DE2429574C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuier­ lichen Herstellung von Bier mit einer Vergärung der Bierwürze im Durchfluß in einer Gärapparatur, die einen als Filterelement wirksamen inerten und porösen Träger mit einer aufgeschwemmten Hefeschicht aufweist.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Gärappara­ tur sind aus Brauwelt (1971, Seiten 1491 bis 1500) bekannt. Als Filterelement dient dabei eine vertikal oder horizontal angeordnete dünne Scheibe, gegen die die mit einem Auflockerungsmaterial aufgelockerte Hefeschicht durch die Strömung angedrückt ist. Zur Würze- und Bierfiltration wird Kieselgur verwendet. Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, daß keine nennenswerte Hefevermehrung auftritt, weshalb die Vergärung des Jungbieres über eine zweite Hefeschicht erfolgt, um die Diacetylwerte zu reduzieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es gestattet, Bier mit geringen Dia­ cetylwerten herzustellen und bei dem ein Verstopfen der Poren des Trägers vermieden sowie eine Zellvermehrung ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man

• - die Würze durch einen Gärturm leitet, der Hefe auf einem aus Diatomeen oder granulatförmigen Polyvinylchlorid bestehenden Träger adsorbiert enthält,
• - das vom Gärturm kommende Jungbier durch einen Lagerturm leitet, der entsprechend dem Gärturm einen hefehaltigen Träger aufweist, und
• - das vom Lagerturm kommende Bier durch einen Be­ handlungsturm leitet, der Proteasen an einen Träger aus organischen Polymeren, Ziegel, Kiesel­ erde, Glas, Sand, Verbindungen auf Kieselerdebasis oder tonhaltigen Substanzen aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung der speziellen Filter- und Trägermaterialien ist es möglich, Bier im kontinuierlichen Verfahren herzustellen, das geschmack­ lich und bezüglich seines Aromas einem klassischen Bier sehr nahe kommt. Dabei werden die sich durch eine Zellvermehrung ergebenden Vorteile ausgenutzt und Verstopfungen der Poren des Trägers wirksam vermieden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben, deren einzige Figur zeigt eine Anlage, mit welcher sich das erfindungsgemäße Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bier durchführen läßt.

Die als Gärapparatur dienende Anlage 1 weist einen ersten Behälter 2 mit konzentrierter Würze 3 und einen zweiten Behälter 4 mit Bitterstoffen 5 auf. Jeder Behälter 2, 4 ist über eine Leitung 6, 7 mit einer Dosierpumpe 8, 9 verbunden, die die Bestandteile - nämlich die konzentrierte Würze und die Bitterstoffe - über Leitungen 10, 11 in eine Sterilisationskammer 12 einleitet. Diese Sterilisationskammer 12 erwärmt die Produkte auf eine Temperatur zwischen 100°C und 170°C in einer Zeit zwischen 3 Sekunden und 30 Minuten. Außerdem ist die Sterilisationskammer 12 so gebaut, daß die Bestandteile in einem konstanten Verhältnis zuein­ ander gehalten werden. In der Sterilisationskammer 12 erzielt man eine schnelle Sterilisation und eine Homo­ genisierung der Bestandteile.

Die Sterilisationskammer 12 weist eine Dampfeinlaßdüse 13 und einen Regler 14 auf, der in einem Regelkreis 15 liegt, so daß der Dampfeinlaß kontrollierbar ist und man somit die gewünschte Temperatur erzielt. In einer Dampfzuführleitung 17 ist ein Ventilschieber 16 ange­ ordnet. Die durch den Dampf eingeleitete veränderbare Wassermenge bewirkt eine Änderung der Umgebungskonzen­ tration. Der Ausgleich erfolgt über eine Regelschleife 18, die aus einem Regler 19 besteht, der mit einem Durchflußmesser 20 verbunden ist und über einen Ventil­ schieber 21 so wirkt, daß eine proportional angemessene Menge kalten Wassers in die Sterilisationskammer 12 eingeleitet wird. Die Regelschleife 18 umfaßt einen Filter 22 zwischen dem Ventilschieber 21 und der Ste­ rilisationskammer 12.

Die Sterilisationskammer 12 ermöglicht es, die Wirkung der Schnellsterilisation innerhalb sehr kurzer Zeit bei höheren Temperaturen auf die Zusammensetzung des In­ halts genau zu beobachten. Somit läßt sich also die Qualität der in Gärung gehenden Würze verbessern.

Die sterilisierte Würze wird durch Dampfeinleitung aus der Sterilisationskammer 12 über eine Leitung 24 in einen Bottich 23 geführt. Über die Leitung 24 ist ein Druckregler 25 zur Einleitung der Würze geschaltet. Der Bottich 23 ist mit einem Rührwerk 26 versehen und weist einen Doppelmantel 27 auf, der mit einer Leitung 28 verbunden ist. Die Leitung 28 weist eine Kaltwasserzu­ leitung 29 mit einem Ventilschieber 30, eine Dampf­ zuleitung 31 mit einem Ventilschieber 31 ₁, eine Umwälz­ pumpe 33 und einen Regler 32 auf. Der Bottich 23 dient dazu, die Umwandlung der Bitterstoffe in der Würze abzuschließen und eine genaue Beobachtung der Wirkung hinsichtlich Temperatur und Siededauer auf die Qualität der Würze zu ermöglichen. Im unteren Abschnitt ist der Bottich 23 mit einem Reiniger 34 und einem Absperr­ schieber 34 ₁ versehen. Der Reiniger 34 ist über einen Ventilschieber 35 ₁ mit einer Dampfleitung 35 verbunden, so daß in dem Reiniger 34 eine Dampfspülung möglich ist, um die Sterilisation bei Entleerung der niederge­ schlagenen Substanzen aufrechtzuerhalten.

Als Bottich 23 kann man verschiedene Arten von botti­ chen vorsehen, die sich in ihrer Funktionsweise unter­ scheiden, nämlich unter anderem:

• - Bottiche mit automatischer sequentieller Funktion:
  Mittels der Sterilisationskammer 12 läßt sich nach einer mehr oder weniger langen Temperierungszeit der Bottich 23 wieder rasch füllen, wobei die Temperatur und die Dauer der Temperierung voneinander abhängig sind. Es findet dabei eine automatische Zuleitung der Würze in eine nachgeschaltete Trennstufe 51 statt, während der Niederschlag im Bottich 23 an einem unten liegenden Punkt abgelassen wird;
• - Bottiche mit kontinuierlicher Funktionsweise: Die Sterilisationskammer 12 versorgt den Bottich 23, der auf einer vorgewählten Temperatur gehalten ist, mit einer bestimmten Auslaßmenge, wobei die mittlere Ver­ weildauer der Würze die korrekte Sterilisation und Siedung ermöglicht. Der Auslaß des Bottichs 34 liegt hierbei an einem oben liegenden Punkt 36, wie in der Zeichnung dargestellt ist.

Der Bottich 23 ist auch mit einem Pegelanzeiger 37 versehen.

Der Auslaß 38 des Bottichs 23 ist über eine Leitung 39 und einen Ventilschieber 49 mit einem Wärmetauscher 41 und einem Reiniger 41 ₁ verbunden. Der Wärmetauscher 41 bewirkt eine Abkühlung der Würze. Am Ausgang des Wärme­ tauschers 41 ist die Leitung 39 über eine Leitung 42 verzweigt, die die Zufuhr von komprimierter Luft oder Sauerstoff sicherstellt. Die Leitung 42 weist nach­ einander einen ersten Ventilschieber 43, einen Durch­ flußregler 44, einen Durchflußmesser 45, einen zweiten Ventilschieber 46, eine Zweigleitung 47 zur Dampfzufuhr mit einem Ventilschieber 48 zum Sterilisieren der komprimierten Luft bzw. des Sauerstoffs, ein Filter 49 und einen dritten Ventilschieber 50 auf. Die Leitung 42, die durch Einleitung steriler Luft bzw. sterilen Sauerstoffs wirkt, ermöglicht die gleichzeitige Zufuhr zu einer Trennstufe 51 und die Belüftung der Würze.

Die Trennstufe 51 ermöglicht die Absetzung der Nieder­ schläge, die sich beim Sieden der Würze gebildet haben. Ein innerer Leitzylinder 52 gibt der Würze eine Umlauf­ richtung auf, die die Trennung noch begünstigt. Ein Ablaß 53, der im unteren Abschnitt der Trennstufe 51 angeordnet ist, weist eine Dampfzuleitung 54 mit einem Ventilschieber 55, einen Ventilschieber 56 und einen Reiniger 57 mit Ventilschieber 58 auf. Dieser unter Dampf sterile Ablaß ermöglicht eine automatische und sequentielle Entfernung der Niederschläge 59, die sich am Boden der Trennstufe 51 angesammelt haben. Außerdem weist die Trennstufe 51 im oberen Bereich eine Dampf­ zuleitung 60 mit einem Ventilschieber 61 auf. Ein Pegelanzeiger mit Flüssigkeitsstandfühler 62 ermöglicht es, daß in jedem Moment die Füllhöhe des Inhalts in der Trennstufe 51 bekannt ist. Bei der automatischen und sequentiellen Arbeitsweise können zwei Schwellen (niedriger und hoher Pegel) den Betrieb der Anlage bisher einschalten bzw. unterbrechen.

Über eine Leitung 63 mit einem Ventilschieber 64 füllt man vor der Gärung die fertige Würze aus der Trennstufe 51 zu einem Gärturm 65 um. Die Leitung 63 weist einen sterilen Ablaß 66 mit einem Ventilschieber 67 auf, der zu diesem Zweck mit einer Dampfzuleitung mit einem Ventilschieber 69 verbunden ist. Die Leitung 63 leitet die Würze zu einer Dosierpumpe 70, die gegebenenfalls mit einer Filterbatterie verbunden ist. Die Filterbat­ terie weist mindestens zwei Filter 71, 72 auf, die abwechselnd mittels zwei Dreiwegventilen 73, 74 in Betrieb gesetzt werden können, wobei die Dreiwegventile 73, 74 jeweils strömungsaufwärts und strömungsabwärts der beiden Filter 71, 72 angeordnet sind. Die Filter 71, 72 werden am Ort durch Einsetzen von Patronen sterilisiert, bevor die restlichen Niederschläge, die sich nacheinander abgesetzt haben, entfernt werden. Zu diesem Zweck ist strömungsaufwärts jedes Filters 71, 72 eine Dampfzuleitung 75, 76 mit einem Ventilschieber 77, 78 vorgesehen, während unterhalb der Filter 71, 72 jeweils ein Reiniger 79, 80 eingeschaltet ist.

Im Gärturm 65 wird die Hefe auf einem hinsicht­ lich der Gärung inerten Träger 81 gebunden. Dieser Träger 81 besteht aus Diatomeen, d. h. aus mikroskopischen Muschelschalen mit fossilen Infuso­ rien, die der Hefe beigemischt sind, oder aus Poly­ vinylchlorid in Granulatform, ebenfalls der Hefe beige­ mischt. Um den inerten Träger 81 einzubringen, verwendet man eine Ansetz­ leitung, durch welche die Hefesuspension fließt, die nach verbindender Berührung mit dem Träger 81 durch physikalisch-chemische Bindungen zurückgehalten wird. Bei nachfolgender Wiederholung der Hefesuspension- Durchleitung erfolgt keine Filtrierung, sondern eine Adsorption derselben auf dem inerten Träger 81, der eine relativ große heterogene Korngröße in der Größen­ ordnung einiger Millimeter ermöglicht. Auf diese Weise vermeidet man eine Verstopfung der Poren des Trägers 81 durch Anlagerung. Dieser Ansetzkreis besteht aus einer Leitung 82, deren Ausgang 83 an der Basis 84 des Gär­ turmes 65 liegt, während sich ihr Einlaß 85 im oberen Abschnitt 86 dieses Turmes 65 befindet. Die Leitung 82, die durch Wiederverwendung das Ansetzen der Hefe auf dem adsorbierenden Träger 81 beim Einschalten des Gärturmes 65 ermöglicht, weist nacheinander einen ersten Ventilschieber 87 auf, der mit dem Auslaß 83 verbunden ist, sowie eine erste unter Dampf sterile Verbindung 88 zur Zuführung von Hefe unter sterilen Bedingungen von außen, eine peristaltische Pumpe 89, einen zweiten unter Dampf sterilen Anschluß 90 als zweite Zuleitung von Hefe von außen unter sterilen Bedingungen, sowie zwei Ventilschieber 91, 92, die beiderseits der Bierauslaßleitung 93 liegen, und wobei der Ventilschieber 92 mit dem Einlaß 85 verbunden ist.

Weiterhin ist eine Leitung 94 zur sterilen Abnahme von Proben vorgesehen, die nacheinander aus einem ersten Ventilschieber 95, einer Dampfzuführleitung 96 mit einem Ventilschieber 97, und einem zweiten Ventilschie­ ber 98 besteht.

Die Temperatur im Gärturm 65 wird durch umlaufendes Wasser mit thermostatisch geregelter Temperatur gere­ gelt, das in einen Doppelmantel 99 fließt und über einen (nicht dargestellten) Regler geregelt wird. Der Gärturm 65 ist ferner mit einem Ventil 100 und einem Reiniger 101 mit Ventilschieber 102 versehen.

Im Inneren des Gärturmes 65 wird eine gewisse Vermeh­ rung der Zellen durch Zellteilung in der Hefe begün­ stigt, indem man auf die ursprüngliche Zusammensetzung der aus der Sterilistionskammer 12 und dem Bottich 23 kommenden Würze durch Regelung des Auslasses der den Gärturm 65 speisenden Dosierpumpe 70 Einfluß nimmt. Unter diesen Bedingungen erhält man ein Bier, dessen Zusammensetzung an flüchtigen Stoffen der Zusammen­ setzung eines klassischen Bieres sehr nahe kommt, wie die nachstehende Tabelle zeigt:

Es ist tatsächlich bekannt, daß ein beträchtlicher Teil der in einem Bier vorhandenen flüchtigen Stoffe, aus der Umsetzung der Aminosäuren rühren, die von den Hefezellen zur Vermehrung benötigt werden. Wenn eine solche Zellvermehrung nicht stattgefunden hätte, wäre das den Gärturm 65 verlassende Produkt völlig anders.

Die Bierauslaßleitung 93 weist einen Wärmetauscher 103 auf, welcher es ermöglicht, daß die Temperatur des Bieres auf 0 bis 30°C eingestellt wird. Die Leitung 93 ist an der Basis 104 eines Lagerturmes 105 angeschlos­ sen. An der Basis 104 des Lagerturms 105 ist außerdem eine Zufuhrleitung 106 zur Zufuhr eines inerten Trägers vorgesehen, die einen Reiniger 107 mit einem Ventil­ schieber 108 aufweist. Der Reiniger 107 wird unter Dampf steril gehalten. Das aus dem Gärturm 65 austre­ tende Bier kann auf eine Temperatur von 0 bis 30°C abgekühlt werden und dann in den Lagerturm 105 überge­ führt werden, dessen unterer Abschnitt 109 mit einem inerten - d. h. hinsichtlich der Gärung inerten - Träger 110 versehen ist. Der Träger 110 im Lagerturm 105 kann gleich dem inerten Träger 81 im Gärturm 65 sein und ohne Unterschied entweder aus Diatomeen mit Hefe, oder Polyvinylchlorid und Hefe, oder auch aus Diatomeen, Hefe und Polyvinylchlorid bestehen. Die Temperatur im Lager­ turm 105 wird durch einen Doppelmantel 111 zwischen -1,5°C und +30°C gehalten. Es ist eine Rückführung des Bieres vorgesehen, zu welchem Zweck man den Lager­ turm 105 mit einer Umlaufleitung 112 mit einem Ventil­ schieber 113 versieht. Die Umlaufleitung 112 ist mit der Bierauslaßleitung 93 verbunden und verzweigt sich zwischen den beiden Ventilschiebern 91, 92.

Der Lagerturm 105 kann mit einer Ansetzleitung versehen sein, durch welche die Hefesuspension strömt und die gleich der Ansetzleitung im Gärturm 65 ist. Die Leitung weist eine Leitung 82′ auf, deren Auslaß an der Basis des Lagerturms 105 liegt und deren Einlaß mit dem oberen Abschnitt 114 des Lagerturmes 105 verbunden ist. Die Leitung 82′ ist mit einem ersten Ventilschieber 87′, einem ersten unter Dampf sterilen Anschluß 88′ zum Zuleiten der Hefe von außen unter sterilen Bedingungen, mit einer peristaltischen Pumpe 89′, einem zweiten unter Dampf sterilen Anschluß 90′ als zweite Zuleitung von Hefe von außen unter sterilen Bedingungen, und mit einem Ventilschieber 91′ versehen.

Um das Bier zu sättigen, ist im oberen Abschnitt 114 des Lagerturms 105 ein poröser kerzenförmiger Körper 115 vorgesehen. Der Lagerturm 105 ist mit einem Ventil 116 versehen und weist eine mit einer zweiten Leitung 118 über eine Zweigleitung 119 verbundene Auslaßleitung 117 auf. Beiderseits der Zweigleitung 119 sind Ventilschie­ ber 120, 121 angeordnet, wobei der letztere (121) mit dem Ventilschieber 91′ verbunden ist. Weiterhin ist eine Abzapfleitung 122 zur sterilen Abnahme von Proben vorgesehen, die mit dem Ventilschieber 120 verbunden ist und aus einem Ventilschieber 123, einer Dampfzu­ führleitung 124 und einem Ventilschieber 125 besteht.

Das in der Leitung 118 umlaufende Bier, das aus dem Lagerturm 105 kommt, durchströmt einen Wärmeaustauscher 126, in dem die Temperatur zwischen 0 und 60°C einge­ stellt werden kann. Anschließend ist die einen Ventil­ schieber 127 aufweisende Leitung mit dem unteren Ab­ schnitt 128 eines Behandlungsturmes 129 verbunden. Der Behandlungsturm 129 ist mit einem Träger aus organi­ schen - natürlichen oder synthetischen - Polymeren, aus Ziegel, Kieselerde, Glas, Sand, Verbindungen auf Kie­ selerdebasis - insbesondere halogenhaltigen und ami­ nierten Kieselerdeverbindungen - zuvor aktivierten tonhaltigen Substanzen, die mit einer Protease 130 vermischt sind, versehen; das Bier durchströmt diesen Behandlungsturm 129, in dem Proteasen in vorgenannter Weise fixiert sind, wie beispielsweise Papain, Pepsin, Chymotrypsin, Ficin, Bromelin und dergleichen.

Die Flüssigkeit durchströmt den Behandlungsturm 129, wobei die Proteasen durch physikalisch-chemische Bin­ dung zurückgehalten werden.

Der Lagerturm 105 und der Behandlungsturm 129 sind dazu vorgesehen, den Prozentsatz an Diacetyl und die Menge der schwefelhaltigen Substanzen zu verringern und um die organoleptischen Eigenschaften des Produktes zu verbessern.

Auf der Leitung 118 sind eine oder mehrere Zuführlei­ tungen 131 vorgesehen, mit deren Hilfe das Bier mit verschiedenen Substanzen versetzt wird, nämlich

• - mit Reduktionsmitteln, wie Schwefeldioxid, Kalium- oder Natriummetabisulfit, Natriumisoascorbat, Ascorbinsäure und dergleichen,
• - Sterilisationsmittel, insbesondere Bakterienhemm­ stoffe,
• - Farbstoffe, aus Zuckerlösungen oder Malzfarbstoffe
• - Bitterstoffverbindungen, beispielsweise werden Iso-α-Säuren oder deren Derivate zugefügt.

Diese Verbindungen können entweder in die Zuführleitung 118 oder in die Auslaßleitung 132 des Behandlungsturmes 129 eingeleitet werden. Die Auslaßleitung 132, die mit einem Ventilschieber 133 versehen ist, weist eine Abzapfleitung 134 zur sterilen Abnahme von Proben auf, die aus einem Ventilschieber 135, einer Zuführleitung 136 für Dampf, und aus einem Ventilschieber 137 be­ steht. Das im Behandlungsturm 129 eingeschlossene Bier - wobei der Turm im oberen Bereich ein Ventil 138 aufweist - kann auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten werden, und zwar mit Hilfe einer thermosta­ tisch geregelten und in einem Doppelmantel 139 umlau­ fenden Flüssigkeit, der den Behandlungsturm 129 umgibt. Das aus dem Behandlungsturm 129 austretende Bier, das in der Auslaßleitung 132 zirkuliert, kann mittels eines Wärmetauschers 140 schnellpasteurisiert werden. Die Bierleitung 132 kann außerdem eine Batterie aus min­ destens zwei Filtern 141, 142 aufweisen, die abwech­ selnd mittels zwei Dreiwegeventilen 143, 144, die je­ weils strömungsaufwärts und strömungsabwärts angeordnet sind, in Betrieb genommen werden können, während jeder Filter 141, 142 strömungsaufwärts eine Dampfzuleitung 145, 146 mit einem Ventilschieber 147, 148 und strö­ mungsabwärts einen Reiniger 149, 150 aufweist, der es ermöglicht, die möglicherweise mitgenommenen Hefereste zu entfernen. Der Behandlungsturm 129 weist eine Zu­ führleitung 151 für Ziegel oder andere Trägermateria­ lien auf, die mit der Protease vermischt sind. Die Zuführleitung 151 ist ebenfalls mit einem Reiniger 152 mit zugeordnetem Ventilschieber 153 versehen.

Das Bier wird in einem Lagertank 154 gelagert, der mittels eines Kühlaggregats 155 gekühlt wird. Das Kühlaggregat versorgt einen Doppelmantel 156. Der Lagertank 154 weist ein einstellbares Ventil 157 auf, um den Kohlendioxiddruck zu halten, sowie einen steri­ len Reiniger 158. Am Lagertank 154 ist eine sterile Abzieheinrichtung 159 mit einem ersten Ventilschieber 160, einer Zweigleitung für Dampfzufuhr 161 mit einem Ventilschieber 162 und mit einem zweiten Ventilschieber 163 angeschlossen.

Das Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer vergorenen Flüssigkeit zeichnet sich dadurch aus, daß die zur Gärung erforderliche Hefe auf einem hinsicht­ lich der Gärung inerten Träger festliegt. Die Behand­ lung der vergorenen Flüssigkeit erfolgt mit Hilfe von Enzymen, die ebenfalls auf einem anderen hinsichtlich der Gärung inerten Träger festliegen. Dadurch wird die zur Freisetzung der flüchtigen Stoffe, die zum Aroma und zum Geschmack des Bieres erforderlich sind, notwen­ dige Zellvermehrung und eine einwandfreie Arbeitsweise über mehrere Monate möglich.

Claims (1)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bier mit einer Vergärung der Bierwürze im Durchfluß in einer Gärapparatur, die einen als Filterelement wirksamen inerten und porösen Träger mit einer aufgeschwemmten Hefeschicht aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß man

   • - die Würze durch einen Gärturm (65) leitet, der Hefe auf einem aus Diatomeen oder granulatförmigen Polyvinylchlorid bestehenden Träger (81) adsor­ biert enthält,
   • - das vom Gärturm (65) kommende Jungbier durch einen Lagerturm (105) leitet, der entsprechend dem Gär­ turm einen hefehaltigen Träger (110) aufweist, und
   • - das vom Lagerturm (105) kommende Bier durch einen Behandlungsturm (129) leitet, der Proteasen an einen Träger aus organischen Polymeren, Ziegel, Kieselerde, Glas, Sand, Verbindungen auf Kiesel­ erdebasis oder tonhaltigen Substanzen aufweist.