BE1025741A1 - Werkwijze voor de productie van een bier- of ciderconcentraat met weinig of geen alcohol - Google Patents

Abstract

1.Werkwijze voor het bereiden van een bierconcentraat, omvattende de stappen van: a) het toevoeren van bier of cider (1) naar een eerste concentratiestap omvattende diafiltratie (A) over een nanofiltratie- en/of omgekeerde-osmose-membraan om een retentaat (2) met weinig alcohol en een permeaat (3) omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten te verkrijgen, waarbij het retentaat (2) is gekenmerkt door de concentratie van niet filtreerbare componenten gelijk aan of hoger dan 5 % (gewicht/gewicht), bij voorkeur 10 % (gewicht/gewicht), met de grootste voorkeur 15 % (gewicht/gewicht), zoals berekend uit dichtheidsmeting gecorrigeerd voor de alcoholhoeveelheid; b) het onderwerpen van het permeaat omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten (3) aan een volgende concentratiestap (B) omvattende vriesconcentreren; omgekeerde osmose; of adsorptie om een fractie (4) omvattende vluchtige smaakcomponenten en een resterende fractie (5) te verkrijgen.

Description

Werkwijze voor de productie van een bier- of ciderconcentraat met weinig of geen alcohol

Technisch gebied

De onderhavige uitvinding betreft een werkwijze voor het bereiden van een bierconcentraat of ciderconcentraat met een laag alcoholgehalte uitgaande van een normaal, alcoholbevattend bier of een normale, alcoholbevattende cider. In het bijzonder betreft de uitvinding een werkwijze omvattende een stap voor het verkrijgen van het gewenste concentraat en een stap voor het zuiveren en/of concentreren van ten minste één component in een zij stroom gegenereerd tijdens de stap voor het verkrijgen van het gewenste concentraat. Achtergrond van de uitvinding

Het voornaamste voordeel van het produceren van concentraten is de vermindering van het gewicht en het volume, wat het mogelijk maakt om opslag- en transportkosten te besparen, naast het ook hebben van een gunstig effect op het verbeteren van de houdbaarheid van een product. Daar bieren en vele andere alcoholische dranken in het algemeen ongeveer 80 tot en met 90 % water bevatten, is natuurlijk ingezien dat de meest economische weg om hen op te slaan of te distribueren over aanzienlijke afstanden, het aanwezig zijn ervan in de vorm van een concentraat zal zijn.

In principe kan een concentraat op elke plaats en elk tijdstip worden gereconstitueerd tot het aanvankelijke product door de toevoeging van het oplosmiddel, gewoonlijk water. Desondanks is het niet simpel om een bier- of ciderachtig drankconcentraat te

BE2017/5869 produceren, waarbij de voornaamste moeilijkheid is gelegen in het feit dat de meeste concentratiewerkwijzen leiden tot vermindering van vele smaak- of aromacomponenten. Bier in het bijzonder is een zeer grote uitdaging vormende drank voor het produceren van een concentraat daaruit omdat, anders dan dranken geproduceerd door vruchtensapfermentatie, zoals wijn of perencider, de aromatische aanwezig in bier subtieler en veel minder geconcentreerd zijn, wat betekent dat het verliezen van zelfs een klein deel daarvan in het stadium van concentreren een uitgesproken effect op de organoleptische perceptie van het opnreuw gehydrateerde eindproduct zal hebben.

Vanwege de grote populariteit van de drank en het bestaan van een groot publiek van veeleisende bierliefhebbers, wordt verwacht dat de gereconstitueerde drank voldoet aan verwachtingen met betrekking tot het/de distinctieve aroma, smaak, mondgevoel, schuimergenschappen, kleur en zelfs waasperceptie ervan. Gereconstitueerd bier kan gewoonweg smaken zoals een verdund bier dat enige karakteristieken mist; voor het verkrijgen van aanvaardbaarheid door de consument moet het gewoonweg alle eigenschappen van het echte onverwerkte bier hebben.

Werkwijzen voor het produceren van bierconcentraten en het vervolgens opnieuw hydrateren ervan tot einddranken zijn in de techniek bekend. Verschillende werkwijzen voor het concentreren van alcoholische dranken, die in de brouwindustrie bekend zijn, omvatten werkwijzen zoals vriesdrogen, omgekeerde osmose en filtratie. Al deze werkwijzen beginnen met een in hoofdzaak afgewerkt bier en verwijderen vervolgens

BE2017/5869 het water. De resulterende geconcentreerde dranken kunnen dan bij een eindbestemming goedkoper worden getransporteerd en vervolgens worden gereconstitueerd door toevoeging van water, kooldioxide en als alternatief ook alcohol.

Een voorbeeld van één werkwijze voor het bereiden van een reconstitueerbaar bierconcentraat kan worden gevonden in GB2133418. De werkwijze is gebaseerd op het onderwerpen van bier aan omgekeerde osmose en resulteert in een concentraat met weinig alcohol, dat opnieuw kan worden gehydrateerd tot een bier met weinig alcohol.

Hoewel de stand der techniek enige werkwijzen

verschaft voor	het verkrijgen	van	bieren	met	weinig
alcohol, omvatten de werkwijzen	een	aanzienlij k	verlies
van aroma's uit het bier	en	kunnen	zij	geen
bierconcentraten	aanbieden die na het	opnieuw	hydrateren
organoleptische	eigenschappen hebben	die in	de	handel
zijn gewenst.
Samenvatting van	de uitvinding

De onderhavige uitvinding is gedefinieerd in de bijgevoegde onafhankelijke conclusies. Geprefereerde uitvoeringsvormen zijn gedefinieerd in de afhankelijke conclusies. In het bijzonder betreft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het bereiden van bier- of ciderconcentraat omvattende de stappen van:

a) het toevoeren van bier of cider naar een eerste concentratiestap omvattende diafiltratie over een nanofiltratie- en/of omgekeerde-osmose-membraan om een retentaat met weinig alcohol en een permeaat omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten te verkrijgen,

BE2017/5869 waarbij het retentaat is gekenmerkt door de concentratie van niet filtreerbare componenten gelijk aan of hoger dan bij voorkeur grootste voorkeur zoals berekend uit dichtheidsmeting gecorrigeerd met betrekking voor de alcoholhoeveelheid;

b) het onderwerpen van het permeaat omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten aan een volgende concentratiestap omvattende vriesconcentreren; omgekeerde osmose; of adsorptie om een fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten en een resterende fractie te verkrijgen.

In het geval dat de volgende concentratiestap

b) omgekeerde osmose of vriesconcentreren omvat, kan de werkwijze een volgende stap c) van het onderwerpen van de fractie omvattende de vluchtige smaakcomponenten aan een adsorptieproces omvatten, waarbij ten minste een deel van de vluchtige smaakcomponenten uit de fractie wordt geadsorbeerd, en vervolgens het elueren van de geadsorbeerde vluchtige smaakcomponenten in een volume water of ethanol om een geconcentreerde fractie van vluchtige smaakcomponenten en een resterende fractie te verkrij gen.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten van stap

b) of c) ten minste gedeeltelijk toegevoegd aan het retentaat met weinig alcohol, hetzij als zodanig, hetzij in combinatie met een verdunningsmiddel.

In het geval de concentratiestap b) omgekeerde osmose omvat, is het retentaat van die omgekeerde

BE2017/5869 osmose-stap de fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten, welke fractie men naar de toevoer van de eerste concentratiestap kan laten hercirculeren.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm kan de resterende fractie van een adsorptiestap worden onderworpen aan een proces voor het destilleren of vriesconcentreren om een geconcentreerde ethanolfractie en een waterfractie te verkrijgen.

In het geval dat de werkwijze vriesconcentreren omvat, wordt een waterfractie verkregen die men bij voorkeur naar de toevoer van de eerste concentratiestap laat hercirculeren.

Korte beschrijving Van De figuren

Voor een vollediger begrip van de aard van de onderhavige uitvinding wordt verwezen naar de volgende gedetailleerde beschrijving, die samen met de begeleidende tekeningen wordt genomen, waarin:

Figuur 1 : een blokdiagram toont dat schematisch voornaamste stappen van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding toont. A - eerste concentratiestap omvattende diafiltratie over een nanofiltratie- of omgekeerde-osmose-membraan; B - tweede concentratiestap omvattende vriesconcentreren; C - een derde werkwijzestap omvattende adsorptie;

- bier onderworpen aan nanofiltratie; H2O - watertoevoer naar diafiltratie; 2 - retentaat; 3 permeaat omvattende ethanol en vluchtige aromacomponenten; 4 - geconcentreerde fractie omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten; 5 - resterende fractie uit de tweede concentratiestap; 6 geconcentreerde fractie omvattende vluchtige

BE2017/5869 aromacomponenten C; 7 - resterende fractie uit de adsorptiestap; 8 - optioneel, mengsel van de fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten en retentaat uit stap A.

Figuren 2 & 3: een blokdiagram tonen, dat schematisch voornaamste stappen van alternatieve werkwijzen volgens de onderhavige uitvinding toelicht;

Figuur 4: een grafiek toont, die het verband tussen de concentratiefactoren van verschillende retentaten (2) verkregen uit verschillende bieren (bier 1-4) en de hoeveelheid niet filtreerbare componenten ( % vaste stoffen) verkregen in genoemde retentaten na de eerste concentratiestap volgens de werkwijze volgens de uitvinding toelicht.

Definities

Zoals hier gebruikt, wordt aan de uitdrukking concentraat de definitie van de Oxford dictionary gegeven: een stof bereid door het verwijderen of verminderen van het verdunningsmiddel; een geconcentreerde vorm van iets (vgl.

http://www.oxforddictionaries.com/definition/english/con eenträte). In lijn daarmee wordt met de uitdrukking bier- of ciderconcentraat of, als alternatief, (geconcentreerde) bier- of ciderbasis of bier- of cidersiroop bedoeld dat zij betrekking heeft op respectievelijk bier of cider, dat/die het grootste gedeelte van de oplosmiddelcomponent ervan - dat wil zeggen water - had verwijderd, terwijl het grootste deel van de opgeloste componenten, die kenmerken zoals smaak, reuk, kleur, mondgevoel enz. verlenen, worden behouden.

BE2017/5869

Zoals hier gebruikt, moet de uitdrukking bier worden geïnterpreteerd volgens een tamelijk ruime definitie:

De drank verkregen door het fermenteren van een wort, bereid uit zetmeelachtige of suikerachtige grondstoffen, waaronder hoppoeder of hopextracten en drinkwater. Afgezien van gerstemout en tarwemout kunnen slechts de volgende voor brouwen worden beschouwd, gemengd met bijvoorbeeld tarwemout, zetmeelachtige of suikerachtige grondstoffen, waarin de totale hoeveelheid 80 %, bij voorkeur 40 % van het totale gewicht van de zetmeelachtige of suikerachtige grondstoffen niet mag overschrijven :

(a) Mais, rijst, suiker, tarwe, gerst en de verschillende vormen ervan.

(b) Sacharose, geconverteerde suiker, dextrose- en glucosestroop.

Hoewel volgens bepaalde nationale wetgevingen niet alle gefermenteerde dranken op moutbasis bier kunnen worden genoemd, worden in de context van de onderhavige uitvinding de uitdrukking bier en gefermenteerde drank op moutbasis hier als synoniemen gebruikt en kunnen zij onderling worden verwisseld. Daaruit volgt dat, zoals hier gebruikt, de uitdrukkingen gereconstitueerd bier en gereconstitueerde drank op moutbasis moeten worden geïnterpreteerd als dranken die wat betreft samenstelling in hoofdzaak identiek zijn aan bier maar worden verkregen door toevoeging van het oplosmiddel, dat wil zeggen water of koolzuurhoudend water, aan een eerder bereid bierconcentraat. Bier met weinig alcohol wordt hier gedefinieerd als bier met een alcoholgehalte van minder dan 1,2 %ABV (alcoholgehalte in volumeprocent), bij voorkeur minder dan 0,5 %ABV, terwijl niet-alcoholisch bier (bier zonder alcohol) wordt gedefinieerd als een bier met een alcoholgehalte van minder dan 0,05 %ABV.

BE2017/5869

Vervolgens moet, zoals hier gebruikt, de uitdrukking cider worden geïnterpreteerd als elke alcoholische drank die resulteert uit de fermentatie van appelsap of appelsap gemengd met tot 10 % perensap. Deze uidrukking omvat ook elk product van dit gefermenteerde appelsap voorts gemodificeerd door het toevoegen van toevoegsels voor het bereiden van standaardcider zoals zuren (citroenzuur of wijnsteenzuur), en/of suiker, filtreren, afkoelen, verzadigen met kooldioxide, pasteuriseren enz., dat onder de naam cider is gecommercialiseerd.

Zoals hier gebruikt, moet de uitdrukking niet filtreerbare componenten worden geïnterpreteerd als verwijzend naar alle diverse componenten die in een willekeurig type bier of cider aanwezig zijn, welke niet door een nanofiltratiemembraan kunnen gaan, dat wil zeggen biercomponenten met dan 150 Da, 180 Da of 200 retentiegrootte-afkapwaarde nanofiltratiemembraan is. filtreerbare componenten de gemiddelde grootte groter

Da, die de molecuulgewichtafhankelijk van een gegeven

Als tegengesteld aan de omvattende water, éénwaardige en een aantal tweewaardige ionen, alcoholen met een laag molecuulgewicht zoals ethanol, esters met laag molecuulgewicht en een aantal vluchtige smaakcomponenten, omvatten de niet filtreerbare componenten voornamelij k suikers, meestal

Polysacchariden;

surkeralcoholen, polyfenolen, pentosanen, peptiden en proteïnen, alcoholen met hoog molecuulgewicht, esters met hoog molecuulgewicht, gedeeltelijk meerwaardige ionen en vele andere voornamelijk organische en zeer uiteenlopende

BE2017/5869 verbindingen die variëren in afhankelijkheid van het type bier of cider. Door de complexiteit en discrepanties tussen verschillende bier- of cidersamenstellingen, wordt de gezamenlijke concentratie van de niet filtreerbare componenten vaak vermeld als (sterk vereenvoudigd en zonder exact te zijn) als concentratie van suikers of concentratie van vaste stoffen en kunnen zij gemakkelijk worden berekend uit massabalansbeschouwingen, waarbij parameters zoals de dichtheid, dichtheid viscositeit, bierreologie, oorspronkelijke of extract, werkelijke dichtheid of extract, graad van de fermentatie (RDF) en/of alcoholgehalte in aanmerking worden genomen. In de praktijk van het brouwen wordt de concentratie van niet filtreerbare componenten routinematig geschat uit meting van dichtheid (werkelijk extract) gecorrigeerd voor de dichtheid van de gemeten hoeveelheid ethanol, waarbij ethanol het meest prevalente component met een dichtheid < 1 g/cm³ is en derhalve de dichtheidsmeting zeer substantieel beïnvloedt. Dergelijke metingen zijn in de techniek welbekend, worden routinematig uitgevoerd onder gebruikmaking van standaardsystemen voor het analyseren van bier zoals Anton Paar Alcolyzer device, en kunnen dus direct en gemakkelijk door een vakman op het gebied van het brouwen van bier worden uitgevoerd.

De hoeveelheid componenten opgelost in bier kan ook worden uitgedrukt als het zogenaamde soortelijk gewicht (relatieve dichtheid) of schijnbare soortelijk gewicht. De eerste wordt gemeten als dichtheid (gewicht per eenheid van volume) van bier gedeeld door de dichtheid van water gebruikt als referentiestof, terwijl

BE2017/5869 de tweede wordt gemeten als het gewicht van een volume bier met betrekking tot het gewicht van een gelijk volume water. Bijvoorbeeld duidt een soortelijk gewicht van 1,050 (50 punten) aan dat de stof 5 % zwaarder is dan een gelijk volume water. De dichtheden van water, en bijgevolg ook van bier, variëren met temperatuur; derhalve wordt voor zowel soortelijk gewicht alsook schijnbaar soortelijk gewicht de meting van de monsteren de referentiewaarde uitgevoerd onder dezelfde gespecificeerde temperatuur- en drukcondities. Druk is bijna altijd 1 atm, gelijk aan 101,325 kPa, terwijl temperaturen kunnen verschillen in afhankelijkheid van de keuze van bijkomende systemen, bijvoorbeeld bierdichtheid. Voorbeelden van dergelijke systemen zijn twee empirische schalen, Plato- en de Brix-schaal, die gewoonlijk worden gebruikt in respectievelijk brouw- en wijnindustrieën. Beide schalen geven de sterkte weer van de oplossing als percentage van suiker volgens massa; één graad Plato (afgekort °P) of één graad Brix (symbool °Bx) is 1 gram sucrose in 100 g water. Er is een verschil tussen deze eenheden voornamelijk doordat beide schalen zijn ontwikkeld voor oplossingen van sucrose bij verschillende temperaturen, maar het is dusdanig insignificant, dat zij praktisch onderling verwisselbaar kunnen worden gebruikt. Bijvoorbeeld heeft bier gemeten bij 12° Plato bij 15,5 °C dezelfde dichtheid als een water-sucrose-oplossing bevattende 12 massa- % sucrose bij 15,5 °C, wat ongeveer gelijk is aan 12° Brix, zijnde dezelfde dichtheid als een water-sucrose-oplossing bevattende 12 massa- % sucrose bij 20 °C. De Plato- en Brix-schalen hebben een voordeel boven soortelijk

BE2017/5869 gewicht in de zin dat zij de dichtheidsmeting uitdrukken in termen van de hoeveelheid fermenteerbare materialen, wat bijzonder bruikbaar is in het vroege stadium van brouwen. Daar natuurlijk zowel bier alsook wort zijn samengesteld uit meer vaste stoffen dan alleen sucrose, is het niet exact.

Het verband tussen graden Plato en soortelijk gewicht niet lineair, maar een goede benadering dat

1°P gelij k aan brouwerspunten corresponderen

12°

Plato met een soortelijk gewicht van

0,001)] .

De uitdrukking oorspronkelijk gewicht (dichtheid) of oorspronkelijk extract verwijst naar soortelijk gewicht zoals gemeten voorafgaand aan fermentatie, terwijl de uitdrukking eindgewicht(einddichtheid of eindextract betrekking heeft op soortelijk gewicht gemeten bij de voltooiing van fermentatie.

In het algemeen verwij st gewicht (dichtheid) naar het soortelijk gewicht van het bier in de verschillende stadia van de fermentatie ervan. Aanvankelijk is de soortelijke gewicht van wort (dat wil zeggen de gemalen malt voorafgaand aan fermentatie van bier) voorafgaand aan alcoholproductie door de gist grotendeels afhankelijk van de hoeveelheid sucrose. Derhalve kan de oorspronkelijke aflezing van gewicht (dichtheid) aan het begin van de fermentatie worden gebruikt om suikergehalte in Plato- of Brixschalen te bepalen. Naarmate fermentatie vordert, zet de gist suikers om tot kooldioxide, ethanol, gistbiomassa en smaakcomponenten.

Het verlagen van de suikerhoeveelheid en het verhogen van de aanwezigheid

BE2017/5869 van ethanol, dat een aanzienlijk lagere dichtheid dan water heeft, dragen beide bij tot het verlagen van het soortelij ke gewicht van het fermenterende bier.

Oorspronkelij ke gewichtsaflezing (dichtheidsaflezing) vergeleken met aflezing van eindgewicht (einddichtheid) kan worden gebruikt om de verbruikte hoeveelheid suiker en dus de geproduceerde hoeveelheid ethanol te schatten.

Bijvoorbeeld zou voor een normaal bier het oorspronkelij ke gewicht (dichtheid)

1,050 kunnen bedragen en het eindgewicht (einddichtheid) zou

1,010 kunnen bedragen.

Evenzo kunnen het kennen van het oorspronkelijke gewicht (dichtheid) van een drank en de alcoholhoeveelheid ervan worden gebruikt om de hoeveelheid suikers verbruikt tijdens de fermentatie te schatten. De graad waarin suiker tot alcohol is gefermenteerd, wordt uitgedrukt met de uitdrukking werkelijke graad van fermentatie of

RDF en wordt vaak gegeven als fractie van oorspronkelijk gewicht (dichtheid) getransformeerd tot ethanol en CO2.

De RDF van bier is in theorie een aanduiding van de zoetheid ervan, daar bieren gewoonlijk meer residuaal suiker en dus lagere RDF hebben.

Concentratiestappen kunnen elk van de verscheidende technieken, die in de techniek erkend zijn, omvatten, welke gedeeltelij ke of substantiële scheiding van water van het bier en dus retentie van de meeste daarin opgeloste componenten in een lager volume dan het aanvankelijke volume mogelijk maken. Vele van de thans in de drankindustrie gebruikte technieken steunen op de zogenaamde membraantechnologieën, die een goedkoper alternatief voor conventionele warmtebehande

BE2017/5869 lingsprocessen verschaffen en scheiding van stoffen in twee fracties met behulp van semipermeabel membraan omvatten. De fractie omvattende deeltjes kleiner dan de membraanporiegrootte gaat door het membraan en, wordt, zoals hier gebruikt, vermeld als permeaat of filtraat. Al het andere dat op de toevoerkant van het membraan wordt vastgehouden, zoals hier gebruikt, wordt vermeld als retentaat.

Typische membraanfiltratiesystemen omvatten bijvoorbeeld door druk aangedreven technieken omvattende microfiltratie, ultrafiltratie, nanofiltratie en omgekeerde osmose. Zoals hier gebruikt, verwijst de uidrukking microfiltratie naar een membraanfiltratietechniek voor de retentie van deeltjes met een grootte van 0,1 tot en met 10 μm en groter. Gewoonlijk is microfiltratie een lage-druk-proces, typisch werkend bij drukken variërend van 0,34 tot en met 3 bar¹.

Microfiltratie maakt scheiding van deeltjes zoals gist, protozoa, grote bacteriën, organische en anorganische sedimenten enz. mogelijk. Vervolgens duidt, zoals hier gebruikt, de uitdrukking ultrafiltratie een membraanfiltratietechniek voor de retentie van deeltjes met een grootte van ongeveer 0,01 μm en groter aan.

Ultrafiltratie houdt gewoonlijk deeltjes molecuulgewicht groter dan 1000 Dalton vast, met een zoals de meeste virussen, proteïnen met bepaalde grootten, nucleïnezuren, dextrinen, pentosanketens enz. Typische werkdrukken voor ultrafiltratie variëren van 0,48 tot en met 10 bar. Voorts, zoals hier gebruikt, zal de uitdrukking nanofiltratie worden geïnterpreteerd als een membraanfïltratietechniek voor de retentie van

BE2017/5869 deeltjes met een grootte van 0,001 μm tot en met 0,01 μm en groter.

Nanofiltratie kan tweewaardige of meerwaardige ionen, zoals tweewaardige zouten, en de meeste organische verbindingen groter dan

180 Dalton vasthouden, die Oligosacchariden ongeveer en vele smaakcomponenten omvatten;

terwij1 zij water, ethanol, eenwaardige ronen en een aantal organische moleculen zoals vele aromatische esters door laat gaan.

Werkdrukken van 8 tot en met 41 bar zijn typisch voor nanofiltratie. Daar waar men nanofiltratie laat werken onder een inlaatdruk binnen het bovenste einde van dit gebied, vanaf 18 bar, zoals hier gebruikt, zal zij worden uitgedrukt als hoge-druk-nanofiltratie. Tenslotte zal, zoals hier gebruikt, de uitdrukking omgekeerde osmose worden geïnterpreteerd als verwijzend naar een hoge-druk-membraanproces, waarbij de toegepaste druk wordt gebruikt om osmotische druk te boven te komen. Omgekeerde osmose maakt het gewoonlijk mogelijk dat deeltjes met een grootte van 0,00005 μm tot en met 0,0001 μm en groter worden vastgehouden, dat wil zeggen bijna alle deeltjes en ionische species. Stoffen met een molecuulgewicht boven 50 Dalton worden bijna zonder uitzondering vastgehouden. Werkdrukken bedragen typisch tussen 21 en 76 bar, maar kunnen reiken tot 150 bar bij specifieke toepassingen.

Voorts moet de uitdrukking vluchtige smaakcomponenten”, zoals hier gebruikt, worden geïnterpreteerd als elk van de stoffen die in bier aanwezig zijn, welke bijdragen tot het complexe olfactorische profiel, waarbij genoemde stoffen door hun chemische aard een kookpunt lager dan dat van water

BE2017/5869 hebben. Voorbeelden van vluchtige biersmaakcomponenten omvatten, maar worden niet beperkt tot, acetaldehyde, Npropanol, ethylacetaat, isobutylalcohol, isoamylalcohol, isoamylacetaat, ethylhexanoaat, ethyloctanoaat, fenylethylalcohol, 2-methyl-l-butanol en vele andere. Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding

De onderhavige uitvinding betreft een werkwijze voor de productie van een alcoholisch ciderconcentraat met weinig alcohol, waarbij bier- of genoemde werkwij ze de stappen omvat van:

het toevoeren van een stroom van bier of een stroom van water (H2O) naar een eerste concentratiestap omvattende diafiltratie (A) over een nanofiltratieof omgekeerde-osmose-membraan om een alcoholretentaat wernrg alcohol en een omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten te verkrij gen, waarbij het niet filtreerbare gekenmerkt door de componenten gelijk concentratie aan of hoger van dan bij voorkeur met de grootste voorkeur zoals berekend uit dichtheidsmeting gecorrigeerd voor de alcoholhoeveelheid;

b) het onderwerpen van het permeaat omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten (3) aan een volgende concentratiestap (B) omvattende vriesconcentreren;

omgekeerde osmose; of adsorptie om een fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten (4) en een resterende fractie (5) te verkrij gen.

BE2017/5869

In het algemeen is het aan volgens de uitvinding onderworpen bier helder bier, dat werd behandeld onder diafiltratie (A) gebruikmaking van een normale techniek voor het zuiveren van bier om gist en de meeste andere deeltjes met een diameter boven

0,2 μm te verwijderen. Dergelijke technieken zijn standaard en welbekend rn de techniek van van bier.

Bijvoorbeeld omvatten zij centrifugeren, filtreren door bijvoorbeeld optioneel voorafgegaan door centrifugeren, of andere standaardmicrofiltratietechnieken.

Zoals uit de onderhavige openbaring kan worden begrepen, is de werkwijze volgens de uitvinding bijzonder gunstig voor het verkrijgen van bier- of ciderconcentraten met hoge dichtheid en laag volume. De graad van concentratie van het eindproduct hangt in hoge mate af van de graad van concentratie van het retentaat dat in stap A) via diafiltratie werd verkregen. Derhalve verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze waarbij het retentaat niet alleen het grootste deel van bier-(of cider-) smaakcomponenten omvat, maar ook potentieel kan worden gekenmerkt door een hoge concentratiefactor van 5, 10, 15 of zelfs 20 of hoger.

Zoals hier gebruikt moet de uitdrukking concentratiefactor worden geïnterpreteerd als de verhouding van het bier- of cidervolume onderworpen aan

nanofiltratie	of	omgekeerde	osmose	in	stap A)	tot	het
volume van het	verkregen retentaat	aan	het einde	van	de
nanofiltratie	of	omgekeerde	osmose	in	stap a) ,	dat	wi 1

zeggen de verhouding van het toevoervolume tot het

BE2017/5869 volume van het retentaat verkregen in de stap a) van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.

Bij een bij zonder werkwij ze geprefereerde uitvoeringsvorm wordt een in overeenstemming met de voorafgaande uitvoeringsvormen verschaft, waarbij het retentaat verkregen in stap a) wordt gekenmerkt door een concentratiefactor van 5 of hoger, bij voorkeur 10 of hoger, met een grotere voorkeur 15 of hoger, met de grootste voorkeur 20 of hoger. Een verband tussen de concentratiefactor binnen de hierboven gedefinieerde betekenis en de concentratie van niet filtreerbare componenten, mogelijk te verkrijgen in het retentaat van stap a) , hangt natuurlijk af van het type bier of cider aanvankelijk onderworpen aan nanofiltratie of omgekeerde osmose, welk verband wordt getoond en kan worden geëvalueerd in de grafiek weergegeven in Figuur 4, waarin elke lijn een verschillende drank weergeeft (lijnen 1-4 werden verkregen voor verschillende bieren, lijn 5 werd verkregen voor cider).

Concentratiefactoren van 10 en hoger in termen van snelheid en prestatie kunnen gunstig worden verkregen door, zoals hier gebruikt, een hoge-druknanofiltratie-diafiltratie, dat wil zeggen diafiltratie over een nanofiltratiemembraan uitgevoerd onder een druk van minimaal 18 bar. Aldus wordt bij voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding een werkwijze verschaft waarbij de nanofiltratie in stap a) een hoge-druknanofiltratie, gedefinieerd als nanofiltratie uitgevoerd onder een druk in het gebied van ongeveer 18-41 bar, bij voorkeur in het gebied van ongeveer 20-35 bar, met de grootste voorkeur ongeveer 30 bar, is.

BE2017/5869

In het geval van dwarsstroomfiltratie kunnen wij altijd de concentratie na één doorgang verkrijgen. Maar om de bewerking economischer te maken, wordt bewerking in meerdere stadia uitgevoerd.

In lijn met het bovenstaande is de onderhavige uitvinding gebaseerd op de bevinding dat diafiltratie van bier over een nanof iltratiemembraan, in het bijzonder een hoge-druk-nanofiltratie-diafiltratie, het niet alleen mogelijk maakt om het grootste deel van belangrijke biersmaakcomponenten in het retentaat te behouden, maar ook een concentratiepotentieel verschaft dat aanzienlijk beter is dan dat van ultrafiltratie of omgekeerde osmose, waardoor het potentieel mogelijk wordt gemaakt om retentaat met een dichtheid tussen 2050°P of hoger zelfs na een enkele filtratiedoorgang te verkrijgen. Bij een gunstig economische uitvoeringsvorm wordt nanofiltratie uitgevoerd als een bewerking in meerdere stadia, waarbij het retentaat van één stadium naar het volgende gaat terwijl het steeds meer wordt geconcentreerd. De geprefereerde waarde van de einddichtheid van het retentaat, die volgens stap a) volgens de onderhavige uitvinding kan worden verkregen, ligt tussen 30-80°P of hoger, bij voorkeur tussen 5070°P, met de grootste voorkeur ongeveer 60°P. Derhalve wordt bij één gunstige uitvoeringsvorm van de uitvinding het retentaat van stap a) bij een enkele doorgang van nanofiltratie verkregen, die bij voorkeur hoge-druknanof iltratie, met een grotere voorkeur hoge-druknanof iltratie uitgevoerd onder een drukgebied tussen 1835 bar, met de grootste voorkeur tussen ongeveer 20-30 bar, verkregen.

BE2017/5869

Waargenomen	is	dat	een dergelijk hoog
concentratiepotentieel	in	het	bijzonder kan worden
verkregen onder	gebruikmaking van polymere

spiraalmembranen in een gebied van 150-200 Dalton of vergelijkbaar. Voorbeelden van dergelijke membranen omvatten dunne-film-composiet-ATF (alternerende tangentiële filtratie, Refine Technology)-membranen zoals die welke tegenwoordig bij DOW en Parker Domnick Hunter verkrijgbaar zijn.

Na de nanofiltratiestap wordt het sterk geconcentreerde retentaat verzameld, terwijl het waterige permeaat naar de tweede concentratiestap b) wordt toegevoerd teneinde selectief ethanol en vluchtige smaakcomponenten terug te winnen, waarbij genoemde stap hetzij vriesconcentreren, omgekeerde osmose, hetzij vriesconcentreren en/of combinaties daarvan omvat.

Figuur 1 licht schematisch een schema van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding toe, waarbij vriesconcentreren als volgende concentratiestap B) wordt toegepast. Vriesconcentreren heeft in hoofdzaak betrekking op de verwijdering van zuiver water in de vorm van ijskristallen bij temperaturen beneden nul.

en water naar diafiltratie (A) toegevoerd via een semipermeabel membraan, dat werkt als een fysische barrière met betrekking tot passage van de meeste biercomponenten met molecuulgewicht (MW)

150-200 Da (nanofiltratiemembraan) of met gemiddeld molecuulgewicht (MW)>50

Da (omgekeerde-osmose-membraan), maar permeabel is voor water, het grootste deel van ethanol, eenwaardige zouten en een bepaalde hoeveelheid

BE2017/5869 biersmaakcomponenten.

de toestroomkant van

De eerste fractie vastgehouden aan het membraan wordt retentaat (2) genoemd en wordt verzameld, terwijl de fractie omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten wordt genoemd en naar een tweede concentratiestap (B) wordt geleid.

Door de toevoeging van water, bij voorkeur gedeoxygeneerd en gedemineraliseerd of zelfs gedeïoniseerd water, wordt alcohol uit het permeaat gewassen, waardoor vermindering van de alcoholhoeveelheid, die in het retentaat achterblijft, mogelijk wordt gemaakt tot een gehalte waarbij de alcoholconcentratie in het retentaat gelijk is aan of lager is dan 1,2 % ABV, bij voorkeur gelijk is aan of lager is dan 0,5 % ABV, met de grootste voorkeur gelijk is aan of kleiner is dan 0,05 % ABV, gemeten bij het oorspronkelijke volume bier toegevoerd naar het membraan voor het verkrijgen van het retentaat- %ABV van het retentaat gelijk aan of lager dan 1,2 %ABV vermenigvuldigd met 100/(100- de concentratiefactor van de niet filtreerbare componenten van het bier tijdens diafiltratie), bij voorkeur gelijk aan of kleiner dan 0,5 %ABV vermenigvuldigd met 100/(100 - de concentratiefactor van de niet filtreerbare componenten van het bier tijdens diafiltratie), met een nog grotere voorkeur gelijk aan of kleiner dan 0,05 %ABV vermenigvuldigd met 100/(100 - de concentratiefactor van de niet filtreerbare componenten van het bier tijdens diafiltratie). Als zodanig maakt het reconstitueren van het bier door toevoeging van water aan het retentaat het verkrijgen van bier met weinig alcohol of zelfs zonder alcohol mogelijk.

BE2017/5869

Bij de in Figuur 1 toegelichte werkwijze omvat de tweede concentratiestap B vriesconcentreren en resulteert deze stap in scheiding van het permeaat (3) van de voorafgaande diafiltratiestap (A) in twee fracties: ten eerste een fractie omvattende alcohol en smaakcomponenten (4); en ten tweede een waterige resterende fractie (5), die wordt weggegooid over die men als water kan laten hercirculeren naar de toevoer van de diafiltratiestap (A).

De omvattende alcohol en smaakcomponenten kan verder worden geconcentreerd met een adsorptieproces, waarbij de smaakcomponenten op een het kolom worden geadsorbeerd, terwijl het ethanol en

water in	de	fractie door	de	kol	om gaan en als
fractie (7)	WO	rden verzameld,	die	kan	worden weggegooid
of optioneel	(niet getoond	in	de	figuren) wordt

een toegevoerd naar een destillatieproces om gedestilleerde alcoholfractie te verkrijgen.

De smaakcomponenten geadsorbeerd op de kolom kunnen worden geëlueerd (afhankelijk van de componenten en kolom, hetzij met water hetzij ethanol) om een geconcentreerde omvattende vluchtige smaakcomponenten te verkrij gen.

smaakcomponenten kunnen geheel of gedeeltelijk worden gemengd met het retentaat (2) van de diafiltratiestap A) om een bierconcentraat (8) te verkrijgen of kunnen worden gebruikt als bestanddeel voor bier, als component bij bierreconstitutie of als smaakcomponent, die aan een bier of cider moet worden toegevoegd. Wanneer zij worden gebruikt als component bij bierreconstitutie uitgaande van een bierconcentraat, kan het bierconcentraat hetzij

BE2017/5869 het bierconcentraat verkregen door de diafiltratie, hetzij een ander bierconcentraat zijn.

Bij de werkwijze toegelicht in figuur 2 omvat de tweede concentratiestap B' adsorptie en resulteert deze in scheiding van het permeaat (3) van de voorafgaande diafiltratiestap (A) in twee fracties: ten eerste een fractie omvattende smaakcomponenten (4'); en ten tweede een resterende fractie (5') voornamelijk omvattende water en ethanol, die hetzij kan worden weggegooid, hetzij optioneel (niet getoond in de figuren) kan worden toegevoerd naar een destillatieproces om een gedestilleerde alcoholfractie te verkrijgen, of zoals toegelicht in figuur 2, kan worden onderworpen aan een vriesconcentratieproces dat resulteert in een waterige resterende fractie die wordt weggegooid of die men als water kan laten hercirculeren naar de toevoer van de diafiltratiestap

A) .

De fractie geconcentreerde smaakcomponenten kan geheel of gedeeltelijk worden gemengd met het retentaat (2) van de diafiltratiestap A) om een bierconcentraat (8 ') te verkrijgen of kan worden gebruikt als bestanddeel voor bier, als component bij bierreconstitutie of als een smaakcomponent die aan een bier of cider moet worden toegevoegd. Wanneer zij als component bij bierreconstitutie wordt gebruikt, uitgaande van een bierconcentraat, kan het bierconcentraat hetzij het bierconcentraat verkregen door de diafiltratie, hetzij een ander bierconcentraat zijn.

BE2017/5869

Bij de werkwijze toegelicht in figuur 3 omvat de tweede concentratiestap B'' omgekeerde osmose met een membraan met een maasgrootte kleiner dan het membraan gebruikt bij de diafiltratie van stap A) en resulteert deze stap in de scheiding van het permeaat (3) van de voorafgaande diafiltratiestap (A) in twee fracties:

ten eerste een fractie omvattende smaakcomponenten (4');

en ten tweede een resterende omvattende water en ethanol, die kan worden weggegooid of optioneel (niet getoond in de figuren) kan worden toegevoerd naar een destillatieproces om een gedestilleerde alcoholfractie te verkrijgen of kan worden onderworpen aan een vriesconcentratieproces, dat resulteert in een waterige resterende fractie, die kan worden weggegooid of die men als water kan laten hercirculeren naar de toevoer van de diafiltratiestap

De fractie omvattende alcohol en smaakcomponenten kan verder worden geconcentreerd door een adsorptieproces, waarbij de smaakcomponenten op een kolom worden geadsorbeerd, terwijl het ethanol en water in de fractie door de kolom gaan en worden verzameld als een kan worden weggegooid of optioneel (niet getoond in figuren) kan worden toegevoerd naar een destillatieproces om een gedestilleerde alcoholfractie te verkrijgen. De smaakcomponenten geadsorbeerd op de kolom kunnen worden geëlueerd (afhankelijk van de componenten en kolom hetzij met water hetzij ethanol) om een geconcentreerde fractie (6'')omvattende vluchtige smaakcomponenten te verkrijgen. Beide fracties (4'') of (6'') omvattende

BE2017/5869 smaakcomponenten kunnen geheel of gedeeltelijk worden gemengd met het retentaat (2) van de diafiltratiestap A) om een bierconcentraat (8'') te verkrijgen of kunnen worden gebruikt als bestanddeel voor bier, als component bij bierreconstitutie of als een smaakcomponent, die aan een bier of cider moet worden toegevoegd. Wanneer zij als component bij bierreconstitutie uitgaande van een bierconcentraat worden gebruikt, kan het bierconcentraat hetzij het bierconcentraat verkregen door de diafiltratie, hetzij een ander bierconcentraat zijn.

Als alternatief of in combinatie met het bovenstaande kan men de fractie (4' ' ) naar de toevoer van de diafiltratiestap (A) laten hercirculeren, zodat de aroma's in het systeem blijven.

Bij een bijkomende ontwikkeling van de uitvoeringsvorm getoond in figuur 3 wordt een werkwijze verschaft waarbij de omgekeerde osmose een omgekeerde osmose met hoge resolutie, dat wil zeggen omgekeerde osmose uitgevoerd onder een werkdruk binnen het gebied van 60-120 bar en bij een temperatuur van 0-12 °C, is.

Claims (8)

1. - Werkwij ze voor het bereiden van concentraat, omvattende de stappen van:

a) het toevoeren van een stroom van bier of diafiltratie (A) over een nanofiltratieen/of omgekeerde-osmose-membraan om weinig alcohol en een permeaat (3) omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten te verkrijgen, waarbij het retentaat is gekenmerkt door de concentratie van niet filtreerbare componenten gelijk aan of hoger dan bij voorkeur dichtheidsmeting met de grootste zoals berekend voorkeur uit gecorrigeerd voor de alcoholhoeveelheid;

b) het onderwerpen van het permeaat omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten aan een volgende concentratiestap (B) omvattende vriesconcentreren; omgekeerde osmose; of adsorptie om een fractie (4) omvattende vluchtige smaakcomponenten en te verkrijgen; met het kenmerk, dat het retentaat (2) met weinig alcohol een alcoholconcentratie van X

100/ (100 kleiner dan 1,2 kleiner met de

2.- Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de fractie (4) omvattende vluchtige smaakcomponenten

BE2017/5869 verkregen uit de concentratiestap B) omvattende omgekeerde osmose of vriesconcentreren - wordt onderworpen aan een adsorptieproces C), waarbij ten minste een deel van de vluchtige smaakcomponenten uit de fractie (4) wordt geadsorbeerd, en vervolgens de geadsorbeerde vluchtige smaakcomponenten in een volume water of ethanol worden geëlueerd om een geconcentreerde fractie (6) van vluchtige smaakcomponenten te verkrij gen.

3. - Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, omvattende het hercirculeren van de fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten verkregen uit stap B) naar de toevoer van de diafiltratiestap A).

4. - Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, omvattende het onderwerpen van de resterende fractie van een adsorptiestap B) of C) aan een stap D) met betrekking tot vriesconcentreren of destilleren.

5. - Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, omvattende het hercirculeren van de resterende fractie verkregen uit een stap B) of D) met betrekking tot vriesconcentreren naar de toevoer van de diafiltratiestap A).

6. - Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, waarbij de waterstroom toegevoerd naar de diafiltratiestap A) gedeoxygeneerd en/of gedemineraliseerd en/of gedeïoniseerd water is.

7. - Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, omvattende het toevoegen van ten minste een deel van de fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten verkregen uit de processtappen B) of C) aan het retentaat met weinig alcohol.

BE2017/5869

8.- Toepassing van een fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten of van een geconcentreerde fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten verkregen met een werkwijze zoals geïdentificeerd in een der 5 conclusies 1 tot en met 7 als bestanddeel voor bier of cider, als component bij bier- of ciderreconstitutie of als smaakcomponent die aan een bier of cider moet worden toegevoegd.