RU98001U1 - DEVICE FOR REPRODUCING SEED BEER YEAST - Google Patents

DEVICE FOR REPRODUCING SEED BEER YEAST Download PDF

Info

Publication number
RU98001U1
RU98001U1 RU2010114980/10U RU2010114980U RU98001U1 RU 98001 U1 RU98001 U1 RU 98001U1 RU 2010114980/10 U RU2010114980/10 U RU 2010114980/10U RU 2010114980 U RU2010114980 U RU 2010114980U RU 98001 U1 RU98001 U1 RU 98001U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
yeast
wort
tank
breeding
aeration
Prior art date
Application number
RU2010114980/10U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Людмила Николаевна Третьяк
Евгений Михайлович Герасимов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет"
Priority to RU2010114980/10U priority Critical patent/RU98001U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU98001U1 publication Critical patent/RU98001U1/en

Links

Landscapes

  • Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)

Abstract

Устройство для размножения семенных пивных дрожжей, представляющее собой цилиндроконический танк разбраживания, который снабжен рубашкой, служащей для подвода пара и охлаждающей среды, средствами периодической аэрации сусла и кроме вакуумных и предохранительных клапанов оборудован моющими головками и аэрационной насадкой для подачи стерильного воздуха, отличающееся тем, что танк разбраживания оснащен микропроцессором, функционально взаимосвязанным с дозаторами питательных добавок к суслу, а также средствами автоматизации поддержания состава среды размножения, температуры и скорости подачи воздуха, необходимых для оптимизации прироста биомассы дрожжей до объема остаточного количества основного брожения и поддержания дрожжей во взвешенном состоянии, причем аэрационная насадка размещена на дне танка и выполнена в виде серии сопел. A device for breeding seed brewer's yeast, which is a cylindrical-conical digestion tank, which is equipped with a jacket that serves to supply steam and a cooling medium, means of periodic aeration of the wort and, in addition to vacuum and safety valves, is equipped with washing heads and an aeration nozzle for supplying sterile air, characterized in that the digestion tank is equipped with a microprocessor, functionally interconnected with dispensers of nutritional supplements to the wort, as well as means of automation support the composition of the breeding medium, temperature, and air supply rate necessary to optimize the growth of yeast biomass to the residual amount of basic fermentation and to keep the yeast in suspension, and the aeration nozzle is placed at the bottom of the tank and made in the form of a series of nozzles.

Description

Полезная модель относится к пивоваренной промышленности, а именно к устройствам для размножения семенных пивных дрожжей для введения дрожжей в аппарат брожения на этапе основного брожения.The invention relates to the brewing industry, and in particular to devices for breeding seed brewer's yeast for introducing yeast into the fermentation apparatus at the main fermentation stage.

ТИ 18-6-47-85 [Технологическая инструкция по производству солода и пива, М.:1985 г., С.102-103] предписывает рост и увеличение объемов семенных дрожжей производить путем многократных пересевов из емкости в емкость с удвоением объема добавляемого стерильного сусла, используемого как культуральная среда.TI 18-6-47-85 [Technological instruction for the production of malt and beer, M.: 1985, P.102-103] prescribes the growth and increase in the volume of seed yeast by repeated reseeding from container to container with doubling the volume of added sterile wort used as a culture medium.

Процедура очень длительная и трудоемкая, требующая стерилизации сусла кипячением с последующим охлаждением в специальных устройствах - пропагаторах, дооснащаемых устройствами стерилизации воздуха. Для размножения семенных дрожжей до объема, необходимого для введения в аппарат брожения, пивоваренному предприятию необходимо поочередно использовать несколько устройств нарастающего объема.The procedure is very lengthy and time-consuming, requiring sterilization of the wort by boiling, followed by cooling in special devices - propagators, retrofitted with air sterilization devices. In order to propagate seed yeast to the volume necessary for introduction into the fermentation apparatus, the brewery needs to use several devices of increasing volume in turn.

Из известных технических решений наиболее близким является устройство для размножения пивных дрожжей, предложенное Вакербауэром [Wackerbauer, К., Zufall, C: Dresdner Brauertag, 17.4.1998, ref. Briforum 5 (1998 s.133-134)], содержащее цилиндроконический танк (ЦКТ), снабженный рубашкой, служащей для подвода пара и охлаждающей среды, и кроме вакуумных и предохранительных клапанов, оборудованный моющими головками, при этом стерильный воздух подают через аэрационную насадку. При этом чистую культуру из колбы предварительного разведения переносят в колбу Карлсберга в разведении 1:200; затем из колбы Карлсберга - в пропагатор в разведении 1:300; после чего переносят в танк чистой культуры в соотношении 1:20 для последующего внесения в ЦКТ на каждые 500 гл. сусла. Таким образом, за 2,5-3 дня наращивают объем дрожжей, достаточный для одной варки, который перекачивают в танк разбраживания. До этого танк заполняют суслом наполовину; сусло стерилизуют в течение 15 минут и охлаждают до+20°С.При этом в танке разбраживания проводят активную аэрацию размножающихся дрожжей стерильным воздухом: в первый день - 1 минута через интервал в 15 минут; во второй день - 1 минут через интервал в 5 минут. Только после этого полученную биомассу дрожжей переносят в аппарат основного брожения, различающийся по емкости для различных предприятий.Of the known technical solutions, the closest is the brewing yeast breeding apparatus proposed by Wackerbauer [Wackerbauer, K., Zufall, C: Dresdner Brauertag, 17.4.1998, ref. Briforum 5 (1998 s.133-134)], comprising a cylinder-conical tank (CKT), equipped with a jacket for supplying steam and a cooling medium, and in addition to vacuum and safety valves, equipped with washing heads, while sterile air is supplied through an aeration nozzle. At the same time, a pure culture from the preliminary dilution flask is transferred to the Carlsberg flask at a dilution of 1: 200; then from the Carlsberg flask - to the propagator at a dilution of 1: 300; then transferred to a pure culture tank in a ratio of 1:20 for subsequent application to the CCT for every 500 hl. wort. Thus, in 2.5-3 days, the volume of yeast is increased, sufficient for one cooking, which is pumped into a digestion tank. Prior to this, the tank is half filled with wort; the wort is sterilized for 15 minutes and cooled to + 20 ° C. In this case, the breeding yeast is actively aerated with sterile air in the digestion tank: on the first day - 1 minute after an interval of 15 minutes; on the second day - 1 minute after an interval of 5 minutes. Only after that the obtained biomass of yeast is transferred to the main fermentation apparatus, which differs in capacity for different enterprises.

Недостатком устройства является необходимость перекачивания порций размножающихся дрожжей через несколько устройств. Кроме того, недостатком устройства является использование сусла как неполноценной культуральной среды и неиспользование специально адаптированных сред. В этих условиях на каждом этапе разведения дрожжей число клеток может соответствовать только верхней границе возможного максимума [Manger,H.J., Annemuller.G.: Speed of Yeast Propagation in Breweries-Basis for Planning and Sizing a Yeast Propagatin Plant.Brauwelt Internat. 19.2001, 117-123]. При этом возникает т.н. «эффект Грабтри». Эффект Грабтри является причиной того, что при разведении дрожжей в сусле невозможно препятствовать образованию этилового спирта, блокирующего размножение дрожжей путем уничтожения молодых почкующихся клеток [Magner. H.J., Annemuller.G.; Speed of Yeast Propagation in Breweries-Basis for Planning and Sizing a Yeast Propagation Plant. Brauwelt Internat. 19, 2001, 117-123; Гавин Миллар и др. «ЦКТ пивзавода «Велке Поповице», Пиво и жизнь, 2003 С 17-21 // www.propivo.ru Beer @ Life magazine]. Кроме того, недостатком устройства является необходимость многократных пересевов семенных пивных дрожжей и внесение их в аппарат основного брожения из танка «разбраживания» в соотношении 1:20 к требуемому для основного брожения объему. Это соответствует практике пивоварения, при которой в ЦКТ вносится только часть необходимого объема дрожжей, которые за первые два дня основного брожения размножаются до необходимого объема остаточного количества. Так Мальцев П.М. [Технология солода и пива, М.: Изд-во «Пищевая промышленность», 1964, С.499-500] считает, что при засеве 0,5 л жидких дрожжей на 1 гл сусла обычно получается четырехкратный прирост дрожжей, учитывая при этом, что каждая дрожжевая клетка успеет произвести до 40 делений до момента начала автолиза из-за возникающего дисбаланса углеводной и азотистой составляющих сусла и под влиянием эффекта Грабтри.The disadvantage of this device is the need for pumping portions of breeding yeast through several devices. In addition, the disadvantage of this device is the use of wort as an inferior culture medium and the non-use of specially adapted media. Under these conditions, at each stage of yeast breeding, the number of cells can correspond only to the upper boundary of the possible maximum [Manger, H.J., Annemuller. G.: Speed of Yeast Propagation in Breweries-Basis for Planning and Sizing a Yeast Propagatin Plant. Brauwelt Internat. 19.2001, 117-123]. In this case, the so-called "Grabtree effect." The Grabtree effect is the reason that when breeding yeast in wort, it is impossible to prevent the formation of ethanol, which blocks the growth of yeast by destroying young budding cells [Magner. H.J., Annemuller.G .; Speed of Yeast Propagation in Breweries-Basis for Planning and Sizing a Yeast Propagation Plant. Brauwelt Internat. 19, 2001, 117-123; Gavin Millar et al. “CCT of the Velke Popovice Brewery, Beer and Life, 2003 From 17-21 // www.propivo.ru Beer @ Life magazine]. In addition, the disadvantage of the device is the need for repeated reseeding of seed brewer's yeast and introducing them into the main fermentation apparatus from the “digestion” tank in a ratio of 1:20 to the volume required for main fermentation. This corresponds to the practice of brewing, in which only part of the required volume of yeast is introduced into the CCT, which multiplies in the first two days of the main fermentation to the required volume of residual amount. So Maltsev P.M. [Technology of malt and beer, M .: Publishing house "Food Industry", 1964, S.499-500] believes that when inoculated with 0.5 l of liquid yeast per 1 hl of wort, a four-fold increase in yeast is usually obtained, taking into account that each yeast cell will have time to produce up to 40 divisions before the start of autolysis due to an imbalance in the carbohydrate and nitrogen components of the wort and under the influence of the Grabtree effect.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является разработка устройства единого танка разбраживания, автоматически обеспечивающего оптимизацию условий размножения пивных дрожжей, как по составу культуральной среды размножения пивных дрожжей, так и по условиям, обеспечивающим без пересевов из емкости в емкость оптимальную скорость прироста биомассы до требуемых объемов «остаточного количества».The technical result of the claimed utility model is the development of a device for a single tank of fermentation, which automatically optimizes breeding conditions of brewer's yeast, both in terms of the composition of the culture medium for breeding brewer's yeast, and in terms of ensuring, without reseeding from tank to tank, the optimal rate of biomass growth to the required volumes of “residual quantities. "

Техническая задача решается тем, что в известном устройстве для размножения семенных пивных дрожжей представляющем собой цилиндроконический танк разбраживания, который снабжен рубашкой, служащей для подвода пара и охлаждающей среды, средствами периодической аэрации сусла и кроме вакуумных и предохранительных клапанов, оборудован моющими головками, и аэрационной насадкой для подачи стерильного воздуха, согласно полезной модели танк разбраживания оснащен микропроцессором, функционально взаимосвязанным с дозаторами питательных добавок к суслу, а также средствами автоматизации поддержания состава среды размножения, температуры и скорости подачи воздуха, необходимых для оптимизации прироста биомассы дрожжей до объема остаточного количества основного брожения и поддержания дрожжей во взвешенном состоянии, причем аэрационная насадка размещена на дне танка и выполнена в виде серии сопел.The technical problem is solved in that in the known device for breeding seed brewer's yeast, which is a cylindrical-conical tank for digestion, which is equipped with a jacket for supplying steam and a cooling medium, means for periodic aeration of the wort and, in addition to vacuum and safety valves, is equipped with washing heads and an aeration nozzle for supplying sterile air, according to a utility model, the digestion tank is equipped with a microprocessor functionally interconnected with batchers of nutrient add Wok to the wort, as well as automation tools to maintain the composition of the breeding medium, temperature and air supply rate necessary to optimize the growth of yeast biomass to the residual amount of basic fermentation and to maintain the yeast in suspension, the aeration nozzle placed at the bottom of the tank and made in the form of a series nozzles.

Полезная модель устройства приведена на чертеже, при этом устройство для размножения семенных пивных дрожжей включает: корпус танка разбраживания 1; смеситель составляющих культуральную жидкость 2; дозатор плазмолизата пивных дрожжей 3; дозатор сусла 4; колбу Карлсберга 5; бойлер - проточный подогреватель воды 6; выносной поплавковый уровнемер 7; датчики температуры 8; измерители растворенного кислорода 9; воздуходувку 10; спиралевидное распределительное устройство подачи воздуха 11 с воздухоподающими соплами 12; управляющее устройство воздухоподающих сопел 13; микропроцессор 14.A useful model of the device is shown in the drawing, while the device for propagating seed brewer's yeast includes: the body of the digestion tank 1; mixer constituting the culture fluid 2; brewer's yeast plasmolysate dispenser 3; wort dispenser 4; Carlsberg flask 5; boiler - instantaneous water heater 6; remote float level gauge 7; temperature sensors 8; dissolved oxygen meters 9; blower 10; spiral distribution device for supplying air 11 with air supply nozzles 12; a control device for the air supply nozzles 13; microprocessor 14.

Согласно заявляемой полезной модели все процедуры размножения семенных дрожжей до требуемого «остаточного количества» проводят в едином танке разбраживания 1, в который через смеситель 2, расположенный в верхней части танка разбраживания 1, подают дробно необходимые порции плазмолизата дозатором плазмолизата 3, сусла - дозатором сусла 4 и порции семенных дрожжей путем выдавливания из колбы Карлсберга 5. При этом в смеситель 2 из бойлера 6 проточного типа подают подогретую до 40°С воду со скоростью 0,3 литра в минуту весь период размножения дрожжей. Причем, до внесения семенных дрожжей в танк разбраживания 1 заполняют водой и культуральной жидкостью на одну четвертую часть объема, о чем свидетельствует ее появление в выносном поплавковом уровнемере 7. Этот уровень соответствует уровню начала погружения датчика температуры 8 и датчика-измерителя растворенного кислорода 9 в жидкость, что соответствует началу мониторинга жидкости. По показаниям датчика-измерителя растворенного кислорода 9 включают воздуходувку 10, обеспечивающую подачу воздуха в спиралевидное распределительное устройство 11 на дне танка разбраживания 1. При этом подача воздуха, обеспечивающая постоянное взвешенное состояние размножающихся дрожжей, проводят поочередным включением воздухоподающих сопел 12, через управляющее устройство 13 по принципу «бегущей волны». Причем, для эффективности перемешивания дрожжей и гомогенизации температуры жидкости (до 32±2°С) по всему танку разбраживания 1 скорость подачи воздуха в начальный период размножения дрожжей составляет не менее одного объема подаваемого воздуха на один объем культуральной жидкости. В дальнейшем объем подаваемого воздуха воздуходувкой 10 определяет микропроцессор 14 по показаниям датчика-измерителя растворенного кислорода 9, причем величина растворенного кислорода не должна быть ниже 5 мг O2/л.According to the claimed utility model, all procedures for propagating seed yeast to the required “residual amount” are carried out in a single digestion tank 1, into which fractionally necessary portions of plasmolysate are dispensed with plasmolizate 3 dispenser, and wort is dispensed with wort 4 through a mixer 2 located in the upper part of the digestion tank 1 and portions of seminal yeast by extrusion from a Carlsberg flask 5. In this case, water heated to 40 ° C is supplied to the mixer 2 from the flow-type boiler 6 at a rate of 0.3 liters per minute throughout the breeding period zhzhey. Moreover, before introducing seed yeast into the digestion tank 1, one fourth of the volume is filled with water and culture liquid, as evidenced by its appearance in the remote float level gauge 7. This level corresponds to the level of the start of immersion of the temperature sensor 8 and the sensor for measuring dissolved oxygen 9 into the liquid , which corresponds to the beginning of fluid monitoring. According to the readings of the dissolved oxygen meter 9, a blower 10 is turned on, which supplies air to the spiral switchgear 11 at the bottom of the digestion tank 1. At the same time, the air supply, which ensures a constant suspended state of breeding yeast, is carried out by switching on the air supply nozzles 12 one by one, through the control device 13 through the principle of "traveling wave". Moreover, for the efficiency of mixing the yeast and homogenizing the temperature of the liquid (up to 32 ± 2 ° C) throughout the whole digestion tank 1, the air supply rate in the initial period of propagation of yeast is at least one volume of supplied air per volume of culture liquid. Subsequently, the amount of air supplied by the blower 10 is determined by the microprocessor 14 according to the readings of the dissolved oxygen meter 9, and the amount of dissolved oxygen should not be lower than 5 mg O 2 / L.

Подачу в танк разбраживания 1 составных частей культуральной жидкости проводят дробными порциями через дозаторы 3 и 4 по командам с микропроцессора 14, запрограммированного на поддержание соответствия: один объем плазмолизата и три объема сусла на три объема воды. Разведение считается законченным при обнаружении в пробе дрожжевых культур около 150 кл·106/см3. В программу микропроцессора 14 заложено использование ресурса дозаторов 3-4, необходимого для выращивания каждых 100 л дрожжевой культуры, расчетно необходимых для внесения в аппарат брожения на этапе основного брожения. При исчерпании ресурсов дозаторов или при достижении верхнего уровня заполнения танка разбраживания 1 расчетной вместимостью 5000 л микропроцессор отключает дозаторы и подачу воды, сохраняя только управление барботированием всего содержимого танка разбраживания.The supply of 1 component of the culture fluid to the digestion tank is carried out in fractional portions through dispensers 3 and 4 according to commands from microprocessor 14 programmed to maintain compliance: one volume of plasmolysate and three volumes of wort per three volumes of water. Dilution is considered completed when about 150 cells · 10 6 / cm 3 are detected in the yeast culture sample. The microprocessor program 14 includes the use of a dispenser resource 3-4, necessary for growing every 100 l of yeast culture, which is calculated to be added to the fermentation apparatus at the stage of main fermentation. When the dispenser resources are exhausted or when the filling level of the sprinkler tank 1 is reached, with a design capacity of 5000 l, the microprocessor switches off the dispensers and the water supply, while maintaining only the control of sparging the entire contents of the sprinkler tank.

Устройство подачи воздуха в размножающуюся биомассу дрожжей имеет существенное значение. Размножающимся дрожжам для обеспечения тканевого дыхания требуется не менее 0,03 мг О2/литр дрожжей. Ниже этой величины размножение дрожжей прекращается. Оптимум подачи кислорода составляет величину более 5,0 мг О2/литр среды.A device for supplying air to breeding yeast biomass is essential. Breeding yeast requires at least 0.03 mg O 2 / liter of yeast to ensure tissue respiration. Below this value, the reproduction of yeast stops. The optimum oxygen supply is more than 5.0 mg O 2 / liter of medium.

Известно устройство подачи кислорода в среду размножения дрожжей, в котором воздух подается через полупроницаемую мембрану, выполненную в виде трубок [Федоренко Б.Н. Пивоваренная инженерия. - СПб, Изд-во Профессия, 2009, С.152]. При этом в сусло через стенку мембраны переходит лишь быстро растворяющийся кислород. Это современное устройство исключает необходимость, как стерилизации воздуха, так и подведения к пропагатору линий от источников чистого кислорода.A device for supplying oxygen to a yeast propagation medium is known, in which air is supplied through a semipermeable membrane made in the form of tubes [Fedorenko B.N. Brewing Engineering. - St. Petersburg, Publishing House Profession, 2009, P.152]. In this case, only rapidly dissolving oxygen passes into the wort through the membrane wall. This state-of-the-art device eliminates the need for both air sterilization and the supply of pure oxygen sources to the line propagator.

Недостатком устройства является неизбежность биообрастаний воздухоподводящих трубок и отсутствие требуемого барботажа растущей биомассы дрожжей. Для оптимизации размножения требуется поддержание дрожжей во взвешенном состоянии. Этому требованию соответствует устройство подачи воздуха в дрожжевую массу в виде тонких струй или через специальные свечи [Гавин Миллар и др. «ЦКТ пивзавода «Велке Поповице», Пиво и жизнь, 2003 С 17-21 // www.propivo.ru Beer @ Life magazine]. Однако мелкопузырьковые устройства подачи воздуха в сусло несут опасность развития кавитационных процессов при разрыве пузырьков, что может быть губительно для дрожжевых клеток. В устройстве, принятом за прототип, подача воздуха производится порционно: в первый день - 1 минута через интервал в 15 минут; во второй день - 1 минут через интервал в 5 минут.The disadvantage of this device is the inevitability of biofouling of the air supply tubes and the lack of required bubbling of the growing biomass of yeast. To optimize reproduction, maintaining the yeast in suspension is required. A device for supplying air to the yeast mass in the form of thin jets or through special candles meets this requirement [Gavin Millar et al. CCT of the Velke Popovice brewery, Beer and Life, 2003 C 17-21 // www.propivo.ru Beer @ Life magazine]. However, small-bubble devices for supplying air to the wort carry the risk of developing cavitation processes when the bubbles rupture, which can be detrimental to yeast cells. In the device adopted for the prototype, the air supply is carried out portionwise: on the first day - 1 minute after an interval of 15 minutes; on the second day - 1 minute after an interval of 5 minutes.

Указанная проблема: необходимость аэрации для обогащения среды размножения кислородом и поддержания биомассы дрожжей во взвешенном состоянии в заявляемой полезной модели решена тем, что воздуходувка 10, нагнетающая воздух в воздухоподающие сопла 12, по спиралевидной насадке 11, распределенные в нижней части танка разбраживания 1, включаемые поочередно по команде с управляющего устройства 13 со скоростью, определяемой по показаниям датчиков-измерителей 9 величины растворенного кислорода в среде размножения дрожжей. Струйная подача воздуха соплами 12 поочередно снизу-вверх обеспечивает активное перемешивание растущей биомассы дрожжей. При этом неизбежное вспенивание блокируется сетчатым пеногасителем, расположенным в верхней части танка разбраживания 1 ниже смесителя 2 составляющих культуральную среду (на чертеже не показан).The indicated problem: the need for aeration to enrich the reproduction environment with oxygen and to maintain the yeast biomass in suspension in the claimed utility model is solved by the fact that the blower 10, which pumps air into the air supply nozzles 12, along the spiral nozzle 11, distributed in the lower part of the tank 1, included alternately by command from the control device 13 at a speed determined by the readings of the sensors 9 of the amount of dissolved oxygen in the environment of propagation of yeast. The jet air supply by nozzles 12 alternately from bottom to top provides active mixing of the growing yeast biomass. In this case, the inevitable foaming is blocked by a defoamer located in the upper part of the tank 1 below the mixer 2 constituting the culture medium (not shown in the drawing).

Пример конкретного применения.An example of a specific application.

Для создания оптимизированной культуральной среды размножения использован плазмолизат отработанных пивных дрожжей. Состав культуральной среды на базе плазмолизата приведен в таблице.To create an optimized breeding culture medium, the plasmolysate of spent brewer's yeast was used. The composition of the culture medium based on plasmolysate is shown in the table.

Идеология применения устройства состоит в том, чтобы максимально использовать биологические ресурсы отработанных пивных дрожжей для размножения новой партии семенных дрожжей. При этом чтобы избежать процедуры технологической очистки автолизата, получаемого при лизисе целостных клеток с неизбежными побочными включениями, накопленными оболочками дрожжевых клеток, которые могут влиять на вкус пива, мы предпочли использовать только плазмолизат дрожжевой клетки. При этом разрушенные ультразвуком оболочки клеток удаляют из раствора центрифугированием, а сам плазмолизат обрабатывают протеолитическими ферментами для разрушения белков на аминокислоты и азотсодержащие составляющие, пригодные для усвоения дрожжами для роста биомассы. Каждый новый засев начинают с засева стандартизированной (чистой семенной культуры) партии, а по окончании разбраживания сусла и основного брожения вся биомасса дрожжей дезинтегрируется, а пиво пастеризуется. Это позволило отказаться от барботажа дрожжевой биомассы стерильным воздухом, что наряду с отказом от кипячения сусла с последующим охлаждением до температурного оптимума размножения дрожжей существенно снизило энергозатраты. Обеспложивание сусла, подаваемого как часть культуральной среды размножения дрожжей, в заявляемой промышленной модели производят выносным СВЧ-пастеризатором (на чертеже не показан).The ideology of the device is to maximize the biological resources of spent brewer's yeast to propagate a new batch of seed yeast. Moreover, in order to avoid the process of technological purification of the autolysate obtained by lysis of whole cells with inevitable side inclusions accumulated by the shells of yeast cells, which can affect the taste of beer, we preferred to use only plasmolysate of yeast cells. At the same time, the cell membranes destroyed by ultrasound are removed from the solution by centrifugation, and the plasmolysate itself is treated with proteolytic enzymes to break down proteins into amino acids and nitrogen-containing components, suitable for assimilation by the yeast to grow biomass. Each new sowing begins with the sowing of a standardized (pure seed culture) batch, and after the wort is fermented and the main fermentation is complete, the entire yeast biomass is disintegrated and the beer is pasteurized. This made it possible to abandon the bubbling of yeast biomass with sterile air, which, along with the refusal to boil the wort with subsequent cooling to a temperature optimum for the reproduction of yeast, significantly reduced energy consumption. The wort, supplied as part of the culture medium of the propagation of yeast, in the inventive industrial model is produced by a remote microwave pasteurizer (not shown).

ТаблицаTable Минеральный состав плазмолизата и культуральной среды, мкг/г зольного остатка (собственные данные)The mineral composition of plasmolysate and culture medium, μg / g ash residue (own data) МинералMineral Плазмолизат дрожжей расы 34Plasmolysate yeast race 34 суслоmust водаwater 1one 22 33 4four СаSa 666,0666.0 66,1266.12 23,9823.98 MgMg 272,0272.0 108,0108,0 7,967.96

Продолжение таблицыTable continuation

1one 22 33 4four РR 2619,02619,0 243,0243.0 0,0330,033 SiSi 8,888.88 47,747.7 5,055.05 NaNa 75,6275.62 50,1250.12 48,7148.71 КTO 1564,01564.0 367,0367.0 2,912.91 LiLi 0,0070.007 0,00530.0053 0,003590.00359 AlAl 0,160.16 0,090.09 0,0090.009 FeFe 12,112.1 0,400.40 0,050.05 JJ 0,030,03 0,0180.018 0,0030.003 ZnZn 26,2626.26 0,400.40 0,030,03 SeSe 0,05360,0536 0,02080,0208 0,001610,00161 CuCu 1,561,56 0,10.1 0,010970,01097 CrCr 0,02440,0244 0,0560.056 0,00120.0012 MnMn 1,181.18 0,140.14 0,0019570,001957 AsAs 0,0130.013 0,00140.0014 0,000430,00043 ВAT 0,130.13 0,150.15 0,0668230,066823 CdCd 0,018480.01848 0,0001380.000138 0,0000120.000012 CoCo 0,037480,03748 0,001170.00117 0,0000710,000071 HgHg 0,000540,00054 0,000540,00054 0,0006350,000635 NiNi 0,280.28 0,000360,00036 0,0014550.001455 PbPb 0,004850,00485 0,000150.00015 0,0008090,000809 SnSn 0,012310.01231 0,002030,00203 0,0000150.000015 SrSr 1,551.55 0,130.13 0,200.20 VV 0,00240.0024 0,0020.002 0,000770,00077 5248,92 мкг/г5,248.92 mcg / g 882,83 мкг/г882.83 mcg / g 83,975 кг/г83.975 kg / g

В обычных условиях производства при приготовлении 1 гл молодого пива получается около 1 кг остаточных дрожжей, которые мы предлагаем использовать для получения плазмолизата. В наших опытах минеральная составляющая плазмолизата пивных дрожжей расы 34 не превышала 30% сухого остатка. Приведенные в таблице данные показывают, что плазмолизат отработанных пивных дрожжей является основным поставщиком кальция, магния, цинка, фосфора, калия, необходимых для увеличения биомассы пивных дрожжей. На этом основании мы считаем излишним насыщать разработанную нами оптимизированную культуральную среду минералами или микроэлементами. Этим наше техническое решение отличается от существенных признаков аналогов питательных подкормок размножающейся биомассы дрожжей.Under normal production conditions, when preparing 1 hl of young beer, about 1 kg of residual yeast is obtained, which we propose to use to obtain plasmolizate. In our experiments, the mineral component of plasmolysate of brewer's yeast race 34 did not exceed 30% of the dry residue. The data in the table show that the plasmolysate of spent brewer's yeast is the main supplier of calcium, magnesium, zinc, phosphorus, potassium, necessary to increase the biomass of brewer's yeast. On this basis, we consider it unnecessary to saturate the optimized culture medium developed by us with minerals or microelements. In this, our technical solution differs from the essential features of analogues of nutritional supplements for breeding yeast biomass.

Белковая составляющая плазмолизата достигала 70% всего состава, при этом концентрация аминокислот в дрожжевом плазмолизате составила 54,5 г/л. Общий азот в плазмолизате составил 1750 мг%, при остаточном азоте 32,25 мг%. Определения произведены в аккредитованной испытательной лаборатории ВНИИМС (г.Оренбург) по методу Г.А.Узбекова в модификации З.С.Чулковой [К.Г.Колб, B.C.Камышников. Справочник по клинической химии. Минск. Беларусь, 1982]. При этом сусло содержало всего 0,2 г/л аминного азота. Таким образом, ячменное сусло не может обеспечить даже части потребности растущей биомассы дрожжей в азоте. Учитывая тот факт, что обычные пивные дрожжи не содержат протеолитических ферментов, следовательно, не могут самостоятельно утилизировать белковый и полипептидный азот, возникла необходимость добавления в состав плазмолизата протеолитического фермента, например, доступного бактериального препарата «Протосубтилин Г20х», обладающего протеолитической активностью (ТУ 9152-031-34588571-99). Препарат использовали в концентрациях до 1% к массе плазмолизата. Использование ферментов при производстве автолизата дрожжей оправдано только при ферментативном цитолизе целостной клетки [Патент RU №2129592, опубликован 27.04.1999 г.], причем внесение амилолитического фермента амилоризина П10Х неизбежно провоцирует ускорение процесса сбраживания сахаров и развитие синдрома Грабтри (этанольная гибель молодых почкующихся клеток). Известно, что автолиз (самопереваривание) дрожжевой клетки неизбежно происходит и без добавления ферментов при неблагоприятных внешних условиях, например, при исчерпании запасов углерода в питательной среде. Известно также, что до 40% белковой составляющей клетки состоит именно из ферментов, в том числе протеолитических, что является основанием для получения из дрожжей витаминно-ферментных смесей. Однако процесс стихийного автолиза длительный. Так при технологическом гидролизе микробную биомассу подвергают тепловому шоку (15-17 с), после чего подвергают выдержке 2 ч при температуре 45-50°С и 1 ч при 55-60°С с последующим высаливанием белковой составляющей [Смотраева И.В. «Использование вторичных материальных ресурсов пивоварения в хлебопекарной промышленности, дисс. к.т.н., СПб 2003. - 120 с]. В заявляемом техническом решении нами применен именно протеолитический фермент (но не амилолитический) для упрощения и ускорения низкотемпературного разложения сложных белков на фрагменты, пригодные для усвоения биомассой размножающихся дрожжей. Используемое для приготовления культуральной смеси сусло (11% экстрактивности) содержало 20 г/л сахаров, тогда как в отцентрифугированном плазмолизате сахаров обнаружено всего 0,5 г/л. Определение проведено по ГОСТ Р 51135-98 (п.5.5.3.2.2). Обнаруженный нами факт согласуется с существующими теоретическими представлениями о том, что функционально активные дрожжи накапливают полисахариды и гликоген в клеточной стенке [Крюгер, Лин. Обмен веществ дрожжей и его влияние на вкус и аромат пива / Лин Крюгер // Спутник пивовара. - 1999. -Весна. - С.39]. Мы осмысленно подошли к удалению клеточных оболочек (и прочих взвесей) центрифугированием и соответственно к снижению содержания углеродной составляющей питательной среды в пользу существенного упрощения технологии получения плазмолизата. При этом компенсанаторно в три раза увеличили долю сусла в составе культуральной среды. При этом мы учли, что накопление биомассы зависит от концентрации углеводов в среде: чем она больше, тем интенсивнее нарастает дрожжевая масса. Причем, при нехватке сахаров, как источника углерода, дрожжевая масса не может усваивать азот, начинает деградировать в «результате самопереваривания голодающих дрожжей при недостатке углеводов» [Грачева, И.М. Влияние концентрации сухих веществ в исходном сусле на динамику накопления продуктов брожения / И.М.Грачева, Ю.А.Атрушкевич, В.Н.Романенко // Антология спиртового брожения, дистилляция и ректификация этилового спирта. Производство водки / Осетров С.Б. - [Б. м.], 1998. - Режим доступа: http://sergey-osetrov. narod.ru/Projects/Fermentation/influence_to_ concentrations_dry_ material_ with_source_mash_on_fermentation.htm. - Дата обращения 10.11.2009]. Этот факт послужил основанием применить сусло, как источник углерода в культуральной жидкости, составленной на основе дрожжевого плазмолизата. При расчете необходимого баланса источников азота, углерода и минеральных веществ для получения биомассы в танке разбраживания на каждые 100 литров засевных дрожжей приняты следующие соотношения для настройки дозаторов: один объем плазмолизата и три объема сусла на три объема воды.The protein component of the plasmolysate reached 70% of the total composition, while the concentration of amino acids in the yeast plasmolysate was 54.5 g / L. The total nitrogen in the plasmolysate was 1750 mg%, with residual nitrogen 32.25 mg%. The determinations were made in the accredited testing laboratory of VNIIMS (Orenburg) according to the method of G.A. Uzbekov in the modification of Z. S. Chulkova [K. G. Kolb, B. C. Kamyshnikov. Handbook of clinical chemistry. Minsk. Belarus, 1982]. In this case, the wort contained only 0.2 g / l of amine nitrogen. Thus, barley wort cannot provide even part of the nitrogen requirements of growing yeast biomass. Considering the fact that ordinary brewer's yeast does not contain proteolytic enzymes, therefore, cannot independently utilize protein and polypeptide nitrogen, it became necessary to add a proteolytic enzyme to the plasmolysate, for example, the available bacterial preparation Protosubtilin G20x, which has proteolytic activity (TU 9152- 031-34588571-99). The drug was used in concentrations up to 1% by weight of plasmolysate. The use of enzymes in the production of yeast autolysate is justified only by enzymatic cytolysis of the whole cell [Patent RU No. 2125992, published 04/27/1999], and the introduction of amylolytic enzyme amilorizin P10X inevitably provokes an acceleration of the fermentation of sugars and the development of Grabtree syndrome (ethanol death of young budding cells) . It is known that autolysis (self-digestion) of a yeast cell inevitably occurs without the addition of enzymes under adverse environmental conditions, for example, when carbon reserves in a nutrient medium are exhausted. It is also known that up to 40% of the protein component of the cell consists precisely of enzymes, including proteolytic ones, which is the basis for obtaining vitamin-enzyme mixtures from yeast. However, the process of spontaneous autolysis is lengthy. So, during technological hydrolysis, the microbial biomass is subjected to heat shock (15-17 s), after which it is exposed for 2 hours at a temperature of 45-50 ° C and 1 hour at 55-60 ° C, followed by salting out of the protein component [Smotraeva I.V. "The use of secondary material resources of brewing in the baking industry, diss. Ph.D., St. Petersburg 2003. - 120 s]. In the claimed technical solution, we used a proteolytic enzyme (but not amylolytic) to simplify and accelerate the low-temperature decomposition of complex proteins into fragments suitable for assimilation by the biomass of breeding yeast. The wort used for the preparation of the culture mixture (11% extractability) contained 20 g / l of sugars, while only 0.5 g / l was found in the centrifuged sugar plasmolysate. The determination was carried out in accordance with GOST R 51135-98 (clause 5.5.3.2.2). The fact we discovered is consistent with the existing theoretical concepts that functionally active yeast accumulate polysaccharides and glycogen in the cell wall [Krueger, Lin. Yeast metabolism and its effect on the taste and aroma of beer / Lin Krueger // Sputnik Brewer. - 1999. - Spring. - S. 39]. We sensibly approached the removal of cell membranes (and other suspensions) by centrifugation and, accordingly, the reduction in the content of the carbon component of the nutrient medium in favor of a significant simplification of the technology for producing plasmolizate. At the same time, the proportion of wort in the composition of the culture medium was compensated three times. At the same time, we took into account that the accumulation of biomass depends on the concentration of carbohydrates in the medium: the larger it is, the more intensively the yeast mass grows. Moreover, with a lack of sugars as a carbon source, the yeast mass cannot absorb nitrogen, begins to degrade as a result of self-digestion of starving yeast with a lack of carbohydrates [Gracheva, I.М. The effect of the concentration of dry substances in the initial wort on the dynamics of the accumulation of fermentation products / I.M. Gracheva, Yu.A. Atrushkevich, V.N. Romanenko // Anthology of alcoholic fermentation, distillation and rectification of ethyl alcohol. Vodka production / Sturgeons SB - [B. m.], 1998. - Access mode: http: // sergey-osetrov. narod.ru/Projects/Fermentation/influence_to_ concentration_dry_ material_ with_source_mash_on_fermentation.htm. - Date of treatment 10.11.2009]. This fact served as the basis for the use of wort as a carbon source in a culture fluid composed of yeast plasmolysate. When calculating the necessary balance of sources of nitrogen, carbon and minerals to obtain biomass in a digestion tank for every 100 liters of seed yeast, the following ratios are adopted for setting the dispensers: one volume of plasmolysate and three volumes of wort for three volumes of water.

Таким образом, разработано устройство с автоматизированным управлением в виде единого танка разбраживания, обеспечивающего поддержание оптимальных условий для размножения семенных пивных дрожжей, обеспечивающее оптимальные условия для прироста биомассы дрожжей, поддерживаемых во взвешенном состоянии, в условиях оптимально адаптированных для размножения пивных дрожжей по параметрам температуры (от +30 до +35°С), оксигенации среды (не менее 5,0 мг О2/л) и по балансу источников азота, углеводов и минералов. Устройство содержит серийно выпускаемые средства автоматизации в виде микропроцессора, типовых датчиков, измерительных устройств и исполнительных механизмов. Каждый из них используется по прямому назначению, но при совместном применении они дают новый положительный эффект. При этом устройство экономично, экологически безвредно, просто в реализации, способствует эффективной утилизации отработанных дрожжей и может быть применено на любом пивоваренном предприятии.Thus, a device was developed with automated control in the form of a single digestion tank, ensuring optimal conditions for propagation of brewing yeast seed breeding, providing optimal conditions for the growth of yeast biomass maintained in suspension, under conditions optimally adapted for brewing yeast breeding in terms of temperature (from +30 to + 35 ° С), oxygenation of the medium (not less than 5.0 mg О 2 / l) and according to the balance of nitrogen sources, carbohydrates and minerals. The device contains commercially available automation tools in the form of a microprocessor, typical sensors, measuring devices and actuators. Each of them is used for its intended purpose, but when used together, they give a new positive effect. Moreover, the device is economical, environmentally friendly, easy to implement, contributes to the efficient disposal of spent yeast and can be used in any brewery.

Claims (1)

Устройство для размножения семенных пивных дрожжей, представляющее собой цилиндроконический танк разбраживания, который снабжен рубашкой, служащей для подвода пара и охлаждающей среды, средствами периодической аэрации сусла и кроме вакуумных и предохранительных клапанов оборудован моющими головками и аэрационной насадкой для подачи стерильного воздуха, отличающееся тем, что танк разбраживания оснащен микропроцессором, функционально взаимосвязанным с дозаторами питательных добавок к суслу, а также средствами автоматизации поддержания состава среды размножения, температуры и скорости подачи воздуха, необходимых для оптимизации прироста биомассы дрожжей до объема остаточного количества основного брожения и поддержания дрожжей во взвешенном состоянии, причем аэрационная насадка размещена на дне танка и выполнена в виде серии сопел.
Figure 00000001
A device for breeding seed brewer's yeast, which is a cylindrical-conical tank for digestion, which is equipped with a jacket that serves to supply steam and cooling medium, means of periodic aeration of the wort and, in addition to vacuum and safety valves, is equipped with washing heads and an aeration nozzle for supplying sterile air, characterized in that the digestion tank is equipped with a microprocessor, functionally interconnected with dispensers of nutritional supplements to the wort, as well as means of automation support the composition of the breeding medium, temperature, and air supply rate necessary to optimize the growth of yeast biomass to the residual amount of the main fermentation and to keep the yeast in suspension, and the aeration nozzle is placed at the bottom of the tank and made in the form of a series of nozzles.
Figure 00000001
RU2010114980/10U 2010-04-14 2010-04-14 DEVICE FOR REPRODUCING SEED BEER YEAST RU98001U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010114980/10U RU98001U1 (en) 2010-04-14 2010-04-14 DEVICE FOR REPRODUCING SEED BEER YEAST

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010114980/10U RU98001U1 (en) 2010-04-14 2010-04-14 DEVICE FOR REPRODUCING SEED BEER YEAST

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU98001U1 true RU98001U1 (en) 2010-09-27

Family

ID=42940708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010114980/10U RU98001U1 (en) 2010-04-14 2010-04-14 DEVICE FOR REPRODUCING SEED BEER YEAST

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU98001U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dufour et al. Control of ester synthesis during brewery fermentation
Reed et al. Baker’s yeast production
Chisti Fermentation technology
RU2423417C1 (en) Method of producing beer
US7563469B1 (en) Method of aerating yeast prior to pitching
Buescher et al. High alcohol wine production from grape juice concentrates
RU98001U1 (en) DEVICE FOR REPRODUCING SEED BEER YEAST
CA2642370C (en) A method and device for subsiding/ controlling foaming without using antifoaming agent /defoamer evolving during industrial process
Munroe Fermentation
US20030106437A1 (en) Method and apparatus for the continuous biocatalytic conversion of aqueous solutions, having one or more degassing stages
Kaur et al. Industrial Bioreactors for Submerged Fermentations
Bering The biochemistry of brewing
US6946282B2 (en) Process for decreasing the reducing sugars content of light steepwater
ES2628965T3 (en) Wort Fermentation Method
RU2342424C2 (en) Batch process of growing pure culture yeast for brewing and device to this end
JP2015107059A (en) Culture apparatus and culture method
US2524200A (en) Continuous method of conducting microbiological processes
CN202063917U (en) Aerobic fermentation container
Parrondo et al. Whey vinegar
CN106399136B (en) Bread yeast batch type high-density fermentation method utilizing self-suction reactor
CN116286345A (en) Bubbling bed bioreactor for cell suspension culture and cell culture method
Bassey Trends in fermentation process, purification and recovering of biomolecules: a review.
GB2610309A (en) A process for fed-batch yeast propagation
LeVasseur A Treatise on DIY CO2 Systems for Freshwater-Planted Aquaria
SU1062261A1 (en) Process for preparing brewery yeast

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20140415