Optimizacija procesa fermentacije pivskega kvasa in ekstrakta kvasa
84 cap pivski kvas in tehnologija njegovega ekstrakta
Med industrijskimi aplikacijami Saccharomyces cerevisiae sta dve najbolj znani mesti, da pomaga pri varjenju piva, pretvarjanju sladkorja v alkohol in dodajanju okusa; drugo pa je, da se aktivni kvas uporablja pri peki kruha, kar pomaga, da so pekovski izdelki puhasti, in lahko dodajo okus. Čeprav sta, strogo gledano, oba Saccharomyces cerevisiae, je še vedno veliko razlik v zasnovi procesa industrijske fermentacije.
Ta članek obravnava predvsem inženirski proces fermentacije kvasovk v procesu varjenja piva, pa tudi najnovejšo tehnološko usmeritev obdelave odpadnega pivskega kvasa, da bi zagotovil nekaj informacij za podjetja.
1. Tipični postopki varjenja piva
Naslednja slika je tipičen diagram poteka postopka za varjenje piva:
Postopek varjenja piva med drugim vključuje proizvodnjo sladu, mletje, drozganje, ločevanje ekstrakta, dodajanje in vrenje hmelja, odstranjevanje hmelja in usedlin, hlajenje in prezračevanje, fermentacijo, ločevanje kvasa iz piva, staranje, zorenje in pakiranje. Namen celotnega procesa je, da žitni škrob pretvorimo v sladkor, nato s kvasom fermentiramo v alkohol in na koncu dobimo končni izdelek.
Obstaja veliko vrst in okusov piva, ki presegajo obseg te razprave. Tukaj ga le na kratko opisujemo in razumemo.
2. Fermentacijski procesni inženiring pivskega kvasa
Vrenje pivskega kvasa je pravzaprav šaržna fermentacija. Cisterne, ki se uporabljajo, so namenjene predvsem pretvarjanju sladkorja v alkohol, kar se razlikuje od končnega namena fermentacije pekovskega kvasa, ki je pridobivanje samega kvasa. Običajni rezervoarji za fermentacijo piva so vsi cilindrični in stožčasti rezervoarji za fermentacijo, kot je prikazano spodaj:
Zasnova rezervoarja za fermentacijo piva je seveda zato, ker gre za anaerobno fermentacijo, ki se precej razlikuje od naših običajnih rezervoarjev za aerobno fermentacijo. Vendar zasnova v glavnem temelji na naslednjih vidikih:
a: Konusno dno pomaga, da se ostanki in kvas usedejo ob koncu fermentacije;
b: stožčasto dno olajša odtok čiste tekočine in razslojevanje ostankov;
c: Konusno dno pomaga tudi pri CIP čiščenju itd.
Nekatere vrste neprekinjenih metod fermentacije so bile preizkušene tudi za fermentacijo pivskega kvasa, kot je sistem neprekinjene fermentacije z več rezervoarji, prikazan spodaj:
Na primer, naslednji sistem neprekinjenih stolpnih fermentacijskih rezervoarjev in seveda drugi bolj klasični obsežni rezervoarji za anaerobno fermentacijo se uporabljajo na novejšem področju anaerobne fermentacije sintetičnega plina, ki tukaj niso navedeni:
Ti sistemi kontinuirane fermentacije se morajo še veliko naučiti. Na primer, trenutnega kontinuiranega sistema anaerobne fermentacije, kako krožiti, kako reciklirati, kako izboljšati izkoristek itd., se je mogoče naučiti in preučiti na globlji ravni. Vendar, kolikor se ta kontinuirani fermentacijski sistem uporablja za fermentacijo pivskega kvasa, ne uspejo. Razlog je verjetno v tem, da pridelek, okus itd. niso dobro nadzorovani. Mnogi ljudje na Kitajskem so to vrsto neprekinjene fermentacije uporabljali tudi za druge izdelke, vendar niso dobili bistva in so se v bistvu končali z neuspehom. Zato je tukaj tudi opomnik za mimoidočih mojstrov fermentacije.
O tehnologiji in specifičnih postopkih procesa fermentacije piva tukaj ne bomo razpravljali. Če bo potrebno, se bomo o tem pogovorili ločeno.
Obdelava odpadnega pivskega kvasa
3.1. Konvencionalne metode obdelave odpadnega pivskega kvasa
Izrabljeni pivski kvas je drugi najpogostejši stranski proizvod pivovarn. Glavni razlog je, da je količina kvasa, proizvedenega med fermentacijo piva, približno 4- do 5-krat večja od količine kvasa, dodanega na začetku fermentacije. To pomeni, da za vsak kilogram kvasa, ki ga uporabimo za začetek fermentacije, nastane dodatnih 4 do 5 kilogramov kvasa. Čeprav je te kvasovke mogoče reciklirati, je številokrat omejeno, zato jih imenujemo odpadne kvasovke.
Relativno gledano je sorazmerno preprosta metoda za predelavo pivskega kvasa, da najprej izvedemo predobdelavo, kot sta pranje in razgrenčenje, nato izvedemo drobljenje sten in nato nadaljnji postopek, da dobimo zahtevani kvasni prah ali ekstrakt kvasa. Za posebno tehnologijo predelave ekstrakta kvasa si oglejte naš drugi članek o tehnologiji ekstrakta kvasa. Tukaj je kratek opis postopka od pivskega kvasa do kvasnega ekstrakta. Postopek vključuje:
Vrenje kvasa - razgradnja kvasa - centrifugiranje - izhlapevanje in koncentracija - sušenje
Končni izdelek, pridobljen s tem preprostim postopkom obdelave s pivskim kvasom, se uporablja predvsem na področju živalske krme, ni pa ga mogoče uporabiti na področju prehrane in kozmetike. Uporablja se lahko celo kot medijski dodatek na področju biološke fermentacije, kar je nezadovoljivo. To se zelo razlikuje od ekstrakta kvasa, proizvedenega izključno iz pekovskega kvasa z uporabo virov sladkorja. Seveda je na videz razlika v ceni, v resnici pa bi morali razširiti naše razmišljanje, ugotoviti nekaj razlogov za razlike in povečati tržno vrednost pivskega kvasa.
3.2. Vzroki za slabšo kakovost ekstrakta pivskega kvasa
Izvleček pivskih odpadnih kvasovk ima močan grenak okus. Glede na stopnjo grenkobe piva med 5 in 120 je vrednost grenkobe EBU mnogih testiranih suhih ekstraktov v prahu višja od 8, mnogi so celo višji od 30 in jih celo spremlja nekaj nezaželene kokakole. Pečast okus. Kakovost ekstrakta pivskega kvasa je nekoliko slabša, razlogi pa so verjetno naslednji.
a: Pivski odpadni kvas, to so predvsem grenke snovi, proizvedene v hmelju, in sicer izo-alfa kisline (kot sta humulon in izohumulon), tanini itd., ki se med postopkom fermentacije adsorbirajo na celično steno kvasovk; ·
b: Sveži kvas, ki prihaja iz pivovarne, ima različne stopnje preživetja glede na lokacijo in stopnjo kroženja, ki segajo od 30 % do 90 %, kakovost pa se razlikuje;
c: V procesu zbiranja odpadnega kvasa v pivovarnah bodo različni procesni obrati do različnih stopenj poškodovali sam kvas in povzročili različne stopnje onesnaženja; ·
d: Obstaja veliko metod za motenje celične stene kvasovk, kot je prikazano na spodnji sliki, vključno z encimskimi metodami, ultrazvokom, kemičnimi metodami itd., od katerih bo imela vsaka drugačen vpliv na končni rezultat.
3.3. Predlogi za izboljšanje kakovosti ekstrakta pivskega kvasa
Proizvodnja izrabljenega pivskega kvasa je velika in obstaja veliko prostora za izboljšanje vrednosti. Da bi izboljšali kakovost odpadnih proizvodov iz kvasa, so si mnoga podjetja na teh področjih vložila veliko truda, zlasti nekateri znani mednarodni pivovarji. Na primer, Anheuser-Busch InBev je začel projekt življenjskih kvasovk, da bi posebej premagal to težavo; francosko novoustanovljeno podjetje s kvasom je uvedlo edinstveno tehnično inovacijo za odpravo grenkobe; Japonski Kirin Beer je na primer že imel nekaj patentiranih tehnologij za odstranjevanje grenkobe iz pivskega kvasa.
Vse to dokazuje, da je bila uporaba odpadnega pivskega kvasa za izdelavo vrhunskih izdelkov iz kvasnih ekstraktov mednarodno uveljavljena. Sklicevali smo se na nekaj klasičnih tujih knjig o varjenju piva, pa tudi na tehnologijo fermentacije in proizvodnje kvasnega ekstrakta ter seveda nedavne mednarodne rezultate raziskav o procesu odpadnega pivskega kvasnega ekstrakta. Sklicevanje nanje ni nič drugega kot iskanje razlogov in prebojnih tehnik. S preprosto organizacijo so naslednji naši splošni predlogi za izboljšanje kakovosti kvasnega ekstrakta, samo za referenco.
Koristneje je uporabiti svež kvas kot posušen kvas; ·
Čeprav se rezultati odražajo v izdelkih iz kvasa, je relativno bolj pomemben postopek predobdelave odpadnega kvasa;
Zamisel, da bi vse izdelke predelali v vrhunske ekstrakte, morda ni realna, zato moramo razmisliti o preusmeritvi od vira pivskega kvasa;
Kasnejši proces motenj celične stene ima lahko številne spremenljive dejavnike, ki vodijo do različnih rezultatov, vendar je to tudi smer večine raziskav. Razumevanje več tujih informacij bo pomagalo izbrati najprimernejšo metodo industrijske proizvodnje;
Upoštevajte zgornje varnostne ukrepe za proizvodni proces in delovanje pekovskega kvasa, da pomagate stabilizirati kakovost ekstrakta pivskega kvasa.
Čeprav z našega vidika verjamemo, da bi to lahko izboljšalo zasnovo in kakovost proizvodov izdelkov iz ekstrakta odpadnega kvasa iz piva, pred uvedbo tudi priporočamo, da lahko nekatera podjetja in raziskovalne ustanove storijo enako kot industrijska proizvodnja. Najbolje je raziskati majhne in pilotne preizkuse, preden nadaljujete z industrijsko proizvodnjo.
