RS64673B1 - Postupak za obradu sladovine - Google Patents

Description

Opis

Stanje tehnike

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na poboljšanje konvencionalnih tehnika kuvanja sladovine u postupcima za proizvodnju piva. Određenije, tiče se takvog postupka koji je suštinski ekonomičniji u pogledu potrošnje energije od dosad ostvarenih postupaka.

Pozadina pronalaska

[0002] Proizvodnja piva ili napitka na bazi slada obuhvata uvođenje slada u mlin, koji se potom meša sa vodom i ukomljava na umereno visokoj temperaturi kako bi se podstakla enzimska konverzija skrobova u šećere koji se mogu fermentisati. U fazi bistrenja ili filtriranja komine, komina se razdvaja na bistru tečnu sladovinu i trop. Potom se tako izdvojena sladovina uvodi u posudu za kuvanje, u fazu koja se tradicionalno naziva fazom „kuvanjaˮ jer se sladovina konvencionalno zagreva iznad svoje temperature ključanja radi njene sterilizacije, završavanja enzimske aktivnosti, razvoja poželjnih karakteristika ukusa i pretvaranja i/ili uklanjanja neželjenih komponenti. Nakon faze kuvanja, od sladovine se, obično u posudi za vrtloženje, odvaja talog koji se obrazovao tokom faze kuvanja, kao što je na primer otkriveno u DE10 2008033 287. Sladovina se zatim hladi, vari, odležava i pakuje, npr. u flaše, burad, konzerve i slično.

[0003] Pivare se suočavaju sa izazovima koji uključuju sve veće cene energije i komplikovan transport zbog izvoza. Povećan izvoz primorava pivare da traže tehnološke promene koje poboljšavaju koloidnu, mikrobnu i stabilnost ukusa. Stabilnost ukusa još uvek nije u potpunosti razjašnjena. Međutim, poznato je da postupak za kuvanje sladovine ima veliki uticaj na stabilnost ukusa piva.

[0004] Kuvanje sladovine predstavlja jednu od procesnih faza koje troše najviše energije u pivari. Kuvanje sladovine tradicionalno ispunjava više ciljeva. Sa poboljšanjem razumevanja biohemijskih i fizičkih procesa, omogućeno je razdvajanje zahteva za svaki cilj i preispitivanje kako bi se oni mogli ispuniti u postupku koji zahteva manje energije. Kuvanje sladovine tradicionalno ima sledeće funkcije:

(a) Sterilizacija sladovine,

(b) Završavanje enzimske aktivnosti,

(c) Izomerizacija alfa kiselina u izo-alfa kiseline,

(d) Koagulacija proteina i polifenola,

(e) Razlaganje S-metilmetionina (SMM) u dimetilsulfid (DMS),

(f) Uklanjanje neželjenih aromatičnih jedinjenja,

(g) Obrazovanje ukusa.

[0005] Sterilizacija sladovine i završavanje enzimske aktivnosti lako se postižu kada se dostignu temperature veće od 90°C. Brzina izomerizacije kiselina iz hmelja zavisi od temperature, pri čemu se približno udvostručuje na svakih 10°C. Denaturacija enzima i proteina koji stvaraju zamućenje sa naknadnom koagulacijom i precipitacijom sa polifenolima mora se završiti tokom postupka za kuvanje sladovine. Proces koagulacije se dramatično poboljšava kada se uveća razdelna površina između tečnosti i gasa. Tu dodatnu razdelnu površinu obezbeđuju mehurići pare kada sladovina dostigne temperaturu ključanja. Obrazovanje ukusa zahteva toplotu i vreme a potpomaže ga efikasno mešanje. Uklanjanje neželjenih aromatičnih jedinjenja zahteva prenos mase ciljanih jedinjenja iz sladovine u alternativni medijum u postupku za razdvajanje. S obzirom na isparljivost tih komponenti, jedan postupak za razdvajanje predstavlja njihovo stripovanje pomoću nosećeg gasa. U standardnim tehnologijama kuvanja, „noseći gasˮ je zapravo vodena para iz samog postupka za kuvanje.

[0006] Razlaganje S-metilmetionina (SMM) u dimetilsulfid (DMS) koji je veoma isparljiv predstavlja neophodnu fazu pre izbacivanja DMS-a. Cilj koji zahteva najviše energije jeste uklanjanje neželjenih aromatičnih jedinjenja, određenije DMS-a, ali i drugih aromatičnih jedinjenja. Svaka isparljiva materija određena je ravnotežom para-tečnost (VLE) komponente i sladovine, pri čemu se potonja smatra fizički sličnom čistoj vodi. To znači da je za smanjivanje nivoa neželjenog jedinjenja na nivoe ispod granične vrednosti potrebna prethodno određena količina isparavanja. Dakle, uvek postoji minimalno neophodno isparavanje a najnoviji sistemi rade sa minimalno 4-6 mas.% isparavanja tokom postupka za kuvanje.

[0007] Postajalo je sve jasnije da je kuvanje bilo „sredstvo za ostvarivanje ciljaˮ, a ne cilj sam po sebi, postizanja stabilizovane, (obično) ohmeljene sladovine spremne za dalju obradu pre hlađenja u vrionoj posudi. Najznačajnije od svega, u pogledu zahteva koji se postavljaju pri izboru tehnologije, jeste osigurati obrazovanje ključnih aromatičnih jedinjenja (primer je obrazovanje DMS-a od SMM-a) i ukloniti odgovarajuću količinu isparljivih jedinjenja (npr. DMS-a) radi osiguravanja prikladne nishodne obrade i najzad željenih organoleptičkih svojstava gotovog piva.

[0008] U tehnici je poznato nekoliko tehnika kuvanja sladovine. Na primer, od 1970-ih, obično korišćeni postupak za kuvanje jeste kuvanje prirodnom konvekcijom pomoću unutrašnjeg kotla. Taj je unutrašnji kotao cilindrično oblikovan, obrazovan snopom šupljih grejnih cevi a sladovina može slobodno teći kroz te cevi. Princip rada je „termosifonskogˮ tipa, pri čemu sladovina ulazi u grejne cevi, dostiže temperaturu ključanja pa se stvaraju i uzdižu mehurići pare. Ti mehurići pare (veoma niske gustine) predstavljaju pogonsku silu naviše kroz unutrašnji kotao čime se osigurava prirodna konvekcija. Alternativno, kotao može biti smešten izvan posude za kuvanje pa se sladovina uvodi u njega pomoću pumpe i vraća u posudu za kuvanje. U poslednjoj su deceniji predstavljeni brojni novi i inovativni sistemi za kuvanje. Svi su usmereni na smanjenje energije manjim isparavanjem i snižavanjem toplotnog opterećenja izmerenog na sladovini postupkom vrednosti tiobarbiturne kiseline (TBA). Primeri modernih sistema za kuvanje sladovine zasnovani su na: dinamičkom kuvanju sladovine; isparavanju tankog filma; spoljašnjem termosifonskom kotlu sa povećanom grejnom površinom; kontinuiranom kuvanju sladovine; vakuumskom kuvanju, unutrašnjem kotlu sa prinudnom konvekcijom; blagom kuvanju sa brzim isparavanjem; i kuvanju sladovine sa barbotiranjem inertnim gasom. Određenije, kuvanje sladovine sa barbotiranjem inertnim gasom sastoji se od kuvanja sladovine u trajanju od oko 30 min nakon čega se, dok ona još uvek vri, inertni gas ubrizgava u sladovinu koja vri čime se značajno poboljšava brzina uklanjanja DMS-a. Barbotiranje je obezbeđeno pomoću prstenaste konstrukcije koja je smeštena na osnovi posude za kuvanje sladovine, kao što je otkriveno u EP875560. Zahvaljujući olakšanom uklanjanju DMS-a može se skratiti vreme kuvanja a stope isparavanja mogu se smanjiti na oko 4 mas.%.

[0009] Prijavilac je koristio barbotiranje sladovine gasom od 2002. Uspešni rezultati doveli su do primene na komercijalnom nivou sa pivarskim CO2kao gasom za stripovanje. Potom je otkriveno da komprimovani vazduh postiže iste rezultate sa nižim troškovima od CO2, bez negativnog uticaja na ključne parametre kvaliteta sladovine ili proizvoda kao što su T150 ili TBA, pod uslovom da je barbotiranje vazduhom započeto tek nakon što je sladovina bila na temperaturi ključanja - pri čemu je rastvorljivost kiseonika u tim uslovima zanemarljiva ili čak nepostojeća. To je prijaviocu omogućilo da smanji ukupno isparavanje sa približno 7% na maksimalno 5%. Taj se koncept sada naziva „Barbotiranjem potpomognutim kuvanjemˮ.

[0010] Čak i sa najnovijim tehnikama kuvanja sladovine, kuvanje sladovine ostaje faza koja troši najviše energije u čitavom postupku za proizvodnju piva. Dakle, u tehnici ostaje jasna potreba za ekonomičnijim postupkom za obradu sladovine koja izlazi iz posude za bistrenje. Ovaj pronalazak predlaže takav postupak. Ta i druge prednosti predstavljene su u sledećim odeljcima.

Kratak sadržaj pronalaska

[0011] Ovaj pronalazak odnosi se na postupak za obradu kompozicije sladovine u posudi za kuvanje, pri čemu pomenuti postupak obuhvata faze:

(a) obezbeđivanja:

posude za kuvanje opremljene ulazom prikladnim za uvođenje kompozicije sladovine u posudu za kuvanje i izlazom prikladnim za isticanje sladovine iz posude za kuvanje; grejnog sredstva;

sistema za barbotiranje gasom prikladnog za ubrizgavanje gasa u pomenutu sladovinu;

(b) dodavanja sladovine iz faze razdvajanja komine u pomenutu posudu za kuvanje kroz ulaz; (c) zagrevanja pomenute sladovine na ciljnu temperaturu između 80 i 96°C;

(d) održavanja prosečne ciljne temperature između 80 i 96°C tokom perioda 12-45 minuta, tokom kog kompozicija sladovine ne dostiže svoju tačku ključanja i pri čemu se tokom tog perioda izvodi barbotiranje gasom manje od 10 g/hl/h (10 grama/hektolitar/čas), poželjno se ne izvodi barbotiranje gasom;

(e) podizanja temperature kompozicije sladovine na ciljnu temperaturu od između 97°C i 99°C; (f) barbotiranja gasa kroz kompoziciju sladovine pri prosečnoj brzini 80-350 g/hI/h uz održavanje prosečne ciljne temperature od između 97°C i 99°C tokom perioda od između 15 minuta i 75 minuta; tokom kog kompozicija sladovine ne dostiže svoju tačku ključanja; i

(g) prebacivanja obrađene kompozicije sladovine u fazu odvajanja taloga kroz izlaz posude za kuvanje.

[0012] U poželjnom se načinu ostvarivanja ovaj pronalazak odnosi na postupak za obradu kompozicije sladovine u posudi za kuvanje, pri čemu pomenuti postupak obuhvata faze:

(a) obezbeđivanja:

posude za kuvanje opremljene ulazom prikladnim za uvođenje kompozicije sladovine u posudu za kuvanje i izlazom prikladnim za isticanje sladovine iz posude za kuvanje; grejnog sredstva;

sistema za barbotiranje gasom prikladnog za ubrizgavanje gasa u pomenutu sladovinu;

(b) dodavanja sladovine iz faze razdvajanja komine u pomenutu posudu za kuvanje kroz ulaz; (c) zagrevanja pomenute sladovine na ciljnu temperaturu između 93 i 95,5°C;

(d) održavanja prosečne ciljne temperature između 93 i 95,5°C tokom perioda 15-20 minuta, tokom kog kompozicija sladovine ne dostiže svoju tačku ključanja i pri čemu se tokom tog perioda suštinski ne izvodi barbotiranje gasom;

(e) podizanja temperature kompozicije sladovine na ciljnu temperaturu od između 97°C i 99°C; (f) barbotiranja gasa kroz kompoziciju sladovine pri prosečnoj brzini 120-220 g/hI/h uz održavanje prosečne ciljne temperature od između 97°C i 99°C tokom perioda od između 50 minuta i 70 minuta, tokom kog kompozicija sladovine ne dostiže svoju tačku ključanja; i (g) prebacivanja obrađene kompozicije sladovine u fazu odvajanja taloga kroz izlaz posude za kuvanje.

[0013] U daljem se poželjnom načinu ostvarivanja ovaj pronalazak odnosi na postupak za obradu kompozicije sladovine u posudi za kuvanje, pri čemu pomenuti postupak obuhvata faze:

(a) obezbeđivanja:

posude za kuvanje opremljene ulazom prikladnim za uvođenje kompozicije sladovine u posudu za kuvanje i izlazom prikladnim za isticanje sladovine iz posude za kuvanje; grejnog sredstva;

sistema za barbotiranje gasom prikladnog za ubrizgavanje gasa u pomenutu sladovinu;

(b) dodavanja sladovine iz faze razdvajanja komine u pomenutu posudu za kuvanje kroz ulaz; (c) zagrevanja pomenute sladovine na ciljnu temperaturu između 94,5 i 95,5°C;

(d) održavanja prosečne ciljne temperature između 94,5 i 95,5°C tokom perioda 15-20 minuta, tokom kog kompozicija sladovine ne dostiže svoju tačku ključanja i pri čemu se tokom tog perioda ne izvodi barbotiranje gasom;

(e) podizanja temperature kompozicije sladovine na ciljnu temperaturu od između 98°C i 99°C; (f) barbotiranja gasa kroz kompoziciju sladovine pri prosečnoj brzini 190-210 g/hI/h uz održavanje prosečne ciljne temperature od između 98°C i 99°C tokom perioda od između 55 minuta i 65 minuta, tokom kog kompozicija sladovine ne dostiže svoju tačku ključanja; i (g) prebacivanja obrađene kompozicije sladovine u fazu odvajanja taloga kroz izlaz posude za kuvanje.

[0014] U bilo kom od gorenavedenih postupaka, faza (d) se naziva fazom održavanja temperature. Prednost te faze leži u tome što se kompozicija sladovine podvrgava manjem toplotnom stresu pa je oštećenje sladovine na nižoj temperaturi svedeno na minimum. Razlozi za to su dvostruki: 1) korišćena niža temperatura smanjuje toplotni stres i oštećenje sladovine; i 2) odloženo je dostizanje ciljne temperature koja se koristi u fazama (e) i (f) (u odnosu na druge postupke iz stanja tehnike) što omogućava smanjenu koncentraciju šećera u posudi za kuvanje, pri čemu oba razloga produžavaju rok trajanja i stabilnost ukusa gotovog napitka (tj., piva).

[0015] Faza održavanja temperature troši 2 do 3 MJ/hl manje energije od tradicionalnog postupka za kuvanje, kao što je postupak koji se koristi u EP3066185 (0,56 - 0,83 KWh/hi za ovaj pronalazak spram ~ 0,94 kWh/hl za Primer 2 iz EP3066185).

[0016] Postupak ovog pronalaska takođe troši manje energije neophodne za isto pretvaranje S-metilmetionina (SMM) u dimetilsulfid (DMS) (u kombinaciji sa narednim standardnim postupcima za proizvodnju piva). Povrh toga, potrebno je manje barbotažnog gasa kako bi se uklonio DMS jer je mnogo njega stvoreno pre početka barbotiranja. Dobijeni proizvodi imaju poboljšan rok trajanja i stabilnost ukusa zbog sniženih temperatura i smanjene koncentracije šećera završnog podizanja temperature u fazi (e).

[0017] U bilo kom od gorenavedenih načina ostvarivanja, kompozicija sladovine se u fazi (c) poželjno zagreva na ciljnu temperaturu pri brzini od između 0,2°C i 1°C po minutu, poželjno između 0,4°C i 0,75°C po minutu, najpoželjnije oko 0,5°C po minutu dok se ne dostigne ciljna temperatura.

[0018] U bilo kom od gorenavedenih načina ostvarivanja, kompozicija sladovine se, po završetku faze (d), poželjno zagreva na ciljnu temperaturu faze (e) pri brzini od između 0,2°C i 1°C po minutu, poželjno između 0,4°C i 0,75°C po minutu, najpoželjnije oko 0,5°C po minutu dok se ne dostigne ciljna temperatura.

[0019] U bilo kom od gorenavedenih načina ostvarivanja, ubrizgavani gas se bira od CO2, N2i vazduha te njihovih kombinacija, pri čemu je poželjno CO2. Zato što je CO2inertan i jeftin. Kao barbotažni gas poželjno se koristi CO2koji se u pivari stvara tokom postupka za vrenje kao nusproizvod.

[0020] Iznenađujući aspekt ovog pronalaska predstavljaju niski nivoi kombinovanog S-metilmetionina (SMM) u dimetilsulfid (DMS) izmereni neposredno nakon faze (f) postupka ovog pronalaska. S tim u vezi, iako neki postupci iz stanja tehnike imaju relativno niske nivoe DMS-a, oni nemaju niske nivoe SMM-a. Važno je imati niske nivoe obaju jedinjenja. Zbog toga, kompozicija sladovine nakon faze (f), u naročito poželjnom načinu ostvarivanja, sadrži manje od 150 ppb kombinovanih SMM-a i DMS-a, poželjnije manje od 100 ppb, poželjnije manje od 75 ppb.

[0021] Kompozicija sladovine koja izlazi iz faze (f) postupka ovog pronalaska ima koncentraciju DMS-a (dimetilsulfida) manju od 150 ppb, poželjnije manju od 100 ppb, poželjnije manju od 50 ppb, poželjnije manju od 20 ppb.

[0022] Posuda za kuvanje korišćena u ovom pronalasku poželjno se zagreva pomoću izmenjivača toplote. To može biti spoljašnji kotao za sladovinu (EWB).

[0023] Variranje (min T do max T) temperature u fazi (f) poželjno iznosi T ± 0,75 °C, poželjnije T ± 0,5 °C.

[0024] Strujanje gasa u postupku za barbotiranje u fazi (f) poželjno je bez prekida. Svaki prekid postupka za barbotiranje gasom u fazi (f) duži od 10 minuta poželjno treba da prati kontinuirano barbotiranje gasom ne kraće od 30 minuta. Time se osigurava adekvatno uklanjanje isparljivih materija obrazovanih tokom prekida faze.

[0025] Postupak za barbotiranje u fazi (f) poželjno je konstantan i bez prekida. Brzina barbotiranja gasa poželjno ne varira više od ± 10%, poželjnije ± 5% prosečne brzine barbotiranja gasa u fazi (f).

[0026] Postupak ovog pronalaska poželjno dovodi do isparavanja vode manjeg od 2%, poželjnije manjeg od 1,5%, poželjnije 0,8 - 1,2% računato na masu početne kompozicije sladovine. Ta količina od 2% odgovara približno 2MJ/hl, smanjenju od 6MJ/hl na osnovu 4% i 8MJ/hl na osnovu 5% isparavanja.

[0027] Postupak ovog pronalaska suštinski predstavlja dvofazni postupak, prvi koji se tiče sladovine jeste postupak za obrazovanje ukusa, tj., obrazovanje ključnih jedinjenja koja formiraju ukus od prekursora putem hemijskih reakcija koje zahtevaju toplotu, mešanje i vreme (i na koje može uticati pH) i koje takođe zavise od koncentracije relevantnih vrsta. Faza 2 je postupak za stripovanje isparljivih materija, tj., uklanjanje isparljivih jedinjenja koja formiraju ukus pomoću prenosa mase u parnu fazu koju obezbeđuje noseći gas, koji zahteva toplotu, mešanje i mehuriće, pri čemu ti mehurići obezbeđuju površinsku oblast za prenos mase isparljivih materija u parnu fazu.

[0028] U tradicionalnom postupku za kuvanje, „noseći gasˮ koji obezbeđuje mehuriće parne faze predstavlja paru koja se stvara kuvanjem sladovine. Ovim se postupkom stripovanje isparljivih materija u potpunosti izvodi barbotiranjem gasom. Potreba za kuvanjem, kao takva, nije potrebna jer su toplota, mešanje i vreme adekvatno obezbeđeni.

[0029] Postupak ovog pronalaska poželjno koristi cirkulacionu pumpu.

[0030] Postupak ovog pronalaska poželjno zahteva od postupka da cilja temperaturu na izlazu grejača od najmanje 1°C ispod prirodne tačke ključanja kompozicije sladovine a poželjno ne veću od 3°C razlike između te temperature na izlazu grejača i srednje temperature sladovine u posudi za kuvanje. Cilj je dovesti masu sladovine do određene temperature bez ključanja sladovine i osigurati da ne bude velike temperaturne razlike između izlaza toplote i mase sladovine. Obično postoji toplotni gubitak mase 1-2°C na zračno i gubitno i gasno pročišćavanje sladovine.

[0031] Za prenos toplote na sladovinu može se koristi unutrašnji ili spoljašnji kotao. U obama slučajevima, sladovina se poželjno pumpa kroz izmenjivač toplote kako bi se osigurao protok koji će omogućiti prenos toplote.

[0032] Gas se može ubrizgavati u sladovinu pomoću barbotera gasa koji je smešten na osnovi posude za kuvanje ili blizu nje i usmeren nagore ili bočno u radijalnom pravcu. Pomenuti barboter poželjno obuhvata kružnu ploču, cilindar ili prsten izveden sa većim brojem otvora. Ti otvori mogu biti rupe ili otvorene pore sinterovanog materijala, kao što je sinterovani nerđajući čelik.

[0033] U naročito poželjnom načinu ostvarivanja, posuda za kuvanje sadrži veći broj barbotera gasa koji su međusobno razmaknuti. Time se omogućava izvođenje homogenog barbotiranja kompozicije sladovine. Prednost toga je poboljšanje isparavanja neželjenih isparljivih jedinjenja kao što je DMS. Posuda za kuvanje poželjno sadrži najmanje 4 barbotera gasa, pri čemu su njihovi otvori međusobno razmaknuti najmanje 30 cm, poželjnije najmanje 50 cm.

[0034] Nakon faze (f) postupka, obrađena kompozicija sladovine može se prebaciti u fazu odvajanja taloga, na primer u posudi za vrtloženje, a potom u naredne posude za obradu kako bi se proizvelo pivo ili napitak na bazi slada. Tako proizvedeno pivo ili napitak na bazi slada poželjno ima jednu sledeću karakteristiku ili više njih:

(a) Stabilnost pene (NIBEM) od najmanje 150 s;

(b) Zamućenost manju od 1,0 EBC izmerenu kod svežeg piva ili napitka na bazi slada; i/ili (c) Zamućenost manju od 1,5 EBC izmerenu kod piva ili napitka na bazi slada odležanog 3 dana na 60°C.

[0035] Ukoliko se koristi cirkulaciona pumpa, poželjno se održava prinudno strujanje preko pregrejačkih grejnih površina tokom perioda u posudi za kuvanje, od početka zagrevanja sve dok se ne prekine snabdevanje toplotom pre poslednjih provera i prebacivanja. To se lako postiže EWB cirkulacionom pumpom. Može se postići i ukoliko IWB (unutrašnji kotao za sladovinu) konstrukcija već uključuje odgovarajuću cirkulacionu pumpu (npr. Stromboli posude za kuvanje). U nekim IWB slučajevima, postojeća pumpa za prebacivanje sladovine može da postigne zahtevanu cirkulaciju.

[0036] Takođe je važno zapaziti da se najtoplija tačka tokom rada posude za kuvanje javlja na izlazu grejnog sredstva, kao što je pregrejač, koje nije nužno na temperaturi tela sladovine. Prema tome, moguć je razvoj temperaturne razlika između, npr., izlaza pregrejača i zapremine sladovine, na čiju će veličinu uticati konkretna konfiguracija svake posude za kuvanje, uključujući aspekte kao što su: prekomerni unos toplote u sladovinu koja prolazi kroz pregrejač; sistemski gubici toplote; temperatura, specifični toplotni kapacitet i protok gasa koji se koristi za barbotiranje; jačina kuvanja (pa samim tim i brzina gubitka toplote kroz isparavanje).

[0037] U veoma poželjnom načinu ostvarivanja, temperatura zapremine sladovine se, tokom faze (f), održava unutar 3°C (ispod) temperature na izlazu grejača.

[0038] U nekim slučajevima, možda neće biti moguće lako izmeriti temperaturu na izlazu unutrašnjeg grejača pa se poželjno izvodi praćenje temperature u telu sladovine, kao takvo. Postupak ovog pronalaska zahteva veoma pažljivo održavanje raznih temperatura koje se koriste u postupku. Veoma je poželjno linijsko praćenje grejnog izlaza (npr., pregrejača), kao takvo.

[0039] Povrh toga, potencijal za temperaturnu razliku između izlaza pregrejača (kao najtoplije tačke u sistemu) i tela sladovine može biti još dramatičniji sa ovim postupkom usled nižeg unosa toplote u sistem. Zato je, za ovaj pronalazak, veoma poželjno meriti temperaturu tela posude za kuvanje / temperaturu zapremine sladovina, idealno u tački za koju se očekuje da bude „najhladnijaˮ tokom rada posude za kuvanje (npr. najdalja tačka od vraćanja vruće sladovine iz pregrejača u posudu za kuvanje).

[0040] Posuda za kuvanje može sadržati nekoliko sredstava za praćenje temperature. Ona su poželjno razmaknuta tako da se temperatura tela sladovine može precizno pratiti.

Kratak opis nacrta

[0041] Priroda ovog pronalaska biće jasnija nakon čitanja sledećeg detaljnog opisa uz pozivanje na pridruženi nacrt, u kom:

Fig.1: prikazuje razne faze postupka za proizvodnju piva;

Fig.2: Šematski prikaz faza postupka ovog pronalaska;

Fig.3: Prikazuje prvi način ostvarivanja posude za kuvanje sa unutrašnjim kotlom koja je prikladna za ovaj pronalazak, pri čemu je (a) prazna i (b) napunjena sladovinom i gasom koji se ubrizgava u nju;

Fig.4: Prikazuje drugi način ostvarivanja posude za kuvanje sa spoljašnjim kotlom koja je prikladna za ovaj pronalazak, pri čemu je (a) prazna i (b) napunjena sladovinom i gasom koji se ubrizgava u nju;

Fig.5: Prikazuje treći način ostvarivanja posude za kuvanje sa spoljašnjim kotlom koja je prikladna za ovaj pronalazak, pri čemu je (a) prazna i (b) napunjena sladovinom i gasom koji se ubrizgava u nju; i

Fig.6: Prikazuje sadržaj kombinovanih SMM-a i DMS-a postupka ovog pronalaska.

Detaljan opis pronalaska

[0042] Kao što je prikazano na Fig.1, ovaj pronalazak bavi se fazom obrade sladovine nakon bistrenja (400) a pre odvajanja (500) taloga koja se, kao takva, najčešće izvodi u posudi za vrtloženje. Jasno je da se između posude za bistrenje i posude (1) za kuvanje može umetnuti rezervoar za puferovanje ili za prethodno zagrevanje bez ikakve promene u ovom pronalasku. Faza obrade sladovine koja je predmet ovog pronalaska tradicionalno se naziva i fazom „kuvanjaˮ jer se sladovina tradicionalno zagreva iznad svoje temperature ključanja radi njene sterilizacije, završavanja enzimske aktivnosti i pretvaranja i/ili uklanjanja neželjenih komponenti. Međutim, u ovom se postupku, umesto tog, koristi pojam faza „pseudokuvanjaˮ zato što se, za razliku od postupaka iz stanja tehnike, sladovina ne dovodi do svoje temperature ključanja ni u jednom trenutku za vreme obrade.

[0043] Postupak za pseudokuvanje iz ovog pronalaska poželjno treba da zameni postupke za kuvanje koji su dosad otkriveni i korišćeni u tehnici, uz istovremeno suštinsko smanjivanje potrošnje energije.

Određenije, nakon faze kako kuvanja tako i pseudokuvanja:

(a) Sladovina mora biti sterilizovana,

(b) enzimska aktivnost mora biti završena,

1

(c) količina alfa kiselina mora se smanjiti i zameniti izo-alfa kiselinama,

(d) suštinska količina S-metilmetionina (SMM) mora biti transformisana u dimetilsulfid (DMS), (e) proteini i polifenoli koji stvaraju zamućenje moraju biti koagulisani za odvajanje i

(f) neželjena aromatična jedinjenja, određenije DMS, moraju biti uklonjena.

[0044] Uglavnom su gorenavedeni ciljevi (a) do (d) vremenski-temperaturno zavisni i mogu se postići na temperaturama iznad 80°C, pri čemu brzina raste s temperaturom. S druge strane, koagulacija proteina i polifenola te uklanjanje neželjenih isparljivih aromatičnih komponenti suštinski se ubrzavaju kada se poveća razdelna oblast između tečnosti i gasa. Zbog toga je neophodno dovesti sladovinu do ključanja kako bi se stvarali mehurići pare koji suštinski povećavaju razdelnu oblast između tečnosti i gasa a samim tim i brzinu koagulacije proteina i polifenola koji stvaraju zamućenje te brzinu uklanjanja neželjenih isparljivih komponenti. Taj postupak za kuvanje sladovine radi povećanja razdelne oblasti između tečnosti i gasa funkcioniše, ali ima dva glavna nedostatka:

(a) Troši mnogo energije i

(b) Isparavanje vode je u opsegu od 4 mas.% za najekonomičnije sisteme kuvanja, do 6-10 mas.% i više za tradicionalnije tehnike kuvanja.

[0045] Prokuvavanje vode troši mnogo energije. Fizičke toplotne karakteristike sladovine veoma su slične karakteristikama vode.

[0046] Uklanjanje neželjenih isparljivih aromatičnih jedinjenja kao što je DMS zavisi od ravnoteže paratečnost (VLE) svake isparljive materije sa sladovinom. To znači da je za smanjivanje nivoa neželjenog jedinjenja na nivoe ispod granične vrednosti neophodna određena količina isparavanja. Dakle, uvek je neophodno minimalno isparavanje a najnoviji sistemi rade sa minimalno 4-6% isparavanja, što je i dalje značajna količina.

[0047] Za izvođenje postupka prema ovom pronalasku neophodna je posuda (1) za kuvanje opremljena ulazom (1u) prikladnim za uvođenje sladovine u posudu za kuvanje i izlazom (1d) prikladnim za isticanje sladovine iz posude za kuvanje. Mora se obezbediti grejno sredstvo (2) prikladno za zagrevanje sladovine u posudi za kuvanje. Grejno sredstvo je obično u obliku snopa paralelnih šupljih cevi sa omotačima, pri čemu sladovina cirkuliše kroz unutrašnjost šupljih cevi koje se zagrevaju grejnim fluidom koji cirkuliše u omotačima. Grejno sredstvo (2) može biti smešteno unutar posude za kuvanje čime se obrazuje posuda za kuvanje sa unutrašnji kotlom kao što je prikazano na Fig.3(a). Zbog svoje veoma male gustine, ti mehurići pare predstavljaju pogonsku silu naviše kroz unutrašnji kotao čime se osigurava prirodna konvekcija. U nekim sistemima iz stanja tehnike, pumpa je smeštena ispod unutrašnjeg kotla kako bi se prinudilo strujanje sladovine koja se sakupila u raznim tačkama posude za kuvanje kroz grejne cevi. Iako je primenljiv, takav sistem sa prinudnom konvekcijom nije obavezan u ovom pronalasku jer, kao što će u nastavku biti razmatrano, mehurići ubrizgavanog gasa već stvaraju prinudnu konvekciju. Alternativno, grejno sredstvo (2) može biti smešteno izvan posude za kuvanje, fluidno povezano sa njom pomoću cevi, čime se obrazuje posuda za kuvanje sa spoljašnjim kotlom kao što je prikazano na Fig.4(a) i 5(a). Pumpa (8) se obično koristi za prinuđivanje strujanja sladovine kroz kotao. Gorenavedene zahteve ispunjava većina posuda za kuvanje iz stanja tehnike, koja se tradicionalno koristi za izvođenje faze kuvanja sladovine.

[0048] Oprema neophodna za ovaj pronalazak zahteva sistem (3) za barbotiranje gasom prikladan za ubrizgavanje inertnog gasa u pomenutu sladovinu. Nekolicina posuda za kuvanje opremljena je sistemom za barbotiranje gasom iako je on poznat u tehnici, kao što je otkriveno u EP875560. Sistem za barbotiranje gasom može biti veoma jednostavan; i može uključivati kružnu ploču, cilindar ili prsten opremljen većim brojem otvora. Ti otvori mogu biti prolazni kanali, kao u glavi tuša, ili mogu biti pore otvorene porne strukture, kao što je sinterovani materijal (npr., sinterovani nerđajući čelik). Ukoliko se kao inertni gas koristi azot, azotni pretvarač je veoma jednostavan i jeftin za ugradnju, a ukoliko se umesto njega koristi CO2, jasno je da je takav gas u izobilju dostupan u svim pivarama. Dakle, prednost ovog pronalaska leži u tome što ne zahteva nikakve ili zahteva male modifikacije postojeće opreme. Kao što je prikazano na Fig.3(b) i 4(b), barboter (3) gasa je poželjno smešten na osnovi posude za kuvanje, tako da mehurići gasa mogu izlaziti na površinu sladovine, pri čemu usput vezuju isparljive materije i proteine koji stvaraju zamućenje. U alternativnom načinu ostvarivanja, prikazanom na Fig.5(a) i (b), posuda za kuvanje sa spoljašnjim kotlom opremljena je sistemom za barbotiranje gasom koji je smešten na ushodnom kraju spoljašnjeg kotla u odnosu na smer strujanja sladovine (u slučaju sa Fig.5, na osnovi kotla). Mehurići se potiskuju kroz šuplje grejne cevi (2a) i ubrizgavaju u posudu za kuvanje zajedno sa sladovinom. Što se tiče posuda za kuvanje sa unutrašnjim kotlom, poželjno je da barboter bude smešten ispod grejnih cevi (2a) a njegova najveća dimenzija (prečnik u slučaju diska, cilindra ili prstena) poželjno je manja od najvećeg prečnika kotla (2). Sa takvom konfiguracijom, mehurići gasa koji putuju naviše kroz šuplje cevi (2a) unutrašnjeg kotla stvaraju prinudnu konvekciju čime pogone sladovinu kroz unutrašnjosti šupljih cevi kotla. To je vrlo poželjno jer, s jedne strane, nije potrebna uranjajuća pumpa za stvaranje takve prinudne konvencije dok je, s druge strane, protok sladovine kroz šuplje grejne cevi tokom faze zagrevanja veći i homogeniji u poređenju sa sistemima sa prirodnom konvekcijom na temperaturi ključanja, Tb, kada nema dovoljno mehurića pare za stvaranje prirodne konvekcije sa rizikom od lokalnog pregrevanja sladovine.

[0049] Ukoliko se koristi posuda za kuvanje opremljena unutrašnjim kotlom (2), na vrhu unutrašnjeg kotla poželjno su obezbeđeni pregrada (5) i usmerivač-krov (6) kako bi usmerili struju mehurića gasa i sladovine koja putuje naviše, preraspodelili ih po gornjoj razdelnoj površini sladovine između tečnosti i vazduha te smanjili debljinu tako obrazovane pene da bi se omogućilo bolje izbacivanje isparljivih materija povučenih mehurićima u vazduh (v. Fig.3(b)).

[0050] Sladovina se uvodi u posudu za kuvanje iz faze razdvajanja komine, kao što je faza (400) bistrenja. U nekim slučajevima, sladovina prvo prolazi kroz posudu za puferovanje ili za prethodno zagrevanje pre ulaska u posudu za kuvanje. Temperatura sladovine obično je ispod 80°C. Nakon uvođenja sladovine u posudu (1) za kuvanje, ona se zagreva na ciljnu temperaturu od između 94,5 i 95,5°C pa se ta temperatura održava tokom perioda od 15 minuta, tokom kog kompozicija sladovine ne dostiže svoju tačku ključanja. Tokom te faze postupka, poželjno se ne izvodi barbotiranje gasom. Posle izvođenja „faze održavanjaˮ, temperatura kompozicije sladovine se povećava na ciljnu temperaturu od između 98°C i 99°C. Kada se ta temperatura dostigne, gas barbotira kroz kompoziciju sladovine pri prosečnoj brzini od 200 g/hI/h uz održavanje prosečne ciljne temperature od između 98°C i 99°C tokom perioda od oko 60 minuta; tokom kog kompozicija sladovine ne dostiže svoju tačku ključanja. Po završetku te faze, kompozicija sladovine se prebacuje u fazu odvajanja taloga.

[0051] Kao što je prikazano na Fig.2, predstavljen je način ostvarivanja koji prikazuje postupak poželjnog načina ostvarivanja ovog pronalaska. U prvoj fazi „prethodnog zagrevanjaˮ, temperatura se podiže pri brzini od 0,6 do 1,2°C/min sve dok temperatura ne dostigne oko 3°C ispod prirodne temperature ključanja sladovine. Kompozicija sladovine potom ulazi u fazu „održavanja temperatureˮ, u kojoj se temperatura održava na toj temperaturi. Temperatura se potom podiže na oko 1,5°C ispod prirodne temperature ključanja sladovine i tu se održava tokom vremenskog perioda tokom kog se kompozicija barbotira inertnim gasom. Iz kompozicije se, tokom tog dela postupka, stripuju isparljivi materijali, kao što su SMM i DMS.

[0052] Tokom svih tih faza postupka, izlazna temperatura spoljašnjeg grejača održava se iznad temperature kompozicije tela sladovine. To je posledica gubitka dela toplote na postupak (zračenje, barbotiranje, itd.).

[0053] Kao što je prikazano na Fig.3(b) i 4(b), barboter inertnog gasa smešten na osnovi posude za kuvanje stvara stub mehurića gasa. Na taj su način isparljive komponente koje su prisutne u sladovini u ravnoteži između gasne i tečne faze bez potrebe za ključanjem sladovine. Kao što je gore razmatrano, stub mehurića koji prolaze kroz unutrašnjosti šupljih cevi unutrašnjeg kotla, kao što je prikazano na Fig. 3(b), stvara prisilnu konvekciju nezavisnu od temperature, za razliku od prirodne konvekcije koja je veoma zavisna od temperature u pogledu stvaranja dovoljno mehurića pare. S druge strane, mehurići inertnog gasa deluju kao mehurići pare kada izbijaju na površinu, pri čemu imaju isti efekat kao potonji što se tiče izbacivanja isparljivih materija i koagulacije proteina koji stvaraju zamućenje, ali bez potrebe za prokuvavanjem i isparavanjem velikih količina sladovine. Struja gasa je takođe poželjna jer homogenizuje sladovinu stvaranjem sistema gasnog lifta sa centralnom uzlaznom strujom i bočnom silaznom strujom, kao što je prikazano crnim strelicama na Fig.3(b) i 4(b).

[0054] Nakon postupka za pseudokuvanje ovog pronalaska, sladovina se može uvoditi u posudu za

1

Claims (14)

1. vrtloženje ili sličnu za odvajanje taloga od bistre sladovine i odatle nastaviti ka vrenju (700), odležavanju (800), filtriranju (900) i pakovanju (1000) tako proizvedenog piva na potpuno isti način kao u konvencionalnim postupcima za proizvodnju piva.

   Patentni zahtevi

   1. Postupak za obradu kompozicije sladovine u posudi za kuvanje, pri čemu pomenuti postupak obuhvata faze:

   (a) obezbeđivanja:

   posude za kuvanje opremljene ulazom prikladnim za uvođenje kompozicije sladovine u posudu za kuvanje i izlazom prikladnim za isticanje sladovine iz posude za kuvanje; grejnog sredstva;

   sistema za barbotiranje gasom prikladnog za ubrizgavanje gasa u pomenutu sladovinu;

   (b) dodavanja sladovine iz faze razdvajanja komine u pomenutu posudu za kuvanje kroz ulaz; (c) zagrevanja pomenute sladovine na ciljnu temperaturu između 80 i 96°C;

   (d) održavanja prosečne ciljne temperature između 80 i 96°C tokom perioda 12-45 minuta, tokom kog kompozicija sladovine ne dostiže svoju tačku ključanja i pri čemu se tokom tog perioda izvodi barbotiranje gasom manje od 10 g/hI/h, poželjno se ne izvodi barbotiranje gasom; (e) podizanja temperature kompozicije sladovine na ciljnu temperaturu od između 97°C i 99°C; (f) barbotiranja gasa kroz kompoziciju sladovine pri prosečnoj brzini 80-350 g/hI/h uz održavanje prosečne ciljne temperature od između 97°C i 99°C tokom perioda od između 15 minuta i 75 minuta; i tokom kog kompozicija sladovine ne dostiže svoju tačku ključanja; i

   (g) prebacivanja obrađene kompozicije sladovine u fazu odvajanja taloga kroz izlaz posude za kuvanje.
2. 2. Postupak prema zahtevu 1, u kom se sladovina, u fazi (c), zagreva na ciljnu temperaturu između 93 i 95,5°C, poželjno između 94,5 i 95,5°C.
3. 3. Postupak prema zahtevu 1 ili zahtevu 2, u kom je prosečna ciljna temperatura, u fazi (d), između 93 i 95,5°C, poželjno između 94,5 i 95,5°C.
4. 4. Postupak prema bilo kom prethodnom zahtevu, pri čemu se faza (d) tog postupka izvodi tokom perioda 15-20 minuta.
5. 5. Postupak prema bilo kom prethodnom zahtevu, pri čemu faza (d) tog postupka ne uključuje barbotiranje gasom.
6. 6. Postupak prema bilo kom prethodnom zahtevu, pri čemu faza (e) tog postupka obuhvata podizanje temperature kompozicije sladovine na ciljnu temperaturu od između 97°C i 99°C, poželjno između 98°C i 99°C.
7. 7. Postupak prema bilo kom prethodnom zahtevu, pri čemu faza (f) tog postupka obuhvata barbotiranje gasa kroz kompoziciju sladovine pri prosečnoj brzini 120-220 g/hI/h, poželjno 190-210 g/hI/h, poželjnije pri oko 200 g/hI/h.
8. 8. Postupak prema bilo kom prethodnom zahtevu, pri čemu se faza (f) tog postupka izvodi tokom perioda od između 55 minuta i 65 minuta, poželjno oko 60 minuta.
9. 9. Postupak prema bilo kom prethodnom zahtevu, u kom se kompozicija sladovine, u fazi (c), zagreva na ciljnu temperaturu pri brzini od između 0,2°C i 1°C po minutu, poželjno između 0,4°C i 0,75°C po minutu, najpoželjnije oko 0,5°C po minutu dok se ne dostigne ciljna temperatura.
10. 10. Postupak prema bilo kom prethodnom zahtevu, pri čemu faza tog postupka, u kom se kompozicija sladovine, po završetku faze (d), zagreva na ciljnu temperaturu faze (e) pri brzini od između 0,2°C i 1°C po minutu, poželjno između 0,4°C i 0,75°C po minutu, najpoželjnije oko 0,5°C po minutu dok se ne dostigne ciljna temperatura.
11. 11. Postupak prema bilo kom prethodnom zahtevu, u kom se ubrizgavani gas bira od CO2, N2 i vazduha te njihovih kombinacija, pri čemu je poželjno CO2.
12. 12. Postupak prema bilo kom prethodnom zahtevu, u kom kompozicija sladovine na kraju faze (f) sadrži manje od 150 ppb kombinovanih SMM-a i DMS-a, poželjnije manje od 100 ppb, poželjnije manje od 75 ppb.
13. 13. Postupak prema bilo kom prethodnom zahtevu, u kom kompozicija sladovine koja izlazi iz faze (f) postupka ovog pronalaska ima koncentraciju DMS-a (dimetilsulfida) manju od 150 ppb, poželjnije manju od 100 ppb, poželjnije manju od 50 ppb, poželjnije manju od 20 ppb.

    1
14. 14. Postupak prema bilo kom prethodnom zahtevu, pri čemu faze (a) do (f) tog postupka dovode do isparavanja manjeg od 2%, poželjnije manjeg od 1,5%, poželjnije 0,8 - 1,2% računato na masu početne kompozicije sladovine.

    1