EP2217691A2 - Procede de nettoyage acide dans l'industrie brassicole - Google Patents

Procede de nettoyage acide dans l'industrie brassicole

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EP2217691A2
EP2217691A2 EP08855377A EP08855377A EP2217691A2 EP 2217691 A2 EP2217691 A2 EP 2217691A2 EP 08855377 A EP08855377 A EP 08855377A EP 08855377 A EP08855377 A EP 08855377A EP 2217691 A2 EP2217691 A2 EP 2217691A2
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acid
formulation
beer
cleaning
plant
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EP08855377A
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EP2217691B2 (fr
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Jean-Alex Laffitte
Bernard Monguillon
Pierre Stachura
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Arkema France SA
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Arkema France SA
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    • C11D2111/20—Industrial or commercial equipment, e.g. reactors, tubes or engines

Definitions

  • the present invention relates to an acid cleaning process in the brewing industry, and in particular an improved acid cleaning process of the various materials used for the manufacture of beer and other related fermented beverages.
  • this step consists in mixing the cereals (barley, malt (germinated barley), wheat, rice) with hot water (with temperature levels of 40 0 C to 100 0 C) and aromatics such as as hops and possibly various and varied spices. This stage makes it possible to extract cereals sugars and proteins to form what is called must;
  • fermentation the clarified must, after cooling is introduced into the fermenter (usually a cylindro-conical reactor) called FVT.
  • the yeast is added and the whole macerates for three to seven days at a temperature of 6 to 10 ° C. This step converts glucose and sugars into carbon dioxide and ethanol.
  • the guard at the end of the fermentation, the mixture is shocked cold at 3 ° C to coagulate the yeasts and proteins. This step takes place either in the fermenter or in another tank. The resulting beer is matured in the guard reactor and clarified.
  • the beer is packaged in barrels or in bottles, or even cans.
  • step 3 we often observe the formation of a crown of bitter (or crown of yeast, "yeast ring” in English) at the gas phase / liquid phase interface.
  • Bitter is mainly composed of organic insolubles: yeast residue, cell wall, insoluble sugars.
  • fermentor bottom and on its walls form “beer stones”("beerstones” in English), which consist mainly of calcium oxalate and various organic materials.
  • the fermenter is therefore commonly soiled by two types of very distinct soils: organic dirt (mostly bitter crown) and inorganic soils (mainly "beer stones”).
  • an essential aspect in the preparation of beer, or other related fermented beverages is to have drums, containers, fermenters, pipes and other devices for transporting or staying liquids used in the preparation of said beer and other fermented beverages, which are absolutely clean and in particular free of any trace of organic and inorganic soiling. Indeed, such fouling could cause the presence and growth of bacteria or any other elements harmful to the prepared products, or even make them unfit for consumption.
  • each reactor is washed either in a basic medium or in an acidic medium according to the step concerned for the preparation of the beer.
  • the washing of the various elements of the installation used for the preparation of beer is usually carried out according to the following steps:
  • A) brewing reactor basic washing with sodium hydroxide
  • Pre-cleaning called “one-way” washing with clean water (removal of 10% of the soil), or in the presence of dilute soda (removal of 80-90% of the soil) in the form of Fast "shot", which allows a better elimination of soiling.
  • Sodium hydroxide can not be used in large quantities because the fermentation tank contains carbon dioxide that may react with sodium hydroxide which could cause the vessel to collapse by depression;
  • Cleaning with phosphoric acid generally at 1.5% by volume of a 56% by weight solution of phosphoric acid); and
  • washing steps 2 and 3 are carried out successively with the aid of two different acids, each being effective for the removal of a type of soiling:
  • C) guard this generally has less soil than the fermentor and in particular little or no bitter crown; therefore, most often a simple cleaning with water followed by cleaning with sulfuric acid + biocide mixture indicated above.
  • the barrels are cleaned hot (typically about 80 0 C) with phosphoric acid, the sulfuric acid being too corrosive at this temperature, as indicated supra.
  • a first object of the present invention to provide a method of cleaning facilities used in the manufacture and storage of beer simpler and faster than those currently used.
  • Another object of the present invention is to provide a simple and effective method for both effective cleaning of "beer stones” and bitter crowns.
  • Another objective is to propose a method of cleaning the facilities used in the preparation and storage of beer and other fermented drinks, by means of a single formulation allowing removal of all types of soiling, including "beer stones” and bitter crowns.
  • an alkanesulfonic acid-based formulation makes it possible to avoid the use of several cleaning formulations, such as a phosphoric acid-based formulation and a sulfuric acid-based formulation.
  • the use of an alkanesulfonic acid-based formulation may also make it possible to avoid several successive washing operations and also several intermediate rinses.
  • the benefits are mainly a saving of time, costs, productivity, energy, and a decrease in the number of cleaning chemicals present on the manufacturing site.
  • the phosphoric acid usually used is released in the form of phosphates, which can harm the environment, and increasingly stringent environmental standards aim to outlaw phosphate releases.
  • a first object of the invention consists of a cleaning process of an installation used in the preparation of beer, or other related fermented beverages, comprising the steps of: a) optional prewashing of the installation; b) washing the plant by circulating in said plant an effective amount of a formulation comprising at least one alkanesulfonic acid; and c) rinsing the installation by circulation of a rinsing solution.
  • the method of the invention allows on the one hand to reduce the number of cleaning steps, and on the other hand to reduce the number of acid formulations used, two (phosphoric acid and sulfuric acid) to a single cleaning formulation of soiling.
  • the formulation used in the process of the invention being less corrosive than sulfuric acid, it can be used for cleaning hot barrels.
  • the method of the present invention relates to the cleaning of facilities used for the preparation and storage of beer and other related fermented beverages.
  • installation means the various elements commonly used in breweries, including vats, barrels, fermenters, pipes, valves, bottles, cans, and other, that is to say, all elements likely to come into contact with the beer and other liquids or solids necessary for its manufacture.
  • the materials of the various components of the installation are generally selected from stainless steel, aluminum, copper, brass, steel coated or not, for example by an epoxy resin, plastic, in particular polypropylene , polyethylene, poly (vinyl chloride), glass, and others.
  • the materials used for brewery installations are selected from 304L or 316L stainless steel, aluminum, and steel coated with epoxy resin.
  • the process of the invention applies to all or only one or more parts of the beer manufacturing facility or other related fermented beverages.
  • installation refers to the entire installation or one or more parts of the installation.
  • the method according to the invention comprises a possible first prewash stage, intended to remove mechanically most of the impurities.
  • the prewash is carried out by circulation of water, alone or in combination with "shots" of an alkaline solution, preferably diluted, for example an aqueous solution of potassium hydroxide or sodium hydroxide.
  • shots preferably diluted, for example an aqueous solution of potassium hydroxide or sodium hydroxide.
  • shots sending in the part of the installation to clean with an alkaline solution, usually weakly concentrated, that we let act for a short time. In short time, it is understood a period ranging from a few seconds to several minutes or even hours.
  • the washing of the installation is carried out by circulation of a formulation comprising at least one alkanesulfonic acid.
  • alkanesulfonic acid is preferably alkanesulfonic acids comprising a saturated hydrocarbon chain, linear or branched, having from 1 to 4 carbon atoms.
  • the alkanesulphonic acids that can be used in the process of the present invention are especially chosen from methanesulphonic acid, ethanesulphonic acid, n-propanesulphonic acid, / nonspropanesulphonic acid, n-butanesulphonic acid and the acid. N-butanesulfonic acid, sec-butanesulfonic acid, tert-butanesulfonic acid, and mixtures of two or more of them in all proportions.
  • the alkanesulphonic acid used in the process of the present invention is methanesulphonic acid or ethanesulphonic acid, very preferably the acid used is methanesulphonic acid.
  • the cleaning formulation comprising at least one alkanesulfonic acid used in the process of the invention comprises one or more linear or branched chain alkanesulfonic acids comprising from 1 to 4 carbon atoms, and preferably comprises at least one less methanesulfonic acid (AMS).
  • AMS methanesulfonic acid
  • the formulation comprises from 0.1% to 100% by weight of alkanesulfonic acid, more generally from 0.5% to 90% by weight, in particular from 0.5% to 20% by weight. alkanesulfonic acid, and more particularly from 0.5% to 5% by weight.
  • the formulation is generally an aqueous formulation that can be prepared as a concentrated mixture that is diluted by the end user.
  • the formulation may also be a ready-to-use formulation, i.e., which does not need to be diluted. It is possible, for example, to use methanesulphonic acid in solution at 70% by weight in water and marketed by the Arkema under the name Scaleva TM, ready for use or diluted with water in the proportions indicated above.
  • the cleaning formulation may optionally comprise one or more additives, solvents, biocides and other rheological or textural agents chosen from solvents and co-solvents, organic or inorganic acids (for example sulfuric acid, phosphoric, nitric, sulfamic, citric), thickening agents, surfactants, foaming agents, antifoam agents, and others known to those skilled in the art.
  • solvents for example sulfuric acid, phosphoric, nitric, sulfamic, citric
  • thickening agents for example sulfuric acid, phosphoric, nitric, sulfamic, citric
  • surfactants for example sulfuric acid, phosphoric, nitric, sulfamic, citric
  • foaming agents for example foaming agents, antifoam agents, and others known to those skilled in the art.
  • alkanesulfonic acids as just described are effective in cleaning the soils present or formed in the facilities used in the preparation of beer and other fermented related drinks.
  • alkanesulfonic acids thus eliminates organic and inorganic soils, such as carbohydrates, fats, proteins, inorganic minerals such as calcium carbonate, calcium phosphate, and other types of scale comprising oxalates, sulphates, hydroxides and / or sulphides, whether or not combined with various organic materials and / or metals, metalloids, alkalis or alkaline earth metals, and other residues encountered in the preparation of beer or other related fermented beverages.
  • the alkanesulfonic acids are particularly effective in removing residues such as "beer stones" and "bitter crown” as indicated above.
  • the washing (or cleaning) of all or part of the installation is carried out by circulation of an effective amount of a formulation comprising at least one alkanesulfonic acid, as just described.
  • Effective amount means an amount for the removal of all soils, which, if not properly removed, could promote the development of bacteria.
  • the process of the invention makes it possible to eliminate all types of soiling, and consequently the bacteria that could adversely affect the manufacture, the preservation, the flavor, the texture, and the non-toxicity for humans.
  • an effective amount of the acidic cleaning formulation is circulated in the installation, this circulation being established for a period of time sufficient to allow complete removal of soiling.
  • the amount of formulation and the circulation time will be established to allow total removal of dirt, while observing both a minimum amount of formulation (mainly for economic and environmental reasons) and a circulation time of shortest possible (also mainly for economic reasons).
  • the acid cleaning with the formulation comprising at least one alkanesulfonic acid as indicated above can be carried out at all temperatures, generally between 0 0 C and 100 0 C, more generally between 5 ° C and 40 0 C, typically between 5 ° C and 20 ° C in the fermenter or the guard reactor and between 60 0 C and 80 0 C in the packaging containers (drums, bottles or cans) of beer or other fermented related drink.
  • the installation is advantageously rinsed by circulation of a rinsing solution, for example with water, in a manner known per se. skilled person.
  • washing a facility useful for the preparation of beer or other related fermented beverages is carried out in a single step of acid washing, unlike the techniques known today.
  • This single stage of acid washing eliminates in particular "Beer stones” and bitter crowns formed during the manufacture of said beer and other related fermented beverages.
  • the present invention relates to the use of a formulation comprising at least one alkanesulfonic acid, in particular at least methanesulfonic acid, for the removal of organic and inorganic soils, such as hydrates of carbon, fats, proteins, inorganic minerals such as calcium carbonate, calcium phosphate, and other types of scale including oxalates, sulphates, hydroxides and / or sulphides, whether or not combined with various organic materials and / or metals, metalloids, alkalis or alkaline earth, and other residues encountered in the preparation of beer or other related fermented beverage.
  • organic and inorganic soils such as hydrates of carbon, fats, proteins, inorganic minerals such as calcium carbonate, calcium phosphate, and other types of scale including oxalates, sulphates, hydroxides and / or sulphides, whether or not combined with various organic materials and / or metals, metalloids, alkalis or alkaline earth, and other residues encountered in
  • the invention relates to the use of a formulation comprising at least one alkanesulfonic acid, in particular at least methanesulfonic acid, for the elimination of "beer stones” and bitter crowns formed. during the development and / or preservation of beer.
  • other fermented related drinks means any type of beverage such as for example wine, cider, whiskey, sake, and more generally any type of alcoholic beverages whose manufacturing process implements yeasts or any other aerobic fermentation capable of releasing carbon dioxide.
  • the brewer's yeast Sacharomyces cerevisae
  • the brewer's yeast is then introduced respecting the necessary amount of live yeast (50 ml of liquid yeast for 15 liters of must) and to be placed in industrial conditions.
  • the fermentation takes place at room temperature (between 15 and 25 0 C) for a period of 6 days.
  • the tank is drained.
  • a crown of bitter is observed at the liquid / air interface in the top of the cylindro-conical tank.
  • a prewashing step is carried out by circulation of 3 times 5 seconds of an alkaline solution to 1, 5% of sodium hydroxide (pause time between circulation: 5 minutes).
  • Cleaning the dirt is achieved via the circulation of a cleaning formulation in stable and controlled hydrodynamic conditions, via a fixed spraying ball (Brand Packe, type M1-1 DN8) located on the upper part of the tank. More particularly, the flow rate is 1400 L / min and the spray pressure is 0.2 bar relative (1.2 bars absolute), the solution being maintained at room temperature (between 15 ° C and 25 0 C) until total disappearance of the stains. Every 5 minutes, the circulation is interrupted to check the disappearance of the eye from the dirt in the tank. The cleaning is estimated visually and the time required to obtain a visibly clean tank is thus established.
  • a fixed spraying ball Brand Packe, type M1-1 DN8
  • test is replicated at least 6 times (2 fermentations in 3 distinct fermentation sequences).
  • test sequence a standard reference cleaning system based on two tanks for cleaning by the usual procedure with a solution at 1, 5% by volume of phosphoric acid at 56% by mass.
  • the acid formulations used are the following:
  • Table 1 shows the durations, expressed in time (minutes) extra or less, necessary for the total visual removal of soiling, compared to a cleaning performed with reference formulation A (1, 15% by mass). phosphoric acid).
  • the acid formulation 2 according to the invention allows a time saving of 40 minutes compared to another acid formulation (formic acid) and even 10 minutes compared to the reference formulation (phosphoric acid).
  • EXAMPLE 2 Cleaning of dirt obtained from a reconstituted must The reconstituted must is a must obtained by dilution of a commercially available kit for the manufacture of beer (reference "Brewferm” type of beer: white beer , wheat base). The must is reconstituted according to the manufacturer's instructions: dilution of the must concentrate (1 L) in 14 L of cold water and addition of 750 g of sugar. The lyophilized yeast sachet included in the kit is added to the reconstituted must just before fermentation.
  • a commercially available kit for the manufacture of beer reference "Brewferm" type of beer: white beer , wheat base.
  • the must is reconstituted according to the manufacturer's instructions: dilution of the must concentrate (1 L) in 14 L of cold water and addition of 750 g of sugar.
  • the lyophilized yeast sachet included in the kit is added to the reconstituted must just before fermentation.
  • Example 1 In contrast to the industrial must, the initial level of soiling is lower with reconstituted must and the prewashing step is not necessary; the acid cleaning is therefore carried out directly, as in step c) of Example 1.
  • Table 1 Table 2 below shows the durations expressed in additional or less time (minutes) required. to the elimination of soiling, compared to the reference formulation (1, 15% by mass of phosphoric acid).
  • Example 3 Beerstone Soil Cleaning
  • Two representative samples of "beer stones” were taken in breweries from fermentation tanks and subjected to the following experiment: precise weighing of about 0.5 grams of deposits previously dried in air for 24 hours at 40 0 C; immersion without stirring in the test formulation brought to room temperature (between 15 ° C and 25 ° C) for 4 hours; filtration of the liquid solution and recovery of the undissolved solid. This solid residue is dried for 24 hours at 40 0 C, and then weighed.
  • Table 3 shows the average percentage of "beer stones” dissolved on two samples according to each cleaning formulation used:
  • the formulation based on methanesulfonic acid has an effectiveness in terms of elimination of the bitter crown similar to a phosphoric acid formulation, and an efficiency similar to that of sulfuric acid. , in terms of elimination of beer stones.
  • the method of the invention eliminates the two acid cleansing steps (phosphoric and sulfuric) recommended so far, with a single acid cleaning formulation comprising at least one alkanesulfonic acid effective for elimination both "beer stones" and the crown of bitter.
  • EXAMPLE 4 Dissolution Efficiency of Calcium Oxalate Calcium oxalate (6 g) is placed in 100 g of a solution of methanesulfonic acid (4 g / L and 12 g / L). one part and in 100 g of a solution of phosphoric acid (4 g / l and 12 g / l) on the other hand, for 24 hours at 70 ° C. [0075] The solution is then filtered and the filtrate is analyzed for ICP spectrometric determination of the calcium ions present in the solution. The results are shown in Table 4 below:

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de nettoyage acide dans l'industrie brassicole, et en particulier un procédé amélioré de nettoyage acide des divers matériels utilisés pour la fabrication de la bière et autres boissons fermentées apparentées, par utilisation d'une formulation comprenant au moins un acide alcanesulfonique.

Description

PROCEDE DE NETTOYAGE ACIDE DANS L'INDUSTRIE BRASSICOLE
[0001] La présente invention concerne un procédé de nettoyage acide dans l'industrie brassicole, et en particulier un procédé amélioré de nettoyage acide des divers matériels utilisés pour la fabrication de la bière et autres boissons fermentées apparentées.
[0002] II convient de rappeler tout d'abord le procédé de fabrication de la bière, qui se déroule le plus souvent en quatre étapes successives :
1. le brassage : cette étape consiste à mélanger les céréales (orge, malt (orge germée), blé, riz) avec de l'eau chaude (avec des paliers de température de 400C à 1000C) et des aromates tels que le houblon et éventuellement des épices diverses et variées. Cette étape permet d'extraire des céréales les sucres et protéines pour former ce qu'on appelle le moût ;
2. la filtration : le moût ainsi obtenu est filtré pour donner d'un côté le moût dit clarifié et refroidi et de l'autre les résidus solides insolubles de céréales appelés drêche ;
3. la fermentation : le moût clarifié, après refroidissement est introduit dans le fermenteur (généralement un réacteur cylindro-conique) appelé FVT. La levure est ajoutée et l'ensemble macère durant trois à sept jours à une température de 6 à 10°C. Cette étape transforme le glucose et les sucres en dioxyde de carbone et éthanol.
4. la garde : à la fin de la fermentation, le mélange subit un choc froid à 3°C pour faire coaguler les levures et les protéines. Cette étape a lieu soit dans le fermenteur soit dans une autre cuve. La bière obtenue est mise à maturation dans le réacteur de garde puis clarifiée.
[0003] À l'issue de ces quatre étapes de préparation, la bière est conditionnée dans des fûts ou dans des bouteilles, voire des canettes.
[0004] Lors de l'étape de fermentation (étape 3), on observe souvent la formation d'une couronne d'amer (ou couronne de levure, « yeast ring » en langue anglaise) à l'interface phase gaz/phase liquide. L'amer est constitué principalement d'insolubles organiques : résidu de levure, paroi cellulaire, sucres insolubles. [0005] En outre, en fond de fermenteur et sur ses parois se forment des « pierres de bière » (« beerstones » en langue anglaise), qui sont majoritairement constituées d'oxalate de calcium et de diverses matières organiques. [0006] Le fermenteur est par conséquent couramment souillé par deux types de salissures bien distinctes : des salissures organiques (majoritairement couronne d'amer) et des salissures inorganiques (principalement les « pierres de bière »). [0007] Or, un aspect primordial lors de la préparation de la bière, ou d'autres boissons fermentées apparentées, est de disposer de fûts, récipients, fermenteurs, canalisations et autres dispositifs de transport ou séjour des liquides utilisés dans la préparation desdites bière et autres boissons fermentées, qui soient absolument propres et en particulier exempt de toute trace de salissures organiques et inorganiques. En effet, de telles salissures pourraient engendrer la présence et la croissance de bactéries ou de tout autres éléments nuisibles aux produits préparés, voire les rendre impropres à la consommation.
[0008] Afin d'éviter les souillures organiques et inorganiques, chaque réacteur subit un lavage, soit en milieu basique soit en milieu acide selon l'étape concernée de la préparation de la bière. Le lavage des différents éléments de l'installation servant à la préparation de la bière est habituellement effectué selon les étapes suivantes :
A) réacteur de brassage : lavage basique à l'hydroxyde de sodium ;
B) cuve de fermentation contenant salissures organiques et inorganiques : lavage mixte en 3 étapes :
1. Pré nettoyage dit lavage « one way » (élimination directe à la station) à l'eau claire (élimination de 10 % des salissures), ou en présence de soude diluée (élimination de 80-90 % des salissures) sous forme de « shot » rapide, qui permet une meilleure élimination des salissures. L'hydroxyde de sodium ne peut cependant pas être utilisé en grande quantité car la cuve de fermentation contient du dioxyde de carbone susceptible de réagir avec l'hydroxyde de sodium qui pourrait entraîner l'implosion de la cuve par dépression ; 2. Nettoyage à l'aide d'acide phosphorique (généralement à 1 ,5% volumique d'une solution à 56% poids d'acide phosphorique) ; et
3. Désinfection à l'aide d'un mélange d'acide sulfurique à faible teneur et d'un biocide.
À l'heure actuelle, les étapes 2 et 3 de lavage sont réalisées de manière successive à l'aide de deux acides différents, chacun étant efficace pour l'élimination d'un type de salissure :
- l'acide phosphorique est utilisé pour nettoyer la couronne d'amer :
- l'acide sulfurique est utilisé pour nettoyer les pierres de bière, l'acide phosphorique étant inefficace vis-à-vis de ce type de salissure (oxalate de calcium). L'utilisation de l'acide sulfurique n'est toutefois pas sans inconvénient en raison de son pouvoir corrosif. Cet effet de corrosion peut toutefois être atténué en travaillant à basse température.
C) garde : celle-ci comporte généralement moins de salissures que le fermenteur et en particulier peu ou pas de couronne d'amer ; on réalise par conséquent le plus souvent un simple nettoyage à l'eau suivi d'un nettoyage avec le mélange acide sulfurique + biocide indiqué ci-dessus.
[0009] Par ailleurs, les fûts sont nettoyés à chaud (typiquement environ 800C) au moyen d'acide phosphorique, l'acide sulfurique étant trop corrosif à cette température, comme indiqué supra.
[0010] II doit en outre être compris qu'entre chaque étape de nettoyage, un rinçage à l'eau claire est effectué.
[0011] Ainsi, un premier objectif de la présente invention consiste à proposer un procédé de nettoyage des installations utilisées dans la fabrication et le stockage de la bière plus simple et plus rapide que ceux utilisés actuellement.
[0012] Un autre objectif de la présente invention est de proposer un procédé simple et efficace permettant à la fois un nettoyage efficace de « pierres de bière » et des couronnes d'amer.
[0013] Un autre objectif encore est de proposer un procédé de nettoyage des installations utilisées lors de la préparation et du stockage de la bière et autres boissons fermentées apparentées, au moyen d'une formulation unique permettant rélimination de tous les types de salissures, notamment les « pierres de bière » et les couronnes d'amer.
[0014] D'autres avantages encore apparaîtront au cours de la description de la présente invention qui suit.
[0015] II a maintenant été découvert de manière tout à fait surprenante qu'il est possible d'effectuer un nettoyage complet et efficace des installations utilisées pour la fabrication de la bière en utilisant une formulation à base d'acide alcanesulfonique.
[0016] En effet, il a pu être mis en évidence qu'une formulation à base d'acide alcanesulfonique permet à la fois l'élimination de la couronne d'amer (couramment éliminée par l'acide phosphorique) et l'élimination des « pierres de bière »
(habituellement éliminées par action d'acide sulfurique).
[0017] Ainsi, l'utilisation d'une formulation à base d'acide alcanesulfonique permet d'éviter l'utilisation de plusieurs formulations nettoyantes, telles qu'une formulation à base d'acide phosphorique et une formulation à base d'acide sulfurique. L'utilisation d'une formulation à base d'acide alcanesulfonique peut également permettre d'éviter plusieurs opérations de lavages successives et également plusieurs rinçages intermédiaires.
[0018] Les avantages sont donc principalement un gain de temps, de coûts, de productivité, d'énergie, ainsi qu'une diminution du nombre de produits chimiques de nettoyage présents sur le site de fabrication.
[0019] Par ailleurs, l'acide phosphorique habituellement utilisé est rejeté sous forme de phosphates, ce qui peut nuire à l'environnement, et les normes environnementales de plus en plus sévères visent à proscrire les rejets de phosphates.
[0020] Ainsi, un premier objet de l'invention consiste en un procédé de nettoyage d'une installation utilisée dans la préparation de la bière, ou autres boissons fermentées apparentées, comprenant les étapes de : a) prélavage éventuel de l'installation ; b) lavage de l'installation par circulation dans ladite installation d'une quantité efficace d'une formulation comprenant au moins un acide alcanesulfonique ; et c) rinçage de l'installation par circulation d'une solution de rinçage. [0021] Ainsi, le procédé de l'invention permet d'une part de réduire le nombre d'étapes de nettoyage, et d'autre part de réduire le nombre de formulations acides utilisées, de deux (acide phosphorique et acide sulfurique) à une seule formulation de nettoyage des salissures.
[0022] En outre, la formulation utilisée dans le procédé de l'invention étant moins corrosive que l'acide sulfurique, celle-ci peut être utilisée pour le nettoyage des fûts à chaud.
[0023] Plus particulièrement, le procédé de la présente invention concerne le nettoyage des installations utilisées pour la préparation et le stockage de la bière et autres boissons fermentées apparentées.
[0024] Par « installation », on entend les divers éléments communément utilisés dans les brasseries, et notamment les cuves, fûts, fermenteurs, canalisations, vannes, bouteilles, cannettes, et autres, c'est-à-dire tous les éléments susceptibles d'entrer en contact avec la bière et autres liquides ou solides nécessaires à sa fabrication.
[0025] Les matériaux des divers éléments constitutifs de l'installation sont généralement choisis parmi l'inox, l'aluminium, le cuivre, le laiton, l'acier revêtu ou non par exemple par une résine époxy, le plastique, en particulier polypropylène, polyéthylène, poly(chlorure de vinyle), le verre, et autres.
[0026] Selon un mode de réalisation préféré, les matériaux utilisés pour les installations de brasserie sont choisis parmi l'inox 304L ou 316L, l'aluminium, et l'acier revêtu de résine époxy.
[0027] II doit être compris que le procédé de l'invention s'applique à l'ensemble ou seulement à une ou plusieurs parties de l'installation de fabrication de la bière ou autres boissons fermentées apparentées. Dans la présente description, le terme « installation » désigne l'ensemble de l'installation ou une ou plusieurs parties seulement de l'installation.
[0028] Le procédé selon l'invention comprend une éventuelle première étape de prélavage, destinée à éliminer de manière mécanique la plus grosse partie des impuretés. Le prélavage est effectué par circulation d'eau, seule ou en combinaison avec des « shots » d'une solution alcaline, de préférence diluée, par exemple une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium ou de sodium. On entend par « shot », l'envoi dans la partie de l'installation à nettoyer d'une solution alcaline, généralement faiblement concentrée, que nous laissons agir durant un temps court. Par temps court, il est entendu une période allant de quelques secondes à plusieurs minutes, voire quelques heures. [0029] Après l'étape de prélavage, le lavage de l'installation est réalisé par circulation d'une formulation comprenant au moins un acide alcanesulfonique. [0030] Dans la présente invention, on entend par acide alcanesulfonique préférentiellement les acides alcanesulfoniques comportant une chaîne hydrocarboné saturée, linéaire ou ramifiée, comportant de 1 à 4 atomes de carbone. Les acides alcanesulfoniques utilisables dans le procédé de la présente invention sont particulièrement choisis parmi l'acide méthanesulfonique, l'acide éthanesulfonique, l'acide n-propanesulfonique, l'acide /so-propanesulfonique, l'acide n-butanesulfonique, l'acide /so-butanesulfonique, l'acide sec- butanesulfonique, l'acide te/t-butanesulfonique, et les mélanges de deux ou plusieurs d'entre eux en toutes proportions.
[0031] Selon un mode de réalisation préféré, l'acide alcanesulfonique utilisé dans le procédé de la présente invention est l'acide méthanesulfonique ou l'acide éthanesulfonique, de manière tout à fait préférée l'acide utilisé est l'acide méthanesulfonique.
[0032] Ainsi, la formulation de nettoyage comprenant au moins un acide alcanesulfonique mise en oeuvre dans le procédé de l'invention comprend un ou plusieurs acides alcanesulfoniques à chaîne linéaire ou ramifiée comportant de 1 à 4 atomes de carbone, et de préférence comprend au moins de l'acide méthanesulfonique (AMS).
[0033] En règle générale, la formulation comprend de 0,1 % à 100 % en poids d'acide alcanesulfonique, plus généralement de 0,5 % à 90 % en poids, en particulier de 0,5 % à 20 % en poids d'acide alcanesulfonique, et plus particulièrement de 0,5 % à 5 % en poids.
[0034] La formulation est généralement une formulation aqueuse qui peut être préparée sous forme de mélange concentré qui est dilué par l'utilisateur final. En variante, la formulation peut également être une formulation prête à l'emploi, c'est- à-dire qui ne nécessite pas d'être diluée. On peut par exemple utiliser de l'acide méthanesulfonique en solution à 70% en poids dans l'eau, et commercialisé par la société Arkema sous la dénomination Scaleva™, prêt à l'emploi ou dilué à l'eau dans les proportions indiquées ci-dessus.
[0035] Outre le ou les acides alcanesulfoniques, la formulation de nettoyage peut éventuellement comprendre un ou plusieurs additifs, solvants, biocides et autres agents rhéologiques ou de texture, choisis parmi solvants et co-solvants, acides organiques ou minéraux (par exemple sulfurique, phosphorique, nitrique, sulfamique, citrique), agents épaississants, tensio-actifs, moussants, antimoussants, et autres connus de l'homme du métier.
[0036] II a été découvert que les acides alcanesulfoniques tels qu'ils viennent d'être décrits sont efficaces pour nettoyer les salissures présentes ou formées dans les installations utilisées lors de la préparation de bière et autres boissons fermentées apparentées.
[0037] L'utilisation d'acides alcanesulfoniques permet ainsi d'éliminer les salissures organiques et inorganiques, telles que hydrates de carbone, graisses, protéines, minéraux inorganiques tels que carbonate de calcium, phosphate de calcium, et autres types de tartre comprenant des oxalates, sulfates, hydroxydes et/ou sulfures, combinés ou non à diverses matières organiques et/ou métaux, métalloïdes, alcalins ou alcalino-terreux, et autres résidus rencontrés dans la préparation de la bière ou autre boisson fermentée apparentée. [0038] Les acides alcanesulfoniques sont particulièrement efficaces pour éliminer les résidus de type « pierres de bière » et « couronne d'amer » comme indiqué précédemment.
[0039] Le lavage (ou nettoyage) de toute ou partie de l'installation est réalisée par circulation d'une quantité efficace d'une formulation comprenant au moins un acide alcanesulfonique, telle qu'elle vient d'être décrite.
[0040] Par quantité efficace, on entend une quantité permettant l'élimination de toutes les salissures, qui, si elles ne sont pas correctement éliminées, pourraient favoriser le développement de bactéries. Ainsi, le procédé de l'invention permet d'éliminer tous les types de salissures, et par voie de conséquence les bactéries qui pourraient nuire à la fabrication, la conservation, la saveur, la texture, et la non-toxicité pour l'homme, de la bière ou autre boisson fermentée apparentée préparée dans l'installation et stockée dans des fûts, bouteilles, canettes et autres. [0041] Cette quantité peut varier dans de grandes proportions, selon le volume de l'installation à nettoyer, de la nature et de la quantité de salissures que l'on souhaite éliminer, de la température et de la pression de la formulation utilisée, et autres.
[0042] En règle générale, une quantité efficace de la formulation acide nettoyante est mise en circulation dans l'installation, cette circulation étant établie pendant une durée suffisante pour permettre l'élimination totale des salissures.
[0043] Un test visuel de l'installation, ou encore une mesure de l'activité bactériologique au sein de l'installation selon des techniques classiques connues de l'homme du métier, permettent de déterminer la quantité efficace de formulation à utiliser et la durée de circulation de ladite formulation nécessaires à l'élimination totale des salissures.
[0044] Ainsi, la quantité de formulation et la durée de circulation seront établies pour permettre une élimination totale des salissures, tout en observant à la fois une quantité minimale de formulation (essentiellement pour des raisons économiques et environnementales) et une durée de circulation la plus courte possible (également essentiellement pour des raisons économiques).
[0045] Le nettoyage acide avec la formulation comprenant au moins un acide alcanesulfonique comme indiqué précédemment peut être réalisé à toutes températures, généralement comprises entre 00C et 1000C, plus généralement comprises entre 5°C et 400C, typiquement entre 5°C et 200C dans le fermenteur ou le réacteur de garde et entre 600C et 800C dans les récipients de conditionnement (fûts, bouteilles ou canettes) de la bière ou autre boisson fermentée apparentée.
[0046] Après l'étape de lavage à l'aide de la formulation comprenant au moins un acide alcanesulfonique, l'installation est avantageusement rincée par circulation d'une solution de rinçage, par exemple à l'eau, de manière connue de l'homme du métier.
[0047] Grâce au procédé de l'invention, le lavage d'une installation utile à la préparation de la bière ou d'autres boissons fermentées apparentées est effectué en une seule étape de lavage acide, contrairement aux techniques connues aujourd'hui. Cette unique étape de lavage acide permet d'éliminer en particulier les « pierres de bière » ainsi que les couronnes d'amer formées au cours de la fabrication desdites bières et autres boissons fermentées apparentées. [0048] Selon un autre objet, la présente invention concerne l'utilisation d'une formulation comprenant au moins un acide alcanesulfonique, en particulier au moins de l'acide méthanesulfonique, pour l'élimination des salissures organiques et inorganiques, telles que hydrates de carbone, graisses, protéines, minéraux inorganiques tels que carbonate de calcium, phosphate de calcium, et autres types de tartre comprenant des oxalates, sulfates, hydroxydes et/ou sulfures, combinés ou non à diverses matières organiques et/ou métaux, métalloïdes, alcalins ou alcalino-terreux, et autres résidus rencontrés dans la préparation de la bière ou autre boisson fermentée apparentée.
[0049] Plus particulièrement, l'invention concerne l'utilisation d'une formulation comprenant au moins un acide alcanesulfonique, en particulier au moins de l'acide méthanesulfonique, pour l'élimination de « pierres de bière » et couronnes d'amer formées au cours de l'élaboration et/ou de la conservation de la bière. [0050] Par « autres boissons fermentées apparentées », on entend tout type de boissons telles que par exemple le vin, le cidre, le whisky, le saké, et plus généralement tout type de boissons alcoolisées dont le procédé de fabrication met en œuvre des levures ou tout autre fermentation aérobie susceptible de dégager du gaz carbonique.
[0051] La présente invention est illustrée au moyens des exemples qui suivent, sans présenter aucun caractère limitatif, et qui ne peuvent être par conséquent compris comme susceptibles de restreindre la portée de l'invention telle que revendiquée.
Exemple 1 : Nettoyage de salissures obtenues à partir d'un moût industriel a) Étape de création de la salissure type lors de la fermentation :
[0052] Dans une cuve cylindro-conique de 74 cm x 18 cm de corps et d'une longueur de cône de 17 cm en acier inoxydable (volume 316 L), sont introduits
5 litres de moût clarifié de brasserie refroidie à température ambiante (entre 15 et
25°C). [0053] La levure de brasserie (Saccharomyces cerevisae) est ensuite introduite en respectant la quantité nécessaire de levure vivante (50 ml_ de levure liquide pour 15 litres de moût ) et ce afin de se placer dans des conditions industrielles. [0054] La fermentation a lieu à température ambiante (entre 15 et 25 0C) pendant une durée de 6 jours. Au bout de ce laps de temps, la cuve est vidangée. [0055] En conformité avec la pratique industrielle, une couronne d'amer (levure et salissures organiques associées) est observée à l'interface liquide / air dans le haut de la cuve cylindro-conique.
[0056] La répétabilité de la formation des salissures a été évaluée sur de nombreuses fermentations pilote (une trentaine au total) et permet de garantir un niveau de salissure représentatif de la pratique et d'une reproductibilité satisfaisante.
b) Étape de prélavage
[0057] Une étape de prélavage est réalisée par circulation de 3 fois 5 secondes d'une solution alcaline à 1 ,5 % d'hydroxyde de sodium (temps de pause entre les circulations : 5 minutes).
c) Étape de nettoyage acide
[0058] Le nettoyage de la salissure est réalisé via la circulation d'une formulation de nettoyage dans des conditions hydrodynamiques stables et contrôlées, par l'intermédiaire d'une boule d'aspersion fixe (Marque Hacke, type M1-1 DN8) située sur la partie haute de la cuve. Plus particulièrement, le débit de circulation est de 1400 L/min et la pression d'aspersion est de 0,2 bars relatifs (1 ,2 bars absolus), la solution étant maintenue à température ambiante (entre15°C et 25 0C) jusqu'à disparition totale des salissures. Toutes les 5 minutes, la circulation est interrompue afin de vérifier la disparition à l'œil des salissures dans la cuve. Le nettoyage est estimé visuellement et le temps nécessaire pour l'obtention d'une cuve visiblement propre est ainsi établi.
[0059] Pour chaque condition expérimentale, le test est répliqué au minimum 6 fois (2 fermentations dans 3 séquences de fermentation distinctes). [0060] De plus, afin de consolider la comparaison relative des tests de nettoyage, il a été décidé de placer systématiquement dans la séquence de test, un standard de nettoyage de référence se basant sur deux cuves destinées au nettoyage par la procédure habituelle avec une solution à 1 ,5 % en volume d'acide phosphorique à 56 % massique.
[0061] Les formulations acides utilisées sont les suivantes :
Formulation référence A : acide phosphorique (H3PO4) à 56 % massique dans l'eau (d = 1 ,38, soit 1 ,15 % massique de H3PO4 pur).
Formulation 1 (comparatif) : 55 % acide formique dans l'eau (d = 1 ,195 soit 0.98 % massique d'acide formique pur).
Formulation 2 (selon l'invention) : 1 % volume dans l'eau d'acide méthane sulfonique à 70 % massique (d = 1 ,35, soit 0.94 % massique en acide méthane sulfonique pur).
[0062] Le tableau 1 ci-dessous reprend les durées, exprimées en temps (minutes) supplémentaire ou inférieur, nécessaires à l'élimination visuelle totale des salissures, par rapport à un nettoyage effectué avec formulation de référence A (1 ,15 % massique d'acide phosphorique).
-- Tableau 1 --
[0063] On constate que la formulation acide 2 selon l'invention permet un gain de temps de 40 minutes par rapport à une autre formulation acide (acide formique) et même de 10 minutes par rapport à la formulation de référence (acide phosphorique).
Exemple 2 : Nettoyage de salissures obtenues à partir d'un moût reconstitué [0064] Le moût reconstitué est un moût obtenu par dilution d'un kit disponible dans le commerce pour la fabrication de bière (référence « Brewferm » type de bière : bière blanche, base froment). [0065] Le moût est reconstitué conformément aux instructions du fabricant : dilution du concentré de moût (1 L) dans 14 L d'eau froide et ajout de 750 g de sucre. Le sachet de levure lyophilisée compris dans le kit est ajouté au moût reconstitué juste avant la mise en fermentation.
[0066] Contrairement au moût industriel, le niveau de salissure initial est plus faible avec du moût reconstitué et l'étape de prélavage n'est pas nécessaire ; on effectue donc directement le nettoyage acide, comme à l'étape c) de l'exemple 1. [0067] Comme pour le tableau 1 , le tableau 2 ci-dessous reprend les durées exprimées en temps (minutes) supplémentaire ou inférieur, nécessaires à l'élimination des salissures, par rapport à la formulation de référence (1 ,15 % massique d'acide phosphorique).
-- Tableau 2 --
[0068] Ici encore, on constate une diminution de la durée de nettoyage nécessaire à l'élimination des salissures, lorsqu'il est effectué avec la formulation acide selon l'invention.
Exemple 3 : Nettoyage de salissures de type « pierres de bière » (beerstone) [0069] Deux échantillons représentatifs de « pierres de bière » ont été prélevés en brasserie sur des tanks de fermentation et soumis à l'expérimentation suivante : pesée précise d'environ 0,5 grammes de dépôts préalablement séchés à l'air pendant 24 heures à 400C ; immersion sans agitation dans la formulation test portée à température ambiante (entre 15°C et 25°C) pendant 4 heures ; filtration de la solution liquide et récupération du solide non dissous. [0070] Ce résidu solide est séché pendant 24 heures à 400C, puis pesé.
[0071] Le tableau 3 ci dessous reprend le pourcentage moyen de « pierres de bière » dissoutes sur deux échantillons en fonction de chaque formulation de nettoyage utilisée :
Formulation référence A : acide phosphorique (H3PO4) à 56 % massique dans l'eau (d = 1 ,38, soit 1 ,15 % massique de H3PO4 pur).
Formulation référence B : acide sulfurique (H2SO4) à 78 % (densité = 1 ,7, soit
1 ,32 % massique produit pur).
Formulation 1 (comparatif) : 55 % acide formique dans l'eau (d = 1 ,195 soit 0,98 % massique d'acide formique pur).
Formulation 2 (selon l'invention) : 1 % volume dans l'eau d'acide méthane sulfonique à 70 % massique (d = 1 ,35, soit 0.94 % massique en acide méthane sulfonique pur).
-- Tableau 3 --
[0072] On observe que la formulation à base d'acide méthanesulfonique présente une efficacité en termes d'élimination de la couronne d'amer similaire à une formulation d'acide phosphorique, ainsi qu'une efficacité similaire à celle de l'acide sulfurique, en termes d'élimination des pierres de bière.
[0073] Ainsi le procédé de l'invention permet de s'affranchir des deux étapes de nettoyages acides (phosphorique et sulfurique) préconisées jusqu'à présent, avec une seule formulation de nettoyage acide comprenant au moins un acide alcanesulfonique efficace pour l'élimination à la fois des « pierres de bière » et de la couronne d'amer. Exemple 4 : Efficacité de dissolution d'oxalate de calcium [0074] On place de l'oxalate de calcium (6 g) dans 100 g d'une solution d'acide méthanesulfonique (4 g/L et 12 g/L) d'une part et dans 100 g d'une solution d'acide phosphorique (4 g/L et 12 g/L) d'autre part, pendant 24 heures à 700C. [0075] La solution est ensuite filtrée et le filtrat est analysé pour dosage par spectrométrie ICP des ions calcium présents dans la solution. Les résultats sont présentés dans le Tableau 4 suivant :
-- Tableau 4 --
[0076] Ces résultats montrent que l'acide méthanesulfonique est beaucoup plus efficace que l'acide phosphorique pour dissoudre l'oxalate de calcium.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de nettoyage d'une installation utilisée dans la préparation de la bière, ou autres boissons fermentées apparentées, comprenant les étapes de : a) prélavage éventuel de l'installation ; b) lavage de l'installation par circulation dans ladite installation d'une quantité efficace d'une formulation comprenant au moins un acide alcanesulfonique ; et c) rinçage de l'installation par circulation d'une solution de rinçage.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l'installation comprend un ou plusieurs éléments choisis parmi cuves, fûts, fermenteurs, canalisations, vannes, bouteilles, cannettes, et autres.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le prélavage est effectuée par une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium ou de sodium.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le au moins un acide alcane sulfonique est choisi parmi l'acide méthanesulfonique, l'acide éthanesulfonique, l'acide n-propanesulfonique, l'acide /so-propanesulfonique, l'acide n-butanesulfonique, l'acide /so-butanesulfonique, l'acide sec-butanesulfonique, l'acide te/t-butanesulfonique, et les mélanges de deux ou plusieurs d'entre eux en toutes proportions.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendication précédentes, dans lequel la formulation de lavage comprend au moins de l'acide méthanesulfonique.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendication précédentes, dans lequel la formulation de lavage comprend de 0,1 % à 100 % en poids d'acide alcanesulfonique, plus généralement de 0,5 % à 90 % en poids, en particulier de 0,5 % à 20 % en poids, et plus particulièrement de 0,5 % à 5 % en poids d'acide alcanesulfonique.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la formulation de nettoyage comprend en outre un ou plusieurs additifs, solvants, biocides et autres agents rhéologiques ou de texture, choisis parmi solvants et co-solvants, acides organiques ou minéraux, agents épaississants, tensio-actifs, moussants, anti-moussants, et autres.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le nettoyage acide avec la formulation comprenant au moins un acide alcanesulfonique est réalisé à une température comprise entre 00C et 1000C, plus généralement comprises entre 5°C et 400C, typiquement entre 5°C et 200C dans le fermenteur ou le réacteur de garde, et entre 60°C et 800C dans les récipients de conditionnement (fûts, bouteilles ou canettes) de la bière ou autre boisson fermentée apparentée.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes de nettoyage d'une installation de préparation de bière, comprenant les étapes de : a) prélavage éventuel de l'installation à l'aide d'une solution alcaline diluée ; b) lavage de l'installation par circulation dans ladite installation d'une formulation comprenant au moins de l'acide méthanesulfonique ; et c) rinçage de l'installation par circulation d'eau.
10. Utilisation d'une formulation comprenant au moins un acide alcanesulfonique, en particulier au moins de l'acide méthanesulfonique, pour l'élimination des salissures organiques et inorganiques, et autres résidus rencontrés dans la préparation de la bière ou autre boisson fermentée apparentée.
11. Utilisation selon la revendication 10, pour l'élimination de « pierres de bière » et couronnes d'amer formées au cours de l'élaboration et/ou de la conservation de la bière.
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