تحسين عملية تخمير خميرة البيرة واستخراج الخميرة
84cap الخميرة البيرة وتكنولوجيا استخراجها
من بين التطبيقات الصناعية لخميرة Saccharomyces cerevisiae، هناك مكانان معروفان هما أنها تساعد في تخمير البيرة وتحويل السكر إلى كحول مع إضافة النكهة أيضًا؛ والآخر هو أن الخميرة النشطة تُستخدم في خبز الخبز، مما يساعد على جعل المخبوزات رقيقة، ويمكنها أيضًا إضافة النكهة. على الرغم من أن كلاهما، بالمعنى الدقيق للكلمة، من خميرة Saccharomyces cerevisiae، لا يزال هناك العديد من الاختلافات في تصميم عملية التخمير الصناعية.
تناقش هذه المقالة بشكل أساسي عملية هندسة تخمير الخميرة في عملية تخمير البيرة، بالإضافة إلى أحدث الاتجاهات التكنولوجية لمعالجة خميرة نفايات البيرة، لتوفير بعض المعلومات للمؤسسات.
1. العمليات النموذجية لتخمير البيرة
الشكل التالي هو مخطط تدفق عملية نموذجية لتخمير البيرة:
تتضمن عملية تخمير البيرة إنتاج الشعير، والطحن، والهريس، وفصل المستخلص، وإضافة القفزات والغليان، وإزالة القفزات والرواسب، والتبريد والتهوية، والتخمير، وفصل الخميرة عن البيرة، والشيخوخة، والنضج والتعبئة، من بين أمور أخرى. الغرض من العملية بأكملها هو تحويل نشا الحبوب إلى سكر، ثم تخميره بالخميرة لإنتاج الكحول، وأخيراً الحصول على المنتج النهائي.
هناك العديد من أنواع ونكهات البيرة التي لا يمكن تناولها في هذا المقال، وسنتناول هنا بإيجاز وشرح موجز لها.
2. هندسة عملية تخمير خميرة البيرة
إن تخمير خميرة البيرة هو في الواقع تخمير على دفعات. تُستخدم الخزانات بشكل أساسي لتحويل السكر إلى كحول، وهو ما يختلف عن الغرض النهائي لتخمير خميرة الخباز، وهو الحصول على الخميرة نفسها. خزانات تخمير البيرة الشائعة هي خزانات تخمير أسطوانية ومخروطية، كما هو موضح أدناه:
إن تصميم خزان تخمير البيرة يرجع بالطبع إلى أنه عبارة عن تخمير لاهوائي، وهو مختلف تمامًا عن خزانات التخمير الهوائية التقليدية لدينا. ومع ذلك، فإن التصميم يعتمد بشكل أساسي على الاعتبارات التالية:
أ: يساعد الجزء السفلي المخروط على استقرار البقايا والخميرة في نهاية التخمير؛
ب: يسهل الجزء السفلي المخروطي تدفق السائل الصافي وتقسيم البقايا؛
ج: يساعد الجزء السفلي المخروطي أيضًا في التنظيف في المكان (CIP)، وما إلى ذلك.
وقد تم أيضًا تجربة بعض أنواع طرق التخمير المستمر لتخمير خميرة البيرة، مثل نظام التخمير المستمر بالتحريك متعدد الخزانات الموضح أدناه:
على سبيل المثال، يتم استخدام نظام خزان التخمير البرجي المستمر التالي، وبالطبع خزانات التخمير اللاهوائية واسعة النطاق الأكثر كلاسيكية، في مجال التخمير اللاهوائي للغاز الاصطناعي الأحدث، والتي لم يتم سردها هنا:
لا يزال هناك الكثير لنتعلمه من أنظمة التخمير المستمر هذه. على سبيل المثال، يمكن تعلم ودراسة نظام التخمير المستمر اللاهوائي الحالي على مستوى أعمق، وكيفية التداول، وكيفية إعادة التدوير، وكيفية تحسين العائد، وما إلى ذلك. ومع ذلك، بقدر ما يتم استخدام نظام التخمير المستمر هذا لتخمير خميرة البيرة، فإنه يفشل. ربما يكون السبب هو أن العائد والنكهة وما إلى ذلك لا يتم التحكم فيها بشكل جيد. كما استخدم العديد من الأشخاص في الصين هذا النوع من التخمير المستمر لمنتجات أخرى، لكنهم لم يحصلوا على الجوهر وانتهوا في الأساس بالفشل. لذلك، إليك أيضًا تذكيرًا لأساتذة التخمير الخريجين.
لن نناقش هنا التكنولوجيا والعمليات المحددة لعملية تخمير البيرة. إذا لزم الأمر، فسنناقشها بشكل منفصل.
معالجة نفايات الخميرة البيرة
3.1. طرق المعالجة التقليدية لنفايات الخميرة البيرة
الخميرة المستهلكة هي ثاني أكثر المنتجات الثانوية وفرة في مصانع الجعة. والسبب الرئيسي هو أن كمية الخميرة المنتجة أثناء تخمير البيرة تبلغ حوالي 4 إلى 5 أضعاف كمية الخميرة المضافة في بداية التخمير. وهذا يعني أنه مقابل كل كيلوغرام من الخميرة المستخدمة لبدء التخمير، يتم إنتاج 4 إلى 5 كيلوغرامات إضافية من الخميرة. وعلى الرغم من إمكانية إعادة تدوير هذه الخميرة، فإن عدد المرات محدود، لذلك يطلق عليها الخميرة المهدرة.
نسبيًا، الطريقة البسيطة نسبيًا لمعالجة خميرة البيرة هي أولاً إجراء المعالجة المسبقة مثل الغسيل وإزالة المرارة، ثم إجراء سحق الجدار، ثم إجراء معالجة أخرى للحصول على مسحوق الخميرة أو مستخلص الخميرة المطلوب. للحصول على تقنية معالجة مستخلص الخميرة المحددة، يرجى الرجوع إلى مقالتنا الأخرى حول تقنية مستخلص الخميرة. فيما يلي وصف موجز للعملية من خميرة البيرة إلى مستخلص الخميرة. تتضمن العملية:
التخمير بالخميرة - تحلل الخميرة - الطرد المركزي - التبخير والتركيز - التجفيف
المنتج النهائي الذي تم الحصول عليه من خلال عملية معالجة الخميرة البسيطة هذه يستخدم بشكل أساسي في مجال الأعلاف الحيوانية، ولكن لا يمكن استخدامه في مجالات الأغذية ومستحضرات التجميل. يمكن استخدامه حتى كإضافة متوسطة في مجال التخمير البيولوجي، وهو أمر غير مرضٍ. هذا يختلف كثيرًا عن مستخلص الخميرة المنتج من خميرة الخباز باستخدام مصادر السكر. بالطبع، على السطح، إنه فرق في السعر، ولكن في الواقع، يجب علينا توسيع تفكيرنا، ومعرفة بعض أسباب الاختلافات، وزيادة القيمة السوقية لخميرة البيرة.
3.2. أسباب رداءة جودة مستخلص الخميرة البيرة
يتميز مستخلص خميرة نفايات البيرة بطعم مرير قوي. وفقًا لمستوى مرارة البيرة بين 5 و 120، فإن قيمة المرارة EBU للعديد من مساحيق المستخلصات الجافة التي تم اختبارها أكبر من 8، والعديد منها أكبر من 30، وحتى مصحوبة ببعض الكوك غير المرغوب فيه. طعم عجيني. جودة مستخلص خميرة البيرة أقل قليلاً، والأسباب ربما تكون كما يلي.
أ:خميرة نفايات البيرة، وهي عبارة عن مواد مرة بشكل أساسي يتم إنتاجها في القفزات، وهي أحماض إيزو ألفا (مثل هومولون وإيزوهومولون)، والعفص، وما إلى ذلك، والتي سيتم امتصاصها على جدار خلية الخميرة أثناء عملية التخمير؛
ب: تختلف معدلات بقاء الخميرة الطازجة التي تخرج من مصنع الجعة حسب موقعها ومعدل تداولها، حيث تتراوح من 30% إلى 90%، وتختلف الجودة؛
ج: في عملية جمع نفايات الخميرة في مصانع الجعة، فإن مرافق المعالجة المختلفة سوف تلحق الضرر بالخميرة نفسها بدرجات متفاوتة وتسبب درجات متفاوتة من التلوث؛
د: هناك العديد من الطرق لتعطيل جدار خلية الخميرة كما هو موضح في الشكل أدناه، بما في ذلك الطرق الأنزيمية، والموجات فوق الصوتية، والطرق الكيميائية، وما إلى ذلك، وكل منها سيكون لها تأثير مختلف على النتيجة النهائية.
3.3. اقتراحات لتحسين جودة مستخلص الخميرة البيرة
إن إنتاج خميرة البيرة المستهلكة كبير، وهناك مجال كبير لتحسين القيمة. من أجل تحسين جودة منتجات الخميرة المستهلكة، بذلت العديد من الشركات الكثير من الجهود في هذه المجالات، وخاصة بعض مصانع البيرة الدولية المعروفة. على سبيل المثال، أطلقت شركة Anheuser-Busch InBev مشروع الخميرة الحية للتغلب على هذه المشكلة على وجه التحديد؛ مثل شركة الخميرة الفرنسية الناشئة التي نفذت ابتكارًا تقنيًا فريدًا لإزالة المرارة؛ على سبيل المثال، تمتلك شركة Kirin Beer اليابانية بالفعل بعض التقنيات الحاصلة على براءة اختراع لإزالة المرارة من خميرة البيرة.
كل ما سبق يثبت أن استخدام خميرة البيرة المهدرة لصنع منتجات مستخلص الخميرة الراقية قد تحقق على المستوى الدولي. لقد أشرنا إلى بعض كتب تخمير البيرة الأجنبية الكلاسيكية، بالإضافة إلى تقنية التخمير وإنتاج مستخلص الخميرة، وبالطبع نتائج الأبحاث الدولية الحديثة حول عملية مستخلص خميرة البيرة المهدرة. إن الإشارة إلى هذه الأشياء ليست أكثر من البحث عن الأسباب والتقنيات المبتكرة. من خلال التنظيم البسيط، فيما يلي اقتراحاتنا العامة لتحسين جودة مستخلص الخميرة، للإشارة فقط.
من الأفضل استخدام الخميرة الطازجة بدلاً من الخميرة المجففة؛
على الرغم من أن النتائج تنعكس في منتجات الخميرة، إلا أن عملية المعالجة المسبقة لنفايات الخميرة أكثر أهمية نسبيًا؛
قد لا تكون فكرة تحويل جميع المنتجات إلى مستخلصات عالية الجودة واقعية، ونحن بحاجة إلى النظر في التحول عن مصدر خميرة البيرة؛
قد يكون لعملية تفكيك جدار الخلية اللاحقة العديد من العوامل المتغيرة، مما يؤدي إلى نتائج مختلفة، ولكنها أيضًا اتجاه معظم الأبحاث. سيساعد فهم المزيد من المعلومات الأجنبية في اختيار طريقة الإنتاج الصناعي الأكثر ملاءمة؛
يرجى الرجوع إلى الاحتياطات المذكورة أعلاه لعملية إنتاج وتشغيل خميرة الخباز للمساعدة في استقرار جودة مستخلص خميرة البيرة.
على الرغم من أننا نعتقد من وجهة نظرنا أن هذا قد يحسن من تصميم وجودة منتجات مستخلص الخميرة من نفايات البيرة، إلا أننا نوصي أيضًا بعض الشركات ومؤسسات البحث بالقيام بنفس الشيء في الإنتاج الصناعي قبل التنفيذ. من الأفضل استكشاف الاختبارات الصغيرة والتجريبية قبل الشروع في الإنتاج الصناعي.
