PROCESS FOR THE (SUBSEQUENT) ADJUSTMENT OF A DESIRED EXTRACT CONTENT IN BEER BY DIALYSIS

Abstract: 1. A method for regulating a desired extract content in partially or completely fermented beer, characterized in that the beer is dialyzed against a washing at hollow fiber membranes, the transmembrane pressure being approximately zero.

Description: Titel : Verfahren zur (nachträglichen) Einstellung eines gewünschten Alkohol- und Extraktgehaltes im Bier mittels Dialyse Anwendungsgebiet Das Bedürfnis nach alkoholvermindertem bis hin zu alkoholfreiem Bier steigt in zunehmendem Masse. Hierfür spielen hauptsächlich diätetische Gründe wie auch die Verkehrsgesetzgebung die Hauptrolle. In anderen Ländern können auch religiöse Gründe das Interesse an der Herstellung von Bieren mit wenig oder keinem Alkohol begründen. Neben einer Alkoholverminderung ist häufig auch eine Xohlen- hydratverminderung notwendig, damit ein solches Bier in den Diätplan eines bestimmten Personenkreises passt. Es sind bereits eine Reihe von Verfahren bekannt, nach denen Biere mit vermindertem Alkoholgehalt hergestellt werden können 1) Verfahren mit kontrollierter Gärung, bei denen beim Er reichen eines bestimmten Alkoholgehaltes die Gärung unter brochen wird; 2) Verfahren, die darauf hinzielen, dass nur geringe Mengen an vergärbaren Zuckern gebildet werden; 3) Verfahren, bei denen anstelle normaler Bierhefe andere Organismen eingesetzt werden; 4) Verfahren mit nachträglicher Alkoholreduzierung a) Verfahren, bei denen ein normal vergorenen Bier mit teilweise vergorenem Bier, unvergorener -Würze, Zucker lösung oder Wasser verdünnt wird; b) Alkoholreduzierung durch Auskochen des Alkohols unter atmosphärischem Druck als auch unter reduziertem Druck (Vacuum); c) Adsorption des Alkohols an Kieselgel oder andere poröse Adsorberharze; d) Anwendung der Umkehrosmose zur Alkoholreduzierung. Alle nach dem Verfahren 1 bis 3 sowie 4a bis b hergestellten Biere waren jedoch aus der Sicht der Verbrauchererwartung nicht befriedigend. Das Aroma dieser Biere zeichnete sich entweder durch einen starken Würzegeschmack oder durch die bei der thermischen Behandlung gebildeten Maillardprodukte mit einem tischen Brotgeschmack aus. Ausserdem besitzen die meisten der nach den vorgenannten Verfahren hergestellten Biere aufgrund des hohen Zuckeranteils einen grossen kalorien- gehalt und sind insbesondere für Diabetiker ungeeignet. Das Verfahren 4c ist technisch, soweit bekannt, nicht durch führt worden. Auch die Anwendung 4d, dass heisst die umgekehrte Osmose, konnte sich grosstechnisch nicht zur Alkoholreduzierung im Bier durchsetzen, da die Anlage einen grossen Pflegeaufwand aufgrund der Membranen bedarf, die leicht verstopfen und auch leicht durch Mikroorganismen abgebaut werden können. Ausserdem sind die Energiekosten durch die Anwendung hoher Drücke extrem hoch und die dafür einzusetzenden Membranen sehr kostspielig. Aufgabe Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die vorgenannten Nach- teile der bisher bekannten Verfahren zu beseitigen und ein alkoholvermindertes Bier von reinem Geruch und Geschmack sowie von einem entsprechend geringen Kaloriengehalt herzustellen. Dabei soll der Energiebedarf sehr gering sein und die Anlage sollte ununterbrochen über Monate hinaus gefahren werden können, ohne dass es zu Störungen durch Verstopfung oder mikrobiellen Abbau kommt. Ferner kann, wenn gewünscht, auch der Restextrakt des Bieres derart reduziert werden, so dass ein solches Bier als alkoholvermindert und kohlenhydratarm zu bezeichnen ist. Ein derartiges Bier mit wenig Xalorien und wenig Alkohol ist besonders für diätetische Lebensweise geeignet. Lösung Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst. Die Erfindung betrifft Anspruch 1. Die erfindungsgemässe Kapillardialyse kann mit auf dem Markt vorhandenen Dialysatoren, wie sie zum Beispiel zur Blutwäsche (Haemodialyse) eingesetzt werden, durchgeführt werden. Das Prinzip bei der Alkoholreduzierung von Bier beruht darauf, dass der Alkohol durch eine semipermeable Membran in eine Spüllösung, genannt Dialysat (zumeist Wasser oder Bier mit geringerem Alkoholgehalt), diffundiert. Die Diffusion erfolgt solange, bis ein Konzentrationsgleichgewicht auf beiden Seiten erreicht ist. Der Grad der Alkoholreduzierung ist somit abhängig von der Alkoholkonzentration im Dialysat, diese lässt sich durch die Veränderung der Fliessgeschwindigkeit sowohl auf der Dialysat- als auch auf der Bierseite genau einstellen. Wichtige Voraussetzung für die Funktion der Dialyse ist, dass der Druck auf beiden Seiten gleich ist. Ein Transmembrandruck von Null (oder nahezu Null) ist notwendig, um zu verhindern, dass Wasser (oder ein anderes Spülmittel), welches die Membran immer passieren kann, sich auf einer von beiden Seiten anreichert. Neben dem Alkohol können auch andere Bierinhaltstoffe diffundieren, insbesondere niedermolekulare Zucker und in geringem Masse auch Bitterstoffe. Das Prinzip der Alkoholreduzierung durch Dialyse ist in Abbildung 1 dargestellt. Bier wird aus dem Vorratsbehälter (1) über einen Strömungsregler (2) durch eine Dialyserrorrichtung (3), die auch als Modul bezeichnet wird, bestehend aus Bündeln (4) semipermeabler Hohlfäden (5), gedrückt. Die Poren der Hohlfasern haben einen inneren Durchmesser von 0,001 bis 0,1 . Die Gesamtoberfläche eines Moduls (Diffusionsfläche) beträgt 0,8 bis 10 m , vor- zugsweise zwischen 7,4 und 5 m . Durch die bündelförmige Anordnung lässt sich ein einem kleineren Volumen eine grosse Diffsusionsfläche unterbringen. Das Bier strömt durch die Hohlfasern (5) direkt in ein Äuffanggefäss (6). Durch die Hohl- fädenzwischenräume (7) fliesst entweder im Gleich-, Quer- oder vorzugsweise im Gegenstrom das Spülmittel, das aus dem Behälter 8 kommt. Im Modul (3) kommt es nun zur Diffusion des Alkohols vom Bier in das Spülmittel. Die Fliessgeschwindigkeit des Spülmittels wird über einen Strömungsregler (9) eingestellt. Die Fliessgeschwin digkeiten sind entscheidend für das Konzentrations- gefälle Bier - Alkohol zu Spülmittel - Alkohol und damit ein wichtiger Parameter für den Grad der gewünschten Alkoholverminderung. Das Spülmittel - Alkoholgemisch (Dialysat) wird in einem Auffangbehälter (10) aufgefangen. Die Drücke im Modul (3) werden sowohl auf der Spülmittel- wie Bierseite durch geeignete Druckregler (11 und 12) eingestellt. Der Druck im gesamten System muss über dem ohlensäuresättigungs- druck liegen, damit es im System nicht zu einer Entbindung des im Bier gelösten C02 kommt, da die dabei entstehenden C02 Bläschen sich an der Membran anlagern und dadurch die Dialyse stören. In Tabelle 1 sind die Kohlensäuresättigungsdrücke in Abhängigkeit von der Temperatur für Bier mit einem Stammwürzegehalt von 11 - 18 % zusammengestellt. Als Betriebsdruck sind geeignet Drücke zwischen 2 und 6 bar, vorzugsweise 2,5 bis 4 bar, im Speziellen 2,7 bar. Um im Modul (3) einen Transmembrandruck von nahezu Null zu erreichen, befinden sich sowohl auf der Einström- wie auch auf der Austrittseite Differenzdruck-Manometer (13 und 14). Das alkoholreduzierte Bier als auch das'Dialysat können sowohl unter Druck als auch drucklos in Vorratsbehältern (6 und 10) gesammelt werden. Da der Druckabfall im Modul (3) auf der Bierseite, verursacht durch die dünnen Hohlfäden, grösser ist als auf der Dialysatseite, lässt sich ein mittlerer Transmembrandruck gleich Null über die gesamte Diffusionsfläche dadurch erreichen, dass zunächst auf der Biereintrittseite ein höherer Druck, 0,05 bis 1,0 bar, vorzugsweise 0,5 bar, eingestellt wird als auf der Wasserseite. Um diesen Betrag muss dann am Ende des Systems der Wasserdruck gegen über Bieraustrittdruck erhöht werden. Der Grad der Alkoholreduzierung ist abhängig von a) dem Verhältnis Bierfluss zu Wasserfluss. Aus Tabelle 2 geht deutlich hervor, dass umso mehr Alkohol aus dem Ausgangsbier diffundiert, je grösser das Verhältnis vom Wasser zum Bier ist. Gleiches gilt auch für die Extraktabnahme im Ausgangsbier. b) der Verweilzeit im Dialysator. Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, dass die Alkoholreduzierung des Ausgangsbieres mit der Ver weilzeit = geringere Bierdurchflussgeschwindigkeit zunimmt. Mit der Extraktabnahme verhält es sich ähnlich. c) der Biertemperatur. Aus Tabelle 4 ist zu entnehmen, dass mit steigender Temperatur die Alkoholreduzierung zunimmt. Eben falls werden mit höherer Temperatur mehr Restextrakt sowie geringfügig Bitterstoffe aus dem Ausgangsbier herausgenommen. d) dem Konzentrationsgefälle: Bier zu Spülmittel Bei der Alkoholverminderung wird zunächst Wasser als Spül mittel eingesetzt. Es ist aber auch möglich, wie noch aus geführt wird, z. B. ein alkoholschwaches bzw. -freies Bier als Spülmittel auf der Dialysatseite zu fahren (s. Beispiel). Je nach Anlage und Betriebsvoraussetzungen kann der Fachmann leicht die Bedingungen a bis d so abändern, dass es zu optimalen Ergebnissen kommt. Beispielsweise könnten die-nach a an sich günstigeren höheren Spülmittelmengen durch eine entsprechende Erhöhung der Verweilzeit (b) und / oder der Temperatur (c) verringert werden Mit dem erfindungsgemäss beschriebenen Verfahren lässt sich eine Alkoholreduzierung im Bier genau steuern. Im Extremfall kann der Restalkoholgehalt des Ausgangsbieres auf Null abgesenkt werden. Es kann aber auch, wenn gewünscht (wie später noch ausgeführt wird), zu einer Alkoholanreicherung kommen. Neben dem Alkoholgehalt kann auch die Diffusion der Restextraktstoffe wie auch der Bitterstoffgehalt und anderer Bierinhaltstoffe gezielt gesteuert werden. Die Leistung der Anlage ist abhängig von der Oberfläche des Dialysators. Die Oberfläche pro Modul liegt zwischen 0,8 und 2 10 m . Es hat sich als günstig erwiesen, einen Modul mit einer 2 Diffusionsfläche von ca. 5 m zu wählen Die Anlage kann wartungsfrei im 24-Stunden-Betrieb gefahren 2 werden. Mit einer Diffusionsfläche von 5 m können pro Stunde ca. 1,5 hl entsprechend 36 hl pro Tag alkoholvermindertes Bier erzeugt werden. Es lassen sich beliebig viele Module nebeneinander anordnen, so dass jede gewünschte Leistung erreicht werden kann. Mit dem erfindungsgemäss beschriebenen Verfahren ist es möglich a) alkoholreduzierte Biere herzustellen Dabei lässt sich die Alkoholverminderung durch die Wahl folgender Einflussgrössen steuern -- Ausgangsbier -- Dialysemittel -- Temperatur -- Fliessgeschwindigkeit von Ausgangsbier und Dialysemittel -- Dialysierstrecke = Diffusionsfläche -- Transmembrandruck Dadurch ist es möglich alkoholfreie Biere (Alkoholgehalt < 0,5 z) alkoholarme Biere (Alkoholgehalt 0,5 - 1,5 ) als auch jeden gewünschten Alkoholgehalt einzustellen. b) Ferner ist es möglich, durch die oben genannten Einflussgrössen den Restextrakt im Ausgangsbier zu vermindern, dadurch werden auch die den Diabetiker belastenden Kohlenhydrate dem Bier entzogen. Anstelle von frischem Wasser als Spülmittel kann aber auch entsprechend behandeltes Wasser-Dialysat im Recycling-Verfahren eingesetzt werden. Dabei wird zunächst der im Wasser angereicherte Alkohol durch entsprechende Verfahren (Auskochen des Alkohols, Adsorption an kieselgele oder Kunstharze, insbesondere aber Adsorption an Zellulose und Maisstärke) entfernt. Dieses nahezu alkoholfreie Dialysat lässt sich nun beliebig oft, nach jeweiligem Alkoholentzug, erneut als Spülmittel einsetzen. Der grosse Vorteil dieses Verfahrens gegenüber der Verwendung von jeweils neu eingestztem frischem Wasser ist der, dass sich im Dialysat andere diffusionsfähige Bierinhaltstoffe bis zum Konzentrationsniveau des Bieres anreichern können. Danach kommt es in einem solchen System dann nur noch zu einer Diffusion von Alkohol aus dem Bier in das im Kreislauf geführte Spülmittel. Ein weiter Vorteil dieser Ausführungsform ist der Gewinn von Äthanol, der für verschiedene Zwecke verwendet werden kann. Als weitere Möglichkeit kann auch Bier als Spülmittel auf der Dialysatseite eingesetzt werden. Dies hat den Vorteil, dass bei Einsatz von einem alkohol schwachen Bier mit jedoch gleichem oder ähnlichem Restextrakt oder gleichem oder ähnlichem Bitterstoffgehalt es nur zu Diffusion vom Alkohol kommt. Auf diese Weise kommt es zu einer Alkoholverminderung im alkoholreichen Bier einerseits, während das alkoholschwache Bier mit Alkohol angereichert wird. Man kann somit zunächst zwei unterschiedliche Biere erhalten, die sich von den Ausgangsbieren nur in dem Alkoholgehalt unterscheiden. Durch eine entsprechende Wahl der Einflussgrössen lässt sich die Alkoholdiffusion so steuern, dass es zu einem vollständigen Ausgleich im Alkoholgehalt beider Biere kommt. Beide Biere sind dann identisch und können als eine Biersorte in Verkehr gebracht werden. Dies hat den Vorteil, dass keine Abfälle anfallen. Man kann aber auch hier das Recycling-Verfahren anwenden, indem dem Dialysat-Bier, bevor es erneut eingesetzt wird, der Alkoholgehalt nach einem der oben erwähnten Verfahren entzogen wird. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Dialysatoren oder Module statt parallel auch. hintereinander geschaltet werden. Daraus ergeben sich die Kombinationen, die schematisch in den Abbildungen 2 bis zusammengestellt sind. (s. dazu die Beispiele 13 - 16) Beispiel 1 Alkoholreduzierung eines untergärigen Vollbieres Typ Pilsener Dialysebedingungen s Spülmittel s Wasser Fliessgeschwindigkeit Bierseite z 500 ml / min pro Modul Fliessgeschwindigkeit Dialysatseite: 250 ml / min pro Modul Bierdruck vor dem Modul s 4,10 bar Bierdruck hinter dem Modul : 4,05 bar Dialysatdruck vor dem Modul s 4,05 bar Dialysatdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Transmembrandruck s 0,025 bar 2 Membranoberfläche : 1,3 m pro Modul Analysenwerte EMI10.1 <tb> <SEP> Ausgangs <SEP> dial. <SEP> Dialysat <tb> <SEP> bier <SEP> Bier <SEP> +Alk. <tb> Stammwürze, <SEP> % <SEP> 11,7 <SEP> ** <SEP> wirklicher <SEP> Extrakt, <SEP> ffi <SEP> 3,91 <SEP> 2,60 <SEP> 1,84 <tb> Alkohol, <SEP> ffi <SEP> 3,91 <SEP> 3,40 <SEP> 0,44 <tb> Bitterstoffe, <SEP> EBC-Einh. <SEP> 37,0 <SEP> 34,1 <SEP> 4,4 <tb> Geruch <SEP> und <SEP> Geschmack <SEP> einwandfrei <SEP> einwandfrei <tb> u Eine Berechnung des Stammwürzegehaltes im dialysierten Bier nach der Ballingschen Formel ist aufgrund der Alkoholvermin derung nicht möglich. Beispiel 2 Alkoholreduzierung eines untergärigen Vollbieres Ttp Pilsener Dialysebedingungen: Spülmittel: Wasser Fliessgeschwindigkeit Bierseite s 150 ml / min pro Modul liessgeschwindigkeit Dialysatseite: 150 ml / min pro Modul Bierdruck vor dem Modul s 4,10 bar Bierdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Dialysatdruck vor dem Modul s 4,05 bar Dialysatdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Transmembrandruck s 0,025 bar 2 Membranoberfläche : 1,3 m pro Modul Analysenwerte EMI11.1 <tb> <SEP> Ausgangs- <SEP> dial. <SEP> Dialysat <tb> <SEP> bier <SEP> Bier <SEP> + <SEP> Alk. <tb> Stammwürze, <SEP> ffi <SEP> 11,8 <SEP> ** <SEP> <tb> wirklicher <SEP> Extrakt, <SEP> % <SEP> 3,88 <SEP> 2,61 <SEP> 0,70 <tb> Alkohol, <SEP> % <SEP> 3,87 <SEP> 1,22 <SEP> 2,24 <tb> Bitterstoffe, <SEP> EBC-Einh. <SEP> 36,4 <SEP> 19,7 <SEP> 9,9 <tb> Geruch <SEP> und <SEP> Geschmack <SEP> einwandfrei <SEP> einwandfrei <SEP> <SEP> - <SEP> <tb> ** Eine Berechnung des Stammwürzegehaltes im dialysierten Bier nach der Ballingschen Formel ist aufgrund der Alkoholvermin derung nicht möglich. Beispiel 3 Alkoholreduzierung eines untergärigen Vollbieres Typ Pilsener Dialysebedingungen s Spülmittel s Wasser Fliessgeschwindigkeit Bierseite s 100 ml / min pro Modul Fliessgeschwindigkeit Dialysatseite: 100 ml / min pro Modul Bierdruck vor dem Modul X 4,10 bar Bierdruck hinter dem Modul : 4,05 bar Dialysatdruck vor dem Modul s 4,05 bar Dialysatdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Transmembrandruck s 0,025 bar 2 Membranoberìäche : : 1,3 m pro Modul Analysenwerte EMI12.1 <tb> <SEP> Ausgangs <SEP> dial. <SEP> Dialysat <tb> <SEP> bier <SEP> Bier <SEP> + <SEP> Alk. <tb> Stammwürze, <SEP> ffi <SEP> 11,8 <SEP> ** <tb> wirklicher <SEP> Extrakt, <SEP> ffi <SEP> 3,88 <SEP> 2,29 <SEP> 1,00 <tb> Alkohol, <SEP> ffi <SEP> 3,87 <SEP> 0,47 <SEP> 2,62 <tb> Bitterstoffe, <SEP> EBC-Einh. <SEP> 36,4 <SEP> 16,9 <SEP> .12,8 <SEP> <tb> Geruch <SEP> und <SEP> Geschmack <SEP> einwandfrei <SEP> einwandfrei <tb> ** Eine Berechnung des Stammwürzegehaltes im dialysierten Bier nach der Ballingschen Formel ist aufgrund der Alkoholvermin derung nicht möglich. Beispiel 4 Alkoholreduzierung eines obergärigen Vollbieres Typ Kölsch Dialysebedingungen 1 Spülmittel 2 Wasser Fliessgeschwindigkeit Bierseite s 500 ml / min Pro Modul Fliessgeschwindigkeit Dialysatseite: 250 ml / min pro Modul Bierdruck vor dem Modul s 4,10 bar Bierdruck hinter dem Modul : 4,05 bar Dialysatdruck vor dem Modul : 4,05 bar Dialysatdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Transmembrandruck 1 0,025 bar 2 Membranoberfläche : 1,3 m pro Modul Analysenwerte EMI13.1 <tb> <SEP> Ausgangs- <SEP> dial. <SEP> Dialysat <tb> <SEP> bier <SEP> Bier <SEP> + <SEP> Alk. <tb> Stammwürz1e, <SEP> % <SEP> 11.4 <SEP> ** <tb> wirklicher <SEP> Extrakt, <SEP> ffi <SEP> 3,92 <SEP> 2,68 <SEP> 1,90 <tb> Alkohol, <SEP> % <SEP> 3,94 <SEP> 3,45 <SEP> 0,48 <tb> Bitterstoffe, <SEP> EBC-Einh. <SEP> 28,0 <SEP> 25,4 <tb> Geruch <SEP> und <SEP> Geschmack <SEP> einwandfrei <SEP> einwandfrei <SEP> <SEP> - <SEP> <tb> ** Eine Berechnung des Stammwiirzegehaltes im dialysierten Bier nach der Ballingschen Formel ist aufgrund der Alkoholvermin derung nicht möglich. Beispiel 5 Alkoholreduzierung eines alkoholreichen Diätbieres Dialysebedingungen t Spülmittel s Wasser Fliessgeschwindigkeit Bierseite s 750 ml / min pro Modul Fliessgeschwindigkeit Dialysatseite: 250 ml / min pro Modul Bierdruck vor dem Modul s 4,10 bar Bierdruck hinter dem Modul : 4,05 bar Dialysatdruck vor dem Modul : 4,05 bar Dialysatdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Transmembrandruck s 0,025 bar Membranoberfläche : 1,3 m pro Modul Analysenwerte EMI14.1 <tb> <SEP> Ausgangs- <SEP> dial. <SEP> Dialysat <tb> <SEP> bier <SEP> Bier <SEP> + <SEP> Alk. <tb> Stammwürze, <SEP> ffi <SEP> 11,3 <SEP> * <SEP> <SEP> ** <SEP> <tb> wirklicher <SEP> Extrakt, <SEP> ffi <SEP> 2,16 <SEP> 1,92 <SEP> 0,42 <tb> Alkohol, <SEP> ffi <SEP> 4,47 <SEP> 3,49 <SEP> 1,99 <tb> Bitterstoffe, <SEP> EBC-Einh. <SEP> 31,0 <SEP> 28,9 <SEP> 4,4 <tb> Geruch <SEP> und <SEP> Geschmack <SEP> einwandfrei <SEP> einwandfrei <SEP> <SEP> - <SEP> <tb> ** Eine Berechnung des Stammwürzegehaltes im dialysierten Bier nach der Ballingschen Formel ist aufgrund der Alkoholvermin derung nicht möglich. * Der ursprüngliche Stammwürzegehalt betrug 11,3 %. In einem übervergorenem Bier lässt sich der Stammwürzegehalt nach der Ballingschen Formel nicht mehr rückrechnen. Beispiel 6 Alkoholreduzierung eines alkoholreichen Diätbieres Dialysebedingungen s Spülmittel s Wasser Fliessgeschwindigkeit Bierseite X 160 1 / Stunde pro Modul Fliessgeschwindigkeit Dialysatseite: 80 1 / Stunde pro Modul Bierdruck vor dem Modul s 3,0 bar Bierdruck hinter dem Modul s 2,5 bar Dialysatdruck vor dem Modul s 2,75 bar Dialysatdruck hinter dem Modul s 2,75 bar Transmembrandruck : 0,0 bar 2 Membranoberfläche : 5 m pro Modul Analysenwerte EMI15.1 <tb> <SEP> Ausgangs- <SEP> dial. <SEP> Dialysat <tb> <SEP> bier <SEP> Bier <SEP> + <SEP> Alk. <tb> Stammwürze, <SEP> ffi <SEP> 11,2 <SEP> * <SEP> ** <SEP> <tb> wirklicher <SEP> Extrakt, <SEP> ffi <SEP> 2,16 <SEP> 1,92 <SEP> 0,42 <tb> Alkohol, <SEP> % <SEP> <SEP> 4.74 <SEP> <SEP> 3,49 <SEP> 1,70 <tb> Bitterstoffe, <SEP> EBC-Einh. <SEP> 31,0 <SEP> 28,8 <SEP> 3,5 <tb> Geruch <SEP> und <SEP> Geschmack <SEP> einwandfrei <SEP> einwandfrei <tb> +* Eine Berechnung des Stammwürzegehaltes im dialysierten Bier nach der Ballingschen Formel ist aufgrund der Alkoholvermin derung nicht möglich. * Der ursprüngliche Stammwurzegehalt betrug 11,2. In einem übervergorenem Bier lässt sich der Stammwürzegehaltes nach der Ballingschen Formel nicht mehr rückrechnen. Beispiel 7 Alkoholreduzierung eines untergärigen Vollbieres Typ Pilsener gegen ein alkoholarmes Bier Dialysebedingungen X Spülmittel s alkoholarmes Bier Fliessgeschwindigkeit Bierseite X 500 ml /min pro Modul Fliessgeschwindigkeit Dialysatseite: 250 ml / min pro Modul Bierdruck vor dem Modul s 4,10 bar Bierdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Dialysatdruck vor dem Modul s 4,05 bar Dialysatdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Transmembrandruck s 0,025 bar 2 Membranoberfläche : 1,3 m pro Modul Analysenwerte EMI16.1 <tb> <SEP> Ausgangs- <SEP> dial. <SEP> Dialysat <SEP> Dialysat <tb> <SEP> bier <SEP> Bier <SEP> + <SEP> Alk. <tb> Stammwürze, <SEP> % <SEP> 11,7 <SEP> ** <SEP> <SEP> - <SEP> - <SEP> <tb> wirkl. <SEP> Extrakt, <SEP> ç <SEP> <SEP> 3,90 <SEP> 3ç90 <SEP> 380 <SEP> 3,96 <SEP> <tb> <SEP> Alkohol, <SEP> 3190 <SEP> 2,81 <SEP> 0,60 <SEP> 2,13 <tb> Bitterstoffe, <SEP> EBC <SEP> 36 <SEP> 27 <SEP> 24 <SEP> 25,3 <tb> <SEP> einwand- <SEP> einwand Geruch <SEP> und <SEP> Geschmack <SEP> frei <SEP> frei <tb> ** Eine Berechnung des Stammwürzegehaltes im dialysierten Bier nach der Ballingschen Formel ist aufgrund der Alkoholvermin derung nicht möglich. Beispiel 8 Alkoholreduzierung eines untergärigen Vollbieres Typ Pilsener gegen ein alkoholfreies Bier Dialysebedingungen 5 Spülmittel 2 alkoholfreies Bier Fliessgeschwindigkeit Bierseite z 500 ml / min pro Modul F3iessgeschwindigkeit Dialysatseite: 250 ml / min pro Modul Bierdruck vor dem Modul s 4,10 bar Bierdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Dialysatdruck vor dem Modul s 4,05 bar Dialysatdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Transmembrandruck s 0,025 bar Membranoberfläche: 1,3 mê pro Modul Analysenwerte EMI17.1 <tb> <SEP> Ausgangs- <SEP> dial. <SEP> Dialysat <SEP> Dialysat <tb> <SEP> bier <SEP> Bier <SEP> Dialysat <SEP> + <SEP> Alk. <tb> Stammwürze, <SEP> % <SEP> 11,7 <SEP> ++ <SEP> <tb> wirkl. <SEP> Extrakt, <SEP> % <SEP> 3,91 <SEP> 4,04 <SEP> 6,34 <SEP> 5,96 <SEP> <tb> Alkohol, <SEP> % <SEP> 3,93 <SEP> 2,95 <SEP> 0,35 <SEP> 2,10 <tb> Bitterstoffe, <SEP> EBC <SEP> 34,3 <SEP> 32,8 <SEP> 34,0 <SEP> 33.4 <SEP> <tb> Geruch <SEP> und <SEP> Geschmack <SEP> einwand- <SEP> einwand- <SEP> <SEP> - <SEP> <tb> <SEP> frei <SEP> frei <tb> ** Eine Berechnung des Stammwürzegehaltes im dialysierten Bier nach der Ballingschen Formel ist aufgrund der Alkoholvermin derung nicht möglich Beispiel 9 Alkoholreduzierung eines pbergärigen Vollbieres Typ Alt Dialysebedingungen s Spülmittel s Wasser Fliessgeschwindigkeit Bierseite s 500 ml / min pro Modul fliessge schwindigkeit Dialysatseite: 250 ml / min pro Modul Bierdruck vor dem Modul : 4,10 bar Bierdruck hinter dem Modul z 4,05 bar Dialysatdruck vor dem Modul s 4,05 bar Dialysatdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Transmembrandruck s 0,025 bar Membranoberfläche: 1,3 mê pro Modul Analysenwerte: EMI18.1 <SEP> Ausgangs- <SEP> dial. <SEP> Dialysat <tb> <SEP> bier <SEP> Bier <SEP> + <SEP> Alk. <tb> Stammwürze, <SEP> % <SEP> 11,74 <SEP> ** <SEP> <tb> wirklicher <SEP> Extrakt. <SEP> % <SEP> 4,05 <SEP> 3,48 <SEP> 0,62 <tb> Alkohol, <SEP> % <SEP> 3,96 <SEP> 2,74 <SEP> 2,25 <tb> Bitterstoffe, <SEP> EBC-Einh. <tb> Geruch <SEP> und <SEP> Geschmack <SEP> einwandfrei <SEP> einwandfrei <SEP> + Eine Berechnung des Stammwürzegehaltes im dialysierten Bier nach der Ballingschen Formel ist aufgrund der Alkoholvermin derung nicht möglich. Beispiel 10 Alkoholreduzierung eines untergärigen Vollbieres Typ Export Dialysetedingungen s Spülmittel s Wasser Fliessgeschwindigkeit Bierseite s 500 ml / min pro Modul Fliessgeschwindigkeit Dialysatseite: 250 ml / min pro Modul Bierdruck vor dem Modul s 4,10 bar Bierdruck hinter dem Modul : 4,05 bar Dialysatdruck vor dem Modul s 4,05 bar Dialysatdruck hinter dem Modul : 4,05 bar Transmembrandruck s 0,025 bar 2 Membranoberfläche s 1,3 in pro Modul Analysenwerte EMI19.1 <tb> <SEP> Ausgangs- <SEP> dial. <SEP> Dialysat <tb> <SEP> bier <SEP> Bier <SEP> + <SEP> Alk. <tb> Stammwürze, <SEP> ffi <SEP> 12,63 <SEP> ** <tb> wirklicher <SEP> Extrakt, <SEP> ffi <SEP> 4,41 <SEP> 3,92 <SEP> 0,74 <tb> Alkohol, <SEP> % <SEP> <SEP> 4,29 <SEP> 2,97 <SEP> 2,34 <tb> Bitterstoffe, <SEP> EBC-Einh. <tb> Geruch <SEP> und <SEP> Geschmack <SEP> einwandfrei <SEP> einwandfrei <tb> +* Eine Berechnung des Starrimwürzegehaltes im dialysierten Bier nach der Ballingschen Formel ist aufgrund der Alkoholvermin derung nicht möglich. Beispiel 11 Alkoholreduzierung eines untergärigen Starkbieres Typ Doppelbock Dialysebedingungen Spülmittel s Wasser Fliessgeschwindigkeit Bierseite 2 500 ml / min pro Modul Fliessgeschwindigkeit Dialysatseite: 500 ml / min pro Modul Bierdruck vor dem Modul 2 4,io bar Bierdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Dialysatdruck vor dem Modul : 4,05 bar Dialysatdruck hinter dem Modul s 4,05 bar Transmembrandruck 2 0,025 bar 2 Membranoberfläche : 1,3 m pro Modul Analysenwerte EMI20.1 <tb> <SEP> Ausgangs- <SEP> dial. <SEP> Dialysat <tb> <SEP> bier <SEP> Bier <SEP> + <SEP> Alk. <tb> Stammwürze, <SEP> ffi <SEP> 18,63 <SEP> ** <SEP> - <SEP> <tb> wirklicher <SEP> Extrakt, <SEP> ffi <SEP> 7,33 <SEP> 6,46 <SEP> 0,56 <tb> Alkohol, <SEP> % <SEP> 6,29 <SEP> 3,96 <SEP> 1,76 <tb> Bitterstoffe, <SEP> EBC-Einh. <tb> Geruch <SEP> und <SEP> Geschmack <SEP> einwandfrei <SEP> einwandfrei <SEP> - <SEP> <tb> ** Eine Berechnung des Stammwürzegehaltes im dialysierten Bier nach der Ballingschen Formel ist aufgrund der Alkoholvermin derung nicht möglich. Beispiel 12 Alkoholreduzierung eines untergärigen Schankbieres Dialysebedingungen: Spülmittel: Wasser Fliessgeschwindigkeit Bierseite z 600 ml / min pro Modul PlieEgeschwindigkeit Dialysatseite: 300 ml / min pro Modul Bierdruck vor dem Modul z 4,10 bar Bierdruck hinter dem Modul : 4,05 bar Dialysatdruck vor dem Modul s 4,05 bar Dialysatdruck hinter dem Modul 2 4,05 bar Transmembrandruck 2 0,025 bar Membranoberfläche : 1,3 m pro Modul Analysenwerte EMI21.1 <SEP> Ausgangs- <SEP> dial. <SEP> Dialysat <tb> <SEP> bier <SEP> Bier <SEP> + <SEP> Alk. <tb> Stammwürze, <SEP> % <SEP> 7,61 <SEP> ** <SEP> wirklicher <SEP> Extrakt. <SEP> % <SEP> 3,60 <SEP> 3,24 <SEP> 0,40 <tb> Alkohol, <SEP> % <SEP> 2,02 <SEP> 1,48 <SEP> 0,82 <tb> Bitterstoffe, <SEP> EBC-Einh. <tb> Geruch <SEP> und <SEP> Geschmack <SEP> einwandfrei <SEP> einwandfrei <SEP> ** Eine Berechnung des Stammuirzegehaltes im dialysierten Bier nach der Ballingschen Formel ist aufgrund der Alkoholvermin derung nicht möglich. Beispiel 13 (Abbildung 2) Stufenweise Alkoholreduzierung Werden zwei oder mehrere Dialysatoren des gleichen Typs hintereinander geschaltet, so erreicht man eine stufenweise Alkoholreduzierung im. Ausgangsbier. Man kann auf diese Weise eine oder mehrere Biersorten mit jeweils unterschiedlichem Alkoholgehalt herstellen, wenn hinter jeder Dialysierstufe ein Teil des dialysierten Bieres abgezweigt wird. Abbildung 2 zeigt als Beispiel die stufenweise Alkoholreduzierung eines Vollbieres. In einer ersten Dialysierstufe (i) wird ein Vollbier (2) mit einem Alkoholgehalt von 4,1 o zunächst auf einen Alkoholgehalt von 2,6 o gebracht. (3). Dieses dialysierte Bier (3) kann als alkoholvermindertes Vollbier in Verkehr gebracht werden. In einer zweiten Dialysierstufe (4) kann nun der Alkoholgehalt auf 1,4 % gesenkt werden (5). Ein solches Bier ist als alkoholarmes Bier verkehrsfähig. über eine dritte Dialysierstufe (6) lässt sich der Alkoholgehalt derart absenken, dass das daraus resultierende Bier (7) als alkoholfreies Bier in Verkehr gebracht werden kann. Im Beispiel beträgt der Alkoholgehalt des in den drei Stufen dialysierten Bieres (7) nur noch 0,47 . Auf der Dialysatseite wurde in allen Dialysierstufen jeweils frisches Wasser eingesetzt. Beispiel 14 (Abbildung 3) Stufenweise Alkoholreduzierung mit gesteuerter Extraktverminderung In einer ersten Dialysierstufe (1) wird ein Vollbier (2) mit einem Alkoholgehalt von 4,1 0 und einem Restextrakt¯ gehalt von 3,9 ffi zunächst auf einen Alkoholgehalt von 3,1 % (3) und in einer zweiten Dialysierstufe (4) auf einen Alkoholgehalt von 2,0 % (5) gebracht. Der Extraktgehalt hat sich hierbei nicht wesentlich verändert. Als Spülmittel wurde in der ersten Stufe (1) zunächst frisches Wasser (6) eingesetzt. Bei einem Verhältnis Bier zu Wasser von 1 : 1 reichert sich das Wasser mit Alkohol um den Betrag an, der aus dem Bier herausgenommen wurde; im Beispiel enthält das Wasserdialysat nach der ersten Stufe eine Alkoholkonzentration von 7 % (7). Dieses Alkohol Wasserdialysat wird nun als Spülmittel in der zweiten Dialysierstufe (4) eingesetzt, wobei sich die Alkoholkonzentration beim Austritt (7) aus dem Dialysator auf ca. 2 % erhöht. In einer dritten Dialysierstufe (8) wird nun das Bier (5) aus der zweiten Dialysierstufe (4) gegen das Alkohol Wasserdialysat (9) gefahren. Der Alkoholgehalt der beiden Medien ist nahezu gleich, so dass es nun nur noch zu einer Diffusion der Extrakt stoffe von der Bierseite zur Alkohol Wasserdialysat-Seite kommt. Der Extraktgehalt erniedrigt sich in der dritten Stufe (8) von 3,9 O' auf 1,9 s (10). Dieses Bier mit einem Alkoholgehalt von 2 % und einem Extraktgehalt von 1,9 % ist ein Diätbier, welches sich dadurch auszeichnet, dass es sowohl kohlenhydratarm als auch alkoholreduziert ist. Aus diesen beiden Eigenschaften resultiert ein äusserst geringer Kaloriengehalt. Beispiel 15 Stufenweise Extraktverminderung mit gesteuerter Alkoholreduzierung Die Verfahrensweise nach 14 zur Herstellung eines alkoholreduzierten Bieres mit gesteuerter Extraktverminderung lässt sich auch umkehren, indem zunächst in einer oder mehreren Stufen eine Extraktverminderung angestrebt wird, indem gegen ein Spülmittel mit gleichem Alkoholgehalt dialysiert wird. Nachdem der gewünschte Extraktgehalt erreicht ist, wird in einer oder mehreren weiteren Dialysierstufen der Alkoholgehalt reduziert, dabei wird nun auf der Dialysatseite jeweils reines, frisches Wasser eingesetzt. Beispiel 16 (Abbildung 4) Stufenweise Alkohol- und Extraktverminderung durch Einsatz unterschiedlicher Module Man kann eine gesteuerte Alkohol- und Extraktverminderung auch dadurch erreichen, indem man zwei oder mehrere Dialysatoren einsetzt, die sich in der Durchlässigkeit der Hohlfasermembranen gegenüber Alkohol und Restextrakt voneinander unterscheiden. Im Beispiel 16 wird zunächst durch die Wahl eines Moduls (1) mit Membranen geringer Durchlässigkeit gezielt der Alkoholgehalt von 4,1 eines Vollbicrs (2) auf 2 > (3) reduziert. Als Spülmittel (4) wird dabei in der ersten Stufe (1) reines, frisches Wasser eingesetzt. In einer zweiten Stufe wird nun ein Modul (5) eingesetzt, der sich gegenüber dem Modul (1) durch eine grössere Porengrösse der Membranen unter scheidet. Als Dialysemedien werden sowohl bies als auch dialysatseitig die jeweiligen Produkte aus der ersten Dialysestufe eingesetzt. Da der Alkoholgehalt auf beiden Seiten gleich ist, kommt es nur noch zu einer Diffusion der Bierextraktstoffe. Die grösseren Poren der Membranen des Moduls (5) erhöhen die Diffusionsgeschwindigkeit der Extrakt stoffe um ein Wesentliches. Der Extraktgehalt wird dabei von eingangs 3,8 auf 2 % vermindert. Dieses Bier (7) hat die in Beispiel 14 genannten Eigenschaften eines Diätbieres. Tabelle 1 Kohlensäuresättigungsdruck in Bieren mit einem Stammwürzegehalt von 11 - 18 ffi in Abhängigkeit von der Temperatur EMI26.1 Tabelle 2 Abhängigkeit der Alkoholverminderung durch Veränderung der Fliessgeschwindigkeiten Variabel ist die Bierfliessgeschwindigkeit. Ausgangsbier: Alkohol 3,91% Extrakt 3,91% Verhältnis alkoholreduziertes Bier Dialysat Wasserfluss: Bierfluss Alkohol Extrakt Alkohol Extrakt (%) (%) (%) (%) 5 : 2 1,5 2,92 1,57 0,42 1 : 1 1,73 3,06 1,76 0,50 5 : 7 2,28 3,30 1,89 0,46 5 : 9 2,51 3,38 1,79 0,48 1 : 2 2,60 3,40 1,84 0,44 5 : 11 2,79 3,48 2,0 0,48 5 : 13 2,87 3,50 2,0 0,48 Tabelle 3 Abhängigkeit der Alkoholreduzierung von der Verweilzeit (Durchflussgeschwindigkeit) im Dialysator Ausgangsbier: Alkohol 3,9% wirlicher Extrakt 3,9% Membranoberfläche 1,3 mê Bierfliessgeschwindigkeit Wasserfliessgeschw. alkoholreduziertes Bier Dialysat ml/min ml/min Alkohol Extrakt Alkohol Extrakt (%) (%) (%) (%) 250 250 1,74 3,14 1,88 0,50 300 300 1,86 3,20 1,64 0,42 400 400 2,24 3,38 1,47 0,40 500 500 2,23 3,40 1,25 0,3 Tabelle 4 Einfluss der Temperatur auf die Alkoholverminderung Ausgangsbier: Alkohol 3,93% wirklicher Extrakt 3,91% Bitterstoffe 37,4 EBC Bier-/Wasser- Verhältnis alkoholreduziertes Bier Dialysat temperatur Wasserfluss : Bierfluss Alkohol Extrakt Bitterstoffe Alkohol Extrakt Bitterstoffe (%) (%) (EBC-Einh.) (%) (%) (EBC-Einh.) 4 C 1 : 2 2,82 3,43 33,5 1,77 0,56 4,9 7 - 10 C 1 : 2 2,67 3,42 33,7 1,93 0,34 3,5 10 - 13 C 1 : 2 2,65 3,42 32,9 2,02 0,58 6,2 13 - 18 C 1 : 2 2,58 3,36 32,5 2,17 0,62 6,6 18 - 20 C 1 : 2 2,48 3,30 31,2 2,30 0,62 7,2

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Einstellung eines gewünschten Alkohol- und/oder Extraktgehaltes in teilweise oder vollständig vergorenem Bier, dadurch gekennzeichnet, dass man das Bier im Gleich-, Quer- oder Gegenstrom gegen ein Spülmittel an Hohlfaser membranen dialysiert. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transmembrandruck annähernd gleich Null ist. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet; dass der Druck äuf der Bierseite über dem C02-SÅattigungs- druck-des zu dialysierendqn Bieres liegt. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Biersorten Pils, Export, Kölsch, Alt, Starkbier, Schankbier und/oder Diätbier einsetzt. .5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man als Spülmittel Wasser, entalkoholisiertes Dialysat, Wasser-Alkohol-Dialysat, alkoholvermindertes Bier, alkohol freies Bier, Bierwürze-Wasser-Gemisch, in Gärung befind liche Bierwürze, Treberpresssaft, Wasser-Treberpresssaft Gemisch sowie flüssige Brauereianfaliprodukte wie z.B. Biervor- und -nachlauf, Restbier und/oder Sudhausglatt wasser verwendet. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Bier im Kreislauf führt. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass man das Spülmittel bzw. Dialysat im Kreislauf führt. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man mit einem oder mehreren parallel und/oder hinter einander geschalteten Dialysatoren arbeitet. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man bei hintereinander geschalteten Dialysatoren den Alkoholgehalt und/oder den Extraktgehalt vermindert. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man zuerst den Alkohol und dann den Extrakt vermindert. 11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkohol- und/oder Extraktverminderung durch die Fliassgeschwindigkeiten von Bier und Spülmittel exakt ge steuert werden kann. 12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkohol- und/oder Extraktverminderung durch die Verweilzeit vonBierund/oder Spülmittel exakt gesteuert werden kann. 13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurchgekennzeichnet, dass eine Alkohol- und/oder Extraktverminderung durch die Wahl der Betriebstemperatur gesteuert werden kann. 14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13 zur Herstellung von Diätbier, dadurch gekennzeichnet, dass man den Alkohol gehalt eines Vollbieres oder Schankbieres in einer ersten Dialyse vermindert und den Kohlenhydratgehalt in einer zweiten Dialyse verringert. 15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Herstellung von Diätbier Hohlfasermembranen mit unterschiedlichem Diffusionsvermögen einsetzt.

Inventors: JIRMANN, FRIEDRICH, NIEFIND, HANS-JURGEN, DR., WERHAHN, HERMANN JOSEF, Niefind, Hans-Jürgen, Dr.
Applicants: WICKULER-KUPPER-BRAUEREI KG
Application year: 1980
Main classification: C12G3
IPC codes: C12H3, C12G3, C12C12