DE2729961A1

DE2729961A1 - Beschleunigte gaerung eines bieres vom lager-typ

Info

Publication number: DE2729961A1
Application number: DE19772729961
Authority: DE
Inventors: Etzer Chicoye; I Raymond Helbert; James F Rice
Original assignee: Miller Brewing Co
Current assignee: Miller Brewing Co
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1977-06-30
Publication date: 1978-06-15
Also published as: FR2374411A1; JPS5540233B2; FR2374411B1; GB1523250A; DE2729961B2; CA1083986A; JPS5375391A

Description

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^T^ Dr. RUSCHKE &. PARTNER «—»«1-1.1

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Berlin

TELEX: 1U7W Qiiadwtar Münchrn

1 TELEX: 5227*7

Miller Brewing Company, Milwaukee, Wisconsin 53208, V.St.A.

Beschleunigte Gärung eines Bieres vom Lager-Typ

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung der Fermentation von Bier des Lager-Typs durch Verwendung erhöhter Temperaturen und Kontrolle des Niveaus von gelöstem Kohlenstoffdioxid in der Fermentationsflüssigkeit.

Historisch gesehen, gibt es zwei allgemeine Methoden der Fermentierung von Malzgetränken. Zur Herstellung von Bieren des Ale-Typs wird ein Obergärungsverfahron verwendet , bei welchem Hefearten verwendet werden, welche an die Oberfläche der Fermentationswürze steigen. Die Temperatur während der Obergärung ist üblicherweise auf etwa 15 bis 20 C einreguliert während der aktivsten Zeit der Fermentation. Zur Herstellung eines Bieres des Lager-Typs wird ein Untergärungsprozeß verwendet, bei welchem eine Hefeart eingesetzt wird, die mehr oder weniger einheitlich durch die ganze Fermentierungswürze suspendiert bleibt während der aktiven Fermentierung aufgrund der natürlichen Bewegung, die durch aufsteigende C0₂-Blasen hervorgerufen wird» Anschließend setzt sie sich zu einer mehr oder weniger kompakten Schicht auf dem Boden des Fermentationsgefäßes ab, wenn die Fermentation abgeschlossen wird. Die Temperatur bei der Untergärung wird bequemerweise auf etwa 10 bis 15 C während der aktiven Fermentation einreguliert·

Es ist bekannt, daß bei Temperaturerhöhung während der Untergärung die Fermentation beschleunigt werden kann und die Fermentationszeit wesentlich verkürzt werden kann. Es ist aber auch bekannt, daß das so erhaltene Bier einen unerwünschten weinartigen Geruch aufweist, welcher nicht typisch für ein

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Lager-Bier ist.

Der Brauereiliteratur ist zu entnehmen, daß dieser weinartige Geruchsfehler bei der Hochtemperatur-Lager-Fermentation auf erhöhte Mengen an flüchtigen Bierkomponenten, welche verschiedentlich als Fusel (oder "höhere") Alkohole und Ester bekannt sind, zurückzuführen ist·

Es ist ferner bekannt, daß heftige Fremdbewegung, d.h, eine zusätzliche Bewegung zu der in handelsüblichen Gärtanks auftretenden natürlichen Bewegung, die als Ergebnis der normalen Erzeugung von C0_? durch die Gärhefe entsteht, die Gärungszeit des Lager-Bieres wesentlich verringert werden kann. Jedoch ist es gleichermaßen bekannt, daß durch diese Maßnahmen der Beschleunigung der Gärung ein nachteiliger Effekt hinsichtlich des Biergeruches bewirkt wird. Wie auch im Falle der durch hohe Temperaturen beschleunigten Gärung ist dies von dem erhöhten Niveau an flüchtigen Verbindungen, wie Fuselalkoholen, abhängig·

Weiterhin ist aus der Literatur bekannt, daß die Anwendung höherer Temperaturen oder zusätzlicher Rührung während der Untergärung zu einem überaus starken Hefewachstum führt, Somit verkürzen zwar die vorstehend genannten technischen Maßnahmen die Gärungszeit, bringen aber andererseits die Nachteile mit sich, daß die Hefe außerordentlich stark wächst und vermehrt flüchtige Produkte gebildet werden. Beide Tatsachen sind nachteilig für den Geräch des Lager-Bieres«

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Somit stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Lager-Bieres durch Untergärung zur Verfügung, wobei die Gärung bei einer erhöhten Temperatur von 1^5°C bis etwa 29,5°C durchgeführt wird, während die Konzentration an gelöstem CO in der Fermentationsflüssigkeit bei etwa 1,5 bis etwa 2,0 cm"³ pro cm³ Fermentationsflüssigkeit durch Anwendung eines C0_-Überdruckes von etwa 0,1*l· atü bis etwa 1,4 atü, gehalten wird.

Es ist bekannt, daß das fermentierende Bier einheitlich durch das gesamte Volumen des fermentierenden Bieres während der aktiven Phase der herkömmlichen Lager-Gärung mit C0„ übergesättigt ist. Es ist ferner bekannt, daß heftige exogene Bewegung diese CO-Übersättigung aufhebt. In den Laboratorien der Anmelderin wurde entdeckt, daß diese Übersättigung während der aktiven Phase der Fermentation relativ konstant gehalten wird. Es wurde ferner gefunden, daß eine direkte Beziehung besteht zwischen dem Niveau der fremden Rührung und dem Grad der COp-Übersättigung, wie sie während der Lager-Gärung aufrechterhalten wird. Es gibt Hinweise in der Literatur, die besagen, daß der C0₂-Überdruck das Hefewachstum unterdrückt. Es wurde gefunden, daß es nicht der CO₂-Druck als solcher ist, sondern die Konzentration an gelöstem CO in der Gärflüssigkeit, welche das Ausmaß der Wachstumsunterdrückung bestimmt.

Von den Erfindern wurde herausgefunden, daß bei Aufrechterhaltung der Konzentration an gelöstem C0_ in der GärflUssigkeit auf einem Niveau, welches demjenigen bei einer Gärung unter normalen Bedingungen eines Lager-Bieres gefunden wird, entspricht, höhere

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Temperaturen verwendet werden können, als sie üblicherweise bei der Untergärung angewendet werden, um ein Lager-Bier ohne den unerwünschten weinartigen Geruch zu erhalten« Um das gewünschte Niveau an gelöstem CO₃ zu halten, wurde als notwendig herausgefunden, unter den Bedingungen einer Temperaturerhöhung einen erhöhten Überdruck an Kohlendioxid anzuwenden· Vorzugsweise wird der Überdruck derartig gewählt, daß das Niveau an gelöstem CO _ auf etwa 1,5 bis etwa 2,0 cnr pro cnr Gärflüssigkeit gehalten wird·

Bei der Anwendung der Erfindung wurde herausgefunden, daß die Kombination einer Temperatur von 15>5 C bis 2915 C und ein entsprechender Kohlenstoffdioxid-Überdruck von 0,1k atü bis etwa 1,1* atü das gelöste Kohlenstoffdioxid auf dem gewünschten Niveau hält und erlaubt, die Gärung in 50 bis 175 Stunden abzuschließen« Insbesondere bevorzugt ist die Kombination von Temperaturen von 15,5⁰C bis 23,9°C und geeigneten CO -Überdrucken von 0,14 atü bis 0,84 atü, wodurch die Konzentration an gelöstem CO₂ auf dem gewünschten Niveau gehalten wird und ferner ermöglicht wird, die Gärung in etwa 100 Stunden abzuschließen.

Die richtige Wahl des C0₂-Überdrucks erfordert die Kenntnis des Einflusses von Temperatur und CO^-Überdruck auf das Ausmaß der CO -Übersättigung, die während der aktiven Phase der Lagergärung vorherrscht· Es wurde eine quantitative Beziehung zwischen diesen Gärungsparametern von Temperatur und CO_-Überdruck auf das Niveau der CO_-Übersattigung gefunden. Dadurch ist es möglich, den CO_-Überdruck zu berechnen, der erforderlich ist, um die

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erwünschte Konzentration an gelöstem C0„ während der Fermentation bei jeder Temperatur innerhalb eines Bereiches von mindestens 13_t9°C bis 22_f2°C einzustellen,.

Es wurde ferner eine Beziehung hergestellt, zwischen dem Einfluß der Fermentationsparameter von CO -Überdruck, Temperatur und fremden Rührens auf die Konzentration an gelöstem CO bei Lager-Gärungen.

Es wurde gefunden, daß die Konzentration an gelöstem C0„ während der aktiven Gärung durch den CO_-Überdruck und die Gärungstemperatur beeinflußt wird. Die Übersättigung ist konstant ohne Berücksichtigung dor Fermentationstemperatur oder des C0_—Überdruckes (zumindest in dem untersuchten Bereich von 13»9 C bis 22,2°C und 0 bis 1,1 atü)· Die Konzentration an gelöstem C0_ ist selbstverständlich umgekehrt proportional abhängig von der Temperatur und direkt abhängig vom Drucke Die Konzentration an gelöstem C0_ bei Sättigung ist für einen weiten Bereich der Temperatur und des C0₂-Druckes aus der Literatur zugänglich, Das Niveau des wirklich gelösten C0_ bei der Gärung ist proportional größer wegen der Übersättigung· Gerade dieser Grad der Übersättigung ist unabhängig von Temperatur oder C0₂-Druck konstant· Dies ist in Abbildung 1 graphisch dargestellte

Von der Anmelderin wurde festgestellt, daß der Grad der Bewegung das Niveau der Übersättigung kontrolliert und daß eine lineare Beziehung zwischen dem Grad der Übersättigung und der Bewegung besteht, wie in Abbildung 2 dargestellt ist,

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So wurde unter Verwendung dieser quantitativen Beziehungon ermittelt, daß es möglich ist, den Effekt der Änderung einer der drei Gärungsparameter -C0₂-Überdruck, Temperatur, und Bewegung-» auf die Konzentration an gelöstem CO , wie sie während der Gärung herrscht, exakt vorauszusagen. Sofern es bspw. erwünscht ist, die Gärungszeit zu verringern durch Anwendung von zusätzlicher Bewegung, ist es möglich, den Effekt des ausgesuchten Ausmaßes der Bewegung auf die Übersättigung vorauszusagen. Somit ist es möglich, den benötigten C0_-überdruck vorherzusagen, welcher erforderlich ist, um die Konzentration an gelöstem CO₂ während der Gärung auf ein Niveau einzustellen, welches normalerweise boi einer herkömmlichen Lager-Gärung auftritt.

Der erforderliche C0₂-Überdruck, der notwendig ist, um das Niveau des gelösten CO in der Gärungsflüssigkeit auf der gewünschten Stufe zu halten, kann mit Hilfe der folgenden Formel berechnet werden. Dabei nähert sich die Geschwindigkeit der Bewegung etwa der Bewegung, wie sie durch die natürliche Entstehung von Kohlenstoffdioxid verursacht wirdx Gelöstes CO₂ während der Gärung S= 1,5 χ gelöstes CO₂ bei Sättigung.

So kann durch Teilen der gewünschten Konzentration an gelöstem CO₂ während der Gärung durch 1,5 das Sättigungsniveau des gelösten CO₂ ermittelt werden· Mit den beiden Angaben der Gärungstemperatur und des Sättigungsniveaus des gelösten C0_ wird der benötigte C0₂-Überdruck entweder aus Literaturangaben oder aus der Abbildung 1 bei 33 Umdrehungen/min erhalten. Da der Effekt des Ausmaßes der Bewegung auf die Übersättigung bekannt ist,

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führen diese Bedingungen der Temperatur und des CO -Überdruckes zu dem erwünschten C0₂-Niveau_e

Es wurde eine Reihe von Gärungen durchgeführt, um die Brauchbarkeit und Effektivität der Erfindung zu demonstrieren. Das bei den Untersuchungen verwendete Gärungsgefäß war ein 130-Liter-fassendes Gefäß aus rostfreiem Stahl mit einer Arbeitskapazität von 100 Litern, zylindrisch ausgebildet, etwa 83,8 cm hoch und mit einem Innendurchmesser von ^3,2 cm. Es war in herkömmlicher Weise ausgerüstet, d.h. mit einem Druckverschluß, Temperatur- und Druckventilen, Leitungen zum Dampf-Einlaß und -auslaß und einem Ablaßhahn für die Flüssigkeit am Boden· Das Gefäß war mit einem äußeren Kühlungs-/Erhitzungs-Mantel und mit Laufrädern vom Turbinen—Typ und Leitblechen versehen. Diese Anordnung ermöglichte eine genaue Kontrolle der Bewegung, der Temperatur und des Druckes im Oberraum über einen weiten Bereich.

Die Konzentration der flüchtigen Komponenten des vergorenen Bieres wurde durch herkömmliche Gaschromatographie-Techniken ermittelt» Es wurde entweder das Oberraum-Gas oberhalb einer eingeschlossenen Probe (vgl. "Gasflüssigkeitschromatographie (GLO)Tests¹¹, Infra) analysiert oder ein Kohlenstoffdisulfid-Extrakt des Bieres analysiert. Die Hefekonzentration wurde durch Zellenzählung mit einer Zählkammer ermittelt und außerdem durch Ermittlung des Trockengewichtes der zentrifugieren Hefe bestimmt. Die Beendigung der Gärung wurde durch zwei weitgehend akzeptierte Kriterien ermittelt» Die Abnahme der Diacetylkonzentration auf 0,10 ppm, bestimmt durch U.V*epektrophotometry, und durch das

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Verschwinden von fermentierbaren Zuckern, ermittelt durch Hochdruck-Flüssigkeit achromat ographie.

Es wurde in den Beispielen 1 bis 7 eine Reihe von Gärungen in dem vorstehend beschriebenen 100-Liter-Gärungsgefäß durchgeführt unter Verwendung einer herkömmlichen handelsüblichen Würze, d.h., einer 14,1-PlatowUrze, welche unter Verwendung eines Verhältnisses von 55/^5 Malz-Beifügung dargestellt wurde, wobei die Beifügung aus 65 io handelsüblichen Getreidekörnern und 35 °h handelsüblichem Breuersirup bestand«

Die herkömmliche handelsübliche Würze wurde mit CO₂ gesättigt und mit Lagerhefe angestellt in der Produktionsausrüstung nach üblichem Verfahren und keimfrei von einem handelsüblichen 1000-Barrel mit CO₂ beschichten, Gärtank in einen 100-Gärtank 20 Stunden nach dem Anstellen überführt. Damit wurde gewährleistet, daß die Verfahrensschritte vor der Gärung nicht von der herkömmlichen handelsüblichen Praxis abwichen· Der 20-stUndige Aufenthalt in dem handelsüblichen Gärbottich vor der Überführung entspricht etwa der Verzögerungsphase der Hefe, während derer die Hefe wenig wächst, jedoch der Sauerstoff, welcher während der Durchlüftung zugesetzt wurde, absorbiert wird in Vorbereitung des Wachstums· Ohne diese Verzögerung bei der Übertragung hätte der CO„-Aufdruck in dem 100-Liter-Gärtank verzögert werden müssen, um die Sauerstoffabsorption zu gewährleisten»

Die Bewegung wurde bei 33 Umdrehungen/min in dem 0,61 m tiefen 100-Liter-Gärtank gehalten, da kürzlich festgestellt worden war,

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daß diese Mischgeschwindigkeit die Bewegungsbedingungen verdoppelt, welche üblicherweise als Ergebnis der CO₃-Entwicklung durch die Hefe während der Gärung in den 2,kk ra tiefen handelsüblichen Gärtanks auftreten«

Die Gärung wurde als beendet betrachtet, wenn sowohl die Kohlenhydrat -Assimilation aufhörte (bei einem akzeptierbar niedrigen Restniveau) und die Diacetyl-Konzentration auf einen Wert von 0,10 ppm absank* Diese beiden Bedingungen sind die herkömmlichen Kriterien für die endgültige Beendigung Lager-Gärung.

Nach Beendigung der Gärung wurde das rohe Bier abgezogen, geklärt in Flaschen gefüllt und wie in der Literatur beschrieben analysiert. Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu begrenzen.

Beispiel 1

Bei diesem Beispiel handelt es sich um ein Kontrollbeispiel· Es werden die herkömmlichen Gärungsbedingungen angewendet. Diese Bedingungen führen zu einem annehmbaren rohen Bier. Es ist bemerkenswert, daß eine Gesamtzeit von I96 Stunden erforderlich war, um die Gärung zu Ende zu führen.

100 Liter der herkömmlichen Würze, welche durchlüftet und mit etwa 10 Millionen Zellen/cm ^J angestellt war, wurden bei einer konstanten Temperatur von 13,9°C unter Anwendung niedriger RUhrgeschwindigkeit (33 Umdrehungen/min) und ohne COg-Uberdruck fermentiert. Die Hefekonzentration erreichte ein Maximum von

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5»77 β/l (Trockengewicht-Basis) und 6θ Millionen Zellen/cm³. £s waren ΐ6θ Stunden erforderlich, üb die zugänglichen Kohlenwasserstoffe zu fermentieren, und es wurden zusätzliche jS Stunden (annähernd) erfordert, um den Dicacetyl-Gehalt auf O,IO ppm zu senken· Die Konzentration an flüchtigen Stoffen wurde ausgedruckt als die Gesamtfläche der Verbindungspeaks aus der Gas— Flüssigkeltschromatographie (GLC) relativ zu dem Peakreich eines internen Standards, welcher als 10O angsnoaoen wurde· Auf diese Art wurde die Konzentration der flüchtigen Anteile ermittelt zu 9Ok (durch Analyse des CS_-Extrakts des Bieres) und zu 648 (durch Analyse- des Oberraum—Dampfes oberhalb des Bieres).

Beispiel 2

Bei diesem Beispiel handelt es sich um ein weiteres Kontrollbeispiel· Es entspricht Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Temperatur auf 22,2°C erhöht wurde, um zu ermitteln, ob die erhöhte Temperatur die Gärungszeit abkürzen würde, während gleichzeitig ein annehmbares Produkt erhalten wurde· Es zeigt sich, daß zwar die Zeit abnahm, jedoch ein nidt annehmbares Produkt erhalten wurde.

1OO Liter der herkömmlichen Würze wurden durchlüftet und mit etwa 10 Millionen Zellen/cm angestellt· Sie wurden bei einer konstanten Temperatur von 22,2°C unter Anwendung niedriger Rührgeschwindigkeit (33 Umdrehungen/min) und ohne C0_-Überdruck fermentiert« Die maximale Hefekonzentration erreicht 6,03 β/ΐ (Trockengewichtsbasis) und 69 Millionen Zellen/cm · Es waren etwa 90 Stunden erforderlich, um den Diacetyl-Gehalt auf O, IO ppm

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abzusenken und weitere 10 Stunden, um die Fermentation der verfügbaren Kohlenhydrate zu Ende zu führen. Somit ergibt sich eine Gesamtzeit von 1OO Stunden. Der Gehalt an flüchtigen Stoffen als gesamter relativer GLC-Peakbereich betrug 956 (CS -Extrakt) und 752 (Oberraum) verglichen mit dem inneren Standard, der gleich 100 gesetzt wurde. Die Angabe in der Tabelle zeigt, daß die hohe Temperatur in Beispiel 2 die Fermentationsgeschwindigkeit verringerte, jedoch den Gehalt an flüchtigen Stoffen relativ zu Beispiel 1 vergrößerte.

Beispiel 3

1OO Liter der herkömmlichen Vürze wurden durchlüftet und mit etwa 10 Millionen Zellen/cm angestellt und bei einer konstanten Temperatur von 22,2°C, einer Rührgeschwindigkeit von 33 Umdrehungen/ min und einem CO -Überdruck von 1,05 atü fermentiert. Die Hefekonzentration erreichte ein Maximum von 5»37 g/l (Trockenge-Wichtsbasis) und 53 Millionen Zellen/cm . Es waren 90 Stunden erforderlich, um alle fermentierbaren Zucker zu assimilieren und weitere 5 Stunden (zu einer Gesamtsumme von 95 Stunden), um den Diacetyl-Gehalt auf 0,10 ppm zu senken. Der Gehalt an flüchtigen Stoffen als gesamter relativer GLC-Peakbereich betrug 820 (CS₂-Extrakt) und 298 (Oberraum). Das Beispiel 3 zeigt, daß in Gegenwart eines CO_-Überdruckes von 1 ,O6 atü die Bildung vnn flüchtigen Stoffen, wie sie normalerweise das Gärungsverfahren bei dieser Temperatur begleitet, ohne Änderung der beschleunigten Gärungsgeschwindigkeit unterdrückt wurde.

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Beispiel

Bei diesen Besispiel handelt es sich um ein weiteres Eontrollbeispiel und die Bedingungen dieser Gärung wurden gewählt, um die Merkmale der herkömmlichen handelsüblichen Lager-Gärung und die Merkmale des erhaltenen Rohbieres zu verdoppeln.

100 Liter der zuvor beschriebenen handelsüblichen Würze wurden in der ebenfalls zuvor beschriebenen Weise behandelt und nachfolgend bei 15°C fermentiert, ohne daß ein COg-Überdruck angewendet wurde. Es wurde eine konstante niedrige Rührgeschwindigkeit von 33 Umdrehungen/min angewendet, um die natürlichen Bewegungsbedingungen in dem handelsüblichen Gärtank zu verdoppeln. Die Konzen-

an gelöstem C< ⁵ Flüssigkeit.

tration an gelöstem CO₂ in der Gärflüssigkeit betrug 1,52 cm' an

Es waren etwa 172 Stunden erforderlich, um den Diacetyl-Gehalt auf 0,10 ppm abzusenken und weitere 6 Stunden waren erforderlich, um die Gärung der zugänglichen Kohlenhydrate zu beenden. So wurde eine Gesamtzeit von 178 Stunden (7»4 Tage) erfordert, um das Ende der Gärung nach vorstehend genannten Kriterien zu erreichen.

Die Hefekonzentration erreichte ein Maximum von 5*9 g/l (Trockengewicht sbasis) und 58 Millionen Zellen/cm*. Die Gesamtkonzentration an flüchtigen Produkten wurde durch Gas-Flüssigkeitschromatographie zu 872 relativ zu dem Referenz-Standard, wie er bei dieser analytischen Methode verwendet wird, ermittelt.

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Die benötigte Gärzeit und das Hefewachstum und die Konzentration an flüchtigen Stoffen sind typisch für das Lagerbier der Erfindung.

Beispiel 5

Die Bedingungen dieser Gärung wurden derart gewählt, um den Einfluß des Gärvorganges bei einer Temperatur weit oberhalb der normalen Lager-Praxis zu demonstrieren.

j00 Liter der vorstehend erwähnten handelsüblichen Würze wurden, wie ebenfalls vorstehend ausgeführt, behandelt und anschließend bei 22,2⁰C ohne Anwendung von COp-Überdruck fermentiert. Es wurde eine konstante Rührgeschwindigkeit von 33 Umdrehungen/min angewendet, um die Bewegungsbedingungen, wie sie auf natürliche Weise in den handelsüblichen Gärtanks auftreten, zu verdoppeln. Die Konzentration an gelöstem COp in der Gärflüssigkeit betrug 1,3o cm^ an COp/cm* Flüssigkeit.

Es waren etwa 85 Stunden erforderlich, um die verfügbaren Kohlenhydrate zu fermentieren und weitere 4- Stunden waren erforderlich, um den Diacetyl-Gehalt auf 0,10 ppm abzusenken. So betrug die gesamte Gärungszeit nach den vorstehend genannten Merkmalen 89 Stunden (bei 3,7 Tage7.

Das Hefewachstum erreichte ein Maximum von 6,45 g/l Trockengewicht und 77 Zellen/cm'. Die Gesamtkonzentration an flüchtigen Stoffen relativ zu dem GLC-Beferenzstandard betrug 950.

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Während somit die erhöhte Gärungstemperatur die Gärungszeit um etwa 30 % abkürzte, wurde das Hefewachstum und die Konzentration an flüchtigen Bestandteilen auf ein Niveau gesteigert, welches wesentlich über unserem rohen Lagerbier liegt.

Beispiel 6 -

Die Bedingungen dieser Gärung umfassen die Erfindung. Die Bedingungen sind so gewählt, daß bei Anwendung des richtigen Ausmaßes COp-Überdruck die Konzentration an gelöstem COp aufrechterhalten werden kann und die Gärung bei einer Temperatur durchgeführt werden kann, welche weit oberhalb der akzeptierten Lager-Gärungspraxis liegt, ohne daß die üblichen nachteiligen Effekte des übermäßigen Hefewachstums und der übermäßigen Bildung von flüchtigen Bestandteilen einer Hochtemperatur-Gärung auftreten, während andererseits eine verkürzte Gärungszeit aufgrund der erhöhten Temperatur erhalten wird.

100 Liter der vorstehend erwähnten handelsüblichen Würze wurden wie ebenfalls vorstehend erwähnt behandelt und nachfolgend bei einer konstanten Temperatur von 22,2⁰C und einem konstanten CO₂-Überdruck von 0,36 atü fermentiert. Es wurde eine konstante Rühr- *eape*«:*tt»geschwindigkeit von 33 Umdrehungen/min gewählt, um die Bewegungsbedingungen, wie sie auf natürliche Weise durch die CO₂-Entwicklung in den handelsüblichen Gärtanks auftreten, zu verdoppeln. Die Konzentration an gelöstem CO₂ in der Flüssigkeit betrug 1,88 cm' an COg/cm' der Gärflüssigkeit.

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Es waren etwa 93 Stunden erforderlich, um den Diacetyl-Gehalt auf 0,1o ppm abzusenken und weitere 2 Stunden waren erforderlich, um die Fermentation der zugänglichen Kohlenhydrate zu beenden. Somit wurde eine Gesamtzeit von 95 Stunden (4,0 Tage) benötigt, um das Ende der Gärung zu erreichen auf der Basis der vorstehend beschriebenen Merkmale.

Das Hefewachstum erreichte ein Maximum von 5»9 g/l Trockengewicht und 59 Millionen Zellen/cm*. Die Gesamtkonzentration an flüchtigen Stoffen relativ zu dem GLC-Beferenzstandard betrug 82o,

Somit unterdrückte die Anwendung des richtigen COg-Überdruckes bei dieser erhöhten Temperatur sowohl das Wachstum als auch die Bildung von flüchtigen Produkten, so daß beide typisch waren für unser herkömmliches Lager-Bier gemäß Beispiel 4-, während gleichζweitig die verminderte Gärungszeit der Hochtemperatur-Gärung nach Beispiel 5 erreicht wurde.

Beispiel 7

Die Bedingungen für diese Gärung wurden so gewählt, um zu demonstrieren, daß die Entdeckung, daß die Unterdrückung sowohl des Hefewachstums als auch der Bildung an flüchtigen Bestandteilen direkt mit der Konzentration an gelöstem CO₂ zusammenhängt, welche durch die Menge des angewendeten COg-Überdruckes hervorgerufen wird.

100 Liter der vorstehend erwähnten handelsüblichen Würze wurden,

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wie ebenfalls vorstehend ausgeführt, behandelt und nachfolgend bei einer konstanten Temperatur von 22,2⁰C unter einem konstanten COp-Uberdruck von 0,98 atu fermentiert. Wie vorstehend beschrieben wurde eine konstante Rührgeschwindigkeit von 33 Umdrehungen/min aufrechterhalten. Die Konzentration an gelöstem COp in der Flüssigkeit betrug 2,35 cm* an COp/cm* Bier.

Es wurde eine Gesamtzeit von 1o2 Stunden (4,25 Tagen) benötigt, um das Ende der Gärungzu erreichen unter Zugrundelegung der vorstehend beschriebenen Merkmale.

Das Hefewachstum erreicht ein Maximum von 5» 5 g/l Trockengewicht, währenddie Gesamtkonzentration an flüchtigen Produkten relativ zu dem GLC-Referenzstandard 667 betrug. Als Ergebnis der niedrigen Konzentration an flüchtigen Bestandteilen war der Geruch unannehmbar mild für ein typisches Lagerbier.

Somit unterdrückt die Anwendung von übermäßigem COp-Uberdruck bei dieser erhöhten Temperatur sowohl das Hefewachstum als auch die Bildung von flüchtigen Bestandteilen übermäßig im Vergleich zu Beispiel 4-, welches beispielsweise eine herkömmliche Lager-Gärung und ein rohes Bier beschreibt. Die verminderte Gärungezeit war typisch für dose Temperatur.

Die zugehörigen Daten für die Gärungen, die in den Beispielen 4 bis 7 beschrieben wurden, werden in Tabelle 1 aufgeführt.

Ee ist bemerkenswert, daß in allen, bei der erhöhten Temperatur

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von 22,2°C durchgeführten Beispielen, die gesamte Gärungszeit (die längste Zeit, die zur Erfüllung der beiden Merkmale der Beendigung der Gärung notwendig ist) weit unterhalb von dem Beispiel 4- lag, welches bei einer Lager-Gärungstemperatur von 15,0 ⁰C durchgeführt worden war.

Bemerkenswert ist ferner die inverse Beziehung zwischen der Konzentration an gelöstem C0_ und sowohl dem maximalen Hefewachstum als auch der Konzentration an flüchtigen Bestandteilen. Die Zahlenangaben werden in Abbildung 3 graphisch wiedergegeben. Daraus ergibt sich, daß mit steigender Konzentration an gelöstem CO₂ das maximale Hefewachstum und die Konzentration an flüchtigen Bestandteilen abnimmt. Diese Beziehung gilt für die Konzentration an gelöstem CO₂ in allen Fällen und ist nicht abhängig von dem Ausmaß des COp-Uberdruckes. Dies unterstreicht den Wert der Entdeckung, daß das Ausmaß an gelöstem COo vorherrschend das Hefewachstum und die Konzentration an flüchtigen Bestandteilen kontrolliert} der 002-tlberdruck ist ein Mittel zur Einstellung der Konzentration des gelösten COp auf das benötigte Niveau. Die Kenntnis des Einflusses der Gärungstemperatur, der Bewegung und des COp-Überdruckes auf das Niveau des gelösten COp unter übersättigten Bedingungen ist wichtig für die Ermittlung des Ausmaßes des COp-Uberdruckes, der notwendig ist, um im richtigen Ausmaß das Hefewachstum und die Bildung von flüchtigen Bestandteilen zu unterdrücken auf Mengen, wie sie bei der herkömmlichen Lager-Gärung überwiegen.

8 O 9 s ? 4 / Π 5 L B

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- 21 -Tabelle I

Beispiel	15,o	5	6	7
Temperatur (⁰C)	33	22,2	22,2	22,2
Rühren (U/min)	0	33	33	33
CO₂-DrUCk. (atü)	5,9	0	0,56	0,98
Hefe-Trockengewicht (g/l)	1,52	6,45	5,9	5,52
Konzentration an gelö stem CO₂ (cm⁵/cm³ Bier)·	178	1,3o	1,88	2,35
Ende der Zucker assimilation	172	85	95	80
(Stünden) Si₀S^l ^PPm	89	93	1o2

Gesamtgehalt an flüchtigen Stoffen (relativer GLC-Peakbereich)" 872 950 820 667

* Während der aktiven Gärung vorherrschender Wert.

·* Bereich relativ zum mit 100 bewerteten inneren Standard.

Ein COp-Überdruck in einem so niedrigen Bereich wie 0,14 atü in Verbindung mit einer entsprechend erhöhten Temperatur (in den Bereich der Erfindung fallend) wird das vorteilhafte Ergebnis bringen, zur gleichen Zeit ein annehmbares Bier herzustellen,

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und die Gärungszeit zu verringern. CO₂-Uberdrucke oberhalb dieser unteren Grenze sind ebenfalls geeignet und sind abhängig von der verwendeten Temperatur unter der Annahme, daß die Bewegungsgeschwindigkeit konstant ist. Im allgemeinen sind Überdrucke im Bereich von 0,14 bis 1,4- atü bevorzugt.

Der OOo-tiberdruck wird vorzugsweise am Ende der Hefe-Verzögerungsphase angelegt. Zusätzlich und/oder im Wechsel kann der verwendete COp-Überdruck geeigneterweise zum Teil der normal und autogen entwickelte während des Gärungsvorganges sein. Dieser natürliche Druck wird im Gefäß und in dem Oberaum festgehalten, kann jedoch auch kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit wunschweise abgelassen werden, während der erwünschte Überdruck zurückbfeehalten wird.

Der COg-Überdruck auf der Oberfläche der Gärungsflüssigkeit führt selbstverständlich zu einem Wachstum der Konzentration an gelöstem COo in dem Inneren der Flüssigkeit und eben dieses gelöste CO₂ führt zu den vorteilhaften Effekten.

Die Temperaturen für die herkömmlichen Gärung des Bieres vom Lager-Typ in den Vereinigten Staaten liegen üblicherweise im Bereich von 12,2 bis 13,9°C. Aus den Untersuchungen der Erfinder ist bekannt, daß eine Steigerung der CO ,,-Konzentration oder die Verwendung eines COp-Überdrucks die Gärungszeit bei Verwendung dieser Temperaturen nicht verringert. Somit werden Temperaturen von mindestens 15»6°C empfohlen. Es können Temperaturen bis zu

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29,4°© angewendet werden. Somit liegt der erfindungsgemäße breite Anwendungst&eich in einem Temperaturgebiet von 15,6°C bis 29,4⁰C. Bevorzugt ist jedoch der engere Temperaturbereich von 15,6⁰C bis 23,9°C

Diese höheren Temperaturen müssen von COp-Uberdrucken begleitet sein, um die Konzentration des gelösten COp auf dem gewünschten Niveau von 1,5 bis 2,ο cm* Bier zu halten. Andernfalls hat das Bier einen weinartigen und/oder esterartigen Geschmack und Geruch.

Der Gärungsprozeß ist ein exothermer Vorgang und die GärflüseLgkeit erwärmt sich. Bei herkömmlichen Gärungen wird diese Hitze durch Kühlung entfernt. Bei der vorliegenden Erfindung ist Kühlung ebenfalls wünschenswert, jedoch nur zu dem Zweck, die Gärwürze auf einer Temperatur innerhalb des höheren Temperaturbereiches zu halten. Das bedeutet, daß im Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht so viel Hitze abgezogen wird, wie bei herkömmlichen Gärungsverfahren. Andererseits kann externe Hitze angelegt werden, wenn die Umstände es erfordern. Die obere Temperaturgrenze ist die Temperatur, bei welcher der Stoffwechselvorgang der Hefe sich wesentlich ändert. Abhängig von den Bedingungen liegt diese Temperatur bei etwa 29,^⁰C

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Gärungszeit zu verkürzen. Bei Anwendung dieser steigenden Gärungstemperatur und bei der Aufrechterhaltung der Konzentration des gelösten CO₂ auf einem

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bestimmten Niveau mit Hilfe eines CO,,-Überdruckes wird nicht vorwiegend eine bestimmte spezifische Zeit angestrebt, sondern vielmehr eine Verminderung der Zeit, die normalerweise erforderlich wäre, wenn die Erfindung nicht benutzt würde. Bei einer Gärung, die zu ihrer Vollendung normalerweise etwa 8 Tage braucht, kann unter Anwendung der Erfindung erwartet werden, die Gärungszeit auf 4 bis 5 Tage zu verringern. Andererseits kann die Zeit für eine üblicherweise 10 Tage dauernde Gärung auf 5 bis 6 Tage reduziert werden usw. Die Ursache für diesen Unterschied ist selbstverständlich der Wechsel in der Gärungseinrichtung, den Würzeigenschaften, den unterschiedlichen Abläufen in den Brauereien usw. Im allgemeinen jedoch führt die Verwendung der Erfindung zu einer Reaktion der Gärungszeit unter Vorgabe einer Reihe von Bedinungen um etwa 25 bis 75 %» Üblicherweise ist eine Gärung unter Verwendung der Erfindung innerhalb von 5o bis 175 Stunden abgeschlossen. Diese Zeitersparnis führt dazu, daß die Kapazität der Einrichtung um den vorstehendgenannten prozentualen Faktor vergrössert wird. Diese Vorteile werden offensichtlich von dem Umstand begleitet, daß die finanziellen Aufwendungen reduziert werden.

In der vorstehenden Beschreibung wurden bestimmte Beispiele unter Verwendung spezieller Bedingungen beschrieben. Aus diesen Beispielen geht hervor, daß es im Sinne und Umfange der vorliegenden Erfindung liegt, daß die Konzentration an gelöstem COp in dem Bier auf einem gewünschten Niveau gehalten wird unter beschleunigten Gärungsbedingungen durch Anderag der Temperatur, der Bewegung oder des COp-Überdruckes während der Gärung. Dr.Wa/ho

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eerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Lager-Bieres durch Untergärung, dadurch gekennzeichnet, daß die Fermentation bei einer erhöhten Temperatur von 1,5°C bis etwa 29,5°C durchgeführt wird, während die Konzentration an gelöstem CO₂ in der Fermentationsflüssigkeit bei etwa 1,5 bis etwa 2,0 cnr pro cnr* Fermentationsflüssigkeit durch Anwendung eines CO -Überdruckes von etwa 0,14 atü bis 1_tk atü, liegt.

2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß die Temperatur 15»5 C bis etwa 23*9 C beträgt und ein CO -Uberdru< von etwa 0,1*1 atü bis etwa 0,84 atü vorherrscht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur bei etwa 22,2°C liegt und ein COg-Überdruck von 0,56 atü herrscht.

k. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit der Temperatur auch der CO₂-Überdruck gesteigert wird, um die Konzentration an gelöstem C0„ auf dem gewünschten Niveau zu halten.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2, 3 oder k, dadurch gekennzeichnet . daß die Fermentation bei der angegebenen Temperatur durchgeführt wird, und die genannte Konzentration von gelöstem CO für etwa 50 bis etwa 175 Stunden aufrechterhalten wird.

6. Lager-Bier, dadurch gekennzeichnet, daß es Untergärung nach

B0987W05AR
ORIGINAL INSPECTED

einem der Verfaliren der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt wird.

R Γ f; ^/ W O M P