Способ изготовления безалкогольного пива Советский патент 1993 года по МПК C12G3/08 

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, предпочтительно реактивируемые с интервалом от 2 до 30 дней. Температура колонны-реактора находится i пределах от точки замерзания сусла до +10°С, сусло подают в реактор со скоростью 0,1-2,5 объема реактора в час.

В зависимости от норм, принятых в той или иной стране, понятие безалкогольное

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 некоторых других странах напиток, содержащий менее 0,5% 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

00

со о

4

CJ

температуре порядка (fC. В процессах циклического типа оказалось затруднительным соблюдение параметров процесса, таких как время, температура м концентрация растворенного кислорода, точно в требуемых значениях (в равновесии). Даже незна- чительное 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 С- В данном способе газированное сусло быстро пропускают через реактор, содержащий иммобилизованные дрожжи. Этот способ, однако, не очень подходит для непрерывного производства, поскольку реактор весьма быстро засоряется.

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

Сущность предлагаемого способа заключается в том. что дрожжевую обработку осуществляют при низкой температуре путем непрерывного процесса в насадочной колонне реактора содержащей иммобилизованные дрожжи. Дрожжи прикреплены к поверхности пористого носителя. Носитель является практически несжимаемым. Он выполнен в виде сплошной пористой матрицы или же состоит из пористых частиц, имеющий ямки или сетчатый узор. Матрица или частицы состоят, в свою очередь, из отдельных микрочастиц или микроволокон. Такая структура носителя обеспечивает максимальную площадь поверхности для иммобилизации дрожжевых клеток.

Носитель выполняют в виде частиц или матрицы путем произвольного связывания, обивания,сплетания, склеивания или агломерирования (далее обозначаются как связывание) микрочастиц или микроволокон. Связывание осуществляют путем образования химических, клейких или механических связей в некоторых точках контакта между отдельными микрочастицами или микроволокнами. Химическое связывание осуществляют, вызывая в этих точках химическую реакцию, приводящую к образованию поперечных связей. Клейкое связывание осуществляют 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.

5 Микроволокна или микрочастицы состоят из любого анионообменного материала, которому может быть придана форма микроволокон или микрочастиц с шероховатой поверхностью. К этим материалам относят0 ся природная или регенерированная целлюлоза или вискоза, деривированная для обеспечения анионнообменного характера, синтетические анионнообменные смолы, такие как фенолформальдегидные

5 смолы, и анионнообменные смолы на основе агарозы или дектрина.

Предпочтительным носителем являются пористые частицы анионообменной смолы, деривированвой из целлюлозы или

0 вискозы, подвергнутой химическим изменениям для обеспечения анионнообменного характера. К особо предпочтительным вариантам относятся микроволокна или микрочастицы диэтиламиноэтилен-замещенной

5 целлюлозы, клейко связанные путем агломерирования с помощью полистирола.

Думается, что связывание дрожжевых клеток с поверхностями смолы происходит главным образом за счет сил электрическо0 го взаимодействия между положительно за- ряженной смолой и отрицательно заряженными дрожжевыми клетками. Это связывание существенно снижает выщелачивание дрожжей и в то же время позволяет

5 дрожжам тесно контактировать с суслом.

Насадочная колонна.-реактор имеет очень высокое клеточное содержание. Система весьма пригодна для изготовления практически безалкогольного пива, по0 скольку 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

5 и, как правило, очень чистое, поэтому окончательное фильтрование не составляет труда. Потери пива незначительны.

Согласно настоящему изобретению,

температура дрожжевой обработки нахо дится-в пределах от точки замерзания сусла

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 темпера- туры, 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 из обычных ингредиентов, т.е. главным образом из 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 освет- ленное 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 жид- кость перекачивают из варочного котла в водоворот, поскольку десорби.рующий газ поступает через трубу непосредственно в сусло и расширяется в водовороте. Таким образом, сусло не будет поглощать кисло- род,

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 от 2 до 30 дней, предпочтительно раз в неделю. Реактивацию осуществляют с помощью газированного сусла, циркулирующего при 10-15 С в течение 10-30 часов, предпочтительно в течение суток. Это вызывает быстрый рост дрожжей, Реактивацию прекращают путем понижения температуры до 3 С и вытеснения сброженного сусла. При возобновление 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 из реактора горячей водой и подачи горячей каустической соды через слой носителя до тех пор, пока выходящий регенера- ционный 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.

Пример).

Подготовка насадочной колонны-реактора к работе.

В качестве носителя была использована гранулированная ДЭАЭ - целлюлоза (ГДЦ), изготовленная фирмой Cultor Ltd. по патенту США 4,355,117 с размером частиц 470- 840 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), из 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 аодой, вытесненной затем газированным суслом.

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.

П р и м е р 2.

Приготовление и предварительная обработка сусла.

Сусло 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 изменя- лась по следующей программе, составленной для инфузионного метода: 38 С в течение 20 минут, 68 С в течение 10 минут, 72 С в течение 30 минут и 76 С е 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 кипятилось 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 10 кг активированного угля. Для удаления нежелательных летучих веществ сусло было подвергнуто также горячей десорбционной обработке, заключающейся в энергичном пропускании через него газа, в данном случае азота. Смесь была подана в водоворот, одновременно подвергаясь выпариванию (около 15% объема жидкости). Это занято, примерно, 30 минут.

8 завершение, была осуществлена регулировка рН (5,4 лимонная кислота), и сусло было охлаждено в пластинчатом теплообменнике примерно до О С, отфильтровано и помещено-8 соответствующий резервуар. v

Пример 3.

Дрожжевая обработка и реактивация дрожжевого реактора.

Сусло из Примера 2 было подано в на- садочную колонну-реактор из Примера 1. Используемым штаммом были дрожжи низового брожения Saccharamyces 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% по объему).

После пропускания сусода из Примера 2 через реактор в течение восьми дней реакторе иммобилизованными дрожжами был

0 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

5 до 3 С, реактор был остановлен примерно на 2 часа, после чего было продолжено изготовление безалкогольного пива, как описано выше.

П р и м е р 4. Регенерация реактора.

0 Насадочная колонна-реактор, упомянутая в примерах, была регенерирована путем подачи горячего (около 60 С) раствора каустической соды (2 % едкий натр) через ре- актор до тех пор, пока выходящий

5 регенерационный раствор не приобрел однородную яркую окраску. Колонна промывалась водой до тех пор, пока рН выходящего раствора не дрстиг примерно 10, затем была осуществлена нейтрализа0 ция пиросульфитом натрия так, чтобы рН был равен примерно 7. Реактор был промыт водой и наполнен суслом, после чего в реактор был промыт водой и наполнен суслом, после чего в реактор была введена дрожже5 вая суспензия (примерно 1010 дрожжевых клеток (литр носителя) и затем газированное сусло на 24 часа. Регенерированный таким образом реактор мог использоваться для осуществления способа.

0 Формула из обретения

1. Способ приготовления безалкогольного пива путем осветления сусла и посредством пропускания его через реактор с иммобилизованными на носителе дрожжа5 ми при температуре в пределах от температуры замерзания сусла до +10°С, от л и ч а- ю щ и и с я тем. что, с целью улучшения процесса приготовления безалкогольного пива, кислород удаляют из сусла перед про0 пусканием сусла через реактор, при этом используют реактор типа колоночного ментера, заполненного практически несжимаемым и обладающим аниоиообменными свойствами носителем.

5 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что удаление кислорода из сусла осуществляют выпариванием.

3. Способ по п. 1,отличающийся тем, что удаление кислорода из сусла осуществляют путем горячей десорбции.

4.Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что горячая десорбция предусматривает перколяцию газообразного азота через сусло.

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

6.Способ по пп. 1-5, отличающий- с 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, отличающий- с я тем, что температура колоночного ферментера с носителем находится в пределах 0,5-3°С, а сусло пропускают через реактор

со скоростью в пределах от примерно 0,5- 1,5 объемов ферментера в t ч,

8.Способ п. лп. 1-7, отличающий- с я тем, что дрожжи реактивируют с интервалами 2-30 дней путем пропускания через

ферментер аэрированного сусла при 10- 15°С в течение 10-30 ч.

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 сус- ла 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