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Control of the Yeast Propagation Process—How To Optimize Oxygen Supply and Minimize Stress

MBAA TQ vol. 42, no. 2, 2005, pp. 128-132  |  VIEW ARTICLE

Olau Nielsen. Scandi Brew, Alfa Laval Copenhagen A/S, Rosenkæret 18, DK-2860 Søborg, Denmark.

Abstract
In a modern propagation plant, the question how to control the process by ensuring optimal air supply and at the same time minimizing any stress that the yeast may encounter during its growth in the propagator must be answered. Tests were carried out in a 10-hL test propagator and later in different full-scale propagators in breweries with net volumes of 100 and 160 hL. The intention was to try to detect any signs of stress as a result of the use of a new aeration device and to find the optimum aeration profile during the propagation. In the most recent experiments, the outlet gas from a 160-hL net propagator was monitored and the oxygen content and gas volume were compared with cell growth and yield factors. Since this control is very informative, but also quite complicated, a more simple control was also sought, and some valuable and easily applied methods were developed. The main findings so far are the following. No stress can be detected as a result of the use of the agitator. The benefit of a high concentration of dissolved oxygen during propagation is limited. On the other hand, it seems that oxidative stress is a smaller problem than is carbon dioxide stress, so the aeration must be sufficient to assume a low concentration of carbon dioxide in the propagator. By means of monitoring the amount of gas in the outlet from the propagator, it is also possible to determine when the aerobic metabolism stops. A simpler but equally reliable way to monitor this is by measuring the yield factor as the number of million cells per milliliter produced per degree Plato consumed. Low yield factor means no aerobic activity. An even simpler but not so reliable method is to observe the foam formation. High foam levels mean large amounts of carbon dioxide caused by a high degree Plato consumption. High degree Plato consumption means anaerobic metabolism—and no aerobic growth.
Keywords: aeration, oxygen, propagation, stress, yeast, yield

 

Síntesis
En una planta moderna para la propagación de levadura, es necesario controlar el proceso de manera de asegurar que se proporciona la cantidad óptima de aire a la vez de minimizar el estrés ocasionado a la levadura durante su reproducción en el propagador. Se realizaron pruebas, primero en un propagadpr de 10 hL y luego en propagadores cerveceras de 100 y 160 hL netos, con la intención de determinar el perfil óptimo de aeración con un nuevo aparato, como también determinar si este nuevo aparato ocasionaba algún estrés a la levadura. En los experimentos más recientes, en el propagador de 160 hL neto, se midió el volumen y el contenido de oxígeno del gas expulsado del propagador, y se comparó estos valores con la reproducción de levadura y factores de rendimiento. Dado que este procedimiento es más bien complicado, se desarrollaron otros métodos más sencillos que arrojaron datos valiosos. Hasta ahora no se ha podido constatar ningún estrés ocasionado por el agirtador. Se determinó que hay límites a cuan alta puede ser la cencentración de oxígeno en el propagador, pero también se constató que el estrés ocasionado por altas concentraciones de oxígeno es menor que el estrés causado por el gas carbónico, por lo que es necesario mantener un bajo nivel de gas carbónico en el propagador. La medición de la cantidad de gas a la salida del propagador también permite determinar cuando el metabolismo aeróbico cesa. Un método más sencillo para constatar esto es midiendo el rendimiento, el número de células por mililitro producidos por grado plato consumido, a diferentes tiempos. Un bajo rendimiento indica el final de la actividad aeróbica. Otra manera aun más sencilla, pero menos confiable, es por la observación de la formación de espuma. Mucha formación de espuma es causado por la formación de mucho gas carbónico como consecuencia de un gran consumo de extracto, lo que a la vez se debe a un metaboilismo anaeróbico y el fin del crecimiento aeróbico.
Palabras claves: aeración, oxígeno, propagación, estrés, levadura, rendimiento

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