SK526390A3 - Process for the production of beer with the content of alcohol less than 1 prercent vol. - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález ss týka spôsobu výroby nízkoalkoho¹ ického alebo nealkoholického piva kontinuálnym.zekvasovaníra kvasnicami pri nízkej teplote. Pri tomto spôsobe ss používa reaktor s plnenou kolónou obsahujúcou imobilizované kvasnice.

Doterajší stav techniky

Výraz nealkoholické pivo predstavuje v rôznych krajinách rôzne nápoje. V Španielsku je t.o výrobok s obsahom alkoholu nižším ako 1 ä, zatiaľ čo v Holandsku sa nealkoholickým pivom rozumie nápoj s obsahom alkoholu 0,5 #. V arabských krajinách nesmie u nealkoholického piva prekročiť obsah alkoholu 0,05 .^:ó.

V Spojených štátoch amerických a v iných krajinách ss nápoj, majúci obsah alkoholu menší ako 0,5 %, nemôže nazývať pivom.

Zo stavu techniky je známe vyrábať nealkoholické pivo pretržitým spôsobom, ktorý je však spojený s ťažkosťami /pozri napríklad americký patentový spis číslo 4 746 518 a 4 66l 3ôp/. ľlladina sa spracováva pri nízkej teplote okolo 0 C, aby nevzhikal alkohol. Pri pretršitom spôsobe sa javí ako ťažké udržiavať tec¹ nelogická parametre, ako je doba zdržania, teplota a koncentrácia rozpusteného kyslíka na presne stanovených žiaducich hodnotách /vyvážených hodnotách/.Aj malá odchýlky od žiadaných hodnôt m^ftžu viesť k vytváraniu alkoholu, takže obsah alkoholu v takto získavanom výrobku prekračuje prípustnú hodnotu, napríklad pre arabské krajiny D,05 & objemového.

Zo stavu techniky je tiež známy spôsob /európsky patentový spis číslo 0 213 220/ pre výrobu nealkoholických nápojov pri pomerne nízkej teplote, t.j. 2 až 15 ®C. Pri tomto spôsobe prevzdušňovaná mladina sa rýchlo vedie reaktorom obsahujúcim imobilizované kvasinky. Tento spôsob však nie je nijako vhodný na kontinuálnu výrobu, pretože reaktor sa pomerne za krátky upcháva. ,

Spôsob podlá vynálezu umožňuje kontinuálnu priemyselnú výrobu piva s veľmi nízkym obsahom alkoholu alebo v podstate nealkoholického piva, prísne splňujúceho požiadavky arabských krajín. Celkový proces výroby je realizovateľný v priebehu 1 až 2 dní.

Podstata vynálezu

Spôsob výroby piva s obsahom alkoholu nižším ako 1 % objemové podľa vynálezu spočíva v tom, že zakvasovanie kvasinkami sa uskutočňuje pri nízkej teplote kontinuálnym spôsobom použitím plneného stĺpcového reaktora, obsahujúceho imobilizované kvasinky. Kvasinky sú viazané na porézny nosič. Nosič je v podstate nestlačiteľný. Pozostáva z kontinuálnej poréznej matrice, alebo častíc s jamkami, alebo zo sieťkových poréznych častíc. Matrice alebo častice samotné sú vytvorené z jednotlivých mikročastíc alebo mikrovlákien. Takáto nosičová štruktúra vytvára maximálny povrch pre bunky imobilizovaných kvasiniek.

Časticový alebo matricový charakter nosiča sa vytvorí voľným viazaním, splstnatením, tkaním, zliepaním alebo aglomeráciou (tu označovaných ako spojenie) mikročastíc alebo mikrovlákien navzájom. Spojenie sa dosahuje vytvorením chemických, priľnavých alebo mechanických väzieb niektorých styčných bodov jednotlivých mikročastíc alebo mikrovlákien. Chemické spojenie sa dosahuje chemickou sieťovacou reakciou v takýchto styčných bodoch. Priľnavé spojenie sa dosahuje aglomeráciou alebo glejením mikrovlákien alebo mikročastíc navzájom použitím prídavných zložiek, akými sú napríklad termoplastické živice. Mechanické viazanie sa dosahuje previazaním alebo zauzlíkovaním vlákien v bodoch ich vzájomného styku alebo prepojením častíc za vzniku sít. V takýchto prepojených formách vytvára matrica kontinuálnu štruktúru v celom reaktore, ktorá je podobná bavlnenému chumáču filtračného papiera napchatého do trubky. Avšak i v konečnej

- 3 forme sú častice oddelené e individuálne.

Mikrovlákna alebo mikročsstice sú tvorené akoukoľvek anexovou látkou, ktorá sa môže spracúvať na žiaduce mikrovlákna alebo mikročastice.s drsným povrchom. Tieto látky zahrnujú natívnu alebo regenerovanú celulózu alebo vis kozu, ktoré sú prevedené na deriváty anexového charakteru; syntetické živice anexového charakteru, ako sú fenolformaldehydrové živice a anexové živice na báze agarózy alebo dextrínu. Výhodným nosičom je porézna, časticová, anexová živica, odvodená od celulózy alebo viskózy, chemifikovaná na dosiahnutie anexového charakteru. Podľa osobitne výhodného prevedenia sú zahrnuté mikrovlákna alebo mikročastice dietyl aminoetylénom substituovanej celulózy, spojené aglomeráciou s polystyrénom.

Je pravdepodobné, že elektrické sily medzi živicou s pozitívnym nábojom s kvasinkovými bunkami s negatívnym nábojom sú primárne zodpovedné za spojenie kvas Inkových buniek na povrch živice. Toto spojenie podstatne minimalizuje vylučovanie kvasiniek a umožňuje dokonal?/ styk medzi kvasinkami a mladinou.

Plnený stĺpcový reaktor má vysoký obsah buniek. Systém je veľmi dobre vhodný pre výrobu v podstate nealkoholického piva, keňže sa ŕermentačné schopnosť reaktora ľahko riadi voľbou vhodnej teploty a prietokovej rýchlosti. Pivo vyrábané spôsobom podľa vynálezu je v podstate bez obsahu kvasinkových buniek a je všeobecne veľmi číre, takže je konečná filtrácia ľahko uskutočniteľná. Stráty piva sú zanedbateľné.

Pri spôsobe podľa vynálezu je teplota pri zakvasovaní kvasinkami' medzi teplotou tuhnutia mladiny a +10 °C, pričom výhodná je teplota 0,5 až 3,0 °C, pokiaľ sa má vyrábať v pod state nealkoholické pivo. Mladina sa privádza do reaktora rýchlosťou 0,1 až 2,5 objemov reaktora za hodinu. Obsah alko holú závisí nie len ne teplote, ale aj na rýchlosti prietoku mladiny stĺpcovým reaktorom a na množstve kvsinkových buniek Ak sa má vyrábať nealkoholické pivo, má byť doba zdržania mladiny v kolóne spravidla 1 až 2 hodiny. Mladina sa pripra.-4vuje z bežných zložiek pre výrobu pive, to znamená hlavne z pivovarského sladu ε vody. Pri výrobe v podstate nealkoholického piva sa môže používať väčšie množstvo prísad /ako kukurica, ryža a sirup/. Pri výrobe je tiež potrebná mladina, chmeľ alebo chmeľový extrakt, činidlá na úpravu hodnoty pH a vápenaté soli. Poprípade sa ako prísady môžu použiť chuťové a farbiace látky a stabilizátory.

Okrem toho je dôležité pri spôsobe podľa vynálezu, že sa z vyčerpanej mladiny odstraňujú nežiaduce chuťové zložky, čo sa vykonáva odparovaním pri zvýšenej teplote a/alebo adsorpciou vhodnými adsorpčnými látkami, ako je aktívne uhlie.

Pri výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa z mladiny vypudzujú /stripujú/ za horúca nežiadúce prchavé látky, čo sa dosahuje intenzívnym prebublávaním plynom, napríklad dusíkom alebo oxidom uhličitým, výhodne dusíkom uvádzaným do kvapaliny. Vypudzovanie nežiaducich podielov za horúca je výhodné z dvoch dôvodov:

1. - Nedochádza k žiadnej ovácii, keä sa kvapalina čerpá z var‘ nej nádoby, do vodného víru, kečže vvpudzovací plyn sa vedie rúrkou priamo do mladiny e vo víre expanduje. Tým potom mladina nemôže absorbovať kyslík.

2. Pri normálnej výrobe piva sa prchavé podiely vymývajú fermentáciou a zrením. Pri použití vypudzovania /stripovenia/ za horúca nie je potrebné žiadna prirodzená tvorba fermentačného plynu; horúce stripovanie účinne nahradzuje prirodzenú tvorbu plynu pri fermentácii.

Dalej je dôležité, že sa kvasnice reaktivujú v intervaloch 2 až 30 dní, výhodne v intervaloch jedného týždňa. Reaktivácia sa vykonáva cirkuláciou prevzdušnenéj,mladiny pri teplote 10 až 15 °C počas 10 až 30 hodín, výhodne počas jedného dňa. Tým sa dosahuje rýchly rast kvasníc. Reaktivácia sa zastaví znížením teploty pod 3 °C a odvedením fermentovanej mladiny. Akonáhle sa prívod mladiny do reaktora obnoví, kvasnice sa z nej odstránia a môže sa zasa začať plynulé zakvasovanie kvasnicami.

Plnený stĺpcový reaktor sa môže regénerovať najprv vytesnením mladiny z reaktora horúcou vodou, vedením horúceho roztoku hydroxidu sodného vrstvou nosiča tak dlho, až zmizne zafarbenie odvádzaného regeneračného roztoku a roztok je pomerne číry. Potom sa nosičová vrstva prepláchne vodou až do dosiahnutia hodnoty pH 10 a potom sa uskutočni neutralizácia čerpaním vhodne zriedenej kyseliny nosičovou vrstvou. Nakoniec sa nosič prepláchne vodou.

Nasledujúce príklady praktického uskutočnenia vynález bližšie objasňujú, tiež aj pripojený výkres. Príklady však nie sú mienené ako obmedzenie vynálezu, len objasňujú jeho charakteristiky.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Príprava plneného stĺpcového reaktora

I

Granulovaná DEAE celulóza (GDC) (vyrábaná spoločnosťou Cultor Ltd podľa US 4 355 117) s veľkosťou častíc 470 až 840 μπι sa použije ako nosič. Pri všetkých skúškach sa stĺpec naplní, systém sa sterilizuje a kvasinky sa imobilizujú nasledujúcim spôsobom:

S ohladom na obrázok sa hydratačná nádoba i najskôr naplní do polovice vodou (1000 litrov). Zapne sa miešadlo a do hydratačnej nádoby 1 sa dá suchý nosič (GDC - 400 kg). Keď je hydraácia skončená (asi za 10 hodín), naplní sa imobilizovaný kvasinkový reaktor 2 do polovice vodou (800 litrov) a suspenzia nosiča a vody sa z hydratačnej nádoby 1 premiestni do tohto reaktora 2. Na udržanie konštantnej hladiny vody v reaktore sa ventil na dne reaktora 2 nastaví tak, že prívod do reaktora a odvod z reaktora je v podstate rovnaký. Nosičová vrstva v reaktori sa potom sterilizuje horúcim roztokom hydroxidu sodného z nádoby 3 jeho vedením reaktorom 2. Nosičová vrstva sa potom prepláchne vodou a neztralizuje sa čerpaním zriedenej kyseliny (kyseliny citrónovej) z nádoby 4 nosičovou vrstvou v reaktori 2. Nakoniec sa nosičova vrstva prepláchne vodou, ktorá sa vytesní prevzdušnenou mladinou. Suspenzia kvasiniek sa pripraví v nádobe 5. v prevzdušnenj mladine a potom sa nechá cirkulovať nosičovou vrstvou asi v čase 4 hodín, i pričom kvasinky sa viažu na nosič. Tak sa reaktor 2 pripraví na prevádzku.

Príklad 2

Výroba a predúprava mladiny

Mladina sa vyrába spracovaním 4800 kg jačmeňového sladu a 3960 kg kukuričnej krupice.

Jačmeňový slad sa zmieša s 15 500 litrami vody s teplotou 35 a hodnota pH sa upraví na pH 5,5 kyselinou citrónovou. Zmes sladu a vody sa zavedie do nádoby s programovanou teplotou pre infúzny spôsob nasledovne: pri teplote 38 v čase 20 minút, pri 68 v čase 10 minút, pri 72 v čase 30 minút a pri 76 θύ v čase 30 minút.

Kukuričná krupica sa zmieša s 13 000 litrami vody s teplotou 68 a hodnota pH sa upraví na pH 5,5. Program spracovania: pri 68 θύ 20 minút a pri 100 20 minút.

Jačmeňová sladová a kukuričná hmota sa spoja a mladina sa oddelí od pevných podielov v nádobe na cedenie a potom sa mladina varí pri teplote asi 100 približne 90 minút. Po nastavení hodnoty pH 5,1 sa pridá chmeľový extrakt obsahujúci 2 800 g α-kyselín do vriacej mladiny. Asi 10 minút pred ukončením varu sa pridá 10 kg aktivovaného uhlia. Je tiež zharnutý stupeň horúceho stripovania, založený na intenzívnej perkolácii plynom, v tomto prípade dusíkom na vymytie nežiadúcich prchavých podielov. Zmes sa potom uvedie do víru za súčasného odparovania (asi 15 % objemu kvapaliny). Horúca hmota sa oddelí v priebehu asi 30 minút.

Nakoniec sa hodnota pH upraví na pH 4,3 kyselinou citrónovou a mladina sa ochladí na doskovom výmenníku tepla na teplotu približne 0 θ(2, sfiltruje sa a premiestni sa do vhodnej nádoby.

Príklad 3

Kvasinkové spracovanie a reaktivácia kvasinkového reaktora

Mladina podľa príkladu 2 sa zavedie do kvasinkového reaktora 2 podľa príkladu 1. Používa sa nízko fermentačných kvasiniek kvasinkovéj 7501/hod a kmeňa Saccharomyces uvarum.

Q vrstvy je 1 m , mladina sa teplota kolíše medzi 1,5 až 3

Používaný objem zavádza rýchlosťou (nastavené tak, aby obsah alkoholu v produkte bol objemovo asi 0,05 %).

Mladina podľa príkladu 2 sa vedie reaktorom počas 8 dní a potom sa imobilizovaný kvasinkový reaktor 2 reaktivuje cirkuláciou prevzdušnénej mladiny pri teplote 12 θϋ počas 24 hodín. Mladina fermentovaná pri reaktivácii sa nahradí čerstvou mladinou, pričom a teplota znova zníži pod 3 ®C. Reaktor sa nechá v kľude 2 hodiny a potom výroba nealkoholického piva pokračuje, ako je to vyššie uvedené.

Príklad 4

Regenerácia reaktora

Imobilizovaný kvasinkový reaktor 2 používaný podlá predchádzajúcich príkladov, sa regeneruje zavedením horúceho roztoku hydroxidu sodného (teplota 60 ®C, 2 % roztok hydroxidu sodného) a preplachovaním reaktora tak dlho, až je farba odvádzaného roztoku rovnomerne jasná. Potom sa reaktor preplachuje vodou tak dlho, až je hodnota pH odvádzaného roztoku asi pH 10 a potom sa uskutoční neutralizácia pyrosiričitanom sodným na hodnotu asi pH 7. Reaktor sa prepláchne vodou a potom sa naplní mladinou, zavedie sa suspenzia kvasiniek do reaktora (asi 10 kvasinkových buniek na liter nosiča) a mladina sa prevzdušňuje 24 hodín. Týmto spôsobom sa reaktor regeneruje a môže sa znova uviesť do prevádzky.

Priemyselná využiteľnosť

Spôsob je využiteľný na kontinuálnu výrobu v podstate nealkoholického piva obsahujúceho menej ako 1 % obj. alkoholu.

Claims (8)

1. Spôsob výroby piva s obsahom alkoholu nižším ako 1. % objemové kontinuálnym zakvasovaním čírenej mladiny pri nízkej teplote, keď mladina prechádza plneným stĺpcovým reaktorom obsahujúcim imobilizované kvasinky rodu Saccharomyces, vyznačujúci sa tým, že kyslík a nežiadúce chuťové zložky sa z mladiny odstránia pri zvýšenej teplote pred tým, ako sa mladina uvedie do reaktora, potom sa mladina vedie cez stĺpcový reaktor obsahujúci nestlačitelný nosič pri teplote medzi teplotou tuhnutia mladiny a +10 ®C a rýchlosťou 0,1 až 2,5 objemov reaktorového objemu za hodinu, pričom kvasinky sa reaktivujú v 2-30 denných intervaloch.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že kyslík sa z mladiny odstráni odparovaním.

3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že nežiadúce chuťové zložky sa z mladiny odstránia odparovaním pri teplote 100 až 155 ®C, najmä 100 až 105 ®C.

4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že nežiadúce chuťové zložky sa z mladiny odstránia jej stykom s adsorpčným činidlom použiteľným v potravinárskom priemysle, najmä s aktívnym uhlím.

5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že nežiadúce chuťové zložky sa z mladiny odstránia silným prúdom plynu zavádzaného do horúcej mladiny.

6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že nežiadúce chuťové zložky sa z mladiny odstránia silným prúdom dusíka zavádzaného do horúcej mladiny.

Ί. Spôsob podlá nároku 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že mladina sa vedie reaktorom rýchlosťou 0,5 až 1,5 objemov reaktorového objemu za hodinu pri teplote 0,5 až 3 °C.

8. Spôsob podľa nároku 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že kvasinky sa reaktivujú vedením prevzdušnenej mladiny cez imobilizované kvasinky pri teplote 10 až 15 θύ po dobu 10 až 30 hodín.

9. Spôsob podľa nároku 1, vyznačuj úci sa tým, že mladina sa vedie cez plnený stĺpcový reaktor obsahujúci nosič s anexovou charakteristikou.