BR112019022203A2 - Sistema e método para a produção de concentrado de cerveja/sidra dura - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se ao sistema e ao método que são fornecidos para produzir um concentrado de bebida, como um extrato de cerveja. uma técnica de filtragem por osmose direta (fo) remove a água pura de uma cerveja fabricada convencional; consequentemente, o extrato de cerveja pode ser produzido sem destilação ou outras etapas de alteração que possam impactar negativamente os componentes de sabor e o aroma da cerveja. uma solução de extração é usada para fornecer uma pressão osmótica diferencial através de um dispositivo de filtragem de fo. a solução de extração diluída é reciclada por osmose reversa, destilação e suas combinações.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA E MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE CONCENTRADO DE CERVEJA/SIDRA DURA.
Referência Cruzada ao Pedido Relacionado
[0001] O presente pedido reivindica o benefício de prioridade e, de acordo com 35 U.S.C. § 119(e), o Pedido Provisório U.S. N°de série 62/489.229, depositado no dia 24 de abril de 2017, intitulado System and Method for Producing Beer/Hard Cider Concentrate, a descrição completa do qual é aqui incorporada a título de referência em sua totalidade, para tudo que possa ensinar e para todos os efeitos.
Campo
[0002] A presente invenção refere-se ao processamento de bebidas alcoólicas para reduzir o teor de água e, mais particularmente, a um sistema e a um método para a produção de um concentrado de bebida de malte fermentado/sidra dura, incluindo o processamento de osmose direta, no qual a água é removida da bebida.
Antecedentes
[0003] Para bebidas de malte, incluindo cerveja, lager e outros, e para sidra dura, o componente principal é a água. Devido ao custo associado ao armazenamento e ao transporte de bebidas, algumas tecnologias foram desenvolvidas para reduzir o teor de água nessas bebidas, de modo que os custos de armazenamento e de transporte possam ser reduzidos. Os métodos básicos para reduzir o teor de água incluem aqueles que filtram a água de um produto finalizada de cerveja fabricada ou removem a água por evaporação. O produto resultante pode então ser entregue a um estabelecimento de varejo de uma forma concentrada, na qual a bebida é significativamente mais leve e reduzida em volume. A água e a carbonatação são então adicionadas para reconstituir a bebida antes do consumo do consumidor.
[0004] Para outras bebidas, como refrigerantes, é conhecido o
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2/22 fornecimento de uma mistura ou solução de xarope preparada para consumo em um local de distribuição de varejo, adicionando água e carbonatação. Em geral, os refrigerantes têm componentes de sabor e aroma muito mais simples do que as bebidas de malte. Por conseguinte, não há redução substancial na qualidade de uma bebida feita a partir de um concentrado em comparação com a bebida totalmente hidratada e carbonatada preparada em uma instalação de fabricação.
[0005] As bebidas de malte alcoólicas e sidras duras são consideravelmente mais complexas do que refrigerantes. Tentativas anteriores de desidratar bebidas de malte não foram particularmente bem-sucedidas devido a diferenças substanciais no sabor das bebidas de malte reconstituídas, em comparação com os produtos acabados fabricados em uma fábrica/cervejaria.
[0006] Um exemplo de uma referência que divulga uma tentativa da técnica anterior para a concentração de uma bebida alcoólica inclui a Patente U.S. N°4.792.402. Essa referência descreve um método para concentrar uma bebida alcoólica que compreende submeter a bebida à osmose reversa (RO) para criar um concentrado de bebida com menor teor de água. A membrana usada no processo de RO permite a passagem de água, mas é pelo menos parcialmente permeável ao álcool e aos componentes de sabor volátil da bebida. A membrana é impermeável aos sólidos dissolvidos, submetendo o permeado da osmose reversa a uma etapa de destilação subsequente para separar o álcool e os componentes voláteis do sabor da bebida que passam através da membrana. O álcool recuperado e os componentes voláteis do sabor são adicionados novamente ao concentrado da bebida. De acordo com esta referência, os componentes aromatizantes de peso molecular relativamente baixo que passam através do permeado são comparativamente estáveis às temperaturas de destilação em comparação com outros componentes da bebida; portanto, a destilação
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3/22 do permeado não afeta significativamente os componentes aromáticos e aromatizantes da bebida quando hidratada.
[0007] Outra referência que descreve um método para a concentração de uma bebida alcoólica é a Patente U.S. N°3.323.920. Esta invenção inclui um método para concentrar a bebida por cristalização e destilação. Mais especificamente, o método inclui o resfriamento de uma mistura que compreende um líquido aquoso de múltiplos componentes, resolvível por cristalização e que contém um componente mais volátil que a água, pelo qual pelo menos uma parte da água congela para formar uma pasta de cristais de gelo em um licor mãe. O licor mãe é separado dos cristais de gelo. O licor mãe é destilado para remover pelo menos uma parte dos componentes voláteis de topo e depois recuperar os fundos.
[0008] Outra referência que divulga um concentrado de bebida alcoólica inclui o pedido publicado WO 84/03102. De acordo com essa invenção, um método para concentrar bebidas alcoólicas inclui submeter a bebida à osmose reversa para formar um concentrado de bebida. É permitido que a água passe através da membrana de RO e pode permitir a passagem de alguns componentes de álcool e aromas voláteis, mas é impermeável a sólidos dissolvidos. O permeado da osmose reversa é então submetido à destilação para separar os componentes do álcool e o composto aromatizante. O álcool recuperado e os componentes voláteis da etapa de destilação são então recombinados com o concentrado de bebida da osmose reversa.
[0009] Outra referência que descreve um método para a preparação de um concentrado de cerveja é o pedido de Patente Européia N° EP 3.101.114 A1. Essa referência descreve um método de concentração em duas etapas, em que a primeira etapa envolve uma nanofiltração de alta eficiência produzindo um elemento retido altamente concentrado e uma fração de permeado aquoso que compreende os componentes de
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4/22 aromas voláteis e álcool. O segundo passo inclui remover a água da fração de permeado para obter uma solução alcoólica altamente concentrada, também que compreende os componentes voláteis de sabor que são então combinados com o elemento retido do primeiro passo para produzir um concentrado final de bebida.
[0010] Um problema significativo associado a esse e a outros métodos da técnica anterior para a concentração de bebidas é que muitos componentes de sabor e aromáticos ainda são sacrificados; isto é, muitos desses componentes são perdidos no processo de concentração e não podem ser recuperados. Por conseguinte, quando as bebidas são reidratadas, perdem-se alguns dos sabores e aromas característicos das bebidas originais.
Sumário
[0011] De acordo com a invenção, um sistema e método são fornecidos para produzir um concentrado de bebida. De acordo com um aspecto da invenção, ela inclui um método de produção de um concentrado de bebida para uma bebida de malte, cerveja ou sidra dura fermentada, aqui referida como extrato de cerveja. O extrato de cerveja é produzido usando uma técnica de filtragem por osmose direta (FO) que remove a água pura de uma cerveja fabricada convencional ou sidra dura. O extrato de cerveja é produzido sem outras etapas, como destilação, osmose reversa ou outras etapas de processamento. O elemento retido obtido da filtração de FO mantém quase todas as características de uma cerveja convencional. Por conseguinte, os componentes aromáticos e de sabor que são perdidos nos métodos da técnica anterior, utilizando osmose inversa e destilação, são mais retidos na presente invenção.
[0012] De acordo com uma modalidade preferida, o método inclui a introdução de uma cerveja de alta gravidade padrão (por exemplo, uma cerveja com 5-20% ABV), bebida de malte ou sidra dura fermentada
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5/22 através de um dispositivo de filtragem de osmose direta contendo um ou mais conjuntos ou bancos de membranas de filtragem de FO. Como explicado mais abaixo, um lado de uma membrana de filtro é contatado com a cerveja a ser desidratada e o outro lado da membrana de filtro é contatado com uma solução de extração que resulta em puxar a água da cerveja através do filtro. A água de permeado e a solução de extração definem uma solução de extração diluída que é subsequentemente transferida para um tanque de retenção para reciclagem, na qual a solução de extração diluída é tratada para remover o excesso de teor de água. O extrato de cerveja está pronto para a embalagem, em que não são necessárias mais etapas de processamento. De acordo com uma modalidade específica, o extrato de cerveja reduz o teor de água nele de tal forma que o extrato tem o ABV de aproximadamente 24 a 33%.
[0013] A solução de extração diluída deve retornar à sua resistência original para a reutilização, o que pode ser conseguido passando a água e a solução de extração através de um conjunto em cascata de etapas de osmose reversa (RO). Em uma primeira etapa de RO, a solução retida da primeira etapa de RO pode ser transportada para outra etapa de filtração ou destilação de RO. A solução retida da segunda etapa de RO pode ser transportada para outra etapa de filtração de RO e esse tratamento em cascata ou em série da solução de extração continua até que a solução resultante tenha a concentração de água desejada. Essa solução resultante pode ser usada novamente na filtração de FO. A corrente de elemento permeado de cada etapa de RO pode ser retornada para uma etapa de filtração de RO anterior que tem um conteúdo de água semelhante, de modo que haja uma circulação contínua da solução de extração até ser tratada até uma concentração de água desejada.
[0014] De acordo com outro aspecto da invenção, em vez de uma
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6/22 bebida de malte que não tenha sido submetida a qualquer préprocessamento antes de entrar na filtração de FO, a cerveja pode ser pré-tratada ou pré-condicionada para melhor colocar a bebida em um condição a ser concentrada. Por exemplo, pode ser desejado remover o oxigênio dissolvido na bebida de malte. Isso pode ser conseguido usando linhas de embalagem com gás nitrogênio, nas quais a cerveja passa através das linhas de embalagem que são purgadas com gás nitrogênio para remover o oxigênio dissolvido. Um nível de oxigênio dissolvido que pode ser vantajoso é uma cerveja com menos de 25 ppb de oxigênio dissolvido. Com relação a outros gases da cerveja, como dióxido de carbono, a purga de nitrogênio também pode ser usada para reduzir o dióxido de carbono dissolvido a um nível abaixo de 1,0 grama de dióxido de carbono por litro de cerveja.
[0015] De acordo com ainda outro aspecto da invenção, verificouse que pode ser desejável manter a corrente de alimentação da bebida de malte ou sidra dura em uma faixa de temperatura desejada que pode permitir de maneira ideal que a bebida seja filtrada na filtração de FO. Por exemplo, a temperatura da cerveja pode ser mantida em uma gama entre cerca de -1 Ό e 20 Ό.
[0016] De acordo com ainda outro aspecto da invenção, pode ser desejável proporcionar estabilização física da bebida de malte ou da corrente de alimentação de sidra dura, referido como prova de resfriamento. Por exemplo, a estabilização física pode ser obtida por adição seletiva de qualquer um ou das combinações de ácido tânico selecionado, SiOH, tratamento PVPP, enzima proteolítica, enzima pectinase e/ou tratamento de frio à temperatura de -7 Ό a -1 Ό durante um período de tempo de até 72 horas.
[0017] Com relação à formulação da solução de extração, uma fórmula pode incluir, em geral, uma combinação de etanol e glicerol, juntamente com um saldo restante de água. As concentrações para o
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7/22 etanol e glicerol podem variar, mas uma fórmula viável para a presente invenção pode incluir 28% a 38% em ABV de etanol, 6% a 12% de glicerol e o saldo restante de água. Em geral, o etanol impede que o álcool na cerveja saia da cerveja durante a filtragem de FO. O glicerol fornece uma pressão osmótica elevada na corrente de bebida de malte para mover a água para fora da bebida de malte.
[0018] Um exemplo de membranas de filtragem de osmose direta que pode ser utilizado na presente invenção está descrito na Patente U.S. N° 8.920.654 intitulada Thin Film Composite Membranes for Osmosis, and Their Preparation Methods, atribuída a Porifera, Inc., sendo esta referência aqui incorporada em sua totalidade. Outra Patente U.S. atribuída a Porifera, Inc., que divulga uma construção de membrana que pode ser utilizada na filtração de FO da presente invenção é descrita na Patente U.S. N° 9.216.391, intitulada Membranes Having Aligned 1-D Nanoparticles in a Matrix Layer for Improved Fluid Separation, essa referência também ser incorporada aqui em sua totalidade.
[0019] As características e vantagens adicionais da invenção ficarão evidentes a partir de uma revisão dos desenhos feitos em conjunto com uma revisão da descrição detalhada.
[0020] Estas e outras vantagens serão evidentes a partir da divulgação.
[0021] As frases pelo menos um, um ou mais e e/ou são expressões em aberto que são conjuntivas e disjuntivas em operação. Por exemplo, cada uma das expressões pelo menos um de A, B e C, pelo menos um de A, B ou C, um ou mais de A, B e C, um ou mais de A, B ou C e A, B e/ou C significa A sozinho, B sozinho, C sozinho, A e B juntos, A e C juntos, B e C juntos, ou A, B e C juntos.
[0022] O termo um ou uma entidade refere-se a uma ou mais dessa entidade. Como tal, os termos um (ou uma), um ou mais e
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8/22 pelo menos um podem ser usados de forma intercambiável neste documento. Deve-se notar também que os termos que compreende, que inclui e que tem podem ser usados de forma intercambiável.
[0023] O termo automático e suas variações, conforme aqui utilizado, refere-se a qualquer processo ou operação realizada sem a contribuição humana de material quando o processo ou a operação é realizada. No entanto, um processo ou operação pode ser automático, mesmo que o desempenho do processo ou operação utilize a contribuição humana de materiais ou imateriais, se a contribuição for recebida antes do desempenho do processo ou da operação. A contribuição humana é considerada material se influenciar como o processo ou a operação será executada. A contribuição humana que consente com a execução do processo ou da operação não é considerada material.
[0024] Deverá ser entendido que o termo meios, conforme usado neste documento, deve receber sua interpretação mais ampla possível de acordo com 35 U.S.C., seção 112, parágrafo 6. Consequentemente, uma reivindicação incorporando o termo meios deve abranger todas as estruturas, materiais ou atos aqui estabelecidos, e todos os seus equivalentes. Além disso, as estruturas, materiais ou atos e seus equivalentes devem incluir todos os descritos no sumário da invenção, breve descrição dos desenhos, descrição detalhada, resumo e reivindicações.
[0025] Acima, há um sumário simplificado da divulgação para fornecer um entendimento de alguns aspectos da divulgação. Este sumário não é uma visão geral extensa, nem exaustiva da divulgação e seus vários aspectos, modalidades e/ou configurações. Não se destina nem a identificar elementos-chave ou críticos da divulgação, nem a delinear o escopo da divulgação, mas destina-se a apresentar conceitos selecionados da divulgação de forma simplificada, como uma
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9/22 introdução à descrição mais detalhada apresentada abaixo. Como será observado, outros aspectos, modalidades e/ou configurações da divulgação são possíveis utilizando, isoladamente ou em combinação, um ou mais dos recursos estabelecidos acima ou descritos em detalhes abaixo.
Breve Descrição dos Desenhos
[0026] A figura 1 é um fluxograma simplificado que ilustra um método da invenção;
[0027] a figura 2 é um diagrama esquemático simplificado que ilustra um sistema da invenção;
[0028] a figura 3 é um diagrama esquemático simplificado que ilustra um método para separar a água da solução de extração diluída por um sistema em cascata ou em série de dispositivos de RO;
[0029] a figura 4 é outro diagrama esquemático simplificado que ilustra outro método para separar a água da solução de extração diluída por destilação seguida por uma filtração de RO de estágio único; e [0030] a figura 5 é outro diagrama esquemático simplificado que ilustra ainda outro método para separar a água da solução de extração diluída por uma primeira filtração por osmose reversa seguida por destilação.
[0031] Nas figuras anexas, componentes e/ou características semelhantes podem ter a mesma etiqueta de referência. Além disso, vários componentes do mesmo tipo podem ser distinguidos seguindo o número de referência por uma letra que distingue entre os componentes similares. Se apenas o primeiro número de referência for usado no relatório descritivo, a descrição será aplicável a qualquer um dos componentes similares que possuam o mesmo primeiro número de referência, independente do segundo número de referência.
Descrição Detalhada
[0032] A invenção inclui um sistema e método para produzir um
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10/22 concentrado de bebida de malte, incluindo filtração por osmose direta (FO) para remover uma porção fracionária de água da bebida de malte ou sidra dura.
[0033] Primeiro, com referência ao diagrama de blocos simplificado da figura 1, uma corrente de alimentação do líquido 10 a ser tratado, como uma bebida de malte, é fornecida. Na etapa 12, o précondicionamento opcional da corrente pode ocorrer. Como mencionado, o pré-condicionamento pode incluir a remoção de gases dissolvidos, como oxigênio e dióxido de carbono. Em algumas modalidades, a corrente pode ser aquecida ou resfriada como parte do précondicionamento. Na etapa 14, a corrente de bebida de malte é introduzida na filtração de FO, na qual a corrente de bebida de malte faz contato íntimo com um lado de uma membrana de FO. Na etapa 16, uma solução de extração é introduzida no dispositivo de filtragem de FO, no qual a solução de extração faz contato íntimo com um lado oposto da membrana de FO. Na etapa 18, ocorre a desidratação da corrente de bebida, na qual as diferenças nas pressões osmóticas através da membrana fazem com que a água passe através da membrana da bebida para a solução de extração. Na etapa 20, o extrato de cerveja resultante produzido a partir da filtração de FO é transportado para uma configuração de embalagem desejada. Na etapa 22, a solução de extração é reciclada para que possa ser reintroduzida no dispositivo de filtragem de FO para continuar a desidratação da corrente de bebidas de malte. Como discutido em mais detalhes, a reciclagem da solução de extração pode ser alcançada de várias maneiras para incluir osmose reversa, destilação e combinações dos mesmos.
[0034] De acordo com o método da invenção, o etanol e o glicerol na solução de extração servem para aumentar a pressão osmótica da água na bebida de malte para ser maior do que a pressão osmótica na solução de extração. Consequentemente, esse diferencial nas pressões
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11/22 osmóticas induz a corrente de água através da membrana para a solução de extração. Além disso, a presença de etanol na solução de extração impede que o etanol saia da bebida. Outros constituintes selecionados podem ser adicionados à solução de extração para induzir ou impedir que os componentes selecionados passem através da membrana de FO.
[0035] Com referência ao diagrama esquemático simplificado da figura 2, um sistema para remover água de uma solução, como remover água de uma bebida de malte, é ilustrado de acordo com modalidades da presente invenção. Uma corrente de bebida de malte 30 é introduzida em uma estação opcional de pré-tratamento ou pré-condicionamento 32. A corrente de bebida tratada 34 é, em seguida, introduzida a jusante em um dispositivo de filtragem de FO 40. O dispositivo de filtragem de FO 40 tem uma ou mais membranas de FO 46 dispostas nela. O dispositivo 40 é configurado para lidar com um fluxo volumétrico desejado através do dispositivo para acomodar os requisitos de produção desejados. Por exemplo, o dispositivo pode ser configurado para ter uma ou mais membranas de FO 46 que fornecem caminho(s) de fluxo da bebida para otimizar a desidratação e o rendimento desejado. O(s) caminho(s) de fluxo pode(m) incluir um padrão serpentino ou qualquer outro tipo de caminho de fluxo tortuoso, em que a área superficial da(s) membrana(s) de FO em contato com o corrente de bebida e a solução de extração garante um nível desejado de desidratação do corrente de bebida. Também é observado que o dispositivo de filtragem de FO possa incluir uma pluralidade de dispositivos de filtragem de FO dispostos em série ou em paralelo para atender aos requisitos de produção de rendimento desejados.
[0036] A corrente de bebida e a corrente de solução de extração podem ser pressurizadas para fornecer a taxa de fluxo desejada através do dispositivo de FO. Por conseguinte, uma ou mais bombas 38 podem
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12/22 ser usadas para pressionar os respectivos fluxos. Em alternativa, uma ou ambas as correntes podem ser alimentadas por gravidade através do dispositivo de FO, no qual as correntes têm cabeças de pressão suficientes para fluir através do dispositivo.
[0037] A corrente de bebida tratada sai do dispositivo de filtragem de FO a jusante como o extrato de cerveja 42. O extrato de cerveja 42 é, em seguida, transportado para uma estação de embalagem 44. A corrente de solução de extração 50 é mostrada como entrando no dispositivo de filtragem de FO em uma relação de contracorrente como comparado à corrente de bebida; no entanto, deve ser entendido que a corrente de bebida e a solução de extração podem fluir na mesma direção uma com a outra através do dispositivo 40. Uma corrente de solução de extração diluída 52 sai do dispositivo 40 a jusante e é, em seguida, introduzida em uma estação de reciclagem 60. A estação de reciclagem 60 pode incluir um ou mais dispositivos de recuperação de água. Por exemplo, a estação de reciclagem pode incluir um ou mais dispositivos de osmose reversa configurados em uma configuração em cascata para remoção incrementai de água da solução de extração. A estação de reciclagem também pode incluir um ou mais dispositivos de destilação ou evaporação nos quais a água é removida. As combinações desses dispositivos também podem ser adotadas para remover a água. A solução de extração reconstituída pode então ser reintroduzida no dispositivo de filtragem de FO 40, como mostrado. A água recuperada 62 é removida do sistema como água residual.
[0038] Quando a bebida deve ser reidratada para consumo, uma quantidade medida de água é adicionada de volta ao extrato de cerveja, juntamente com a carbonatação desejada. Com relação a isso, o extrato de cerveja pode ser reidratado e carbonatado de maneira muito semelhante ao xarope de refrigerante que é reconstituído dentro de um sistema padrão de distribuição de bebidas.
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[0039] O elemento de filtragem de FO é mostrado no diagrama esquemático da figura 2 como sendo um elemento de forma linear; no entanto, deve ser entendido que o elemento de filtragem de FO pode ter um número de voltas ou curvas que determina o caminho de fluxo específico, através do qual a bebida e a solução de extração fluem. Como mencionado, mais de um elemento ou membrana de filtragem de FO pode ser fornecido dentro do compartimento do dispositivo 40, de modo que a corrente da bebida e os fluxos de solução de extração possam percorrer vários caminhos de fluxo através do dispositivo. Com relação a isso, uma pluralidade de membranas pode ser disposta em um arranjo serial ou paralelo através do compartimento do dispositivo de FO.
[0040] Com referência à figura 3, um diagrama esquemático de um método e sistema para reciclar ou reconstituir a solução de extração (isto é, retornar a solução de extração às suas concentrações iniciais por remoção de água, etc.) é mostrado de acordo com as modalidades de a presente invenção. A solução de extração diluída 70 entra em um dispositivo de RO de primeiro estágio 72. A osmose reversa é conduzida dentro do dispositivo 72 para remover uma parte fracionária da água da solução de extração diluída 70. A corrente de elemento retido 74 do dispositivo de primeiro estágio é, em seguida, transportada para um dispositivo de RO de segundo estágio 76. Uma segunda etapa de filtração por osmose reversa é conduzida resultando em outra corrente de elemento retido 78 que tem uma menor concentração de água em comparação com a corrente de elemento retido 74. A corrente de elemento permeado 73 do dispositivo de RO de primeira etapa 72 pode ser circulada para a solução original de extração diluída 70. A corrente de elemento permeado 86 do dispositivo de RO do segundo estágio 76 pode ser recirculada para o dispositivo de RO do primeiro estágio 72, ou, em alternativa, pode ser reintroduzida na corrente original da
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14/22 solução de extração 70, como mostrado nas linhas tracejadas. A figura 3 ilustra ainda outro dispositivo de RO, um dispositivo de RO de terceiro estágio 80 que recebe a corrente de elemento retido 78 do dispositivo de RO de segundo estágio 76. Como no dispositivo de RO de segundo estágio 76, a corrente de elemento permeado 88 para o dispositivo de RO de terceiro estágio 80 pode ser transportada a montante para um ou ambos os estágios anteriores do RO, a linha sólida que mostra a corrente de elemento permeado 88 retornando ao dispositivo de RO do segundo estágio e a linha tracejada 88 mostrando a corrente de elemento permeado retornando ao dispositivo de RO do primeiro estágio 72. A disposição em cascata ou em série dos dispositivos de RO pode incluir mais de três desses dispositivos, a fim de remover as frações adequadas de água nas correntes de elemento retido da solução de extração progressivamente reforçada.
[0041] Com referência à figura 4, é fornecido outro diagrama esquemático que ilustra um método e um sistema alternativo para reconstituir a solução de extração diluída de acordo com as modalidades da presente invenção. A solução de extração diluída 100 é transportada para um dispositivo de destilação, como um destilador 102. O etanol na solução de extração é fervido, mostrado como etanol recuperado 104. O etanol é condensado e transportado para o reservatório da solução de extração 106. A água e o glicerol a partir da solução de extração diluída 100 saem do destilador 102 como a corrente de solução de extração secundária 114. Essa corrente secundária 114 é então introduzida em um dispositivo de osmose reversa 108 no qual a osmose reversa separa o glicerol da água. O glicerol recuperado é transportado como a corrente 110 para o reservatório da solução de extração 106. A água separada deixa o sistema como a corrente de águas residuais 112.
[0042] Com referência à figura 5, um diagrama esquemático de
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15/22 ainda outro método e sistema para reconstituir uma solução de extração diluída é mostrado de acordo com modalidades da presente invenção. Neste método/sistema, a ordem na qual a destilação e a osmose reversa ocorrem é invertida em comparação com o método/sistema descrito em conjunto com a figura 4. Como mostrado, a solução de extração diluída 100 entra no dispositivo de RO 108. O glicerol recuperado é transportado como a corrente 122 para o reservatório da solução de extração 106. A solução de extração de elemento permeado do dispositivo 108 é transportada como a corrente 122 para o destilador 102. O etanol é fervido no destilador 102 e o etanol recuperado 124 é condensado e transportado para o reservatório de solução de extração 106. A água restante do destilador 102 é removida do sistema na corrente de águas residuais 112.
[0043] Como mencionado, a fórmula da solução de extração pode incluir uma combinação de etanol e glicerol, juntamente com um saldo restante de água. As concentrações para o etanol e glicerol podem variar, mas uma fórmula viável para a presente invenção pode incluir 34% em ABV de etanol, 8,5% de glicerol e o restante do saldo de água. Em geral, o etanol impede que o álcool na cerveja saia da cerveja durante a filtragem de FO. O glicerol fornece uma pressão osmótica elevada para mover a água para fora da cerveja. A quantidade de água a ser removida na corrente de bebida que passa pode ser controlada de várias maneiras, um fator primário sendo a concentração do glicerol na solução de extração.
[0044] Em algumas modalidades, as membranas de fibra óptica podem ser fabricadas ou utilizadas, que permitem que a água passe facilmente através da membrana, enquanto os componentes voláteis e aromáticos da cerveja ou sidra dura podem ser um pouco restritos, permitindo que a bebida seja desidratada em uma única etapa. Compare essa capacidade de desidratação à técnica anterior, na qual
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16/22 são necessárias pelo menos uma ou duas etapas adicionais para recuperar vários componentes aromáticos e de sabor ao líquido base desidratado.
[0045] Em relação às membranas de filtro que compõem um banco de filtros para obter a filtração de FO, a bebida de malte ou sidra dura e a solução de extração podem percorrer qualquer número de caminhos tortuosos através do banco de filtros, sendo entendido que os requisitos de pressão aumentam à medida que a contracorrente ou os fluxos de co-corrente são submetidos a um aumento no número de voltas. De acordo com uma modalidade, uma geometria da membrana de FO pode ser semelhante à de um permutador de calor de estrutura de placa, no qual a solução de extração e a corrente de bebida de malte fluem em contracorrente entre si dentro de uma pluralidade de tubulações principais, cada um com uma seção de membrana disposta nela.
[0046] Uma etapa opcional adicional para a produção do extrato de cerveja é ajustar com precisão o ABV final do extrato de cerveja que pode ser tratado por adição incrementai de água. Consequentemente, durante a filtração de FO, é desejável errar quanto à remoção de muita água, em vez de água insuficiente, para que o ABV possa ser ajustado com precisão simplesmente adicionando água.
[0047] Embora várias modalidades da presente invenção tenham sido descritas em detalhes, fica evidente que as modificações e as alterações dessas modalidades ocorrerão aos versados na técnica. Deve ser expressamente entendido que tais modificações e alterações estão dentro do escopo e espírito da presente invenção, conforme estabelecido nas reivindicações a seguir. Além disso, deve ser entendido que a invenção aqui descrita não é limitada em sua aplicação aos detalhes de construção e à disposição dos componentes estabelecidos na descrição anterior ou ilustrados nos desenhos. A invenção é capaz de ter outras modalidades e de ser praticada ou de
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17/22 ser realizada de várias maneiras. Além disso, deve ser entendido que a fraseologia e a terminologia aqui utilizadas são para fins de descrição e não devem ser consideradas limitativas. O uso de que inclui, que compreende ou que tem, e suas variações nesse documento, pretende abranger os itens listados posteriormente e seus equivalentes, bem como itens adicionais.
[0048] Os sistemas e métodos de exemplo dessa divulgação foram descritos em relação aos métodos e aos sistemas de concentração de álcool. No entanto, para evitar obscurecer desnecessariamente a presente invenção, a descrição anterior omite várias estruturas e dispositivos conhecidos. Essa omissão não deve ser interpretada como uma limitação do escopo da divulgação reivindicada. Os detalhes específicos são estabelecidos para fornecer um entendimento da presente invenção. No entanto, deve ser observado que a presente invenção pode ser praticada de várias maneiras além dos detalhes específicos aqui estabelecidos.
[0049] Além disso, embora os fluxogramas tenham sido discutidos e ilustrados em relação a uma sequência específica de eventos, devese considerar que mudanças, adições e omissões nessa sequência podem ocorrer sem afetar material mente a operação das modalidades divulgadas, configuração, e aspectos.
[0050] Inúmeras variações e modificações da divulgação podem ser usadas. Seria possível fornecer alguns recursos da divulgação sem fornecer outros.
[0051 ] As modalidades incluem um método para produzir um extrato de cerveja a partir de uma cerveja fabricada convencional, o método que compreende: introduzir uma corrente de cerveja fabricada ou sidra dura em um dispositivo de osmose direta (FO) e em contato com um lado de uma membrana de filtração do dispositivo; introduzir uma corrente de uma solução de extração no dispositivo de FO e entrar em contato com
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18/22 um lado oposto da membrana de filtração; fluir continuamente a corrente de cerveja ou sidra dura e a solução de extração para remover a água da cerveja ou sidra dura, na qual a osmose direta permite que a água passe através da membrana da cerveja fermentada para a solução de extração; produzir o extrato de cerveja à medida que a água é removida da corrente de cerveja ou sidra dura, e passar o extrato de cerveja a jusante para a embalagem; produzir uma solução diluída de extração à medida que a água passa através da membrana para a solução de extração; e transportar a solução de extração diluída a jusante para a reciclagem.
[0052] Os aspectos do método acima que incluem ainda a manutenção de uma temperatura da corrente de bebida de malte ou de sidra dura que entra no dispositivo de FO dentro de uma gama de cerca de -1 O e 20 Ό. Os aspectos do método acima, em q ue a reciclagem da solução de extração diluída inclui pelo menos uma dentre: (a) condução de osmose reversa da solução de extração diluída para remover a água nela; (b) destilação para remover o etanol na solução de extração diluída e osmose reversa da solução de extração resultante e (c) combinações das mesmas. Os aspectos do método acima, em que a reciclagem da solução de extração diluída inclui uma pluralidade de estágios de etapas de osmose reversa, em que a solução de extração diluída é processada através de um dispositivo de osmose reversa de primeiro estágio para remover uma porcentagem de água no mesmo e, pelo menos um segundo estágio de dispositivo de osmose reversa para remover ainda mais uma porcentagem de água de uma corrente retida tratad do dispositivo de RO do primeiro estágio. Os aspectos do método acima incluem ainda o ajuste de um ABV final do extrato de cerveja por adição incrementai de água. Os aspectos do método acima incluem ainda o pré-tratamento da corrente de bebida de malte para remover o oxigênio dissolvido. Os aspectos do método acima incluem o fato de que
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19/22 o oxigênio dissolvido é removido, de modo que a corrente de bebida tenha menos do que cerca de 25 ppb de oxigênio dissolvido. Os aspectos do método acima incluem ainda o pré-tratamento da corrente de bebida de malte para remover o dióxido de carbono dissolvido. Os aspectos do método acima incluem o fato de que o dióxido de carbono dissolvido é removido de modo que a corrente da bebida tenha dióxido de carbono dissolvido a um nível abaixo de 1,0 grama por litro de bebida. Os aspectos do método acima incluem ainda a realização de estabilização física por prova de resfriamento da corrente de bebida de malte tratada pelo dispositivo de FO. Os aspectos do método acima incluem o fato de que a prova de resfriamento inclui a adição seletiva de qualquer uma ou combinações selecionadas de ácido tânico, tratamento com SiOH, PVPP, enzima proteolítica e/ou tratamento a frio a uma temperatura de -5 O a -1 O para um período de tem po de até 72 horas. Os aspectos do método acima incluem o fato de que a solução de extração inclui etanol, glicerol e um saldo de água. Os aspectos do método acima incluem o fato de que a solução de extração inclui aproximadamente 34% em ABV de etanol, 8,5% de glicerol e um saldo restante de água.
[0053] As modalidades incluem um sistema para a produção de um extrato de cerveja a partir de uma cerveja fabricada convencional ou sidra dura, o sistema que compreende: um dispositivo de osmose direta (FO) para receber um fluxo da cerveja fabricada ou sidra dura, na qual a corrente de cerveja fabricada ou sidra dura entra em contato com um lado de uma membrana de filtração do dispositivo; uma corrente de solução de extração que flui para o dispositivo de FO que entra em contato com um lado oposto da membrana de filtração; pelo menos uma bomba para pressurizar pelo menos uma das cervejas fabricadas ou a solução de extração para fazer com que a cerveja fabricada e a solução de extração fluam continuamente através do dispositivo em que a
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20/22 membrana de filtração por osmose direta faz com que a água passe através da membrana da cerveja fabricada para a solução de extração; e em que o extrato de cerveja é produzido à medida que a água é removida da corrente de cerveja fabricada e uma solução de extração diluída é produzida quando a água passa através da membrana para a solução de extração.
[0054] Os aspectos do sistema acima incluem o fato de que a solução de extração inclui etanol, glicerol e um saldo de água. Os aspectos do sistema acima incluem o fato de que a solução de extração inclui aproximadamente 34% em ABV de etanol, 8,5% de glicerol e um saldo restante de água. Os aspectos do sistema acima, incluindo ainda uma coluna de destilação ou dispositivo de osmose reversa (RO) para receber um fluxo da solução de extração diluída para remover a água da solução de extração diluída. Os aspectos do sistema acima incluem o fato de que o dispositivo de RO inclui uma pluralidade de dispositivos de RO dispostos em série para remover progressivamente a água da solução de extração diluída. Os aspectos do sistema acima, incluindo ainda uma comunicação com o dispositivo de RO para remover os componentes selecionados da corrente de extração diluído. Os aspectos do sistema acima incluem o fato de que o destilador está disposto a montante do dispositivo de RO para remover primeiro os componentes selecionados. Os aspectos do sistema acima incluem o fato de que o destilador está disposto a jusante do dispositivo de RO para remover os componentes selecionados após osmose reversa no dispositivo de RO.
[0055] Qualquer um ou mais dos aspectos/modalidades conforme aqui substancialmente divulgados.
[0056] Qualquer um ou mais dos aspectos/modalidades conforme substancialmente divulgados aqui opcionalmente em combinação com qualquer um ou mais outros aspectos/modalidades conforme
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21/22 substancialmente divulgados aqui.
[0057] Um ou mais meios adaptados para executar qualquer um ou mais dos aspectos/modal idades acima, conforme aqui substancialmente divulgados.
[0058] Embora a presente invenção descreva os componentes e as funções implementadas nos aspectos, as modalidades e/ou as configurações com referência aos padrões e os protocolos específicos, os aspectos, as modalidades e/ou as configurações não são limitados a esses padrões e protocolos. Outros padrões e protocolos similares não mencionados neste documento existem e são considerados incluídos na presente invenção. Além disso, os padrões e protocolos mencionados neste documento e outros padrões e protocolos similares não mencionados neste documento são substituídos periodicamente por equivalentes mais rápidos ou mais eficazes, tendo essencialmente as mesmas funções. Tais padrões e protocolos de substituição com as mesmas funções são considerados equivalentes incluídos na presente invenção.
[0059] A presente invenção, em vários aspectos, modalidades e/ou configurações, inclui componentes, métodos, processos, sistemas e/ou aparelhos substancialmente como representados e descritos neste documento, incluindo vários aspectos, modalidades, modalidades de configurações, subcombinações e/ou subconjuntos. Os versados na técnica entenderão como fazer e usar os aspectos, modalidades e/ou configurações divulgados depois de entender a presente invenção. A presente invenção, em vários aspectos, modalidades e/ou configurações, inclui o fornecimento de dispositivos e processos na ausência de itens não mostrados e/ou descritos neste documento ou em vários aspectos, modalidades e/ou configurações deste documento, incluindo na ausência de itens que possam ter sido usados em dispositivos ou processos anteriores para, por exemplo, melhorar o
Petição 870190107421, de 23/10/2019, pág. 34/52
22/22 desempenho, obter facilidade e/ou reduzir o custo de implementação. [0060] A discussão anterior foi apresentada para fins de ilustração e descrição. O precedente não se destina a limitar a divulgação à forma ou formas aqui divulgadas. Na descrição detalhada anterior, por exemplo, várias características da divulgação são agrupadas em um ou mais aspectos, modalidades e/ou configurações com o objetivo de otimizar a divulgação. As características dos aspectos, modalidades e/ou configurações da divulgação podem ser combinadas em aspectos alternativos, modalidades e/ou configurações diferentes das discutidas acima. Esse método de divulgação não deve ser interpretado como refletindo uma intenção de que as reivindicações exijam mais recursos do que são expressamente recitados em cada reivindicação. Em vez disso, como as reivindicações a seguir refletem, os aspectos inventivos residem em menos de todos os recursos de um único aspecto, modalidade e/ou configuração divulgados acima. Assim, as reivindicações a seguir são incorporadas nessa Descrição Detalhada, com cada reivindicação por si só como uma modalidade preferida separada da divulgação.
[0061] Além disso, embora a descrição inclua a descrição de um ou mais aspectos, modalidades e/ou configurações e certas variações e modificações, outras variações, combinações e modificações estão dentro do escopo da divulgação, por exemplo, como pode estar dentro da habilidade e conhecimento dos versados na técnica, depois de entender a presente invenção. Pretende-se obter direitos que incluam aspectos alternativos, modalidades e/ou configurações, na medida do permitido, incluindo estruturas, funções, intervalos ou etapas alternativas, intercambiáveis e/ou equivalentes às reivindicadas, sejam essas alternativas, intercambiáveis e/ou estruturas, funções, intervalos ou etapas equivalentes divulgadas ou não nesse documento, e sem a intenção de dedicar publicamente qualquer objeto patenteável.
Claims (21)
- REIVINDICAÇÕES1. Método para produzir um extrato de cerveja a partir de uma cerveja fabricada convencional, caracterizado pelo fato de que o método compreende:introduzir uma corrente de cerveja ou sidra dura em um dispositivo de osmose direta (FO) e em contato com um lado de uma membrana de filtração do dispositivo;introduzir uma corrente de uma solução de extração no dispositivo de FO e entrar em contato com um lado oposto da membrana de filtração;fluir continuamente a corrente de cerveja ou sidra dura e a solução de extração para remover a água da cerveja ou sidra dura, na qual a osmose direta permite que a água passe através da membrana da cerveja fermentada para a solução de extração;produzir o extrato de cerveja à medida que a água é removida da corrente de cerveja ou sidra dura e passar o extrato de cerveja a jusante para embalagem;produzir uma solução diluída de extração à medida que a água passa através da membrana para a solução de extração; e transportar a solução de extração diluída a jusante para reciclagem.
- 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda a manutenção de uma temperatura da bebida de malte ou fluxo de sidra que entra no dispositivo de FO dentro de uma gama de cerca de -1 íe 20 Ό.
- 3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a reciclagem da solução de extração diluída inclui pelo menos uma dentre: (a) condução de osmose reversa da solução de extração diluída para remover a água nela; (b) destilação para remover o etanol na solução de extração diluída e osmose reversa da soluçãoPetição 870190107421, de 23/10/2019, pág. 36/522/4 de extração resultante; e (c) combinações das mesmas.
- 4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a reciclagem da solução de extração diluída inclui uma pluralidade de estágios de etapas de osmose reversa, em que a solução de extração diluída é processada através de um dispositivo de osmose reversa de primeiro estágio para remover uma porcentagem de água na mesma e pelo menos um dispositivo de osmose reversa do segundo estágio para remover ainda uma porcentagem de água de uma corrente retida tratado do dispositivo de RO do primeiro estágio.
- 5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda o ajuste de um ABV final do extrato de cerveja por adição incrementai de água.
- 6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda o pré-tratamento da corrente de bebida de malte para remover o oxigênio dissolvido.
- 7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o oxigênio dissolvido é removido de modo que a corrente de bebida tenha menos do que cerca de 25 ppb de oxigênio dissolvido.
- 8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda o pré-tratamento da corrente de bebida de malte para remover o dióxido de carbono dissolvido.
- 9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dióxido de carbono dissolvido é removido de modo que a corrente de bebida dissolva dióxido de carbono em um nível abaixo de 1,0 grama por litro de bebida.
- 10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda a realização de estabilização física por prova de resfriamento da corrente de bebida de malte tratada pelo dispositivo de FO.Petição 870190107421, de 23/10/2019, pág. 37/523/4
- 11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a prova de frio inclui a adição seletiva de qualquer uma ou combinações selecionadas de ácido tânico, tratamento com SiOH, PVPP, enzima proteolítica e/ou tratamento a frio a uma temperatura de -5 Ό a -1 Ό por um período de tempo de até 72 hor as.
- 12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução de extração inclui etanol, glicerol e um saldo de água.
- 13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a solução de extração inclui aproximadamente 34% em ABV de etanol, 8,5% de glicerol e um saldo restante de água.
- 14. Sistema para a produção de um extrato de cerveja a partir de uma cerveja convencional ou sidra, caracterizado pelo fato de que compreende:um dispositivo de osmose direta (FO) para receber uma corrente de cerveja ou sidra dura, no qual a corrente de cerveja ou sidra dura entra em contato com um lado de uma membrana de filtração do dispositivo;uma corrente de solução de extração que flui para o dispositivo de FO que entra em contato com um lado oposto da membrana de filtração; e pelo menos uma bomba para pressurizar pelo menos uma das cervejas fabricadas ou a solução de extração para fazer com que a cerveja fabricada e a solução de extração fluam continuamente através do dispositivo, em que a membrana de filtração por osmose direta faz com que a água passe através da membrana da cerveja fabricada para a desenhar solução; e em que o extrato de cerveja é produzido à medida que a água é removida da corrente de cerveja fabricada e uma solução de extração diluída é produzida quando a água passa através daPetição 870190107421, de 23/10/2019, pág. 38/524/4 membrana para a solução de extração.
- 15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a solução de extração inclui etanol, glicerol e um saldo de água.
- 16. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a solução de extração inclui aproximadamente 34% em ABV de etanol, 8,5% de glicerol e um saldo restante de água.
- 17. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma coluna de destilação ou um dispositivo de osmose reversa (RO) para receber um fluxo da solução de extração diluída para remover a água da solução de extração diluída.
- 18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de RO inclui uma pluralidade de dispositivos de RO disposta em série para remover progressivamente a água da solução de extração diluída.
- 19. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma comunicação com o dispositivo de RO para remover os componentes selecionados da corrente de extração diluído.
- 20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o destilador está disposto a montante do dispositivo de RO para primeiro remover os componentes selecionados.
- 21. Sistema, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o destilador está disposto a jusante do dispositivo de RO para remover os componentes selecionados após osmose reversa no dispositivo de RO.
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