.

Для производства пива пивовары используют воду и ячмень для получения подслащенной жидкости (именуемой суслом), которой придают вкус хмелем, а затем ферментируют дрожжами. Основной процесс может быть простым, но его реализация очень сложна. Наиболее важные стадии - это солодование, варение пива и ферментация, после чего следуют созревание, фильтрование и разлив в бутылки. В ходе ферментации экстрагированные углеводы в сусле преобразуются дрожжами в спирт и углекислый газ, при этом образуются новые клетки дрожжей. Стадия созревания - важный аспект пивоваренного процесса; созревание требуется для формирования пива со зрелым и стойким вкусом. В ходе первичной ферментации одной из первых фаз является рост дрожжей. В ходе этой фазы, по мере размножения клеток дрожжей «включается» вся биохимическая активность, включая в себя синтез аминокислот. В биохимическом пути синтеза валина (аминокислоты) α-ацетолактат образуется в избыточных количествах и секретируется клетками дрожжей в сусло. В сусле, уже за пределами клеток дрожжей, α-ацетолактат химически преобразуется путем декарбоксилирования в дикетон, диацетил; преобразование α-ацетолактата в диацетил - это химическая реакция, которая контролируется рН, температурой и окислительно-восстановительным состоянием пива.

Многие дикетоны, включая в себя диацетил, являются сильными вкусовыми компонентами и имеют очень низкий вкусовой порог; диацетил имеет вкусовой порог около 0,10-0,15 мг/л и имеет сильный маслянистый вкус или вкус жженого сахара, который характерен для «свежего» или «молодого» или незрелого пива. Чтобы сбалансировать вкус пива, после первичной ферментации применяют вторичную ферментацию или иные формы созревания для уменьшения концентрации диацетила ниже порога вкусового восприятия человека. Классический способ созревания включает в себя «вторичную ферментацию». В ходе этой фазы клетки дрожжей потребляют диацетил и ферментативно уменьшают уровень диацетила с образованием ацетоина. Ацетоин имеет существенно более высокий порог вкусового восприятия, т.е. около 8-20 мг/л, чем диацетил.

Скорость реакции [преобразования] диацетила в ацетоин намного больше, чем скорость реакции [преобразования] ацетолактата в диацетил при стандартных для пивоварения температурах и условиях. Чтобы предотвратить формирование диацетила на стадии созревания, необходимо ограничить количество предшественников диацетила (включая в себя α-ацетолактат), присутствующих, когда пиво покидает стадию созревания. Если это не выполнено, «потенциальные» остатки диацетила после стадии созревания могут воздействовать на вкус пива.

Вторичная ферментация - это продолжительный процесс, который обычно продолжается несколько дней или более и проводится как «периодический» процесс. Коммерческие пивовары стремятся найти способы, которые обеспечивают получение «зрелого» пива быстрее, дешевле и более эффективно. Среди предшествующих способов в данной области техники использовался «диацетиловый отдых». В данном процессе незрелое пиво после первичной ферментации содержат при температуре 12-18°С в течение нескольких дней до около недели. Этот «отдых» позволяет всему или почти всему α-ацетолактату секретироваться дрожжами и восстановиться до диацетила, который затем при созревании ферментативно восстанавливается дрожжами до ацетоина.

Использование процесса непрерывного созревания потенциально может повысить эффективность и уменьшить время пивоваренного процесса, а также стоимость производства пива.

При производстве напитков, ферментированных дрожжами, таких как пиво, непрерывная ферментация, включая в себя непрерывное созревание, может предоставить множество существенных преимуществ, включающих в себя более высокую продуктивность и более низкие капиталовложения: оборудование может работать в течение более длительных периодов времени при полной нагрузке, что означает, что при равном объеме производства требуются меньшие емкости, чем при периодическом процессе;

постоянное и лучшее качество: процесс легче контролировать благодаря возможности адаптировать параметры процесса к местным и моментальным требованиям, а также, если постоянные условия намного более стабильны;

высокий уровень гигиеничности: непрерывный процесс происходит в замкнутой системе;

меньшие [затраты] энергии: потребление энергии распределено равномерно без больших пиков потребления; и меньшие трудозатраты: ведение непрерывного процесса требует меньше внимания;

меньше простоев и очистки: непрерывный процесс может продолжаться в течение намного более длительного времени, чем периодические процессы.

Эти потенциальные преимущества непрерывной ферментации уже давно признаны в пивоваренной промышленности. Соответственно, было предпринято много попыток создать непрерывные процессы

- 1 013314 ферментации, которые, действительно, предоставляют эти потенциальные преимущества.

Патент США 3234026 описывает способ непрерывной ферментации пивоваренного сусла для производства качественного пива, упомянутый способ включает в себя содержание в отдельных резервуарах, раздельные стадии выращивания дрожжей и процесса формирования продукта; поддержание аэробных условий на стадии роста дрожжей; поддержание в основном анаэробных условий на стадии формирования продукта; непрерывное введение пивоваренного сусла на стадии роста дрожжей и поддержание в них роста дрожжей; непрерывный перенос фильтрата со стадии роста дрожжей на стадию формирования продукта; отделение дрожжей от фильтрата на стадии формирования продукта и поддержание концентрации дрожжей на стадии формирования продукта на искусственно высоком уровне путем повторного введения части отсепарированных дрожжей на стадию формирования продукта. Патент США предписывает сепарировать дрожжи от ферментированной жидкости в сепарирующем резервуаре, в котором дрожжи быстро образуют хлопьевидный осадок и оседают на дно упомянутого резервуара. Патент США далее предписывает пропускать осветленную ферментированную жидкость по трубопроводу в теплообменник для снижения температуры и далее в резервуар хранения, в котором жидкость может храниться в течение предварительно определенного времени и разгружаться в хранилище с завершением процесса.

СВ-В 1300116 описывает процесс непрерывной ферментации, который включает в себя подачу неферментированного сусла в нижнюю часть первого ферментационного резервуара, прохождение сусла вверх по резервуару через зону, содержащую в основном стационарную гомогенную массу дрожжей, удаление частично ферментированного сусла, содержащего небольшую часть дрожжей из верхней части резервуара, перенос частично ферментированного сусла и дрожжей в промежуточную точку во втором резервуаре, где может происходить дальнейшая ферментация и удаление ферментированного сусла из верхней части второго резервуара, и непрерывное или периодическое удаление осевших дрожжей со дна второго резервуара. Британский патент описывает вариант воплощения, в котором ферментированное сусло, содержащее суспендированные дрожжи, удаляют из второго резервуара и переносят в осадочную емкость, где суспендированные дрожжи оседают, а осветленное ферментированное сусло удаляют из верхней части осадочного резервуара.

ЕР-А 0022613 описывает способ непрерывной ферментации, в котором раствор, содержащий углеводы, непрерывно подается в ферментационную зону, содержащую практически гомогенно распределенные дрожжи и раствор углеводов, часть ферментирующей жидкости непрерывно подается в находящуюся под давлением осадочную емкость, а жидкость, обедненная дрожжами, удаляется из верхней части осадочной емкости, обогащенная дрожжами жидкость удаляется из нижней части упомянутой емкости и возвращается в зону ферментации.

ΌΕ-Α 10003155 описывает прерывный способ для ускоренного производства пива, в котором незрелое пиво производится с помощью иммобилизованных дрожжей. Незрелое пиво, полученное таким образом, содержит некоторое количество неиммобилизованных дрожжей, которые удаляют путем седиментации в последовательности из двух декантаторов, которые охлаждены до 0-10°С.

Авторы данного изобретения разработали улучшенный непрерывный способ ферментирования сусла, в котором после ферментации сусла биологически активными дрожжами сепарация дрожжей и созревание достигаются одновременно в одном и том же резервуаре. Это улучшение достигается путем непрерывного введения содержащего дрожжи ферментированного сусла в резервуар, из которого осадок, содержащий дрожжи, и надосадочную жидкость выводят раздельно после [завершения] времени обработки в упомянутом резервуаре, составляющем более чем 6 ч.

Данный способ предоставляет множество преимуществ. В первую очередь, данный способ объединяет созревание [пива] и сепарацию дрожжей в одной стадии обработки, тогда как общепринятые непрерывные процессы требуют по меньшей мере двух отдельных стадий обработки, одна - это сепарация дрожжей, а другая - созревание. В результате общее число резервуаров по данному способу комбинированной сепарации и созревания по сравнению с общепринятыми непрерывными процессами уменьшено на один резервуар. Во-вторых, данный способ очень надежен вследствие того, что относительно длительный период созревания обеспечивает достижение высокой седиментации при практически любых условиях.

Соответственно, данное изобретение относится к непрерывному способу ферментации сусла, упомянутый способ включает в себя ферментацию сусла биологически активными дрожжами для получения содержащей спирт ферментированной жидкости;

введение ферментированной жидкости, содержащей по меньшей мере 10 г/л биологически активных дрожжей, в резервуар для созревания;

раздельное удаление из резервуара осадка, содержащего дрожжи, и надосадочной жидкости и возможно, рециркуляцию в ферментируемое сусло по меньшей мере части осадка, содержащего дрожжи;

в котором время пребывания ферментированной жидкости в резервуаре для созревания превышает 6 ч, предпочтительно превышает 12 ч, наиболее предпочтительно превышает 24 ч.

В тех случаях, когда дается обозначение «содержание дрожжей» или «концентрация дрожжей», ес

- 2 013314 ли специально не обозначено иное, оно означает концентрацию влажных дрожжей. Количество влажных дрожжей, содержащихся в суспензии, равно величине дрожжевого осадка с содержанием воды 73%, который может быть выделен из суспензии путем центрифугирования. Вышеупомянутое содержание воды включает в себя воду, содержащуюся в клетках дрожжей.

Отмечается, что данное изобретение также охватывает способ, в котором одновременно протекающие созревание и седиментация дрожжей достигаются в последовательности из двух или более резервуаров. Таким образом, любая ссылка на «резервуар для созревания» также должна быть понята как охватывающая последовательность из двух или более резервуаров для созревания, в которых седиментация и созревание происходят одновременно.

Термин «рециркуляция осадка, содержащего дрожжи в ферментируемое сусло» охватывает рециркуляцию осадка непосредственно в ферментацию сусла так же, как и рециркуляцию на стадию роста дрожжей, что дает преимущество в упомянутой ферментации сусла.

Данный процесс особенно пригоден для производства ферментированных дрожжами солодовых напитков, таких как пиво, эль, солодовый напиток, портер и смесь имбирного пива с обычным. Предпочтительно данный процесс используют для производства пива, особенно алкогольного пива.

Преимущества данного изобретения особенно выражены в случае, если ферментированная жидкость содержит высокий уровень дрожжей. Таким образом, по предпочтительному варианту воплощения данного изобретения ферментированная жидкость содержит по меньшей мере 15 г/л, более предпочтительно по меньшей мере 20 г/л, еще более предпочтительно по меньшей мере 40 г/л и наиболее предпочтительно по меньшей мере 60 г/л дрожжей. Обычно концентрация дрожжей в резервуарах для ферментации не превышает 300 г/л, предпочтительно не превышает 280 г/л, наиболее предпочтительно не превышает 250 г/л.

По данному способу ферментированную жидкость подходящим образом вводили вблизи от верхушки резервуара для созревания, а содержащий дрожжи осадок и надосадочную жидкость удаляли из нижней части резервуара. В качестве альтернативы ферментированную жидкость вводили вблизи от днища резервуара для созревания, содержащий дрожжи осадок удаляли из донной части резервуара, а надосадочную жидкость удаляли из верхней части резервуара. Чтобы достичь и эффективной сепарации, и эффективного созревания, направленный вниз и направленный вверх потоки не должны быть турбулентными. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом воплощения ферментированная жидкость проходит через резервуар для созревания в вертикальном, направленном вниз или вверх ламинарном потоке. Наиболее предпочтительно жидкость проходит через резервуар для созревания в вертикальном потоке, направленном вниз.

Эффективность сепарации по данному способу ясна из того факта, что обычно концентрация биологически активных дрожжей в надосадочной жидкости после удаления по меньшей мере в 5 раз ниже, чем концентрация биологически активных дрожжей в ферментированной жидкости перед введением в резервуар для созревания. Предпочтительно снижение концентрации дрожжей по меньшей мере в 7 раз, более предпочтительно по меньшей мере в 10 раз.

После удаления из резервуара для созревания дрожжевой осадок обычно содержит по меньшей мере 100 г/л дрожжей. Предпочтительно содержание дрожжей в удаленном седименте составляет по меньшей мере 200 г/л, более предпочтительно по меньшей мере 250 г/л, а еще более предпочтительно по меньшей мере 300 г/л. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом воплощения содержание дрожжей в удаленном седименте составляет по меньшей мере 400 г/л, наиболее предпочтительно по меньшей мере 500 г/л. Особенно в случае, когда ферментация проводится при высокой концентрации дрожжей, лучше удалять осадок с высоким содержанием дрожжей и рециркулировать его в росте [дрожжей]/ферментации.

Чтобы достичь эффективной сепарации и созревания, ферментированная жидкость должна быть внесена в резервуар для созревания на уровне значительно более высоком, чем тот, на котором формируется осадок, содержащий дрожжи. Этот предпочтительный вариант воплощения может быть сформулирован в нижеследующей математической форме:

если уровень (х) представляет уровень жидкости, содержащейся в резервуаре для созревания;

если уровень (у) представляет уровень дрожжевого осадка в резервуаре для созревания;

если уровень (а) представляет уровень, на котором ферментированное сусло вводят в резервуар для созревания, при том условии, что уровень (а) предполагается совпадающим с уровнем (х), если ферментированное сусло вводят выше уровня (х);

если уровень (Ь) представляет уровень, на котором надосадочную жидкость удаляли из резервуара для созревания;

тогда уровни (х), (а) и (Ь) выше уровня (у) и вертикальное расстояние между уровнями (а) и (Ь) представляет по меньшей мере 50%, предпочтительно по меньшей мере 60% и более предпочтительно по меньшей мере 70% вертикального расстояния между уровнями (х) и (у).

Эффективность созревания подходящим образом демонстрируется снижением уровней α-ацетолактата и диацетила, достигающимся в ходе созревания. В данном способе общая концентрация

- 3 013314 α-ацетолактата и диацетила в надосадочной жидкости немедленно после удаления уменьшена по меньшей мере на 30%, предпочтительно по меньшей мере на 50%, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 70% относительно общей концентрации α-ацетолактата и диацетила в ферментированной жидкости.

Температуру жидкости в резервуаре для созревания предпочтительно поддерживали при температуре, находящейся в диапазоне 10-30°С, более предпочтительно в диапазоне 10-20°С. В этих температурных диапазонах созревание может быть достигнуто очень эффективно.

По данному способу ферментацию предпочтительно выполняют с помощью суспендированных дрожжей, т.е. дрожжей, не иммобилизованных на носителе.

Ферментированная жидкость имеет исходную плотность в диапазоне 10-35°Р.

В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения ферментация сусла включает в себя стадии:

a. введения сусла в серию из одного или более резервуаров для роста [дрожжей], в которых оно объединяется с рециркулирующим потоком содержащего дрожжи осадка и в которых дрожжам дают размножаться в аэробных условиях притом, что они поддерживаются в суспендированном виде; и

b. переноса содержащего дрожжи сусла из резервуара для роста в серию из одного или более резервуаров для ферментации, в которых дрожжи поддерживают в суспендированном состоянии в анаэробных условиях и позволяют метаболизацию углеводов, присутствующих в сусле;

концентрация дрожжей в серии резервуаров для роста превышает 10 г/л, более предпочтительно она находится в диапазоне 20-300 г/л.

После объединения сусла и осадка, содержащего дрожжи, концентрация дрожжей может быть уменьшена, например, путем добавления большего количества сусла, когда сусло покидает резервуар для роста или в ходе ферментации в одном или более резервуаров для ферментации. Предпочтительно, чтобы концентрация дрожжей не уменьшалась после роста, а также перед сепарацией дрожжей.

Путем рециркуляции части дрожжевого осадка из резервуара для созревания в один или более резервуаров для роста ферментация сусла может быть проведена при высокой концентрации дрожжей. Использование высоких концентраций дрожжей предоставляет то преимущество, что время ферментации и/или объем ферментера могут быть существенно уменьшены. Кроме того, непрерывная ферментация, проводимая при высоких концентрациях дрожжей, менее уязвима для микробных инфекций. Данный процесс может быть проведен с высокой эффективностью путем рециркуляции большой фракции содержащего дрожжи осадка, который получен из резервуара для созревания. В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения между 10 и 100%, наиболее предпочтительно между 50 и 100% дрожжевого осадка, который удален из резервуара для созревания, рециркулируется в ферментацию.

Обычно по меньшей мере 40% дрожжей, присутствующих в ферментированной жидкости, рециркулируется в резервуар для роста. Более предпочтительно рециркулируется по меньшей мере 60% дрожжей, присутствующих в ферментированной жидкости, наиболее предпочтительно рециркулируется по меньшей мере 75% дрожжей, присутствующих в ферментированной жидкости. Обычно рециркулируется не более чем 98% дрожжей, присутствующих в ферментированной жидкости.

В данном процессе выгодно, чтобы по меньшей мере 20%, особенно по меньшей мере 40% дрожжей, присутствующих в ферментированной жидкости, было удалено перед тем, как она подвергнется осветлению, или в ином случае - перед упаковкой. Предпочтительно удаляли по меньшей мере 60%, более предпочтительно по меньшей мере 80%, еще более предпочтительно по меньшей мере 90%, а наиболее предпочтительно по меньшей мере 95% дрожжей, присутствующих в ферментированной жидкости.

Чтобы достичь высокой скорости роста дрожжей, важно, чтобы дрожжи поддерживались в суспендированном состоянии. Это может быть подходящим образом достигнуто путем перемешивания, рециркуляции, образования [барботирования] углекислого газа и/или аэрации. Продуктивность дрожжей в серии из одного или более ферментационных резервуаров также оптимальна, если дрожжи поддерживаются в суспендированном состоянии.

Предпочтительно, чтобы дрожжи поддерживались в суспендированном состоянии в серии из одного или более резервуаров для ферментации путем перемешивания, рециркуляции и/или образования углекислого газа. Соответственно особенно предпочтительному варианту воплощения и резервуары для роста, и резервуары для ферментации, используемые по данному способу, непрерывно перемешиваются, чтобы поддерживать дрожжи в суспендированном состоянии и чтобы обеспечить гомогенность суспензии в резервуарах.

Поскольку рост дрожжей требует аэробных условий, важно, чтобы достаточное количество кислорода было доступно клеткам дрожжей в резервуаре (резервуарах) для роста, чтобы достичь достаточной скорости роста [дрожжей]. Перемешивание и/или рециркуляция могут быть подходящим образом применены для непрерывного введения воздуха в сусло, содержащее дрожжи. В преимущественном варианте воплощения данного изобретения сжатый газ, содержащий кислород (например, воздух), непрерывно вводится в сусло, содержащее дрожжи, или в свободное пространство над суслом, содержащим дрожжи. В качестве альтернативы упомянутый газ, содержащий сжатый кислород, вводится в поток сусла или

- 4 013314 рециркулирующий поток осадка, содержащего дрожжи, перед введением в резервуар для роста. В еще одном альтернативном варианте газ, содержащий кислород, вводили непосредственно в сусло, содержащее дрожжи, например, путем введения газа через множество инжекторов вблизи от днища резервуара (резервуаров) для роста. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом воплощения кислород подавали путем его введения в поток сусла перед внесением в резервуар для роста. Этот вариант воплощения предоставляет то преимущество, что концентрация кислорода может контролироваться достаточно точно. Кислород обычно вводили в сусло, содержащее дрожжи, в количестве по меньшей мере 8 ррт, предпочтительно в количестве 10-40 ррт из расчета на основной поток сусла.

Благодаря благоприятным условиям роста, наличествующим в резервуаре (резервуарах) для роста, по данному способу производится достаточное количество дрожжей. Обычно на литр ферментированного сусла производится по меньшей мере 5 г, предпочтительно более чем 10 г влажных дрожжей. Предпочтительно по меньшей мере 0,05 г, более предпочтительно по меньшей мере 0,08 г, а наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,1 г влажных дрожжей производится на грамм ферментированного экстракта (15°Р, равные 150 г экстракта на кг). Чтобы поддерживать высокую концентрацию дрожжей в резервуаре (резервуарах) для роста, рециркулирующийся осадок, содержащий дрожжи, должен иметь высокое содержание дрожжей.

Температура жидкости в серии из одного или более резервуаров для роста подходящим образом поддерживается в диапазоне 5-40°С, предпочтительно в диапазоне 6-25°С, наиболее предпочтительно в диапазоне 8-18°С. Резервуар (резервуары) для роста может действовать при давлении выше атмосферного, особенно, если сжатый воздух или кислород вводят в резервуар. Предпочтительно резервуар для роста работает при атмосферном давлении или при давлении, повышенном до 1,5 атм (абсолютной).

Температуру ферментирующегося сусла в резервуаре (резервуарах) для ферментации подходящим образом поддерживают в диапазоне 5-25°С, предпочтительно в диапазоне 6-25°С, более предпочтительно в диапазоне 8-18°С. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом воплощения данный способ задействует по меньшей мере два резервуара для ферментации. Использование двух или более резервуаров для ферментации предоставляет то преимущество, что могут быть достигнуты более высокие скорости преобразования субстрата в резервуарах, предшествующих последнему резервуару для ферментации. Обычно используют последовательность из не более чем 4 резервуаров для ферментации. Наиболее предпочтительно данный способ задействует последовательность из 2 или 3 резервуаров для ферментации.

В предоставляющем особенные преимущества варианте воплощения данного способа плотность сусла, которое вводят в серию из одного или более резервуаров для роста, находится в диапазоне 10-35°Р, более предпочтительно в диапазоне 12-30°Р, а наиболее предпочтительно в диапазоне 12-25°Р. Путем использования сусла с высокой плотностью, т.е. сусла, содержащего высокий уровень пригодного к ферментации экстракта, максимальное преимущество может быть достигнуто при высоких концентрациях дрожжей, использованных в данном процессе. Комбинация высокой плотности и высокой концентрации дрожжей делает возможным производство ферментированного сусла при крайне высокой производительности относительно размера ферментеров. После ферментации ферментированное сусло с высокой плотностью может быть разбавлено, например, для получения пива с содержанием алкоголя около 5 об.%.

Данный способ предоставляет то преимущество, что времена ферментации могут быть значительно уменьшены по сравнению с периодическими процессами и непрерывными процессами, которые используют дрожжи в низких концентрациях. Предпочтительно комбинированное время пребывания в резервуарах для роста и ферментации не превышает 80 ч, более предпочтительно не превышает 40 ч, наиболее предпочтительно не превышает 30 ч. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом воплощения комбинированное время пребывания в резервуарах для роста и ферментации не превышает 20 ч.

Время пребывания в серии из одного или более резервуаров для роста обычно не превышает 10 ч, предпочтительно оно не превышает 5 ч. Обычно время пребывания в серии из одного или более резервуаров для роста превышает 0,5 ч. Время пребывания в резервуаре может быть рассчитано делением рабочего объема резервуара на скорость потока сусла в данном процессе. Рабочий объем резервуара равен общему объему суспензии, которая содержится в резервуаре. В случае, если задействована серия из двух или более [резервуаров], комбинированное время пребывания в такой серии может быть рассчитано сложением времен обработки в отдельных резервуарах.

По данному способу рост и ферментация предпочтительно выполняются в замкнутой системе. Использование замкнутой системы предоставляет то преимущество, что она уменьшает риск инфицирования и/или загрязнения. Кроме того, использование замкнутой системы упрощает сбор углекислого газа, генерируемого дрожжами. Углекислый газ, собранный в резервуарах для роста и/или ферментации, может быть использован, например, для сатурации ферментированного дрожжами напитка. Последнее применение обычно требует сбора углекислого газа перед его добавлением в напиток.

После удаления осадка, содержащего дрожжи, из ферментированной жидкости удаленную надосадочную жидкость можно подвергнуть дальнейшей обработке. В случае производства пива дальнейшая

- 5 013314 обработка предпочтительно включает в себя хранение на холоде, осветление, стабилизацию, сатурацию углекислотой и разлив. Предпочтительно также, чтобы хранение на холоде, сатурация углекислым газом и разлив выполнялись непрерывным образом.

Еще один предмет данного изобретения относится к оборудованию для реализации описанного выше способа, упомянутый способ включает в себя резервуар для ферментации, в котором находится алкогольсодержащая ферментированная жидкость, в которой присутствуют биологически активные дрожжи, упомянутые биологически активные дрожжи суспендированы в ферментированной жидкости;

резервуар для созревания, в котором находятся содержащий дрожжи осадок и надосадочная жидкость, вход упомянутого резервуара для созревания соединен с резервуаром для ферментации;

резервуар для созревания, имеющий в верхней секции или в нижней секции вход для приема ферментированной жидкости, содержащей биологически активные дрожжи, резервуар для созревания, имеющий сепараторное устройство для непрерывной сепарации осадка, содержащего дрожжи, и надосадочной жидкости, сепараторное устройство подает надосадочную жидкость к выходу для зрелой жидкости и подает осадок, содержащий дрожжи, к выходу для дрожжей, в котором выход для дрожжей расположен в нижней секции резервуара для созревания и в котором выход для надосадочной жидкости расположен в нижней секции резервуара для созревания в случае, если вход для приема ферментированной жидкости расположен в верхней секции резервуара для созревания или в верхней секции резервуара для созревания в случае, если вход для приема ферментированной жидкости расположен в нижней секции резервуара для созревания. Предпочтительно вход для приема ферментированной жидкости расположен в верхней секции, а выход для надосадочной жидкости расположен в нижней секции.

Биологически активные дрожжи, содержащиеся в ферментированной жидкости, не иммобилизованы на носителе. Предпочтительно, чтобы резервуар для ферментации был снабжен перемешивающим устройством, которое может быть использовано для поддержания дрожжей в суспензионном состоянии.

Ферментированная жидкость, содержащая дрожжи, может быть подходящим образом введена в резервуар для созревания как таковая. Таким образом, нет необходимости удалять сколько-нибудь дрожжей перед введением ферментированной жидкости в резервуар для созревания. Соответственно, предпочтительно, чтобы между резервуаром для ферментации и резервуаром для созревания не было фильтрового устройства.

Как было объяснено в данном документе выше, надосадочную жидкость и осадок, содержащий дрожжи, предпочтительно удаляют в нижнем конце резервуара для созревания. Соответственно, выход для надосадочной жидкости и выход для дрожжей предпочтительно расположен в нижней секции резервуара для созревания. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом воплощения данного изобретения резервуар для созревания имеет коническую нижнюю секцию. Коническая нижняя секция обычно имеет угол конуса менее чем 150°, особенно менее чем 130°. Предпочтительно упомянутый угол конуса меньше чем 100°, более предпочтительно менее чем 90°, а наиболее предпочтительно менее чем 70°.

В еще одном дающем преимущество варианте воплощения сепараторное устройство включает в себя выходной канал для надосадочной жидкости, который имеет одно или более отверстий, упомянутые выходные отверстия расположены в днище резервуара для созревания выше осадка, содержащего дрожжи.

Чтобы позволить по меньшей мере части осадка, содержащего дрожжи, рециркулироваться в ферментируемое сусло, выход для дрожжей предпочтительно соединен с резервуаром для ферментации или с резервуаром для роста, который расположен выше упомянутого резервуара для ферментации.

Данное изобретение далее проиллюстрировано с помощью следующего примера.

Пример.

Этот пример описывает непрерывную ферментацию сусла в процессе, в котором использован один резервуар для роста, два резервуара для ферментации и один резервуар для седиментации/созревания.

Насыщенное кислородом сусло с исходной плотностью 15 °Р непрерывно подавали в резервуар для роста при скорости потока 0,8 галлон/ч. Это сусло обогащается путем потока рециркуляции со скоростью потока 0,5 галлон/ч в резервуар для роста, упомянутый поток рециркуляции содержит седиментированные дрожжи из резервуара для созревания. Резервуар для роста содержит объем жидкости в 0,5 галлон, упомянутая жидкость имеет температуру приблизительно 12°С. Концентрация дрожжей в резервуаре для роста составляет 81 г влажных дрожжей/л.

Объем жидкости в резервуаре для роста поддерживается постоянным путем переноса ферментационного отвара в первый резервуар для ферментации, который содержит объем жидкости 7,7 галлон. Температуру в первом резервуаре для ферментации поддерживали постоянной при 15°С. Благодаря росту дрожжей концентрация дрожжей в этом резервуаре повышалась до 86 г влажных дрожжей/л.

Объем жидкости в первом резервуаре для ферментации поддерживали постоянным путем переноса ферментационного отвара во второй резервуар для ферментации, который содержит объем жидкости 7,7 галлон. Температуру во втором резервуаре для ферментации поддерживали постоянной на уровне

- 6 013314

15°С. Благодаря росту дрожжей концентрация дрожжей в этом резервуаре возрастала до 90 г влажных дрожжей/л. Кажущаяся плотность во втором резервуаре для ферментации составляет 2-3 °Р. Общее содержание диацетила (ацетолактат плюс диацетил) жидкости во втором резервуаре для ферментации составляло 0,83 мг/л, а общее содержание пентадионов (ацетобутират плюс пентадион) составляло 0,91 мг/л.

Объем жидкости во втором резервуаре для ферментации поддерживается постоянным путем переноса ферментационного отвара в верхнюю часть резервуара для созревания/седиментации. Этот цилиндроконический резервуар имеет объем жидкости приблизительно 90 галлон, угол конуса 60°С и диаметр 2 м. Часть седиментированных дрожжей (0,5 галлон/л) рециркулировали в резервуар для роста. Ферментационный отвар с уменьшенным содержанием дрожжей непрерывно отправляли в резервуар для хранения пива для дальнейшей обработки. Общее содержание диацетила (ацетолактат плюс диацетил) в надосадочной жидкости резервуара для сепарации/созревания составляло 0,21 мг/л, а общее содержание пентадиона (ацетобутират плюс пентадион) составляло 0,4 мг/л.

Claims

1. Способ непрерывной ферментации сусла, включающий ферментацию сусла биологически активными дрожжами с получением алкогольсодержащей ферментированной жидкости;

введение ферментированной жидкости, содержащей по меньшей мере 10 г/л биологически активных дрожжей, в резервуар для созревания, причем упомянутая концентрация биологически активных дрожжей равна величине дрожжевого осадка с содержанием воды 73%, который может быть выделен из ферментированной жидкости путем центрифугирования;

раздельное удаление из резервуара осадка, содержащего дрожжи, и надосадочной жидкости и возможно, рециркулирование по меньшей мере части содержащего дрожжи осадка в ферментируемое сусло;

2. Способ по п.1, в котором ферментированная жидкость проходит через резервуар для созревания в виде направленного вертикально вниз ламинарного потока.

3. Способ по п.1 или 2, в котором концентрация биологически активных дрожжей в надосадочной жидкости после их удаления по меньшей мере в 5 раз ниже концентрации биологически активных дрожжей в ферментированном материале перед введением в резервуар для созревания.

4. Способ по любому предшествующему пункту, в котором дрожжевой осадок при удалении содержит по меньшей мере 100 г/л, предпочтительно по меньшей мере 200 г/л, наиболее предпочтительно по меньшей мере 250 г/л дрожжей.

5. Способ по любому предшествующему пункту, в котором уровень (х) представляет уровень жидкости, содержащейся в резервуаре для созревания;

уровень (у) представляет уровень дрожжевого осадка в резервуаре для созревания;

уровень (а) представляет уровень, на котором ферментированное сусло вводится в резервуар для созревания, при условии предположения, что уровень (а) совпадает с уровнем (х), если ферментированное сусло вводится выше уровня (х);

уровень (Ь) представляет уровень, на котором надосадочную жидкость удаляют из резервуара для созревания;

уровни (х), (а) и (Ь) выше, чем уровень (у); и вертикальное расстояние между уровнями (а) и (Ь) составляет по меньшей мере 50% вертикального расстояния между уровнями (х) и (у).

6. Способ по любому предшествующему пункту, в котором общая концентрация α-ацетолактата и диацетила в надосадочной жидкости сразу после удаления уменьшается по меньшей мере на 30%, предпочтительно по меньшей мере на 50%, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 70% относительно общей концентрации α-ацетолактата и диацетила в ферментированной жидкости перед введением в резервуар для созревания.

7. Способ по любому предшествующему пункту, в котором между 10 и 100%, наиболее предпочтительно между 50 и 100% дрожжевого осадка, которые удаляются из резервуара для созревания, рециркулируют в ферментируемое сусло.

8. Способ по любому предшествующему пункту, в котором сусло ферментируют дрожжами, которые не иммобилизованы на носителе.

9. Способ по любому предшествующему пункту, в котором ферментированная жидкость содержит по меньшей мере 10 г/л, предпочтительно по меньшей мере 20 г/л, наиболее предпочтительно по меньшей мере 40 г/л дрожжей.

10. Способ по любому предшествующему пункту, в котором температуру жидкости в резервуаре для созревания поддерживают в температурном диапазоне 10-30°С, предпочтительно в диапазоне

- 7 013314

10-20°С.

11. Способ по любому предшествующему пункту, в котором ферментированная жидкость имеет исходную плотность в диапазоне 10-35°Р.

12. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1-11, содержащее резервуар для роста, имеющий вход для сусла, имеющий выход для сусла, содержащего дрожжи, и содержащий насыщенную кислородом жидкость, содержащую суспендированные в ней биологически активные дрожжи, резервуар для ферментации, имеющий вход, соединенный с выходом резервуара для роста для сусла, содержащего дрожжи, имеющий выход для ферментированной жидкости и содержащий алкогольсодержащую ферментированную жидкость, содержащую суспендированные в ней биологически активные дрожжи, единственный резервуар для созревания, содержащий осадок, имеющий дрожжи, и надосадочную жидкость, причем упомянутый резервуар для созревания имеет вход, соединенный с резервуаром для ферментации, при этом указанный резервуар для созревания имеет в своей верхней секции вход для ферментированной жидкости, содержащей биологически активные дрожжи, а резервуар для созревания имеет сепараторное устройство для непрерывного разделения осадка, содержащего дрожжи, и надосадочной жидкости, причем указанное сепараторное устройство подает надосадочную жидкость в выход для зрелой жидкости, а осадок, содержащий дрожжи, подает в выход для дрожжей, причем выход для дрожжей расположен в нижней секции резервуара для созревания, а выход для надосадочной жидкости расположен в нижней секции резервуара для созревания.

13. Устройство по п.12, в котором резервуар для созревания включает в себя коническую нижнюю секцию, а сепараторное устройство включает в себя выходной канал для надосадочной жидкости, который имеет одно или более входных отверстий, причем упомянутые входные отверстия расположены выше осадка, содержащего дрожжи.

14. Устройство по п.12 или 13, в котором выход для дрожжей соединен с резервуаром для ферментации или с резервуаром для роста, который расположен выше упомянутого резервуара для ферментации.