Effect of Oxygen Supply on Flavor Formation during Continuous Alcohol-Free Beer Production: A Model Study

Abstract

The influence of oxygen supply on the formation and conversion of the most important flavor compounds during continuous, alcohol-free beer production was studied in a complex model medium. The medium contained inorganic salts, nutrients, and aldehydes (hexanal, 2-methyl propanal, 3-methyl butanal, and furfural) and mimicked real brewery wort, with the advantage of a constant composition. Fermentation experiments were carried out in a continuously operating gas-lift reactor, with brewing yeast immobilized on spent grains. The formation (ethanol, higher alcohols, esters, vicinal diketones, and acetaldehyde) and reduction (aldehydes) of flavor-active compounds at different aeration rates were observed. The results suggest that the oxygen supply represents an influential tool for controlling the degree of fermentation and flavor formation carried out by an immobilized biocatalyst. Under optimal oxygen supply conditions in the continuously operating gas-lift reactor, it was possible to obtain a fermented model medium with a composition approaching that of commercial alcohol-free beers produced by batch process.

RESUMEN

La influencia del suministro de oxígeno en la formación y la reconversión de los más importantes compuestos del sabor durante la producción continua de la cerveza sin alcohol se estudió en un complejo modelo mediano. El medio contenida sales inorgánicas, nutrientes, y de aldehídos (hexanal, 2-metil propanal, 3-metil butanal, y furfural) y imitado mosto del cervecería, con la ventaja de una composición constante. Experimentos de fermentación se llevaron a cabo en un reactor cíclico de gas de operación continuo, con levadura cervecero inmovilizada en grano gastado. La formación (etanol, alcoholes superiores, ésteres, dicetonas vecinales, y acetaldehído) y la reducción (aldehídos), de sabor-activo compuestos en diferentes tipos de aireación se observaron. Los resultados sugieren que el suministro de oxígeno representa un influyente herramienta para controlar el grado de fermentación y el formación de sabor llevadas a cabo por un inmovilizado biocatalizador. Con el óptimo suministro de oxígeno en condiciones del reactor cíclico de gas de operación continuo, es posible obtener un modelo de medio fermentado con una composición próxima a la de comerciales cervezas sin alcohol producida por proceso discontinuo.

• Alcohol-free beer
• Beer flavor
• Continuous reactor
• Immobilized cell
• Oxygen supply

Palabras clave:

• Cerveza sabor
• Cerveza sin alcohol
• Inmovilizados célula
• Reactor continuo
• Suministro de oxígeno