กระบวนการปรับปรุงการหมักเบียร์ยีสต์และการสกัดยีสต์
ยีสต์เบียร์ 84แคปและเทคโนโลยีการสกัด
ในบรรดาการใช้งานในอุตสาหกรรมของ Saccharomyces cerevisiae มีสองสถานที่ที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดซึ่งช่วยในการต้มเบียร์ โดยเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นแอลกอฮอล์และเพิ่มรสชาติ อีกสถานที่หนึ่งคือยีสต์ที่ยังทำงานอยู่ใช้ในการอบขนมปัง ช่วยให้เบเกอรี่ฟู และยังสามารถเพิ่มรสชาติได้อีกด้วย แม้ว่าโดยเคร่งครัดแล้ว ทั้งสองชนิดเป็น Saccharomyces cerevisiae แต่ก็ยังมีความแตกต่างกันมากในการออกแบบกระบวนการหมักในอุตสาหกรรม
บทความนี้จะกล่าวถึงกระบวนการทางวิศวกรรมของการหมักยีสต์ในกระบวนการผลิตเบียร์เป็นหลัก รวมถึงทิศทางเทคโนโลยีล่าสุดของการบำบัดยีสต์ขยะเบียร์ เพื่อให้ข้อมูลสำหรับบริษัทต่างๆ
1. กระบวนการทั่วไปของการผลิตเบียร์
รูปต่อไปนี้เป็นแผนภูมิกระบวนการทั่วไปในการผลิตเบียร์:
กระบวนการผลิตเบียร์ประกอบด้วยการผลิตมอลต์ การบด การบดละเอียด การแยกสารสกัด การเติมและต้มฮ็อป การกำจัดฮ็อปและตะกอน การทำให้เย็นและการเติมอากาศ การหมัก การแยกยีสต์ออกจากเบียร์ การบ่ม การบ่ม และการบรรจุหีบห่อ เป็นต้น วัตถุประสงค์ของกระบวนการทั้งหมดคือการแปลงแป้งธัญพืชให้เป็นน้ำตาล จากนั้นหมักด้วยยีสต์เพื่อผลิตแอลกอฮอล์ และสุดท้ายก็ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
เบียร์มีหลายประเภทและหลายรสชาติซึ่งอยู่นอกเหนือขอบเขตของการอภิปรายนี้ ในที่นี้เราจะอธิบายและทำความเข้าใจเพียงคร่าวๆ เท่านั้น
2. วิศวกรรมกระบวนการหมักยีสต์เบียร์
การหมักยีสต์เบียร์นั้นแท้จริงแล้วเป็นการหมักแบบแบตช์ ถังที่ใช้ส่วนใหญ่มีไว้สำหรับเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นแอลกอฮอล์ ซึ่งแตกต่างจากจุดประสงค์หลักของการหมักยีสต์ขนมปัง ซึ่งก็คือการได้ยีสต์มาเอง ถังหมักเบียร์ทั่วไปนั้นล้วนเป็นถังหมักทรงกระบอกและทรงกรวย ดังแสดงด้านล่าง:
การออกแบบถังหมักเบียร์นั้นแน่นอนว่าเป็นเพราะว่ามันเป็นกระบวนการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่งแตกต่างอย่างมากจากถังหมักแบบใช้ออกซิเจนทั่วไปของเรา อย่างไรก็ตาม การออกแบบนั้นขึ้นอยู่กับการพิจารณาหลักๆ ดังต่อไปนี้:
ก: ส่วนฐานกรวยช่วยให้สารตกค้างและยีสต์ตกตะกอนในตอนท้ายของการหมัก
ข:ส่วนฐานกรวยช่วยให้ของเหลวใสไหลออกได้สะดวกและแยกชั้นของสารตกค้างได้
c: ส่วนฐานกรวยยังช่วยในการทำความสะอาด CIP เป็นต้น
วิธีการหมักต่อเนื่องบางประเภทได้รับการทดลองใช้กับการหมักยีสต์เบียร์ เช่น ระบบการหมักต่อเนื่องโดยกวนหลายถังดังแสดงด้านล่าง:
ตัวอย่างเช่น ระบบถังหมักแบบหอคอยต่อเนื่องต่อไปนี้ และแน่นอนว่ารวมถึงถังหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนขนาดใหญ่แบบคลาสสิกอื่นๆ ที่ใช้ในสาขาใหม่ของการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนด้วยก๊าซสังเคราะห์ ซึ่งไม่ได้ระบุไว้ที่นี่:
ระบบการหมักต่อเนื่องเหล่านี้ยังมีอะไรให้เรียนรู้อีกมาก ตัวอย่างเช่น ระบบการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนต่อเนื่องในปัจจุบัน วิธีการหมุนเวียน วิธีการรีไซเคิล วิธีการปรับปรุงผลผลิต ฯลฯ สามารถเรียนรู้และศึกษาได้ในระดับที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม ระบบการหมักต่อเนื่องนี้ใช้สำหรับการหมักยีสต์เบียร์ แต่กลับล้มเหลว สาเหตุอาจมาจากผลผลิต รสชาติ ฯลฯ ไม่ได้รับการควบคุมที่ดี ชาวจีนจำนวนมากยังใช้การหมักต่อเนื่องประเภทนี้กับผลิตภัณฑ์อื่นๆ เช่นกัน แต่พวกเขาไม่ได้รับสาระสำคัญและจบลงด้วยความล้มเหลว ดังนั้น ต่อไปนี้คือคำเตือนสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านการหมักที่ผ่านพ้นไปแล้ว
เราจะไม่มีการกล่าวถึงเทคโนโลยีและการดำเนินการเฉพาะของกระบวนการหมักเบียร์ที่นี่ หากจำเป็น เราจะหารือแยกกัน
การบำบัดยีสต์เบียร์เสีย
3.1. วิธีการบำบัดยีสต์เบียร์เสียแบบทั่วไป
ยีสต์เบียร์ที่ใช้แล้วถือเป็นผลพลอยได้ที่พบมากเป็นอันดับสองของโรงเบียร์ สาเหตุหลักก็คือปริมาณยีสต์ที่ผลิตได้ระหว่างการหมักเบียร์นั้นอยู่ที่ประมาณ 4 ถึง 5 เท่าของปริมาณยีสต์ที่เติมลงไปในช่วงเริ่มต้นการหมัก ซึ่งหมายความว่าสำหรับยีสต์ 1 กิโลกรัมที่ใช้ในการเริ่มการหมักนั้น จะมียีสต์ที่ผลิตได้เพิ่มขึ้นอีก 4 ถึง 5 กิโลกรัม แม้ว่ายีสต์เหล่านี้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ แต่จำนวนครั้งมีจำกัด จึงเรียกว่ายีสต์เสีย
หากจะพูดกันตามจริง วิธีการแปรรูปยีสต์เบียร์ที่ค่อนข้างง่ายก็คือ ขั้นแรกให้ทำการบำบัดเบื้องต้น เช่น การล้างและการทำให้ขม จากนั้นจึงบดผนังยีสต์ แล้วจึงแปรรูปต่อไปเพื่อให้ได้ผงยีสต์หรือสารสกัดยีสต์ตามต้องการ สำหรับเทคโนโลยีการแปรรูปสารสกัดยีสต์โดยเฉพาะ โปรดดูบทความอื่นของเราเกี่ยวกับเทคโนโลยีการสกัดยีสต์ ต่อไปนี้คือคำอธิบายสั้นๆ เกี่ยวกับกระบวนการตั้งแต่ยีสต์เบียร์จนถึงสารสกัดยีสต์ กระบวนการนี้ประกอบด้วย:
การหมักยีสต์ - การสลายตัวของยีสต์ - การปั่นเหวี่ยง - การระเหยและทำให้เข้มข้น - การทำให้แห้ง
ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่ได้จากกระบวนการบำบัดยีสต์เบียร์แบบง่ายๆ นี้ส่วนใหญ่ใช้ในด้านอาหารสัตว์ แต่ไม่สามารถใช้ในด้านอาหารและเครื่องสำอางได้ สามารถใช้เป็นสารเติมแต่งในด้านการหมักทางชีวภาพได้ด้วย ซึ่งยังไม่ค่อยน่าพอใจ ซึ่งแตกต่างอย่างมากจากสารสกัดยีสต์ที่ผลิตจากยีสต์เบเกอรี่โดยใช้แหล่งน้ำตาลเท่านั้น แน่นอนว่าจากภายนอกแล้ว อาจเป็นความแตกต่างของราคา แต่ในความเป็นจริง เราควรขยายความคิด ค้นหาเหตุผลบางประการสำหรับความแตกต่าง และเพิ่มมูลค่าทางการตลาดของยีสต์เบียร์
3.2. สาเหตุที่สารสกัดยีสต์เบียร์มีคุณภาพต่ำ
สารสกัดยีสต์เบียร์มีรสขมที่รุนแรง เมื่อพิจารณาจากระดับความขมของเบียร์ระหว่าง 5 ถึง 120 ค่าความขม EBU ของผงสารสกัดแห้งจำนวนมากที่ทดสอบมีค่ามากกว่า 8 จำนวนมากมีค่ามากกว่า 30 และอาจมีโค้กที่ไม่พึงประสงค์มาด้วย รสชาติเป็นก้อน คุณภาพของสารสกัดยีสต์เบียร์ด้อยกว่าเล็กน้อย สาเหตุอาจเป็นดังต่อไปนี้
ก: กากเบียร์จากยีสต์ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารที่มีรสขมที่ผลิตในฮ็อป ได้แก่ กรดไอโซอัลฟา (เช่น ฮูมูโลน และไอโซฮูมูโลน) แทนนิน เป็นต้น ซึ่งจะถูกดูดซับไปที่ผนังเซลล์ของยีสต์ในระหว่างกระบวนการหมัก
b:ยีสต์สดที่ออกมาจากโรงเบียร์มีอัตราการรอดชีวิตต่างกัน ขึ้นอยู่กับสถานที่และอัตราการหมุนเวียน ตั้งแต่ 30% ถึง 90% และคุณภาพก็แตกต่างกันไป
c: ในกระบวนการรวบรวมยีสต์เสียในโรงเบียร์ สิ่งอำนวยความสะดวกกระบวนการที่แตกต่างกันจะสร้างความเสียหายให้กับยีสต์เองในระดับที่แตกต่างกันและก่อให้เกิดมลพิษในระดับที่แตกต่างกัน
d: มีวิธีการมากมายในการทำลายผนังเซลล์ยีสต์ ดังที่แสดงในภาพด้านล่าง รวมถึงวิธีการใช้เอนไซม์ อัลตราซาวนด์ วิธีการทางเคมี เป็นต้น ซึ่งแต่ละวิธีจะมีผลกระทบต่อผลลัพธ์สุดท้ายที่แตกต่างกัน
3.3. ข้อเสนอแนะในการปรับปรุงคุณภาพสารสกัดยีสต์เบียร์
ยีสต์เบียร์ที่ใช้แล้วมีปริมาณมากและมีช่องว่างสำหรับการปรับปรุงมูลค่าอีกมาก เพื่อปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ยีสต์เสีย บริษัทหลายแห่งได้พยายามอย่างมากในด้านเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ผลิตเบียร์ที่มีชื่อเสียงระดับนานาชาติบางราย ตัวอย่างเช่น Anheuser-Busch InBev ได้เปิดตัวโครงการยีสต์ที่มีชีวิตเพื่อเอาชนะปัญหานี้โดยเฉพาะ เช่น บริษัทสตาร์ทอัพด้านยีสต์ของฝรั่งเศสได้นำนวัตกรรมทางเทคนิคที่ไม่เหมือนใครมาใช้เพื่อขจัดความขม ตัวอย่างเช่น Kirin Beer ของญี่ปุ่นมีเทคโนโลยีที่ได้รับการจดสิทธิบัตรบางส่วนสำหรับขจัดความขมจากยีสต์เบียร์แล้ว
ข้างต้นทั้งหมดพิสูจน์ให้เห็นว่าการใช้ยีสต์เบียร์เหลือทิ้งเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์สกัดยีสต์คุณภาพสูงนั้นได้รับการยอมรับในระดับนานาชาติแล้ว เราได้อ้างอิงถึงหนังสือคลาสสิกเกี่ยวกับการผลิตเบียร์ต่างประเทศบางเล่ม ตลอดจนเทคโนโลยีการหมักและการผลิตสารสกัดยีสต์ และแน่นอน ผลการวิจัยระหว่างประเทศล่าสุดเกี่ยวกับกระบวนการสกัดยีสต์เบียร์เหลือทิ้ง การอ้างถึงสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงการแสวงหาเหตุผลและเทคนิคที่ก้าวล้ำเท่านั้น ผ่านการจัดระเบียบอย่างง่าย ๆ ต่อไปนี้คือข้อเสนอแนะทั่วไปของเราสำหรับการปรับปรุงคุณภาพของสารสกัดยีสต์เพื่อใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงเท่านั้น
การใช้ยีสต์สดมีประโยชน์มากกว่ายีสต์แห้งที่ใช้แล้ว
แม้ว่าผลลัพธ์จะสะท้อนให้เห็นในผลิตภัณฑ์ยีสต์ แต่เมื่อพิจารณาโดยรวมแล้ว กระบวนการบำบัดล่วงหน้าของยีสต์เสียมีความสำคัญมากกว่า
แนวคิดที่จะนำผลิตภัณฑ์ทั้งหมดให้กลายเป็นสารสกัดระดับไฮเอนด์อาจไม่สมจริง และเราจำเป็นต้องพิจารณาถึงการเบี่ยงเบนจากแหล่งที่มาของยีสต์เบียร์
กระบวนการทำลายผนังเซลล์ที่เกิดขึ้นในภายหลังอาจมีปัจจัยหลายอย่างที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งนำไปสู่ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน แต่ก็เป็นแนวทางของการวิจัยส่วนใหญ่เช่นกัน การทำความเข้าใจข้อมูลต่างประเทศมากขึ้นจะช่วยให้เลือกวิธีการผลิตทางอุตสาหกรรมที่เหมาะสมที่สุดได้
กรุณาอ่านข้อควรระวังข้างต้นสำหรับกระบวนการผลิตและการดำเนินการของยีสต์ขนมปังเพื่อช่วยรักษาคุณภาพของสารสกัดยีสต์เบียร์ให้คงที่
แม้ว่าจากมุมมองของเรา เราเชื่อว่าสิ่งนี้อาจช่วยปรับปรุงการออกแบบและคุณภาพผลิตภัณฑ์สารสกัดจากยีสต์เบียร์เสียได้ แต่ก่อนจะนำไปใช้จริง เราขอแนะนำให้บริษัทและสถาบันวิจัยบางแห่งทำแบบเดียวกันกับการผลิตในภาคอุตสาหกรรมด้วย ควรสำรวจการทดลองขนาดเล็กและนำร่องก่อนดำเนินการผลิตในภาคอุตสาหกรรม
