Способ изготовления безалкогольного пива

 

Использование: пиво-безалкогольная промышленность. Сущность изобретения: способ приготовления безалкогольного пива путем осветления сусла, удаления из сусла кислорода методом выпаривания и горячей десорбции (т.е. перволяцией газообразного азота через сусло) и пропусканий сусла через редуктор типа колоночного ферментера , заполненного практически несжимаемым и обладающим анионообменными свойствами носителем с иммобилизованными на носителе дрожжами при температуре в пределах от температуры замерзания сусла до +10° С со скоростью в пределах от 0,1 до 2,5 объема ферментера в 1 ч, дрожжи реактивируют с интервалами от 2 до 30 дн. путем пропускания через ферментер аэрированного сусла при температуре 10-15°С в течение от 10 до 30ч. 7 з. п. ф-лы, 1 ил. -w ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5П5 С 12 G 3/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4831565/13 (22) 26.10.90 (46) 23,08.93. Бюл, hh 31 (3 1) 895116 (32) 27.10,89 (33) 1 (71) Kywop Лтд. (Н) (72) Хейкки Ломми (Я), Вим Свинделс у Сен

Вай Дирен (NL) (56).Патент США Ю 4746518, кл. С 12 С

11/00. 1988.

Патент США М 4661355, кл. С 12 6 1/00, 1987.

ЕР М 0213220, кл. С 12 G 3/08, 1987. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЗАЛКОГОЛЬНОГО ПИВА (57) Использование: пиво-безалкогольная

Изобретение относится к способу изготовления практически безалкогольного пива (т.е. напитка, имеющего вкусовые характеристики пива) путем непрерывной дрожжевой обработки при низкой температуре. Для осуществления способа используют насадочную колонну-реактор, содержащую иммобилизованные дрожжи, предпочтительйо реактивируемые с интервалом от 2 до 30 дней. Температура колонны-реактора находится в пределах от точки замерзания сусла до +10 С, сусло подают в реактор со скоростью 0.1-2,5 обьема реак. тора в час.

Взависимости от норм,,принятых в той или иной стране, понятие "безалкогольное

„, Я2„„1836417 АЗ промышленность. Сущность изобретения: способ приготовления безалкогольного пива путем осветления сусла, удаления из сусла кислорода методом выпаривания и горячей десорбции (т.е, перволяцией газообразного азота через сусло) и пропускания сусла через редуктор типа колоночного ферментера; заполненного практически несжимаемым и обладающим анионообменными свойствами носителем с иммобилиэованными на носителе дрожжами при температуре в пределах от температуры замерзания сусла до +10 С со скоростью в пределах от 0,1 до 2,5 объема ферментера в 1 ч, дрожжи реактивируют с интервалами от 2 до 30 дн. путем пропускания через ферментер аэрированного сусла при температуре 10-15 С в течение от 10 до 30 ч. 7 э. и. ф-лы, 1 ил. пиво" относят к различным видам продуктов в испытании безалкогольные считаются продукты, содержащий менее 1 спирта, в то время как в Нидерландах предельное содержание составляет 0,5, В арабских странах содержание спирта в безалкогольном пиве не должно превышать 0.05$ по объему. В США и неко);орых других странах напиток; содержащий менее 0,5Q спирта, не может называться пивом.

Известны способы изготовления безалкогольного пива в процессах циклического типа, которые, однако, трудно осуществить (см., например, патенты США 4746518 и

4.661 355). Для предотвращения образования спирта сусло обрабатывают при низкой

1836417 температуре порядка 0 С. В процессах циклического типа оказалось затруднительным соблюдение параметров процесса, таких как время, температура и концентрация растворенного кислорода, точно в требуемых значениях (в равновесии). Даже нези ачительное отклонение от требуемых значений приводит к образованию спирта, в результате чего содержание спирта в полученном продукте может превысить допустимую величИну, принятую, например, в арабских странах, т,е. 0,05 по объему.

Известен также способ (ЕР 0 213 220) изготовления безалкогольных напитков при сравнительно низкой температуре. 2-15 t.

В данном способе газированное сусло быстро пропускают через реактор, содержащий

10 иммобилиэованные дрожжи. Этот способ, однако, не очень подходит для непрерывного производства, поскольку реактор весьма 20 быстро засоряется.

Способ, соответствующий изобретению, обеспечивает непрерывное промышленное производство пива с очень низким содержанием алкоголя или даже практиче- 25 ски безалкогольного пива, отвечающего строгим требованиям к содержанию алкоголя, предъявляемым в арабских странах, Весь процесс изготовления может быть осуществлен всего эа 1 — 2 дня.. З0

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что дрожжевую обработку осуществляют при низкой температуре путем непрерывного процесса в насадочной колонне реактора содержащей иммобили- Зб зованные дрожжи. Дрожжи прикреплены к поверхности пористого носителя. Носитель является практически несжимаемым. Он выполнен в виде сплошной пористой матрицы или же состоит из пористых частиц, имею- 40 щий ямки или сетчатый узор. Матрица или частицы состоят, в свою очередь, из отдельных микрочастиц или микроволокон. Такал структура носителя обеспечивает максимальную площадь поверхности для иммоби- "5 лизации дрожжевых клеток.

Носитель выполняют в виде частиц или матрицы путем произвольного связывания, обивания, сплетания, склеивания.или агломерирования (далее обозначаются как свя- 50 зывание) микрочастиц или микроволокон.

Связывание осуществляют путем образования химических, клейких или механических связей в некоторых точках контакта между отдельными микрочастицами или микрово- 55 локнами, Химическое связывание осуществляют, вызывая в этих точках химическую реакцию, приводящую к образованию поперечных связей, Клейкое связывание осуще- ствля ют путем склеивания или агломерирования микроволокон или микрочастиц с помощью дополнительного компонента, такого как термопластичная смола.

Механическое связывание осуществляют путем спутывания или сплетения в узлы волокон в точке контакта или путем соединения частиц за счет сцепления их поверхностей. В конечной форме матрица будет иметь сплошную структуру, распределенную по всему реактору, наподобие хлопкового пуха фильтровальной бумаги, уложенной в трубку. Частицы же в окончательном виде будут раздельны и индивидуальны.

Микроволокна или микрочастицы состоят из любого анионообменного материала, которому может быть придана форма микроволокон или микрочастиц с шероховатой поверхностью. К этим материалам относятсл природная или регенерированная целлюлоза или вискоза, деривированная длл обеспечения анионнообменного характера, синтетические анионнообменные смолы, такие как фенолформальдегидные смолы, и анионнообменные смолы на основе агарозы или дектрина.

Предпочтительным носителем являются пористые частицы анионообменной смолы, деривированной иэ целлюлозы или вискозы, подвергнутой химическим изменениям для обеспечения анионнообменного характера. К особо предпочтительным вариантам относятся микроволокна или микро- частицы диэтиламиноэтилен-эамещенной целлюлозы, клейко связанные путем агломерирования с помощью полистирола, Думается, что связывание дрожжевых клеток с поверхностями смолы происходит главным образом эа счет сил электрического взаимодействия между положительно заряженной смолой и отрицательно заряженными дрожжевыми клетками. Это связывание существенно снижает выщелачивание дрожжей и в то же время позволяет дрожжам тесно контактировать с суслом.

Насадочная колонна;реактор имеет очень высокое клеточное содержание, Система весьма пригодна для изготовления практически безалкогольного пива, поскольку процессам брожения в реакторе легко управлять путем выбора подходящих температур и скорости потока, Пиво, изготовленное в соответствии с изобретением, по существу не содержит дрожжевых клеток и, как правило, очень чистое, поэтому окончательное фильтрование не составляет труда. Потери пива незначительны, Согласно настоящему изобретению, температура дрожжевой обработки находится-в пределах от точки замерзания сусла

1836417

40 сусло и расширяется в водовороте. Таким образом. сусло не будет поглощать кисло- 45 род.

50 до +10 С при этом, в случае изготовления практически безалкогольного пива, предпочтительно, чтобы диапазон температуры находился в пределах от 0,5 до 3 С. Содержание спирта зависит не только от температуры, но и от скорости, с которой сусло пропускают через реактор и данное количество дрожжевых клеток, При изготовлении безалкогольного пива время нахождения в реакторе, как правило, составляет всего 1-2 часа. Сусло приготовляют иэ обычных ингредиентов, т,е. главным образом иэ пивного солода и воды. При изготовлении практически безалкогольного пива количества добавок (кукурузы, риса и сиропов) могут быть увеличены, В приготовлении сусла необходимы также хмель или хмелевый экстракт, вещества-регуляторы рН (показателя концентрации водородных ионов) и соли кальция. При желании могут быть добавлены ароматизирующие и окрашивающие вещества, а также стабилизаторы.

Кроме того, в способе, соответствующем изобретению. существенно, что осветленное сусло обрабатывают при повышенной температуре путем выпаривания или с помощью абсорбента для удаления нежелательных вкусовых компонентов.

Подходящим абсорбентом является активированный уголь.

В предпочтительном варианте способа, сусло подвергают горячей десорбционной обработке для удаления нежелательных летучих веществ, Горячая десорбционная обработка заключается в энергичном пропускании газа, например азота или двуокиси углерода, предпочтительно азота, через жидкость. Горячая десорбционная обработка полезна по двум причинам:

1. Отсутствует окисление, когда жидкость перекачивают из варочного котла в водоворот, поскольку десорбирующий газ поступает через трубу непосредственно в

2, В процессе изготовления обычного пива летучие вещества удаляются в ходе ферментации и созревания. При использовании горячей десорбционной обработки естественная перколяция газа отсутствует, горячая десорбционная обработка эффективно заменяет естественную перколяцию при брожении..

Далее, существенным является то, что дрожжи реактивируют с интервалами or 2 до 30 дней, предпочтительно раз в неделю.

Реактивацию осуществляют с помощью газированного сусла, циркулирующего при

10 — 15 С в течение l0 — 30 часов, предпочти10

25 тельно B течение суток. Это вызывает быстрый ростдрожжей, Реактивацию прекращают путем понижения температуры до 3 С и вытеснения сброженного сусла. При возобновлении подачи сусла в реактор, дрожжевые клетки удаляют из него на пару часов, после чего можно начать непрерывную дрожжевую обработку.

Насадочную колонну-реактор можно регенерировать путем вытеснения вначале сусла иэ реактора горячей водой и подачи горячей каустической соды через слой носителя до тех пор, пока выходящий регенерационный раствор не приобретет однородную яркую окраску. Затем носитель промывает водой, пока рН не достигнет примерно 10, и нейтрализуют путем нагнетания через носитель подходящей разбавленной кислоты. В заключение носитель промывают водой.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры. Рабочие примеры не рассматриваются; Как ограничивающие изобретение, отличительные признаки изобретения раскрыты в формуле изобретения.

Пример1, Подготовка насадочной колонны-реактора к работе.

В качестве носителя была использована гранулированная ДЭАЭ вЂ” целлюлоза (ГДЦ), изготовленная фирмой Cultor Ltd. по патенту США 4,355,117 с размером частиц 470840 микрометров. Во всех опытах наполнение колонны, стерилизация системы и иммобилизация дрожжей осуществлялись в соответствии со следующей процедурой.

Как показано на фиг. 1, сосуд 1 для гидратации был сначала наполнен наполовину водой (1000 литров), Был включен смеситель, и в сосуд 1 был загружен сухой носитель (ГДЦ, 400 кг), Когда гидратация была завершена (примерно через 10 часов), реактор 2 был наполнен наполовину водой (800 литров), иэ гидратационного сосуда 1 в реактор 2 была подана суспензия носителя.

Для поддержания постоянного уровня воды в реакторе выпускной клапан внизу реактора был отрегулирован так, чтобы входящий и выходящий потоки были равны. Затем слой носителя в реакторе был стерилизован горячим раствором каустической соды 3, нагнетаемым через реактор 2. После этого, слой носителя был промыт водой и нейтрализован путем нагнетания через него разбавленной кислоты (лимонной кислоты) 4 в реакторе 2. В заключение, слой носителя был промыт водой, вытесненной затем газированным суслом.

1836417

55

Дрожжевая суспензия была приготовлена в сосуде 5 в газированном сусле. Затем дрожжевую суспензию пропускали в течение примерно 4 часов через слой носителя с тем, чтобы связать дрожжи с носителем, После этого, реактор 2 был готов для осуществления способа на практике.

Пример2, Приготовление и предварительная обработка сусла.

Сусла было приготовлено путем заваривания 4800 кг ячменного солода и 3960 кг кукурузной муки грубого помола.

Ячменный солод был смешан с 15500 литрами воды (35 С), и рН был отрегулирован так, чтобы он составлял 5,5 (лимонная кислота). Смесь солода с водой была заварена в сосуде, температура в котором изменялась по следующей программе, составленной для инфуэионного метода: 38

С в течение 20 минут, 68 С в течение 10 минут, 72 С в течение 30 минут и 76 С в течение 30 минут, Кукурузная мука грубого помола была смешана с 13000 литрами воды (68 С), рН был отрегулирован на 5,5. Программа заваривания; 68 С в течение 20 минут и 100 С в течение 20 минут.

Солодовая и кукурузная пульпы были объединены и сусло было отделено от твердых частиц в резервуаре для фильтрования и кипятилась в сусловарочном медном чане примерно при 100 С в течение примерно 90 минут, После регулировки рН (5,1) в кипящее сусло был добавлен хмелевый экстракт (содержащий 2800 г альфа-кислот). Примерно за 10 минут до окончания кипячения были добавлены I0 кг активированного угля, Для удаления нежелательных летучих веществ сусло было подвергнуто также горячей десорбцион ной обработке, заключающейся в энергичном пропускании через него газа, в данном случае азота.

Смесь была подана в водоворот, одновременно подвергаясь выпариванию (около

15 g, объема жидкости). Это занято. примерно, 30 минут.

В завершение. была осуществлена регулировка рН (5,4 лимонная кислота), и сусло было охлаждено в пластинчатом теплообменнике примерно до 0 С, отфильтровано и помещено s соответствующий резервуар.

Пример 3.

Дрожжевая обработка и реактивация дрожжевого реактора.

Сусло иэ Примера 2 было подано s на садочную колонну-реактор иэ -Примера l.

Используемым штаммом были дрожжи низового брожения SBccharamyces uvarum, объем дрожжевого слоя составлял 1 м, скорость подачи сусла равнялась 750 литрам/час, а температура менялась от 1,5 до

3;0 С (регулировалась так, чтобы содержание спирта в продукте были примерно

0,05 j по объему), После пропускания сусода из Примера

2 через реактор в течение восьми дней реактор с иммобилизованными дрожжами был подвергнут реактивации путем пропускания через него газированного сусла при 12 С в течение 24 часов. Сусло, сброженное в процессе реактивации, было заменено свежим суслом, температура была вновь понижена до 3 С, реактор был остановлен примерно на

2 часа, после чего было продолжено изготовление безалкогольного пива, как описано выше.

Пример 4. Регенерация реактора.

Насадочная колонна-реактор, упомянутая в примерах, была регенерироваиа путем подачи горячего (около 60 С) раствора каустической соды (2 g едкий натр} через реактор до тех пор, пока выходящий регенерационный раствор не приобрел однородную яркую окраску. Колонна промывалась водой да тех пор, пока рН выходящего раствора не достиг примерно

10, затем была осуществлена нейтрализация пиросульфитом натрия так, чтобы рН был равен примерно?. Реактор был промыт водой и наполнен суслом, после чего в реактор был промыт водой и наполнен суслом, после чего в реактор была введена дрожжевая суспензия (примерно 10 дрожжевых

10 клеток (литр носителя) и затем газированное сусло на 24 часа, Регенерированный таким образом реактор мог использоваться для осуществления способа, Формула изобретения

1, Способ приготовления безалкогольного пива путем осветления сусла и посредством пропускания его через реактор с иммобилизованными на носителе дрожжами при температуре s пределах от температуры замерзания сусла до+10 С, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью улучшения процесса приготовления безалкогольного пива, кислород удаляют иэ сусла перед пропусканием сусла через реактор, при этом используют реактор типа колоночного феро ментера, заполненного практически несжимаемым и обладающим анионообменными свойствами носителем.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что удаление кислорода из сусла осуществляют выпариванием.

3. Способ по и, 1, о тл и ч à ю щи и с я тем, что удаление кислорода из сусла осуществляют путем горячей десорбции.

1836417

Составитель А.Ульянов

Редактор О.Кузнецова Техред М, Моргентал Корректор С,Пекарь

Заказ 3007 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

4. Способ по пп. 1 и 3, от л и ч а ю щий с я тем, что горячая десорбция предусматривает перколяцию газообразного азота через сусло.

5. Способ по и. 1, отличающийся тем, что сусло обрабатывают с помощью адсорбирующего агента.

6. Способ по пп. 1 — 5, отл и ча ю щи йс я тем, что сусло пропускают через колонный ферментер со скоростью в пределах

0,1 — 2,5 объема ферментера в 1 ч, 7. Способ по пп. 1-6, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что температура колоночного ферментера с носителем находится в пределах

0,5-3 С, а сусло пропускают через реактор

5 со скоростью в пределах от примерно 0,51,5 объемов ферментера в 1 ч, 8. Способ и. пп. 1-7, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что дрожжи реактивируют с интервалами 2-30 дней путем пропускания через

10 ферментер аэрированного сусла при 1015 С в течение 10 — 30 ч.