Optimized Fermentation and Maturation Using the ECO-FERM™ System

MBAA TQ http://dx.doi.org/10.1094/TQ-49-4-1220-02 | VIEW ARTICLE
 
Rudolf Michel (1), Udo W. Funk (2), and Kristina Boee (1). 1. GEA Brewery Systems, Germany. 2. GEA Process Engineering U.S.A.
 
Abstract
For the fermentation and maturation of beer, the brewmaster has access to only a small number of tools to control and optimize the processes: recipe parameters (temperature, pressure, and time) and process parameters (gravity of the wort, yeast strain, continuous fermentation and maturation processes, mixing of the tank). GEA Brewery Systems has developed a system called ECO-FERM™ to improve performance during fermentation and cooling down to cold maturation temperatures. This provides a process using jet mixing in a cylindro-conical tank (CCT). A jet without any movable parts is installed in the cone of the CCT using the venturi principle, so only one-third of the total flow inside the CCT is pumped around with a circulation pump. Approximately 10% of the carbon dioxide produced during fermentation is dissolved in the beer; the other 90% bubbles up to the liquid surface, forming a bubble column in the CCT. The bubble column leads to an upward movement of the liquid in the center of the CCT and consequently to a downward movement at the cooled shell of the tank. The jet in the cone provides powerful support of the natural upward motion. Improvement of the upward flow will keep a larger number of active yeast cells in suspension, and in addition, yeast cells on their way down to the cone are sucked from the jet and re-suspended in the fermenting liquid. The hydraulic jet also improves temperature homogeneity in the tank and significantly enhances the heat transfer coefficient at the tank shell. This paper presents first results from an industrial application in a 2,660 hL CCT with worts of 14° Plato. The results cover process duration and temperature homogeneity, as well as analytical results of the beers, including DLG tastings.
Keywords: accelerated fermentation, convectional flow, ECO-FERM, fermentation
 
Síntesis
El maestro cervecero dispone de varas herramientas para controlar y optimizar los proceso de fermentación y de maduración: parámetros de receta (temperatura, presión y tiempo) y parámetros del proceso (densidad del mosto, tipo de levadura, procesos continuos de fermentación o de maduración, mezclado en los tanques). GEA Brewery Systems ha desarrollado un sistema llamado ECO-FERM para mejorar el desempeño de la fermentación y de su enfriamiento a la temperatura de maduración. Este proceso consiste de un mezclado a chorro en un tanque cilindro-cónico (TCC). Se instala en el cono un equipo sin partes móviles, usando el principio de Venturi, para que solo un tercio del flujo total dentro del TCC sea circulado por la bomba. Aproximadamente un 10 por ciento del gas carbónico producido por la fermentación es disuelto en la cerveza mientras que el restante 90 por ciento sube a la superficie formando una columna de burbujas en el TCC. Este movimiento hacia arriba en el centro del TCC genera un movimiento hacia abajo por las paredes enfriadas del tanque. El aparato Venturi en el cono suplementa el movimiento hacia arriba, manteniendo un mayor número de células activas de levadura en suspensión; células que bajan por los costados hacia el cono son chupados por el Venturi y resuspendidos en el líquido. El chorro hidráulico también mejora la uniformidad de la distribución de las temperaturas en el TCC y aumenta el coeficiente de transferencia de calor por las paredes del tanque. Aquí presentamos los primeros resultados de una aplicación industrial en un TCC de 2.660 hL con mostos de 14º Plato. En los resultados se muestra la homogeneidad de la temperatura, la duración del proceso y los datos analíticos de las dos cervezas, incluyendo la prueba sensorial por DLG.
Palabras claves: ECO-FERM, fermentación, fermentación acelerada, flujo por convección
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