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"Procédé de fermentation et de maturation continues de la bière."
La présents invention concerne un procède de fer- mentation et de maturation continues de la bière. On sait que pour la fabrication de la bière, la fermentation principale peut être effectuée dans un procédé continu, et on utilise alors des procédés à continuité homogène à deux ou plusieurs opérations.
Dans la première opération, on effectue le plus souvent la multiplication de la levure par insufflation d'air, le processus de fermentation principale se faisant dans la seconde opération ou dans les opérations suivantes. Les chambres de réaction sont alors disposées horizontalement ou en cascade. On connaît déjà également l'exécution de la fermentation principale dans une colonne à liquide ascendante. Le processus de maturation s'effectue, d'après ce procède, à la suite du processus de fer- mentation principale, généralement de façon stationnaire. Au cours de ces derniers temps, on a mis au point également un procédé d'exécution d'une post-f ermentation et d'une maturation continues.
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Pour obtenir une continuité totalement efficace des processus de multiplication de la levure et de fermentation ainsi que du processus de maturation subséquent, on a déjà utilisé un procède dans lequel la multiplication de la levure s'effectue en une seule opération à continuité homogène et le liquide contenant la levure traverse ensuite de haut en bas un récipient de fermentation dont la température peut être réglée et dont le rapport de la hauteur au diamètre est très grand.
La pression hydrostatique s'élève alors conformément à la teneur en anhydride carbonique désirée à la sortie. Le liquide fermenté est ensuite amené à une installation de maturation composée d'un ou plusieurs récipients et il est possible de séparer entre le récipient de fermentation et l'installation de maturation une partie de la levure au moyen de dispositifs connus. Pendant l'écoulement à travers l'installation de maturation, la pression qui règne dans le liquide est abaissée en une seule fois par paliers jusqu'à une pression finale qui doit correspondre à la teneur en anhydride carbonique de la boisson finie.
On fait écouler par des soupapes les substances aromatiques naissantes qui distillent avec l'anhydride carbonique libéré. Les réci- plante peuvent être disposés de manière que la direction d'écoule- ment aille en descendant dans le récipient de fermentation et en montant dans 1'installation de maturation.
Ce procédé offre bien l'avantage d'une opération entièrement continue, mais le temps de séjour est encore relati- vement long et le volume du récipient est grand. Ceci doit être attribué à l'exécution séparée, du point de vue du procédé, des opérations de fermentation et de maturation. Le but de l'inven- tion est de remédier à cet inconvénient.
L'invention est basée sur le problème d'obtenir un raccourcissement dans le temps de la fermentation et de la matu- ration en créant de meilleures conditions pour l'extraction des substances aromatiques naissantes volatiles, la fermentation de
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.,j>=,:¯; ;.,; , > -. ; ,; la proportion dextraitfermehtescible et,la, dégradation biologi- que du diacétyle, / 'i' j,"/ ) (,l19 Conformémeht a 1 invention .'-'ce résultat est obte- nu essentiellement par.le fait que la fermentation et la matu- ration de la bière -',effectuent simultanément par suite de la
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division du moût en deuxcdurants partiels.
Le premier courant partiel traverse un étage de prolifération dans lequel s'effec- tue principalement la multiplication de là levure et rejoint ensuite le second courant partiel qui se compose du moût non fermenté, exempt de levure. Le transfert du mélange sous forme d'une colonne de liquide s'écoulant de haut en bas s'effectue en deux phases. Dans la première phase, on exécute une opéra- tion de fermentation à continuité hétérogène. La mousse super- ficielle de la colonne de liquide peut être arrosée de bière tombant en pluie et peut ainsi être cassée, la bière étant pré- levée à la partie la plus haute de la colonne de liquide.
La hauteur de cette colonne est choisie en considérant la pression agissant au-dessus de la colonne de liquide, de manière que la teneur en anhydride carbonique désirée dans la bière puisse être obtenue conformément à la température de la fermentation dans la partie la plus basse.
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Le procédé peut également t3e mis en. oeuvre 2tiî. vaut mi" seconde variante, de sorte que la première phase de fermentation et 3e taat3rtic,ri est exécutée comme processus à plusieurs opératiors, à conüa,t : homogène. Les étages sont disposés lus uns au-dessous de:, autres et sont traversés de haut en bas de sorte que là aussi, on obtient une colonne de liquide
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de hauteur -,r.uînée,. Danp o'tte variante, la concentration de 1': 1.cvuxi ;,-jut être cbul 1' plus haute et par conséquent, la quanti Lé de z,cond courant de waet peut 6tre élevée pour la même volume du récipient.
La multiplication fie la levure s* effectue dans ur, ielile opération avi,,,- homogèni3* À l'aide de la
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vitesse'de dilution, on établit dans! la .'population de levure.un
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tat phys.ologicte -tsl qu'il'apparaît une biomasse qui est carac" turisee par une grande-activité de fermentation et par une for- mation minimale d'alcools âliphatiques supérieurs, d'esters, d'acides organiques,de substances aromatiques naissantes et d'autres arômes.
La'formation de ces substances se déroula, dans
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'un processus de fermentation,a une seule opératîont à continuité homogène, dans une mesure -bien plu forte, que dans un processus discontinu, mais, lTqpo"rtionnellemqt a la vitesse de dilution.
On a constaté que pour un moût de bière qui contient de 11 à 12 % d'extrait, à une température de fermentation de 8 à 9 C, la vitesse de dilution la plus avantageuse est de 0,024 h-1.
Eventuellement, la vitesse de dilution peut être réduite de 0,014 h-1 suivant l'origine de la levure, de sorte que la produc- tivité de l'opération de prolifération à continuité homogène est ainsi augmentée. '
Pour .. l'apport ' d'oxygène, ¯ on peutfairearriver de 1.'air quantité dosée dans la chambre à gaz du récipient de pro-
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lifsra-ëfon, de sorte que la concentration de l'oxygène dissous s'éleva entre 0,6 et 0,8 mg dans un litre de moût en fermentation.
En' faisant arriver le second courant partiel de moût non fermenté et en mélangeant avec le moût en fermentation, contenant la levure, du premier courant partiel, on obtient une ¯
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dilution des produHts essentiels et produits secondaires de fer" mentµtion contenus dans le .premier courant partiel, ce qui prévu sente des avantages organoleptiaues relativement à certains pro- duits seconda,ires.. '
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La premiirb-phaso de fermentation et de maturation avec;décroissance de Ïârvtempérature de fermentation vient à la suite de l'opération de multiplication.
Lorsque cette phase est exécutée comme processus à continuité hétérogène, l'état physio- logique de la population de levure correspond à un processus de
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fermentation discontinu duquel le processus de fermentation a
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èoÉtiÉÉité h . r ¯g â " 3, - i3ig , sià$IàÉÙÉÙ% àÔàÉné.:éargance continuité h6tki oêël -,ô' distingue simplement -par variance spatiale .
Ceci signifie'que'par rapport a4 réactions de cette phase, la bière finie\doi1: correspondre a,ce qu'en attend ordi- nairemant le consommateur. - Il'",'¯ s-- Du fait que le processus est mis-, en oeuvre dans une colonne de liquide s'écoutant verticalement.de haut,en bas, il se produit une chute' rapide du potent.el.=d'oxydo-rédction Dans la seconde, phas,)"4ç èrqentationet 'df maturation/la, (prmen- tation de la proportion d'extrait difficilement fermentoscible de même que la dégradation'du diacétyle, pour,une.faible valeur du potentiel d'oxydà4éà¯énc%ion, sont une tempéra- , ture de fermentation élevée par rapport a la.première phase.
Dans la colonne de liquide an fermentation s'éoou" lant de haut en bas, il règne des conditions avantageuses pour l'élimination des substances aromatiques naissantes, par des
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investigations analytiques concernant l'élimination de l'hydrogena sulfuré de moût de bièrë en-fermentation et de $1µrÙ ÉlÉÉelle, -on a constaté qu'un 'effet optimal n'est obtenu que lorsque l'élimination est effectuée pendant la phase active de la fer- mentation. La longueur.du trajet que les bulles de gaz couvrent en franchissant le milieu de fermentation détermine la concentra-¯ tion des substances aromatiques naissantes dans les'bulles de
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-gaze c'est à-dire l'effet de l'élimination.
L'anhydride carbo- nique traverse le moût en fermentation à contre-éourant, tandis que la formation des substances aromatiques naissantes est maxima- le dans la partie>supérieure de la colonne conformément à l'in tensité de la fermentation et diminue dans la direction d'écou- lement du moût en fermentation.
A la suite de la seconde phase du processus de
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fermentation et de matuaµion,'¯ 1a levure peut être isolée d'après des procédés connus et elle peut être ramenée en partie dans le moût en fermentation.
Le invention est illustrée ci-après à l'aide de
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trois exemples de mise en oeuvre donnés à titre non limitatifs EXEMPLE 1.-
A - Du.moût stérile et clarifié de teneur en extrait égale à 11,05% fut divisé en deux courants partiels.
Le premier courant -partiel, de 135 ml/h, traversa un récipient de prolifération dont le contenu avait été préalablement ensemen- oé de saccharomyces carlsbergensis. L'équilibre biologique, qui s'établit dans ce processus à continuité homogène, fut caractérisé par les indications suivantes t
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<tb> Température <SEP> de <SEP> fermentation <SEP> + <SEP> 8 <SEP> C
<tb>
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<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> dilution <SEP> 0,0141 <SEP> h-1
<tb>
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<tb> Concentration <SEP> de <SEP> la <SEP> levure <SEP> 87x16 <SEP> cellules <SEP> m1
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<tb> Teneur <SEP> réelle <SEP> en <SEP> extrait <SEP> 5,10% <SEP> en <SEP> poids
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<tb> Teneur <SEP> en <SEP> alcool <SEP> 3,07 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
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<tb> Concentration <SEP> en <SEP> oxygène <SEP> dissous <SEP> 0,
8 <SEP> mg/1
<tb>
pour régler la concentration en oxygène dissous) on introduisit l'air en quantité dosée dans la chambre à gaz du récipient de prolifération.
B - Ensuite, le moût en fermentation contenant la levure fut amené à la partie supérieure d'une colon- ne de fermentation de 12 m de hauteur et y fut mélangé avec le second courant partiel de 30 ml/h de moût non fermenté. On exécuta dans cette colonne un processus de fermentation à con- tinuité hétérogène.
L'équilibre biologique fut caractérisé par los indications suivantes !
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<tb> Température <SEP> de <SEP> fermentation <SEP> de <SEP> + <SEP> 8 <SEP> <SEP> C <SEP> Centrée)
<tb>
<tb> -5 <SEP> C <SEP> (sortie)
<tb>
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<tb> Temps <SEP> de <SEP> séjour <SEP> 36 <SEP> h
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<tb> Nombre <SEP> moyen <SEP> de <SEP> cellules <SEP> de <SEP> levure
<tb>
<tb> se <SEP> trouvant <SEP> en <SEP> suspension <SEP> 30 <SEP> x <SEP> 10 <SEP> ml
<tb>
Le liquide de fermentation quitta cet étage avec la teneur maximale en diaoétyle, c'est-à-dire avant que la dégra- dation du diacétyle par les cellules de levure ne commence.
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C - Le moût en fermentation fut chauffe à + 12 C dans la chambre de.-réaction suivante et on obtint le degré de fermentation final dans un processus de fermentation à continuité homogène, de même que la teneur en diacétyle fut réduite. Le temps de séjour dans l'étage à 12 C fut de 75 heu- res. La quantité de diacétyle dégradée fut de 0,447 mg/1 pour un temps de séjour de 24 heures en présence de 30 x 106 cellules de levure.
En quittant cet étage, la bière avait une teneur en alcool de 3,8 % en poids, une teneur en extrait réelle de 3,67 % en poids et une teneur en anhydride carbonique de 0,40 % en poids par rapport au volume.
EXEMPLE 2
Cet exemple de réalisation se distingue du premier par l'opération B. La quantité de second courant partiel fut portée à 100 ml de moût' nen fermenté par heure. Dans la colonne, on effectua un processus de fermentation à huit opérations à continuité homogène sous des conditions autrement les mûmes que dans le premier exemple de réalisation. La concentration moyenne de levure dans la colonne fut établie à 100 x 106 cellules/ml- A cette fin, la levure élevée dans l'étage A fut complétée par une partie de la levure qui avait été isolée de la bière à la suite de l'opération C. Le temps de séjour des deux courants partiels dans la colonne fut de 40 heures.
EXEMPLE 3.-
Les opérations B et C furent en principe ef- fectuées comme décrit dans les premier et second exemples de réalisation. Dans l'opération A, la vitesse de dilution s'éle- vait à 0,0244 h-1 pour une température de fermentation de 8 C.
A cette vitesse de dilution, les cellules de levure se caractéri- sèrent par une activité de fermentation maximale. La formation d'alcools et d'esters aliphatiques supérieurs fut plus faible tandis que la formation de diacétyle fut un peu plus élevée que
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