A Study of Wort Pressure Boiling Using a Mixture Design Method to Optimize Dimethyl Sulfide and 2-Furfural Wort Levels
MBAA TQ vol. 39, no. 4, 2002, pp. 203-209 |
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Eric J. Samp and Robert T. Foster II. Mail Stop BC600, Coors Brewing Company, Golden, CO 80401.
Abstract
In an effort to identify optimal kettle operations for decreased wort dimethyl sulfide (DMS) levels, a mixture design was employed on three boiling-process step times: preboil, pressure boil, and evaporation. Response surface methods were employed to characterize the effect of changes to these boiling-process step times on wort DMS, 2-furfural, furfurol, and 3-methyl-1-butanal levels. Significant effects were found for both DMS and 2-furfural
(P < 0.10). To achieve the simultaneous optimization of both DMS reduction and control of wort scorching (2-furfural), a weighted composite desirability function was created to identify an optimal set of these three boiling-process step times. With the optimal solution identified, the predicted average DMS and 2-furfural levels under these process step times were estimated to show more than a 60% improvement from control brews with atmospheric boiling. A confirmation experiment running the boiling process under these identified optimal conditions yielded a 59% reduction in DMS and a 27% increase in 2-furfural levels from control brews processed under atmospheric boiling conditions. This study provides a framework for multiple-response optimization as well as for applying mixture designs to batch process steps.
Keywords: dimethyl sulfide, 2-furfural, mixture designs, multiple-response optimization, weighted composite desirability function, wort pressure boil
S�ntesis
En un intento de identificar par�metros que pudieran optimizar la operaci�n de la cocci�n del mosto a baja sobre presi�n para minimizar los niveles de dimetil sulfuro (DMS), se utiliz� un dise�o de experimentos sobre los tiempos en las tres etapas del proceso: el hervor previo, el hervor a presi�n y la evaporaci�n que acompa�a la descompresi�n. M�todos de superficie de respuesta fueron empleados para caracterizar el efecto que tiene un cambio en estos tiempos espec�ficos sobre los niveles de DMS, 2-furfural, furfurol, y 3-metil-1-butanal. Se encontraron efectos significativos tanto para DMS como para 2-furfural
(P < 0,10). Para optimizar simult�neamente tanto la reducci�n de DMS como controlar adecuadamente el abrasado del mosto (2-furfural), se cre� una funci�n de deseo compuesto ponderado para identificar un conjunto �ptimo de estos tiempos de las tres etapas del proceso de cocci�n. Con la soluci�n �ptima identificada, se pudo predecir que habr�a un mejoramiento del 60% en los promedios de los niveles de DMS y 2-furfural utilizando los tiempos sugeridos por el dise�o de experimentos, en comparaci�n con cocimientos convencionales a presi�n atmosf�rica. Un experimento de confirmaci�n utilizando los tiempos �ptimos result� en una reducci�n de 59% en DMS y un aumento de 27% en 2-furfural, comparado con cocimientos de control bajo condiciones atmosf�ricas. Este estudio provee una estructura para la optimizaci�n de la superficie de respuesta, como tambi�n a la aplicaci�n de dise�os mixtos para etapas por lote de un proceso.
Palabras claves: dimetil sulfuro, 2-furfural, dise�os mixtos, optimizaci�n de respuesta m�ltiple, funci�n de deseo compuesto ponderado, hervor de mosto a baja sobre presi�n
