Optimizacija procesa fermentacije pivskog kvasca i ekstrakta kvasca
84cap pivski kvasac i njegova tehnologija ekstrakcije
Među industrijskim primenama Saccharomyces cerevisiae, dva najpoznatija mesta su da pomaže u kuvanju piva, pretvarajući šećer u alkohol, a istovremeno dodaje ukus; drugi je da se aktivni kvasac koristi u pečenju hljeba, pomažući pekarskim proizvodima da budu mekani, a također može dodati okus. Iako su, strogo govoreći, oba Saccharomyces cerevisiae, još uvijek postoje mnoge razlike u dizajnu procesa industrijske fermentacije.
Ovaj članak uglavnom govori o inženjerskom procesu fermentacije kvasca u procesu varenja piva, kao io najnovijem tehnološkom smjeru obrade pivskog otpada kvascem, kako bi se pružile neke informacije za poduzeća.
1. Tipični procesi varenja piva
Sljedeća slika je tipičan dijagram toka procesa za pripremu piva:
Proces kuvanja piva uključuje proizvodnju slada, mljevenje, gnječenje, odvajanje ekstrakta, dodavanje i kuhanje hmelja, uklanjanje hmelja i taloga, hlađenje i aeraciju, fermentaciju, odvajanje kvasca iz piva, starenje, sazrijevanje i pakovanje, između ostalog. Svrha cijelog procesa je pretvaranje škroba iz žitarica u šećer, zatim fermentacija kvascem kako bi se dobio alkohol i na kraju dobivanje gotovog proizvoda.
Postoje mnoge vrste i okusi piva koji su izvan okvira ove rasprave. Ovdje ga samo ukratko opisujemo i razumijemo.
2. Inženjering procesa fermentacije pivskog kvasca
Fermentacija pivskog kvasca je zapravo šaržna fermentacija. Rezervoari koji se koriste uglavnom su za pretvaranje šećera u alkohol, što se razlikuje od krajnje svrhe fermentacije pekarskog kvasca, a to je dobivanje samog kvasca. Uobičajeni rezervoari za fermentaciju piva su svi cilindrični i konusni rezervoari za fermentaciju, kao što je prikazano u nastavku:
Dizajn rezervoara za fermentaciju piva je naravno zato što se radi o anaerobnoj fermentaciji, koja se prilično razlikuje od naših konvencionalnih rezervoara za aerobnu fermentaciju. Međutim, dizajn se uglavnom zasniva na sljedećim razmatranjima:
a: Dno konusa pomaže da se ostatak i kvasac slegnu na kraju fermentacije;
b: Dno konusa olakšava odliv bistre tečnosti i stratifikaciju ostatka;
c: Dno konusa takođe pomaže u CIP čišćenju, itd.
Neke vrste metoda kontinuirane fermentacije su također isprobane za fermentaciju pivskog kvasca, kao što je sistem kontinuirane fermentacije s miješanjem u više spremnika prikazan ispod:
Na primjer, u novijoj oblasti anaerobne fermentacije singasa koriste se sljedeći sistemi spremnika za kontinuiranu fermentaciju i naravno drugi klasičniji veliki rezervoari za anaerobnu fermentaciju, koji ovdje nisu navedeni:
Ovi sistemi kontinuirane fermentacije još uvijek moraju mnogo naučiti. Na primjer, trenutni kontinuirani sistem anaerobne fermentacije, kako cirkulirati, kako reciklirati, kako poboljšati prinos, itd., može se naučiti i proučavati na dubljem nivou. Međutim, koliko se ovaj kontinuirani sistem fermentacije koristi za fermentaciju pivskog kvasca, oni ne uspijevaju. Razlog je vjerovatno taj što se prinos, okus itd. ne kontrolira dobro. Mnogi ljudi u Kini su također koristili ovu vrstu kontinuirane fermentacije za druge proizvode, ali nisu shvatili suštinu i u osnovi su završili neuspjehom. Stoga, ovdje je i podsjetnik za prolazne majstore fermentacije.
Ovdje se neće raspravljati o tehnologiji i specifičnim operacijama procesa fermentacije piva. Ako bude potrebno, o tome ćemo razgovarati posebno.
Tretman otpadnog pivskog kvasca
3.1. Konvencionalne metode tretmana otpadnog pivskog kvasca
Potrošeni pivski kvasac je drugi najzastupljeniji nusproizvod pivara. Glavni razlog je taj što je količina kvasca proizvedenog tokom fermentacije piva otprilike 4 do 5 puta veća od količine kvasca dodanog na početku fermentacije. To znači da se na svaki kilogram kvasca koji se koristi za početak fermentacije proizvodi dodatnih 4 do 5 kilograma kvasca. Iako se ovi kvasci mogu reciklirati, broj puta je ograničen, pa se nazivaju otpadnim kvascima.
Relativno govoreći, relativno jednostavna metoda za preradu pivskog kvasca je da se prvo izvrši predtretman kao što je pranje i odgorčavanje, zatim se izvrši drobljenje zidova, a zatim da se dobije potreban prah kvasca ili ekstrakt kvasca. Za specifičnu tehnologiju obrade ekstrakta kvasca, pogledajte naš drugi članak o tehnologiji ekstrakta kvasca. Evo kratkog opisa procesa od pivskog kvasca do ekstrakta kvasca. Proces uključuje:
Fermentacija kvasca - razgradnja kvasca - centrifugiranje - isparavanje i koncentracija - sušenje
Konačni proizvod dobijen ovim jednostavnim postupkom obrade pivskim kvascem uglavnom se koristi u oblasti stočne hrane, ali se ne može koristiti u oblasti hrane i kozmetike. Može se čak koristiti i kao dodatak medija u oblasti biološke fermentacije, što je nezadovoljavajuće. Ovo se veoma razlikuje od ekstrakta kvasca proizvedenog isključivo od pekarskog kvasca koristeći izvore šećera. Naravno, na površini je to razlika u cijeni, ali zapravo treba proširiti razmišljanje, otkriti neke razloge za razlike i povećati tržišnu vrijednost pivskog kvasca.
3.2. Razlozi lošije kvalitete ekstrakta pivskog kvasca
Ekstrakt pivskog otpadnog kvasca ima jak gorak ukus. Prema stepenu gorčine piva između 5 i 120, vrijednost gorčine EBU mnogih testiranih prahova suhog ekstrakta je veća od 8, mnogi su čak i veći od 30, pa čak i praćeni nekim nepoželjnim koksom. Pasty ukus. Kvalitet ekstrakta pivskog kvasca je nešto lošiji, a razlozi su vjerovatno sljedeći.
a: Pivski otpadni kvasac, to su uglavnom gorke tvari proizvedene u hmelju, odnosno izo-alfa kiseline (kao što su humulon i izohumulon), tanini itd., koji će se adsorbirati na ćelijski zid kvasca tokom procesa fermentacije; ·
b: Svježi kvasac koji izlazi iz pivare ima različite stope preživljavanja u zavisnosti od lokacije i stope cirkulacije, u rasponu od 30% do 90%, a kvalitet varira;
c: U procesu prikupljanja otpadnog kvasca u pivarama, različiti procesni objekti će oštetiti sam kvasac u različitom stepenu i uzrokovati različite stepene zagađenja; ·
d: Postoji mnogo metoda za razbijanje ćelijskog zida kvasca kao što je prikazano na donjoj slici, uključujući enzimske metode, ultrazvuk, hemijske metode, itd., od kojih će svaka imati drugačiji uticaj na konačni rezultat.
3.3. Prijedlozi za poboljšanje kvalitete ekstrakta pivskog kvasca
Učinak istrošenog pivskog kvasca je velik i ima mnogo prostora za povećanje vrijednosti. U cilju poboljšanja kvaliteta proizvoda od otpadnog kvasca, mnoge kompanije su uložile velike napore u ovim oblastima, a posebno neki poznati svetski proizvođači piva. Na primjer, Anheuser-Busch InBev je pokrenuo projekat životnog kvasca kako bi posebno prevazišao ovaj problem; kao što je Francuska start-up kompanija za kvasac implementirala je jedinstvenu tehničku inovaciju za uklanjanje gorčine; Japansko pivo Kirin, na primjer, već ima neke patentirane tehnologije za uklanjanje gorčine iz pivskog kvasca.
Ovo sve dokazuje da je upotreba otpadnog pivskog kvasca za proizvodnju vrhunskih proizvoda od ekstrakta kvasca realizovana na međunarodnom nivou. Osvrnuli smo se na neke klasične strane knjige o varenju piva, kao i na tehnologiju fermentacije i proizvodnje ekstrakta kvasca, i naravno na nedavna međunarodna istraživanja o procesu otpadnog ekstrakta pivskog kvasca. Pozivanje na njih nije ništa drugo nego traženje razloga i tehnika proboja. Kroz jednostavnu organizaciju, u nastavku su naši opći prijedlozi za poboljšanje kvalitete ekstrakta kvasca, samo za referencu.
Korisnije je koristiti svježi istrošeni kvasac nego sušeni istrošeni kvasac; ·
Iako se rezultati ogledaju u proizvodima od kvasca, relativno je važniji proces predtretmana otpadnog kvasca;
Ideja da se svi proizvodi pretvaraju u vrhunske ekstrakte možda nije realna i moramo razmotriti odstupanje od izvora pivskog kvasca;
Naredni proces razaranja ćelijskog zida može imati mnogo faktora koji se mijenjaju, što dovodi do različitih rezultata, ali to je i smjer većine istraživanja. Razumijevanje više stranih informacija pomoći će odabiru najprikladnijeg metoda industrijske proizvodnje;
Molimo pogledajte gore navedene mjere opreza za proizvodni proces i rad pekarskog kvasca kako biste pomogli u stabilizaciji kvalitete ekstrakta pivskog kvasca.
Iako, iz naše perspektive, vjerujemo da bi to moglo poboljšati dizajn i kvalitet proizvoda ekstrakta pivskog otpadnog kvasca, prije implementacije, također preporučujemo da neke kompanije i istraživačke institucije mogu učiniti isto što i industrijska proizvodnja. Najbolje je istražiti male i pilot testove prije nego što pređete na industrijsku proizvodnju.
