DE1642584B1

DE1642584B1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Vergaeren von Bierwuerze

Info

Publication number: DE1642584B1
Application number: DE19671642584
Authority: DE
Inventors: Portno Antony David
Original assignee: Brewing Patents Ltd
Current assignee: Brewing Patents Ltd
Priority date: 1966-04-15
Filing date: 1967-04-11
Publication date: 1971-07-08
Also published as: US3528889A; NL6705311A; DK115386B; GB1165328A; SE343596B; BE697045A

Description

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In Anlagen zur kontinuierlichen Herstellung von Vorzugsweise sind die Durchgänge radial vom

Bier wird die Würze kontinuierlich einem Gefäß zu- Umfang des Rotors zur Rotorwelle hin angeordnet, geführt, das mit einem Einlaß für frische Flüssigkeit Diese Vorrichtung kann bei einem kontinuier-

sowie einem Auslaß für die vergorene Flüssigkeit liehen Gärverfahren zur Herstellung von Bier verversehen ist, wobei in dem Gärgefäß, dessen Inhalt 5 wendet werden, um die mit dem Bier austretende während des Betriebs als eine Suspension von Hefe Hefemenge auf einen sehr niedrigen Wert zu bringen, in nahezu vollständig vergorener Würze angesehen Wenigstens in einigen Fällen ist es möglich, die vom werden kann, ein auf einer Welle befestigter Rotor austretenden Bier mitgenommene Hefemenge auf angeordnet ist, der den Inhalt des Gärgefäßes in eine fast vernachlässigbare Menge zu verringern.
Bewegung hält. Im Falle der Gefäße eines aus meh- io Es ist bekannt, daß zur Aufrechterhaltung einer reren Bottichen bestehenden Gärsystems kann das stetigen Gärgeschwindigkeit bei einer gegebenen Gärgefäß unter Umständen eine Suspension von Hefekonzentration neue Hefe im Gärgefäß in einem Hefe in teilweise vergorener Würze enthalten; hier bestimmten Umfange wachsen muß, um die allmähkann eine nur teilweise vergorene Flüssigkeit, die liehe Deaktivierung der Hefe zu vermeiden. In gesuspendierte Hefe enthält, aus einem solchen Gefäß 15 wissen Fällen erweist es sich beispielsweise als abgezogen werden. zweckmäßig, die Hefe täglich mit einer Mindest-

In einer bestimmten Zeit wächst eine bestimmte menge wachsen zu lassen, die einem Zehntel der Ge-Menge frischer Hefe im Gärgefäß nach. Wenn das samtmenge der Hefe im System entspricht. Die VorSystem unter stationären Bedingungen betrieben richtung gemäß der Erfindung kann dazu verwendet wird, muß die mit der Flüssigkeit entfernte Hefe 20 werden, die aus der Flüssigkeit austretende Hefenatürlich der Menge der gewachsenen Hefe ent- menge auf einen solchen Wert einzustellen, daß sprechen. Bei einer Änderung der Arbeitsbedingungen, frische Hefe mit einer Geschwindigkeit wachsen Λ beispielsweise der Menge der zugeführten Würze, ver- kann, die sich diesem erwünschten Mindestwert ' ändern sich die Geschwindigkeit des Hefewachstums nähert,
und die mit dem Bier entfernte Hefemenge. 25 Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

Es ist bekannt, daß die Menge der im System Figuren näher erläutert.

wachsenden Hefe direkt geregelt werden kann, indem Fig. 1 zeigt im Schnitt ein kontinuierlich arbei-

man die Hefe aus dem Bier, das das Gärgefäß ver- tendes Gärgefäß mit einem Rotor und Vorrichtungen läßt, abtrennt und die abgetrennte Hefe entweder zum Abtrennen der Hefe und zum Ableiten von ganz oder teilweise in das Gärsystem zurückführt. 30 Gasen;

Diese Arbeitsweise hat natürlich die Nachteile, daß F i g. 2 zeigt im Schnitt ein kontinuierlich arbei-

zusätzliche Pumpen und Vorrichtungen zur Abtren- tendes Gärgefäß mit einer Vorrichtung zum zonennung der Hefe erforderlich sind. weisen Abstufen der Hefekonzentration;

Es ist auch möglich, Gärgefäße zu verwenden, in Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des

denen ein Teil der Hefe aus dem austretenden Bier 35 Rotors für die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung;
durch Sedimentation abgetrennt wird, während das Fig. 4 und 5 veranschaulichen die Hefeaustritts-

auslaufende Bier durch eine verhältnismäßig ruhige mengen bei verschiedenen Rotorgeschwindigkeiten Zone vor dem Austritt aus dem Gärgefäß durchläuft. für die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung.
Bei dieser Maßnahme wird jedoch nicht die er- Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird

wünschte vollständige Kontrolle erzielt. Beispiels- 40 die Würze kontinuierlich durch den Eintritt 2 in das weise hängt die Verringerung der Hefeentfernung geschlossene Gärgefäß 1 eingeführt. Die Flüssigkeit von der natürlichen Flockenbildung der Hefe ab. wird aus dem Gärgefäß 1 in der gleichen Menge, in Bei einer nicht flockenden Hefe, die in anderer Hin- der die Würze nachläuft, durch den Rotor 3 ver- g sieht sehr gut als Bierhefe geeignet sein kann, kann drängt, der mit einer Reihe von Durchgängen 4 ver- " die Verringerung der Hefeentfernung weit vom ge- 45 sehen ist, die strahlenförmig von einem Mittelpunkt wünschten Ausmaß entfernt sein. ausgehen, an dem sie in einen axialen Durchgang 5

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- in der Hohlspindel 6 münden, durch die die Flüssiggrunde, ohne Rücksicht auf die Flockeneigenschaften keit verdrängt wird und aus einer Öffnung 7 in das der Hefe die Geschwindigkeit der Hefeentfernung Sammelgefäß 8 läuft. Während die Flüssigkeit das aus einem Gefäß oder aus Gefäßen, in denen eine 50 Gärgefäß durch den Rotor verläßt, wird sie der kontinuierliche Gärung durchgeführt wird, zu regeln Einwirkung einer Zentrifugalkraft unterworfen, die unter Verwendung einer Vorrichtung, bei der die von der Drehgeschwindigkeit abhängt. Hierdurch Zentrifugalkraft zur Abtrennung der Hefe aus der wird die suspendierte Hefe ganz oder teilweise aus aus dem Gärgefäß ausfließenden Flüssigkeit aus- der auslaufenden Flüssigkeit abgetrennt und bleibt genutzt wird und für die Abtrennung der Hefe von 55 im Gärgefäß. Durch Änderung der Drehgeschwindigder Flüssigkeit Kräfte zum Einsatz kommen, die um keit der Spindel 6 ist es möglich, den Grad der Hefeein Vielfaches höher sind als die Schwerkraft. entfernung mit der austretenden Flüssigkeit auf einen

Die Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung optimalen Wert einzustellen, der von dem Hefezum kontinuierlichen Vergären von Bierwürze, be- stamm abhängt.

stehend aus einem geschlossenen Gärgefäß mit einem 60 Über dem Rotor 3 ist ein Paddel 9 befestigt, das Einlaß für zu vergärende Würze, einem Auslaß für einen Wirbel erzeugt, der durch die gestrichelten die vergorene Würze und einer senkrecht in das Linien 10 angedeutet ist. Dieser Wirbel ermöglicht es Gärgefäß hineinragenden Welle, an deren unterem dem entwickelten Gas, in einen Gasaustrittsraum 11 Ende ein Rotor befestigt ist, die dadurch gekenn- zu entweichen, ohne daß es Flüssigkeit mit sich reißt, zeichnet ist, daß der Rotor mit einem oder mehreren 65 Der Einfachheit halber kann ein Rührer 12 an einer Durchgängen versehen ist, die zu einem Durchgang nach unten ragenden Verlängerung der Spindel 6 führen, der sich in der Rotorwelle von unten nach befestigt sein. Dieser Rührer kann jedoch auch vom oben erstreckt. Rotor 3 getrennt sein und an einer anderen Spindel

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befestigt werden, die sich nicht mit der gleichen Ge- kreuzen an einer Welle 25 befestigt sind, die hohl

schwindigkeit wie die Welle 6 dreht. ist und einen Ausgangsweg für Flüssigkeit und Gas

Eine andere Ausführungsform des Rotors ist in bildet. Bei dieser Anordnung ist es durch sorgfältige Fig. 3 dargestellt. Dieser Rotor ermöglicht die Bier- Wahl der Rotorgeschwindigkeit möglich, gleicherzeugung durch kontinuierliche Gärung unter prak- 5 mäßige, bei 26, 27 angedeutete Hefekonzentrationstisch vollständigem Ausschluß von Hefe aus dem Zonen aufrechtzuerhalten, in denen die Hefekonzen-Bier, das das geschlossene Gärgefäß verläßt. Ebenso tration hoch gehalten wird. In diesen Zonen verläuft wie bei der in F i g. 1 dargestellten Konstruktion ist die Gärung mit hoher Geschwindigkeit, während die der Rotor 33 mit einer Reihe von radial nach oben Hefekonzentration im Bereich des Flüssigkeitsflusses verlaufenden Durchgängen 34 versehen, die zu einem io durch die Welle 25 sehr gering ist. Das in F i g. 2 axialen Ausgangskanal 35 in der Rotorwelle 36 füh- dargestellte Gärgefäß kann auch unter Verwendung ren, durch die das Bier verdrängt wird, so daß es eines zylindrischen Gefäßes und eines oder mehrerer aus einer Öffnung 37 in einen Sammelbehälter 38 konzentrischer zylindrischer Rotoren konstruiert fließt. In diesem Fall ist der Rotor 33 in einem fest- werden. Bei diesem Gärgefäßtyp ist es normalerstehenden Mantel 39 eingeschlossen, der mit einem 15 weise möglich, die Hefe bei Geschwindigkeiten von axialen Flüssigkeitseintritt 40 versehen ist, durch den weniger als 600 UpM mit einem Rotor von 18 cm eine am Rotor 36 befestigte Welle 51 nach unten zu Durchmesser vollständig zurückzuhalten,
einem Rührer im unteren Teil des Gärgefäßes ragt. . ^₁₁

Bei dieser Konstruktion hat der Rotor33 eine Beispiel 1
konische Haube 41 im oberen Teil eines ringförmi- 20 Mit der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wurde gen Hefekonzentrierungsraums 42, der zwischen dem ein kontinuierlich arbeitendes Gärgefäß mit einem Umfang des Rotors 33 und dem Mantel 39 liegt. Die eingebauten Zentrifugalabscheidesystem zur Rege-Hefe wird in diesem Raum durch die abweisende lung des Hefeaustritts 4 Wochen betrieben. Während Wirkung des Rotors 33 konzentriert. Diese Hefe der ersten Woche wurde sterile gehopfte Würze vom kann durch eine Reihe von Öffnungen 43 in der 25 spezifischen Gewicht 1,040 durch das Gefäß (Fas-Wand des Mantels 39 in das Gärgefäß zurückgeführt sungsvermögen 800 ml) gepumpt, bis die Hefewerden. Vorzugsweise wird jedoch die Hefe in Form konzentration 580 g/l (Naßgewicht) erreicht hatte, einer Creme durch einen Durchgang 44 in einen Dieser Punkt war nach 5 Tagen erreicht. Zu diesem Raum 45 verdrängt, aus dem sie ganz oder teilweise Zeitpunkt hatte sich der stationäre Zustand einunter Regelung durch ein Ventil 46 ausgetragen wer- 30 gestellt. Danach wurde die Würze in einer Menge den kann. Ein anderer Teil der Hefe kann in einer von 12 l/Tag in das Gefäß gepumpt. Dies entspricht durch das Ventil 47 geregelten Menge in das Gär- einer Tagesproduktion an Bier entsprechend dem gefäß zurückgeführt werden. Zur Regelung des 15fachen Volumen des Gärgefäßes. Das gebildete Mengenverhältnisses der abgezogenen Hefe und der Bier hatte ein spezifisches Gewicht von 1,0105 und in das Gärgefäß zurückgeführten Hefe mit Hilfe der 35 war in jeder Hinsicht normal.
Ventile 46 und 47 ist ein Regelventil 49 vorgesehen, Die Wirksamkeit des Heferegelsystems während das den Abfluß des Biers aus dem Sammelraum 38 eines solchen Versuchs wird durch die folgenden regelt, damit dieser Abfluß so weit begrenzt werden Werte veranschaulicht: Es wurde festgestellt, daß kann, daß eine Verdrängung der Hefe stattfinden bei einer Geschwindigkeit von 450 UpM keine Hefe kann. In diesem Fall ist ein gesonderter Gasaustritt 40 aus dem Gärgefäß austrat. Bei einer Geschwindigkeit erforderlich. Dieser Gasaustritt kann die Form eines von 300 UpM enthielt das ausfließende Bier weiteren wirbelbildenden Paddels haben, das in der 2,4 · 10⁸ Zellen pro ml, und bei einer Geschwindiggleichen Weise angeordnet ist und arbeitet wie das keit von 185 UpM enthielt es 3,4 · 10⁷ Zellen pro ml. in Fig. 1 dargestellte Paddel 9. Es wurde jedoch festgestellt, daß eine Mindestmenge

Die Regelung der Hefekonzentration sowohl im 45 an austretender Hefe von 3 · 10⁷ Zellen pro ml er-

Gärgefäß als auch in der austretenden Flüssigkeit forderlich war, um die Wirksamkeit der Hefe bei der

kann dadurch erreicht werden, indem die Konzen- genannten Ausflußmenge aufrechtzuerhalten,
tration der Hefe zonenweise im Gärgefäß abgestuft

wird. Bei dieser Methode wird der gesamte Flüssig- Beispiel 2

keitsinhalt im Gärgefäß um die mittlere Achse ge- 50

dreht, so daß die Hefe in einer Konzentrierungszone Während dieses Versuchs, bei dem eine flockende neben dem Umfang des Gefäßes oder dem Umfang Hefe (British National Collection of Yeast Cultures eines sich im Gefäß drehenden Rotors gehalten wird. Nr. 1026) verwendet wurde, wurde die Wirksamkeit Die Konzentration der Hefe wird hierbei in einer des Heferegelsystems ermittelt. F i g. 4 zeigt die Hefe-Zone um die Mittelachse bei einem niedrigen Wert 55 menge, die in einem Bereich von Rotorgeschwindiggehalten, und die vergorene Flüssigkeit wird an einer keiten zwischen 0 und 600 UpM entwich. Es ist Stelle auf der Achse wie vorher abgezogen. Die ersichtlich, daß die entweichende Hefemenge bei Wirksamkeit dieses Systems wird dadurch gesteigert, einer Geschwindigkeit von 250 UpM, bei der die daß innere waagerechte Prallbleche vorgesehen wer- Zentrifugalkraft am Umfang des Rotors 7 g betrug, den, die die am Boden des Gefäßes eintretende 60 am geringsten war.

Würze zu der Zone maximaler Hefekonzentration F i g. 5 veranschaulicht, wie die steigende Dreh-

um den Umfang des Gefäßes leiten. zahl ein Entflocken der Hefe verursacht und wie

Eine Weiterentwicklung dieses Systems ist in oberhalb einer Geschwindigkeit von 700UpM die

Fig. 2 dargestellt. Bei dieser Konstruktion hat das Hefe sich effektiv in einem einzelligen Zustand be-

Gärgefäß 21 eine allgemein konische Form. Die nicht 65 findet und die Regelung des Grades, in dem sie

vergorene Würze wird durch einen Eintritt 22 ein- zurückgehalten wird, der Kurve folgt, die für eine

geführt. Im Gefäß sind zwei konische Rotoren 23 pulverförmige Hefe (British National Collection of

und 24 vorhanden, die oben offen und mit Dreh- Yeast Cultures Nr. 240) dargestellt ist.

Beispiel 3

Als Beispiel für die Anwendung der Erfindung zur kontinuierlichen Herstellung eines hochwertigen Bieres über eine längere Zeit wurde die Vorrichtung unter Verwendung einer flockenden Hefe (British National Collection of Yeast Cultures Nr. 1026) bei einer konstanten Rotorgeschwindigkeit von 200UpM, bei der die im Bier entweichende Hefemenge 9,5% der im Gärgefäß zurückgehaltenen Hefe betrug, be- ίο trieben. Die Hefekonzentration im Gärgefäß betrug etwa 220 g/l (Naßgewicht).

Über einen Zeitraum von mehreren Wochen wurde ein hochwertiges Bier bei einem Wirkungsgrad von 6 erhalten. Es wurde festgestellt, daß bei Anwendung dieser Bedingungen eine erhebliche Verbesserung der Ausnutzung der Bitterstoffe des Hopfens erzielt und der Anteil, der normalerweise durch Absorption an der Hefe während des Gärprozesses verlorengeht, verringert wird. Während dieses Versuchs wurde eine Würze vom spezifischen Gewicht 1,040 verwendet. Das spezifische Gewicht des fertigen Bieres betrug 1,008. In diesen und in den folgenden Beispielen ist der Wirkungsgrad als Zahl der Volumina des Bieres ausgedrückt, die täglich relativ zum Volumen der im Gärgefäß vorhandenen gärenden Würze erhalten wurden.

Beispiel 4

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch zur Vergärung von Würzen mit anderen spezifischen Gewichten als dem vorstehend genannten Wert verwendet werden. Während eines Versuchs unter Verwendung von Würze vom spezifischen Gewicht 1,050 wurde die Hefekonzentration im Gärgefäß bei 380 g/l (Naßgewicht) gehalten. Hiermit konnte Bier vom spezifischen Gewicht 1,012 kontinuierlich über einen Zeitraum von mehreren Wochen hergestellt werden. Während dieser Zeit erwies es sich als notwendig, eine Hefemenge, die 14% der Innenkonzentration (etwa 27 g/l) entsprach, aus dem Bier entweichen zu lassen, um im System eine Wachstumsgeschwindigkeit der Hefe sicherzustellen, die ausreicht, um die Hefe im kräftigen, gärfähigen Zustand zu halten.

Beispiel 5

Außer mit den in den vorstehenden Beispielen genannten Hefetypen, bei denen es sich um verschiedene Stämme von Saccharomyces cerevisiae handelte, kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch mit anderen Hefetypen betrieben werden. Sie eignet sich unter anderem für Hefestämme, die normalerweise bei der Herstellung von Lagerbieren verwendet werden. Beispielsweise wurde ein Stamm von Saccharomyces carlsbergensis (British National CoI-lection of Yeast Cultures Nr. 687) verwendet. Die Bedingungen waren ähnlich wie in Beispiel 3 beschrieben, jedoch wurde infolge der weniger flockenden Art der Hefe eine Rotorgeschwindigkeit von UpM angewendet, um eine Zentrifugalkraft von g am Umfang des Rotors zu erzeugen. Unter diesen Bedingungen wurde ein gutes Bier über einen Zeitraum von einigen Wochen hergestellt. Die Hefekonzentration im Gärgefäß betrug 180 g/l (Naßgewicht), und das ausfließende Bier enthielt Hefe in einer Menge, die 8 % dieser Konzentration entsprach.

Beispiel 6

Hierbei wurde unter Verwendung des in F i g. 2 dargestellten Gärgefäßes eine Würze vom spezifischen Gewicht 1,040 zu einem Bier vom spezifischen Gewicht 1,010 vergoren bei Wirkungsgraden bis zu 11 im Sinne der obigen Defination.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Vergären von Bierwürze, bestehend aus einem geschlosse- Λ nen Gärgefäß mit einem Einlaß für zu vergärende ' Würze, einem Auslaß für die vergorene Würze und einer senkrecht in das Gärgefäß hineinragenden Welle, an deren unterem Ende ein Rotor befestigt ist, dadurchgekennzeichnet, daß der Rotor mit einem oder mehreren Durchgängen versehen ist, die zu einem Durchgang führen, der sich in der Rotorwelle von unten nach oben erstreckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge radial vom Umfang des Rotors zur Rotorwelle hin angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor von einem Mantel umgeben ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Mantel und Rotor ein Hefeauslaß angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rotor und oberem g Ende des Gärgefäßes ein wirbelndes Paddel an- f geordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Gärgefäßes ein mit dem Wirbelraum in Verbindung stehender Gasauslaß angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge in der Welle mit einer Austrittsöffnung an der Außenseite der Welle und diese mit einem die Welle umschließenden Lagerbehälter für die vergorene Flüssigkeit verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen