PL180116B1 - Sposób ciaglego wytwarzania piwa PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłego wytwarzania piwa, przy czym według wynalazku wytwarza się piwo pełne, niskoalkoholowe i bezalkoholowe.

Piwo jest określeniem zbiorczym dla wszystkich napojów otrzymywanych przez fermentację alkoholową z surowców zawierających skrobię, przy czym po fermentacji piwo można pozbawić alkoholu całkowicie lub częściowo. Piwo zawierające alkohol (piwo beczkowe lub piwo pełne) zawiera więcej niż 2,5% objętościowych alkoholu, natomiast piwo niskoalkoholowe zawiera mniej niż 2,5% objętościowych, korzystnie mniej niż 1% objętościowych, zaś piwo bezalkoholowe zawiera mniej niż 0,05% objętościowych alkoholu.

Surowce zawierające skrobię nie mogą być poddane bezpośrednio fermentacji alkoholowej, lecz sąprzed tym „scukrzane”. Czynne sąprzy tymhydrolitycznie działające enzymy (amylazy, proteazy, glukanazy). Skrobia przechodzi przy scukrzaniu w dekstrynę i cukier zdolny do fermentacji. Z reguły do wytwarzania piwa stosuje się słód, który uzyskuje się zwykle z odpowiednich gatunków jęczmienia w ten sposób, że jęczmień najpierw przez wiele dni przetrzymuje się w temperaturze 288 do 291 K wskutek czego kiełkuje, a wykiełkowany jęczmień suszy się w temperaturach do 373 K.

Następnie rozdrabnia się słód pozbawiony pyłu i kiełków, przy czym w słodzie tym skrobia znajduje się już częściowo w postaci dekstryny i maltozy, a ponadto zawiera hydrolitycznie działające enzymy, które podczas przygotowywania brzeczki doprowadzają do końca scukrzanie skrobi. Rozdrobniony słód rozrabia się wodą i tworzy się zacier, który poddaje się obróbce w temperaturze 308 do 348 K, przy czym proces scukrzania ulega zakończeniu a dekstryna i fermentujące cukry przechodzą w roztwór. Po oddzieleniu nierozpuszczalnych składników (wysłodzin) brzeczkę warzy się. Przed i/lub podczas warzenia dokonuje się aromatyzacji brzeczki chmielem lub ekstraktem chmielowym. Po oddzieleniu materiałów osadu drożdżowego i ochłodzeniu brzeczki z dodanym chmielem, dodaje się tlen konieczny do fermentacji i prowadzi się następnie fermentację, która w temperaturze 279 do 293 K trwa wiele dni. Fermentację leżakową przeprowadza się w temperaturze 271 do 276 K. Następnie piwo filtruje się i ewentualnie miesza się z CO₂. Jeżeli zamiast słodu stosuje się nie przechodzące w słód zboża albo inne surowce zawierające skrobię, to w specjalnych przypadkach scukrzanie następuje w ten sposób, że przemielone surowce zawierające skrobię, miesza się z wodą i rozpuszcza przez niejdnorodne, hydrolitycznie działające enzymy, a więc przeprowadza się w dekstrynę i nadający się do fermentacji, cukier.

Wszystkie etapy sposobu wytwarzania piwa prowadzi się zwykle okresowo. Aby zwiększyć efektywność wytwarzania piwa proponowano wytwarzanie piwa sposobem ciągłym lub częściowo ciągłym. Ciągły sposób wytwarzania piwa przy zastosowaniu mniej ruchliwych komórek drożdżowych, który od kilku lat poddawany jest próbom, z wielu powodów krytykowany jest jako nie w pełni zadowalający.

W publikacji P. Kollnberbefa, Brauindustrie 6/91, str. 514 do 520, przedstawia się w ogólnym zarysie sposoby wytwarzania piwa i dochodzi się do wniosku, że nie znane są dotychczas kompletne instalacje do wytwarzania piwa, działające w sposób nieprzerwany, gdyż wytwarzanie piwa zależy od zbyt wielu czynników, aby można było prowadzić taki ciągły proces.

Z publikacji L. Ehnstrom'a, Food Engineering intl., z grudnia 1976 r., str. 22 do 27, znany jest nieprzerwanie prowadzony sposób uzyskiwania brzeczki, przy którym surowce mielone są na sucho do wielkości ziarna 100 do 500 pm, przy czym zacier wytwarza się w rurowym reaktorze, a klarowanie przeprowadza się w wielu separatorach za pomocą ekstrakcji przeciwprądowej, zaś ważenie dokonuje się przez bezpośrednie wdmuchiwanie pary pod ciśnieniem, przy temperaturze 413 do 423 K, a następujące potem rozprężanie przeprowadza się w próżni, przy zmniejszaniu temperatury do wielkości 338 do 368 K.

W publikacji S. Julin'a i H. Bergefa Branwelt 15, 1979 r. str. 492 do 494, proponuje się wysokotemperaturowe ważenie brzeczki, przy którym brzeczkę z domieszanym chmielem w trzech spiralnych wymiennikach cieplnych doprowadza się do temperatury około 413 K, i po przejściu przez strefę reakcyjną zapewniającą czas wygrzewania na gorąco wynoszący 5 min rozpręża się ją do ciśnienia otoczenia, przy czym ustala się w ważonej brzeczce temperaturę około 373 K.

Publikacje Julin'a i Bergefa oraz Ehnstrom'a opisują tylko fragmentaryczne procesy ciągłego wytwarzania piwa, nie proponują jednak włączenia ciągłego wytwarzania brzeczki w ciągły proces fermentacji i dojrzewania.

W DE-OS 1804343 opisane jest urządzenie do oddzielania brzeczki od wysłodzin, które składa się z kadzi na zacier i dwóch dołączonych do niej ekstraktorów. Każdy z ekstraktorów podzielony jest na komorę przedniąi tylną, przy czym zacier przemieszczany jest w sposób ciągły z kadzi poprzez ekstrakty do wylotu wysłodzin. W niemieckim opisie zgłoszeniowym nie podano jednak czy i ewentualnie jak, proponowane w nim oddzielenie brzeczki od wysłodzin, może być włączone w ciągły sposób wytwarzania piwa.

W AT-PS 289685 opisany jest sposób ciągłej fermentacji brzeczki browarnianej, przeprowadzanej w temperaturze około 283 K przy którym brzeczka w stanie fermentacji, fermentuje w zbiorniku pod ciśnieniem, przy czym prędkość przepływu i kierunek przepływu w każdym obszarze zbiornika fermentacyjnego w praktyce są stałe. Ciecz fermentacyjna znajdująca się w zbiorniku jest emulsją o stałym składzie, składającą się z brzeczki i kwasu węglowego, o stałym ciężarze właściwym pomiędzy 0,15 i 0,40 g/cm³, co wskazuje na wyjątkowo dużą zawartość CO₂, co powoduje trudności pod względem technicznym jak i obniżenie jakości gotowego piwa. W sposobie tym przewiduje się również, że ruch wznoszący wewnątrz zbiornika wytwarza się przez wdmuchiwanie CO₂, który pobiera się z górnej części reaktora.

W DE-PS 4142646 opublikowany jest sposób wytwarzania niskoalkoholowego piwa o zawartości alkoholu < 0,5% wagowych, przy którym pierwszą brzeczkę, dla uzyskania pełnego piwa przefermentowuje się w jak największym stopniu, a uzyskany produkt zostaje odalkoholizowany do zawartości alkoholu <0,5%, oraz przy którym drugą brzeczkę pełnego piwa miesza się z wodą brzęczkową do zawartości brzeczki dla piwa lekkiego, a otrzymany przy tym produkt przefermentowuje się aż do zawartości alkoholu < 0,5%. Według tego rozwiązania, odalkoholizowane piwo pełne i piwo lekkie miesza się tworząc niskoalkoholowe piwo beczkowe.

W DE-PS 4142646 nie opisuje się żadnego ciągłego sposobu wytwarzania piwa.

Znane jest również oddzielanie alkoholu z piwa zawierającego alkohol, za pomocąodparowywania i odpędzania lżejszych składników przy użyciu gazów lub przy wykorzystaniu przenikalności odpowiedniej membrany.

W EP-OS 0245846 opisany jest sposób wytwarzania piwa bezalkoholowego, przy którym dla uzyskania desorpcji alkoholu przez piwo zawierające alkohol przepuszcza się gaz, oraz przy którym występująca utrata smaku piwa zostaje wyrównana przez substancje, które poprawiają smak piwa. Jako gaz, w tym znanym sposobie można stosować również powietrze.

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłego wytwarzania piwa, w którym dla ciągłego uzyskiwania brzeczki, rozdrobnione surowce zawierające skrobię i ewentualnie przetworzone w słód, przetwarza się z wodą w zacier. Zacier ten, w co najmniej jednej strefie reaktora utrzymuje się w określonej temperaturze, przy czym oddziela się ciągle wysłodziny z zacieru i uzyskuje się gorącą brzeczkę, pozbawioną substancji stałych, którą miesza się z chmielem lub ekstraktem chmielu i w obecności drożdży przeprowadza się jej fermentację, przy czym powstaje piwo.

Istota wynalazku polega na tym, że zacier o temperaturze od 308 K do 343 K, przed wprowadzeniem go do strefy reaktora, ogrzewa się stopniowo przez pośrednią wymianę ciepła, do temperatury końcowej 348Kdo358K, przy czym czas przebywania w strefie reaktora wynosi 30 do 90 minut, po czym wysłodziny oddziela się z zacieru nieprzerwanie poprzez zlewanie cieczy znad osadu. Następnie wyhigowuje się wysłodziny wodą brzęczkową dwustopniowo, poprzez zlewanie cieczy znad osadu i gorącą, przepływaj ącąbrzeczkę, wymieszaną z chmielem lub ekstraktem chmielu ogrzewa się do temperatury 378 do 413 K.

W czasie przepływu trwającym 2 do 60 min., utrzymuje się ją w tej temperaturze i pod ciśnieniem wynoszącym 0,12 MPa do 0,36 MPa, a następnie brzeczkę będącą pod ciśnieniem, poddaje się odparowaniu rozprężeniowemu, i w strefie separatora uwalnia się nieprzerwanie od osadu fermentacyjnego, a następnie w wymienniku ciepła, ochładza się do temperatury fermentacji, i ochłodzoną brzeczkę, o zawartości tlenu 0,5 do 3,0 mg O₂/l, doprowadza się nieprzerwanie do strefy fermentacji, która pracuje przy temperaturze 279 do 298 K i ciśnieniu 0,15 do 0,2 MPa. Brzeczka przebywa w strefie fermentacji średnio 1 do 40 godz., i krąży stale w obiegu kołowym, a ponadto w strefie tej znajduje się biokatalizator, który zawiera biologicznie czynne drożdże, a podczas fermentacji, płynny ośrodek pobiera się nieprzerwanie ze strefy fermentacji i odwirowuje się ciekły ośrodek dla usunięcia znajdujących się w nim wolnych komórek drożdży. Następnie wolny od drożdży ciekły ośrodek ogrzewa się w ciągu 0,5 do 30 min. do temperatury 323 do 363 K, i dzieli na dwa cząstkowe strumienie gorącego piwa, przy czym jeden strumień cząstkowy gorącego piwa uzyskanego w stadium fermentacji chłodzi się i zawraca do strefy fermentacji, a drugi strumień cząstkowy piwa odprowadza się w postaci gotowego produktu i filtruje się.

Korzystnie, zacier utworzony jest z surowców, które rozdrabnia się w młynie koloidalnym, a gorącąbrzeczkę pozbawioną substancji stałych miesza się z chmielem w temperaturze 383-398 K oraz przy ciśnieniu 0,14 do 0,23 MPa.

Brzeczkę odparowuje się w dwóch stopniach, przy czym w pierwszym stopniu osiąga się ciśnienie 0,1 MPa, a w drugim stopniu, 0,03 do 0,07 MPa, i podczas odparowywania brzeczki doprowadza się CO₂.

Po oddzieleniu osadów fermentacyjnych, brzeczkę poddaje się leżakowaniu, a następnie brzeczkę, przed jej wprowadzeniem do wymiennika ciepła w procesie odparowywania, ogrzewa się krótkotrwale od temperatury 333 do 373 K.

W rozwiązaniu według wynalazku, brzeczkę prowadzi się kolejno przez trzy strefy fermentacji, przy czym w sumie przebywa w nich 10 do 40 godzin, a korzystnie, brzeczkę w procesie fermentacji przeprowadza się przez jedną strefę fermentacji, w której przebywa 1 do 8 godzin.

W procesie fermentacji stosuje się biokatalizator, który zawiera 5 do 30% wagowych TiO₂ oraz biologicznie aktywne drożdże i żelowatąmatrycę, przy czym cząstki TiO₂ mają średnicę 0,1 do 1 pm, a katalizator ma kształt kulisty.

Pozbawiony drożdży, płynny ośrodek, w procesie fermentacji ogrzewa się przez 15 do 20 min do temperatury 333-338 K.

Sposób według wynalazku nadaje się bardzo dobrze zarówno do przerobu słodu, przy zachowaniu odpowiednich norm dotyczących czystości, jak i do przerobu innych surowców zawierających skrobię, jak na przykład kukurydzy lub sorgo. Nie przechodzące w słód surowce zawierające skrobię, takie jak kukurydza lub sorgo, poddaje się termicznej i/lub enzymatycznej obróbce wstępnej. Zastosowanie reaktorów cyrkulacyjnych, wirówek sedymentacyjnych, biokatalizatorów i kadzi fermentacyjnych ze złożem zawiesinowym pracujących według zasady reaktora cyrkulacyjnego, umożliwia prowadzenie procesu w sposób nieprzerwany. Infekcje zewnętrzne mogą być przy tym opanowane skutecznie przy czasach eksploatacji większych niż 8000 godzin. Przez oddzielenie wolnych komórek drożdżowych uzyskuje się optymalny dopływ pożywki do biokatalizatora oraz utrzymanie przez długi czas aktywności i struktury biokatalizatora. Poza tym sposób według wynalazku umożliwia optymalne wykorzystanie surowców i energii przy niewielkich kosztach inwestycyjnych. Dobra jakość smakowa piwa wytworzonego sposobem według wynalazku spowodowana jest zwłaszcza przez to, że przez rozprężenie brzeczki pozbawionej drożdży i poddanej działaniu ciepła, w procesie odparowywania, uzyskuje się doskonałe oddzielenie diacetylu utworzonego przez przemianę termiczną α-aceloactatu. Mimo stosunkowo krótkich czasów fermentacji uzyskuje się daleko idącą lub prawie zupełną przemianę fermentującego cukru w alkohol tak, że sposób według wynalazku nadaje się zarówno do wytwarzania piwa beczkowego (od. 2,5 do 3,0% objętościowych alkoholu), jak i do wytwarzania piwa pełnego (około 4,5 do 5,0% objętościowych alkoholu ). Możliwe jest częściowe lub zupełne odalkoholizowywanie piwa w nieprzerwany sposób, bez utraty jego jakości, przy czym proces ten może być bez trudności włączony w nieprzerwany proces wytwarzania piwa.

180 116

Dobrą jakość smakową piwa niskoalkoholowego i bezalkoholowego, zwłaszcza wytworzonego sposobem według wynalazku, uzyskuje się zwłaszcza przez to, że za pomocą odpędzania lżejszych składników lub odparowywania oddziela się nie tylko alkohol, lecz uzyskuje się bardzo dobre oddzielanie diacetylu utworzonego przez termiczną przemianę α-acetolactatu, natomiast pozostają substancje smakowe typowe dla piwa. Niepotrzebne jest więc czasochłonne sezonowanie służące poprawieniu smaku piwa niskoalkoholowego lub bezalkoholowego. Ponieważ przez odalkoholizowywanie według wynalazku uzyskuje się produkt o bardzo niskiej zawartości alkoholu, odalkoholizowane piwo może być zmieszane z pewną ilością piwa zawierającego alkohol, w celu uzyskania na przykład niskoalkoholowego piwa o zawartości alkoholu<0,5% objętościowo, które według odpowiednich przepisów żywnościowych uchodzi jeszcze za piwo bezalkoholowe. Przez mieszanie przewidziane w sposobie według wynalazku uzyskuje się to, że pożądane substancje zapachowe i smakowe tworzące się przy wytwarzaniu piwa, wprowadzone zostajądo cząstkowego strumienia bezalkoholowego i poprawiająjego smak.

Przedmiot wynalazku zostanie wyjaśniony bliżej na podstawie rysunku na którym fig. 1 przedstawia sposób wytwarzania piwa pełnego, o zawartości alkoholu około 4,5% objętościowo, fig. 2 - sposób wytwarzania niskoalkoholowego piwa o zawartości alkoholu około 0,5% objętościowo, fig. 3 - sposób wytwarzania piwa bezalkoholowego, o zawartości alkoholu około 0,05% objętościowo.

We wszystkich trzech odmianach sposobu jęczmień browarniany nawilża się i w temperaturze 288 do 291 K poddaje się kiełkowaniu, przy czym powstaje przy tym słód zielony. Słód ten suszy się na powietrzu a następnie na półkach sitowych w temperaturze 323 do 3 58 K. Powstały przy tym słód suszony uwalnia się od pyłu i kiełków a następnie śrutuje. Podczas kiełkowania i suszenia tworzą się swoiste hydrofityczne działające enzymy, które częściowo scukrzają skrobię zawartą w jęczmieniu browarnianym. Opisane powyżej operacje robocze nie zostały przedstawione na schemacie ideowym.

Piwo pełne, zgodnie ze sposobem przedstawionym na fig. 1, wytwarza się następująco:

Z zasobnika 1 śrut słodowy doprowadza się nieprzerwanie przez przewód 2 do młyna koloidalnego 3, do którego nieprzerwanie doprowadza się poza tym, przez przewód 4, wodę brzęczkową. W młynie koloidalnym 3 śrut słodowy jest ponownie rozdrabniany i jednocześnie intensywnie mieszany z wodą brzęczkową. Woda brzęczkowa prowadzona jest przez przewód 4 i ma temperaturę około 308 K tak, że zacier opuszcza młyn koloidalny 3 w temperaturze 308 K.

Zacier poprzez przewód 5 wchodzi nieprzerwanie do układu reaktorów 6, który składa się z dwóch reaktorów mieszających 6a i 6b, oraz z dwóch reaktorów przepływowych 6c i 6d, a także z wymiennika ciepła 6e. Przy wejściu do reaktora 6 zacier ma temperaturę 308 K i w reaktorze mieszającym 6a utrzymywany jest w tej temperaturze przez 20 minut. Zacier przepływa następnie do reaktora mieszającego 6b i przebywa tu w temperaturze 323 K przez około 20 minut (przerwa proteazowa). W reaktorze przepływowym 6c zacier w temperaturze 336 K przebywa 16 minut (działanie β-amylazy), w reaktorze przepływowym 6d następnie działanie α-amylazy, która w temperaturze 346 K trwa 8 minut. W dołączonym wymienniku ciepła 6e zacier podgrzewa się do temperatury 349 do 351 K, przy czym enzymy podlegają inaktywacji. Poszczególne aparaty układu reaktorów 6 umożliwiają zachowanie poszczególnych czasów postoju w określonych temperaturach. Wymienniki ciepła włączone przed poszczególnymi reaktorami, w których to wymiennikach nastawia się określone temperatury dla poszczególnych czasów postoju, na rysunku nie są pokazane.

Zacier pobierany jest nieprzerwanie z układu reaktorów 6 i przez przewód 7 tłoczony jest do trójstopniowej wirówki sedymentacyjnej 8, w której następuje oddzielenie substancji stałych od cieczy na zasadzie odwirowywania. W pierwszym stopniu wirówki 8a oddzielone zostają wysłodziny i poprzez przewód 12a tłoczone są do drugiego stopnia wirówki 8b. W drugim stopniu wirówki 8b następuje wyługowanie wysłodzin, przy czym do drugiego stopnia wirówki 8b doprowadza się poprzez przewód 13 cześć strumienia wypływu z trzeciego stopnia wirówki 8c. Wyługowane wysłodziny poprzez przewód 12b przeprowadza się z drugiego stopnia 8b do trzeciego stopnia 8c wirówki sedymentacyjnej, gdzie zachodzi ponownie wyługowanie. Wyługowa nie zachodzące w trzecim stopniu wirówki 8c przeprowadza się przy użyciu wody, którą doprowadza się do trzeciego stopnia 8c przez przewód 11.

Wypływ z drugiego stopnia 8b oraz nie zastosowany do ługowania strumień cząstkowy wypływu z trzeciego stopnia 8c, poprzez przewody 1 Oa, 1 Ob i 1 Oc tłoczy się do przewodu 4 tak, że oba strumienie wykorzystuje się jako wodę brzęczkową. Dwukrotnie wyługowane wysłodziny odprowadza się z trzeciego stopnia wirówki 8c przez przewód 12c. Pozbawiona substancji stałych, gorąca brzeczka tłoczona jest nieprzerwanie z przewodu 9 do reaktora przepływowego 14 wykonanego jako ogrzewany reaktor rurowy, gdzie zachodzi warzenie w temperaturze 388 K przez około 30 minut. Podczas warzenia ustala się ciśnienie o wielkości około 0,17 MPa. Przed wprowadzeniem brzeczki do reaktora przepływowego 14 miesza się jąz ekstraktem chmielu, dozowanym przez przewód 15. Podczas warzenia zmieszanej z chmielem brzeczki, następuje izomeryzacja substancji wchodzących w skład ekstraktu chmielowego oraz koagulacja ciał białkowych.

Znajdująca się pod ciśnieniem brzeczka przetłaczana jest nieprzerwanie przez przewód 16, z reaktora przepływowego 14 do parownika 17, gdzie podczas chłodzenia zachodzi rozprężenie do ciśnienia 0,1 MPa (ciśnienie atmosferyczne). Skroplone opary, poprzez przewód 18 spływają do kanału ściekowego, natomiast brzeczka, poprzez przewód 19 tłoczona jest nieprzerwanie do separatora 20, gdzie zachodzi oddzielenie osadu fermentacyjnego, odprowadzanego przez przewód 21. Osad fermentacyjny, dla wykorzystania zawartych w nim rozpuszczalnych substancji, doprowadza się do drugiego stopnia 8b wirówki sedymentacyjnej, i tam wyługowuje. Brzeczka pozbawiona substancji stałych, przechodzi poprzez przewód 22 do wymiennika ciepła 23, gdzie zachodzi jej ochłodzenie do temperatury fermentacji wynoszącej 289 K. Chłodną brzeczkę odpływającą z wymiennika ciepła 23, można skierować do zbiornika leżakowego. Zadaniem zbiornika leżakowego jest nieprzerwane doprowadzenie brzeczki do układu fermentacyjnego podczas oczyszczania aparatury warzelniczej.

Do zbiornika leżakowego może być dołączony nagrzewacz o krótkim czasie działania, w którym brzeczka zostaje nagrzana i tym samym wyjałowiona. Zbiornik leżakowy i nagrzewacz, na rysunku nie zostały przedstawione. Ochłodzona brzeczka, poprzez przewód 24 płynie nieprzerwanie z wymiennika ciepła 23 do trzech kadzi fermentacyjnych 25a, 25b i 25c tworzących układ fermentacyjny. Każda kadź pracuje na zasadzie reaktora cyrkulacyjnego, to znaczy że brzeczka wewnątrz kadzi krąży w obiegu kołowym, przy czym stosunek dopływu i odpływu wynosi 1:30 do 1:80. Strefa reakcyjna każdej kadzi zawiera biokatalizator, który przez krążącąbrzeczkę utrzymywany jest w. stanie zawiesinowym. Każda kadź fermentacyjna pracuje pod ciśnieniem wynoszącym około 0,18 MPa. Ochłodzona brzeczka wchodząca do pierwszej kadzi mieszana jest z powietrzem w przewodzie 24, przy czym ustala się zawartość tlenu w ilości 1,5 mg O₂/l. Powietrze doprowadza się przez przewód 26. Płynny ośrodek w każdej z kadzi przebywa około 10 godzin tak, że uzyskuje się w sumie czas fermentacji wynoszący 30 godz., podczas którego większa część fermentującego cukru przekształca się w alkohol i CO₂. W ten sposób otrzymuje się piwo, którego zawartość alkoholu określona jest przez zawartość ekstraktu i stopień fermentacji. Jako biokatalizator stosuje się korzystnie katalizator kulisty zawierający TiO₂ i obejmujący biologicznie czynny materiał, jak również jonotropowążelowatą matrycę składającą się z biopolimerów takich jak alginian, pektyna, karagenina lub chitozan. Poza tym matryca zawiera cząsteczki TiO₂ o średnicy od 0,1 do 1 μτη, przy czym zawartość TiO₂ w katalizatorze wynosi 5 do 30% wagowo. Cząsteczki TiO₂ pokryte są A1₂O₃ lub AIO(OH). Katalizator ten ma bardzo dobrą wytrzymałość mechaniczną i optymalnie spełnia warunki złoża zawiesinowego.

W niektórych przypadkach korzystnym jest, gdy do każdej z trzech kadzi fermentacyjnych doprowadza się część strumienia prowadzonego w przewodzie 24, zawierającego ochłodzoną brzeczkę zawierającą tlen, przy czym stosunek ilościowy trzech prądów cząstkowych wynosi 75:15:10 tak, że do trzeciej kadzi doprowadza się jeszcze 10% brzeczki. Takie prowadzenie procesu umożliwia niezakłóconą eksploatację kadzi fermentacyjnych, co nie zostało jednak przedstawione na rysunku. Podczas fermentacji dochodzi do tworzenia się komórek drożdżowych, które nie są unieruchamiane w biokatalizatorze, lecz z płynnym ośrodkiem tworzą zawiesinę.

Korzystnym jest oddzielanie komórek drożdżowych z zawartości kadzi fermentacyjnej, przez odwirowywanie strumienia cząstkowego. W tym celu poprzez przewody 27a, 27b i 27c pobiera się cząstkowe strumienie z poszczególnych kadzi 25a, 25b i 25c, i przepuszcza przez wirówkę 40, a każdy ze strumieni, poprzez odpowiedni przewód 28a, 28b i 28c powraca do odpowiedniej kadzi. Wypływ z ostatniej kadzi 25c tłoczy się nieprzerwanie, poprzez przewód 29, do wirówki 30, gdzie zachodzi oddzielenie pozostałych ewentualnie swobodnych komórek drożdżowych. Przez odwirowanie swobodnych komórek drożdżowych w wirówce 30, uzyskuje się istotną poprawę końcowej filtracji piwa.

Przefermentowany płynny ośrodek przechodzi następnie przez przewód 31, do reaktora przepływowego 32, gdzie w ciągu 15 minut ogrzewa się go do temperatury 338 K. Reaktor przepływowy 32, poprzez przewód 33, połączony jest z parownikiem rozprężnym 34, w którym zachodzi rozprężenie do ciśnienia 0,1 MPa (ciśnienie atmosferyczne). Skroplone opary z parownika 34, przez przewód 35 wydalane są do kanału ściekowego, natomiast piwo, poprzez przewód 36 przechodzi do wymiennika ciepła 37, gdzie ochładza się do temperatury około 288 K. Jeden strumień cząstkowy piwa opuszczającego wymiennik ciepła 37, poprzez przewód 38, doprowadza się do kadzi fermentacyjnej 25a, a drugi strumień cząstkowy opuszcza wymiennik ciepła 37 jako gotowy produkt. W razie potrzeby produkt opuszczający wymiennik ciepła 37 przez przewód 39, można poddać filtracji, włączając odpowiednie, pomocnicze środki filtrujące. Jednak nie jest to przedstawione na rysunku.

Niskoalkoholowe piwo według sposobu przedstawionego na fig. 2 wytwarza się następująco:

Brzeczkę pozbawioną substancji stałych wytwarza się według procesu przedstawionego w części fig. 1 i opisanego poprzednio, przy czym brzeczkę ochładza się w wymienniku ciepła 23 do temperatury fermentacji wynoszącej 289 K. Z wymiennika ciepła 23 ochłodzona brzeczka, poprzez przewód 24, płynie nieprzerwanie do kadzi fermentacyjnej 25, która pracuje według zasady reaktora cyrkulacyjnego, to znaczy brzeczka krąży w niej w obiegu kołowym przy czym stosunek dopływu i odpływu zawiera się między 1:30 i 1:80. Strefa reakcyjna kadzi fermentacyjnej 25 zawiera biokatalizator, który utrzymywany jest w stanie zawiesiny przez krążący płynny ośrodek. Kadź fermentacyjna 25 pracuje w temperaturze 289 K i przy ciśnieniu około 0,18 MPa. Ochłodzona brzeczka wchodząca do kadzi 25, w przewodzie 24 mieszana jest z powietrzem, przy czym zawartość tlenu ustala się w wielkości 1,5 mg O₂/l. Powietrze doprowadza się przez przewód 26. Płynne medium przebywa w kadzi fermentacyjnej 25 przez około 5 godz., i w tym czasie większa część fermentującego cukru przemienia się w alkohol. Jako biokatalizator stosuje się katalizator opisany uprzednio.

Płynny ośrodek pobiera się nieprzerwanie z kadzi fermentacyjnej 25 i poprzez przewód 41 doprowadza się do separatora 42, gdzie zachodzi oddzielenie wolnych komórek drożdżowych powstałych w kadzi 25. Odwirowane drożdże odprowadzane są przewodem 43, natomiast płynny ośrodek, pozbawiony substancji stałych, poprzez przewód 44, przechodzi do wymiennika ciepła 45, gdzie ogrzewa się do temperatury 338 K. W wymienniku ciepła 45 ośrodek przebywa około 20 min. Cząstkowy strumień wypływu z wymiennika ciepła 45, poprzez przewód 46, doprowadzany jest do wymiennika ciepła 47 i ochładzany jest tam do temperatury fermentacji i poprzez przewód 48 zawracany jest do kadzi 25.

Drugi strumień cząstkowy wypływa z wymiennika ciepła 45, to znaczy gorące piwo, dzieli się na dwie części. Pierwsza część poprzez przewód 49 przechodzi do kolumny 50 odpędzającej lżejsze składniki, która pracuje przy średniej temperaturze roboczej wynoszącej 325 K. Kolumna 50 poprzez przewód 51 zasilana jest powietrzem o temperaturze 343 K, które zawiera wodę w ilości równej 92% zawartości wody dla stanu nasyconego, w odniesieniu do temperatury wyjściowej powietrza, i które doprowadzane jest do kolumny 50 w ilości 4,5 Nm³/1 piwa. Zawartość wody w powietrzu ustala się w ten sposób, że przez przewód 52 doprowadza się do przewodu 51 parę wodną. Piwo przebywa w kolumnie 50 przez 12 min. Strumień powietrza odprowadzany jest z kolumny 50 poprzez przewód 53. Skraplające się składniki zawarte w strumieniu powietrza, zwłaszcza etanol i woda, mogąbyć oddzielane w skraplaczu, który nie jest pokazany na rysunku.

180 116

Odalkoholizowany produkt odpływający z kolumny 50 poprzez przewód 54, rozpręża się do ciśnienia atmosferycznego 0,1 MPa i w wymienniku ciepła 55 ochładza do temperatury 275 K. Do wymiennika ciepła 55, poprzez przewód 56 doprowadza się również drugą część gorącego piwa, które opuściło wymiennik ciepła 55. Również tą cześć ochładza się w wymienniku ciepła 55 do temperatury 275 K. Stosunek ilościowy obu części opuszczających wymiennik ciepła 45 przez przewody 49 i 56, ustalony jest tak, że powstaje zawartość alkoholu wynosząca<0,5% objętościowo.

Wypływ z wymiennika ciepła 55, poprzez przewód 57 przechodzi do kadzi fermentacyjnej 58, która pracuje na zasadzie reaktora cyrkulacyjnego i która zawiera biokatalizator, który stosuje się również w kadzi fermentacyjnej 25, i który pracuje w temperaturze 275 K, przy ciśnieniu około 0,14 MPa. W kadzi 58 niskoalkoholowy produkt przebywa 1 godz. podczas której zachodzi wprawdzie poprawa smaku, jednakże nie zwiększa się zawartość alkoholu w produkcie. Wypływ z kadzi 58, poprzez przewód 59 doprowadza się do filtra 60, który pracuje ewentualnie przy użyciu pomocniczego środka filtracyjnego, i w którym oddzielane są osady fermentacyjne oraz istniejące ewentualnie wolne komórki drożdżowe, dzięki czemu piwo niskoalkoholowe ma zawartość alkoholu < 0,5% objętościowo i opuszcza filtr 60 przez przewód 61, w którym miesza się z CO₂.

Piwo bezalkoholowe według sposobu przedstawionego na fig. 3, wytwarza się następująco:

Brzeczkę pozbawioną substancji stałych wytwarza się według części procesu przedstawionego i opisanego na fig. 1, a następnie ochładza się ją w wymienniku ciepła 23 do temperatury fermentacji wynoszącej 289 K. Z wymiennika ciepła 23 ochłodzona brzeczka, przez przewód 24 przepływa, zgodnie ze sposobem przedstawionym poprzednio na fig. 2, nieprzerwanie do kadzi fermentacyjnej 25, gdzie większa część fermentacyjnego cukru przemienia się w alkohol. Płynny ośrodek, zgodnie ze sposobem według fig. 2, odbierany jest nieprzerwanie z kadzi 25 i do niej zawracany.

Według sposobu przedstawionego na fig. 3, drugi prąd cząstkowy wypływa z wymiennika ciepła 45, to znaczy gorące piwo, przechodzi niepodzielone, poprzez przewód 49, do kolumny 50 oddzielającej lekkie składniki, pracującej przy średniej temperaturze roboczej 325 K. Kolumna 50 poprzez przewód 51, zasilana jest powietrzem o temperaturze 353 K i zawartości wody stanowiącej 91 % zawartości wody w stanie nasycenia, w odniesieniu do temperatury powietrza opuszczającego kolumnę, które to powietrze doprowadza się do kolumny 50 w ilości 4,5 Nm³/1 piwa. Zawartość wody w powietrzu ustala się przez doprowadzanie, poprzez przewód 52, pary wodnej do przewodu 51. Piwo w kolumnie 50 przebywa 12 min. Strumień powietrza odprowadza się z kolumny 50 poprzez przewód 53.

Skraplające się składniki zawarte w strumieniu powietrza, zwłaszcza alkohol i woda, oddzielane są w skraplaczu, który nie jest przedstawiony na rysunku.

Odalkoholizowany produkt odpływający z kolumny 50 przez przewód 62, miesza się CO₂, następnie rozpręża i ochładza do temperatury 276 K w wymienniku ciepła 63. Ochłodzony produkt odpływa przez przewód 64, i poddawany jest dalszej, znanej obróbce. Bezalkoholowe piwo ma zawartość alkoholu < 0,005% objętościowo.

180 116

180 116

180 116

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób ciągłego wytwarzania piwa, w którym dla ciągłego uzyskiwania brzeczki, rozdrobnione surowce zawierające skrobię i ewentualnie przetworzone w słód, przetwarza się z wodąw zacier, a zacier w co najmniej jednej strefie reaktora utrzymuje się w określonej temperaturze, przy czym oddziela się ciągle wysłodziny z zacieru i uzyskuje się gorącą brzeczkę, pozbawioną substancji stałych, którą miesza się z chmielem lub ekstraktem chmielu i w obecności drożdży przeprowadza się jej fermentację, przy czym powstaje piwo, znamienny tym, że zacier o temperaturze od 308 K do 343 K, przed wprowadzeniem go do strefy reaktora, ogrzewa się stopniowo przez pośrednią wymianę cieplną do temperatury końcowej 348 K do 358 K, przy czym czas przebywania w strefie reaktora wynosi 30 do 90 minut, po czym wysłodziny oddziela się z zacieru nieprzerwanie poprzez zlewanie cieczy znad osadu, a następnie wyługowuje się wysłodziny wodą brzęczkową dwustopniowo, poprzez zlewanie cieczy znad osadu i gorącą przepływającą brzeczkę, wymieszaną z chmielem lub ekstraktem chmielu ogrzewa się do temperatury 378 do 413 K, przy czym w czasie przepływu trwającym 2 do 60 min, utrzymuje się ją w tej temperaturze i pod ciśnieniem wynoszącym 0,12 MPa do 0,36 MPa, a następnie brzeczkę będącą pod ciśnieniem, poddaj e się odparowaniu rozprężeniowemu, i w strefie separatora uwalnia się nieprzerwanie od osadu fermentacyjnego, a następnie w wymienniku ciepła, ochładza się do temperatury fermentacji, i ochłodzoną brzeczkę o zawartości tlenu 0,5 do 3,0 mg O₂/l, doprowadza się nieprzerwanie do strefy fermentacji, która pracuje przy temperaturze 279 do 298 K i ciśnieniu 0,15 do 0,2 MPa, przy czym brzeczka przebywa w niej średnio 1 do 40 godz., i krąży stale w obiegu kołowym, a ponadto w strefie reaktora znajduje się biokatalizator, który zawiera biologicznie czynne drożdże, a podczas fermentacji, płynny ośrodek pobiera się nieprzerwanie ze strefy fermentacji i odwirowuje się ciekły ośrodek dla usunięcia znajdujących się w nim wolnych komórek drożdży, a wolny od drożdży ciekły ośrodek ogrzewa się w ciągu 0,5 do 30 minut do temperatury 323 do 363 K, i dzieli się na dwa cząstkowe strumienie gorącego piwa, przy czym jeden strumień cząstkowy gorącego piwa uzyskanego w stadium fermentacji chłodzi się i zawraca do strefy fermentacji, a drugi strumień cząstkowy piwa odprowadza się w postaci gotowego produktu i filtruje się.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zacier utworzony jest z surowców, które rozdrabnia się w młynie koloidalnym.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gorącą brzeczkę pozbawioną substancji stałych miesza się z chmielem w temperaturze 3 83-398 K oraz przy ciśnieniu 0,14 do 0,23 MPa.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że brzeczkę odparowuje się w dwóch stopniach, przy czym w pierwszym stopniu osiąga się ciśnienie 0,1 MPa, a w drugim stopniu, od 0,03 do 0,07 MPa.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że podczas odparowywania brzeczki doprowadza się CO₂.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że brzeczkę, po oddzieleniu osadów fermentacyjnych, poddaje się leżakowaniu, a następnie brzeczkę, przed jej wprowadzeniem do wymiennika ciepła w procesie odparowywania, ogrzewa się krótkotrwale od temperatury 333 do 373 K.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że brzeczkę prowadzi się kolejno przez trzy strefy fermentacji, przy czym w sumie przebywa w nich 10 do 40 godzin.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że brzeczkę w procesie fermentacji przeprowadza się przez jedną strefę fermentacji, w której przebywa 1 do 8 godzin.
9. 9. Sposób według zastrz. 1 albo 8, znamienny tym, że w procesie fermentacji stosuje się biokatalizator, który zawiera 5 do 30% wagowych TiO₂ oraz biologicznie aktywne drożdże i żelowatąmatrycę, przy czym cząstki TiO₂ mająśrednicę 0,1 do 1 pm, a katalizator ma kształt kulisty.
10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pozbawiony drożdży, płynny ośrodek, w procesie fermentacji ogrzewa się przez 15 do 20 min do temperatury 333-338 K.

    * * *