CN101448929B - 一种生产清澈的酵母发酵饮料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产清澈的酵母发酵饮料的方法，所述方法包括由糖化醪连续制得麦芽汁，更特别地，本方法包括：a、使用水糖化微粒状的、含淀粉的原料，并将淀粉酶水解为可发酵糖；b、由热糖化醪连续生产出可发酵麦芽汁；c、在发酵槽中引入麦芽汁，以在生物活性酵母的作用下使麦芽汁发酵；d、通过沉淀将酵母从发酵物中除去；以及e、澄清所述低酵母发酵物，以生产出清澈的酵母发酵饮料，包括以下步骤：在一或多台分离器中处理低酵母发酵物，以除去悬浮物，所述一或多台分离器选自离心机和倾析器离心机；以及过滤被处理的发酵物。本发明可在极长时段内(例如几个星期)保持将低酵母发酵物澄清为清澈饮料的效率，这对于连续进行麦芽汁生产和酵母发酵的连续酿造操作尤其有益。

Description

一种生产清澈的酵母发酵饮料的方法
技术领域
本发明涉及一种生产清澈的酵母发酵饮料的方法，所述方法包括由糖化醪连续制得麦芽汁。在本方法中，连续生产出的麦芽汁在生物活性酵母的作用下发酵，之后移除酵母，且澄清制得的饮料。
本方法的优点在于，可通过长时间的持续高效生产制得真正清澈的、即透明的饮料。
背景技术
传统上，酿造啤酒是从研磨过的、且与热水混合的发芽大麦开始的，以形成糖化醪。在糖化过程中，麦芽淀粉被转化为糖。然后，将从糖化醪中分离出麦酒糟后得到的麦芽汁煮沸。在这一阶段，在煮沸期间的不同时间加入酒花。然后，使麦芽汁冷却并充气，且加入啤酒酵母进行发酵。在发酵后，“新啤酒”被熟化和冷藏。通常地，在酿造工艺中的最后一步是过滤，之后是碳酸饱和。然后，啤酒被移到存储槽中，直到它被装在例如瓶子、罐子或小桶中。
已在啤酒酿造业中取得共识的是，通过连续操作生产麦芽汁具有若干优点，包括：
●生产率提高、投资降低：可对容器长时间满负荷操作，这意谓着对于相等的生产量，所需的容器将比分批工艺中的容器更小；
●质量稳定且更好：更容易控制工艺，这是因为有可能使工艺参数适应局部和瞬时的要求，且稳定状态条件(steady-state-condition)更加稳定得多；
●卫生标准高：连续工艺是在封闭的系统中进行的；
●节能：能耗均匀分布，无主要用途峰；
●省力：连续工艺的进行需要更少的关注；
●有可能使热和/或材料瞬时再生，无需使用缓冲器；
●停顿和清理的次数更少：连续工艺的进行可比分批工艺具有更长的运行长度。
自19世纪末以来，人们已做出了大量努力，以通过开发连续酿造工艺实现一或多个上述优点。然而，迄今纵览全球，至多只有几家酿造厂已在其工厂中实际引入连续的酿造操作，例如连续麦芽汁生产和/或连续发酵。
啤酒通常是在生产的后阶段中被过滤的，以使其澄清、并除去从更早的生产阶段中携带来的微粒。过滤工艺通常需要使用加压过滤或压滤机。在这两个啤酒分离方法中，通常使用诸如硅藻土之类的助滤剂。也有可能不使用助滤剂进行澄清，例如使用窜流薄膜过滤。
同样，在连续麦芽汁生产与悬浮酵母发酵结合的酿造工艺中，为生产出清澈的啤酒，必须在酵母发酵后除去固体。
专利WO 94/16054描述了一种生产啤酒的连续工艺，其中麦芽汁被连续生产和发酵。这一国际专利申请提到了使用离心机获得一种不存在固体的液体介质，该液体介质被进一步处理，以降低酒精含量。
专利DE-C 42 44 595描述了一种连续生产啤酒的工艺，该工艺包括：
a.制备糖化醪，并将所述糖化醪加热到75-85℃达30-90分钟；
b.在倾析器内从糖化醪中除去麦酒糟，并随后在两步倾析器中使用酿造液清洗；
c.向热麦芽汁中加入酒花或酒花萃取物，并在1.2-3.6bar的压力下将麦芽汁加热到105-140℃达2-60分钟；
d.闪蒸加压的麦芽汁；连续除去分离器中的残渣，并在换热器中将麦芽汁冷却到发酵温度；
e.将冷却后的氧含量为0.5-3.0mg O2/l的麦芽汁连续转移到环形反应器式发酵槽内，并在此连续循环麦芽汁；该发酵槽中含有生物催化剂，其中生物活性酵母已被固定；以及
f.在发酵期间将液体介质连续从发酵槽中移出；离心过滤被除去的液体，以除去其中的游离酵母细胞；将无酵母液体介质加热到60-90℃达0.5-30分钟；冷却；将一部分冷却流循环到发酵槽中，另一部分冷却流循环到啤酒的最终过滤中。
人们在德国专利申请中发现，通过在离心机中离心过滤掉游离酵母，可在最终过滤中取得重要进展。
发明内容
本发明人已开发出一种生产清澈的酵母发酵饮料的方法，该方法包括以下连续步骤：由糖化醪连续生产出麦芽汁；通过离心分离将残渣从麦芽汁中除去；在生物活性酵母的作用下使麦芽汁发酵；以及通过沉淀除去酵母。其中，生产出的啤酒通过以下方式被澄清：首先在一或多台分离器中处理低酵母发酵物，以除去悬浮物，随后过滤被处理的发酵物。可在本方法中适当使用分离机，包括离心机、倾析器和双锥筒体离心机。
人们意外发现，可通过在本方法的不同阶段使用一序列的分离装置，将不溶性成分极其高效地除去，即分离麦酒糟、除去残渣(离心机)、除去酵母(沉淀器)、预澄清(分离器)和澄清(过滤装置)。更特别地，人们发现，可在极长的时段内(例如几个星期)保持低酵母发酵物被澄清为清澈饮料的效率，这对于连续进行麦芽汁生产和酵母发酵的连续酿造操作尤其有益。
人们注意到，与在德国专利DE-C 42 44 595中描述的工艺不同，本方法不使用分离器除去酵母细胞。在本方法中，通过沉淀首先除去酵母细胞，随后使用分离器除去其他不溶性成分。
虽然本发明人不愿被理论束缚，但认为在连续生产麦芽汁后，尽管存在除去残渣步骤，在麦芽汁中仍存留有多种不溶性成分。这些不溶性成分充其量一部分在酵母发酵期间被消化和/或在酵母沉淀器中被除去。同样，这些不溶性成分在熟化和/或冷藏期间不能被有效除去。单独的分离器或过滤器均不能高效除去在低酵母发酵物中存在的不溶性成分。尽管最初过滤器能够除去不溶性成分，但人们观察到，过滤效率随时间迅速下降。通过组合使用现有的分离设备，即离心机、沉淀器、分离器和过滤器，可在很长时间内保持高的分离效率。因此，本发明可高效澄清由麦芽汁制得的酵母发酵饮料，且该麦芽汁是被连续生产出来的。
具体实施方式
因此，本发明的一方面涉及一种生产清澈的酵母发酵饮料的方法，所述方法包括：
a.使用水糖化微粒状的、含淀粉的、并任选发芽的原料，加热制得的糖化醪，并对淀粉进行酶水解，制得可发酵糖；
b.通过连续执行下列步骤，由热糖化醪连续生产出可发酵麦芽汁：
●从热糖化醪中除去麦酒糟，制得糖化醪萃取物；
●通过将所述糖化醪萃取物加热到60-140℃达5-120分钟，将糖化醪萃取物转化为麦芽汁，且优选加热到75-125℃达30-120分钟；
●通过降低压力和/或使用气体或蒸汽进行汽提，从热麦芽汁中除去有机挥发物；以及
●通过离心分离将残渣从麦芽汁中除去；
c.在发酵槽中引入麦芽汁，以在生物活性酵母的作用下使麦芽汁发酵；
d.通过沉淀将酵母从发酵物中除去；以及
e.澄清低酵母发酵物，生产出清澈的酵母发酵饮料，包括以下步骤：
●在一或多台分离器中处理低酵母发酵物，以除去悬浮物，所述一或多台分离器选自离心机和倾析器离心机；以及
●过滤被处理的发酵物。
在此使用的术语“糖化(mashing)”是指含淀粉原料、水以及能够水解淀粉的酶的混合物。后者所述酶例如可由麦芽或其他酶源得到，例如在市场上可购得的包括淀粉降解酶在内的酶的制法，这些酶例如可以是在麦芽中发现的那些淀粉酶，特别是α-淀粉酶、β-淀粉酶和/或葡糖淀粉酶。优选地，在本方法中以麦芽的形式使用酶。
本工艺特别适用于生产清澈的酵母发酵麦芽饮料，例如啤酒、麦酒、麦芽酒、黑啤酒和shandy(一种搀干姜汁麦酒或柠檬汁的啤酒)。优选地，本工艺用于生产酒精性或非酒精性清澈啤酒。在本工艺中可适当加入酒花，例如在除去有机挥发物前加入到糖化醪萃取物中。
过滤
在本方法中，需从发酵麦芽汁中除去酵母、蛋白质和碳水化合物微粒，以获得必需的透明度。本发明具有以下优点，即可在很高生产量的条件下、在长时间内过滤低酵母发酵物。典型地，可实现和保持高于4hl/hr/m2的生产率，且压力增加低于0.3bar/hr，优选低于0.2bar/hr。
根据一优选实施例，低酵母发酵物的澄清包括滤饼过滤、深度过滤和/或窜流薄膜过滤。更优选地，所述澄清包括滤饼过滤和/或窜流薄膜过滤。由于使用窜流薄膜过滤的澄清可获得特别好的结果，最优选使用窜流薄膜过滤。
在滤饼过滤中，使用滤筒或诸如硅藻土之类的粒状介质、在过滤介质表面上的滤饼上形成固体。滤筒通常在用完后即可被丢弃，其介质具有各种类型的纤维或多孔结构，且通常被安装在压力罩中。在也被称为滤床过滤的深度过滤中，使用重力流动和压力操作。窜流过滤是一种根据大小分类的分离技术。
滤饼过滤的优点是可实现在高流量下的长过滤周期。根据一特别优选的实施例，滤饼过滤可与诸如硅藻土之类的助滤剂一同使用。助滤剂在适当时机被注入，此时被处理的发酵物流连同悬浮固体形成被称为“滤饼”的不可压缩性块体。得到的多孔床产生可捕获悬浮固体的表面，并将它们从被处理的发酵物中除去。优选将助滤剂连续加入到被处理的发酵物流中，以保持滤饼的渗透性。不是所有微粒均会在表面被捕获；一些、尤其是更细的物质将进入到滤饼中被捕获一该工艺被称为“深度过滤”。深度过滤不如表面过滤那样有效，但仍是一种借助于助滤剂过滤的重要机制。
目前可使用几种类型的粉状过滤器，例如板框式、水平叶片式、垂直叶片式、以及烛式过滤器。板框式过滤器包括被围在金属框架内的一系列小室。在相邻框架之间是覆盖有细筛或薄片的双面多孔滤板。滤片对助滤剂起到捕获作用，否则助滤剂有可能被排出，由此保证优良的透明度。滤片通常使用纤维素纤维、硅藻土、珍珠岩、以及树脂制成，用于连接，以提供干湿强度。一些只能使用过滤纤维制成。滤片的平均孔隙大小典型地在4至20微米之间。平板与框架交替排列，且整个系统由例如螺丝钉或液压虎钳机构连接在一起。这种类型的过滤器除具有残渣框架外，在外表上与板式过滤器极其相似。
使用一或多台分离器的预澄清
在过滤前用于处理低酵母发酵物的分离器选自离心机和倾析器离心机。最优选地，低酵母发酵物在过滤前在一或多台离心机中被处理。离心分离预澄清可在一理论容量因数(SIGMA值)下有利地进行，该理论容量因数在流量为1m3/hr时至少为1,000m2，优选至少为2,500m2，更优选至少为5,000m2，最优选至少为10,000m2。分离器的理论容量因数是根据在“Solid-Liquid Separation”，2nd edition,1981，bv Ladislav Svarovsky，Butterworth-Heineman中描述的方法计算的。该容量因数是根据下列因素之间的关系计算的：圆盘数量(n)、重力加速度(g)、角速度(ω)、具有垂直加料管的圆盘的角度(α)、圆盘组件内径(r1)、以及圆盘组件外径(r2)。
Figure G200780018198401D00081
典型地，由上述分离器除去的悬浮物的数量在0.1-2g/l范围内。在过滤前从最后分离器中得到的麦芽汁的浊度典型地不超过100EBC。所述浊度优选不超过50EBC，最优选不超过20EBC。
冷藏
冷藏典型地包括将发酵物的温度保持在低于10℃，优选低于5℃，更优选低于2℃，且时间至少达12小时，优选至少达24小时。根据一优选实施例，冷藏是在熟化后和过滤前进行的，更优选在一或多台分离器中处理前进行。在冷藏期间，不溶性成分可被沉淀出来，并在过滤前从低酵母发酵物中被有利地除去，优选在一或多台分离器中对它处理前将它除去。
熟化
典型地，本方法在发酵后执行熟化步骤。在发酵后，在“新的”或未熟化的啤酒中存在许多不合要求的味道和气味。熟化(有时也被称为“成熟”)可降低这些不合要求的化合物的含量，生产出一种更美味的产品。优选地，熟化步骤在本工艺中在过滤前进行，更优选地，在一或多台分离器中处理前进行。
在本方法中，熟化和酵母分离可有利地同时连续进行，方法是在沉淀容器内引入含有至少10g/l生物活性酵母的发酵麦芽汁，并从该容器内单独除去上层清液(即低酵母发酵物)和酵母沉淀物；其中发酵麦芽汁在容器中的停留时间超过12小时，优选超过24小时。根据一特别优选的实施例，发酵麦芽汁在垂直向下的层流中通过沉淀容器。通过将酵母分离和熟化结合为一个步骤，可实现重大的效率增益。
在另一优选实施例中，从沉淀容器中除去的在10％至100％之间的酵母沉淀物被循环至麦芽汁发酵处。本发明的这一特别实施例具有的优点是，它可使麦芽汁发酵在高酵母浓度下进行。由于在过滤前在一或多台分离器中对低酵母发酵物进行的处理，上述与连续熟化和酵母分离有关的优点可在不影响本方法效率的情况下获得，特别是澄清步骤。
在分批工艺中，熟化也可通过将未熟化的啤酒置于熟化容器或发酵槽中进行。在熟化后，优选除去酵母。然后，可将啤酒转移到冷藏箱中进行稳定，或可将它置于发酵槽或熟化容器中进行冷却。
酵母分离
在本方法中，通过沉淀将酵母从发酵物中除去。这里的术语“沉淀”是指任何一种利用重力将悬浮物从液体中分离出来的方法。
根据一特别优选的实施例，可通过将发酵物从发酵槽转移到沉淀器中实现酵母分离，其中通过沉淀将酵母从发酵物中除去。
沉淀器典型地包括位于沉淀器底部附近的被分离酵母的出口、以及位于液体表面正下方的低酵母发酵物的出口。沉淀器有利地连续运行，且进入到沉淀器中的发酵物的数量等于从沉淀器中萃取出来的酵母残渣与低酵母发酵物的数量总和。低酵母发酵物的酵母含量典型地不超过50g/l。优选地，低酵母发酵物的酵母含量在1-20g/l范围内，更优选在2-10g/l范围内。每当提到“酵母含量”，除非另外明确指出，否则即是指湿酵母浓度。包含在悬浮物中的湿酵母数量等于酵母滤饼的数量，且酵母滤饼中的含水量为73％，这些水可通过离心分离方式从悬浮物中分离出来。上述含水量包括包含在酵母细胞中的水。
典型地，至少20％(重量百分比)、尤其至少40％(重量百分比)的酵母通过沉淀从发酵物中被除去。优选至少60％(重量百分比)、更优选至少80％(重量百分比)、又更优选至少90％(重量百分比)、以及最优选至少95％(重量百分比)的存在于发酵物中的酵母通过沉淀被除去。
发酵
根据本发明的一特别优选实施例，在步骤c和d中使用的生物活性酵母通过自聚集被固定。使用由自聚集固定的酵母具有若干优点，例如细胞密度高、生产率提高。自聚集酵母细胞可通过沉淀被相当有效地除去。
至少一些被除去的酵母被有利地循环到发酵中。
本方法的优点特别体现在麦芽汁被连续发酵、且酵母从发酵物中被连续除去。在本方法的一优选实施例中，麦芽汁被连续发酵，且包括以下步骤：
●将麦芽汁加入到增殖容器内，在此它与含酵母的发酵麦芽汁循环流混合，并有氧气供应，以引发酵母的生长；
●将麦芽汁从增殖容器转移到一序列的一或多个发酵容器中，在此通过搅拌、循环和/或二氧化碳析出保持酵母悬浮；
●将发酵的麦芽汁加入到一或多台沉淀器中，以除去含酵母的残渣；以及
●将至少一部分含酵母残渣循环到增殖容器和/或一或多个发酵容器中，并将发酵麦芽汁的剩余物转化为清澈的酵母发酵饮料。
除去残渣
在本工艺中使用的另一分离步骤是从麦芽汁中除去残渣。从技术上看，“残渣”被定义为源自蛋白质凝聚、以及与碳水化合物和多酚相互作用的更简单含氮成分的不溶性沉淀物。它也称为“破碎物(break)”。热残渣是指在煮沸期间出现的那部分破碎物，大多是蛋白质性的；冷残渣包括蛋白质和蛋白质-单宁络合物，是随麦芽汁的冷却和啤酒的沉淀形成的。虽然大多数氨基酸被酵母吸收，剩余的蛋白质应被除去，这是因为它们稍后会与多酚反应，从而出现胶性不稳定(混浊)现象。然而，不能保证或又不希望除去所有的蛋白质，因为它们对保持啤酒的完整头体感是必要的。
热残渣沉淀物是在麦芽汁的煮沸期间形成的。在一德国酿造厂中进行的一项研究中，热残渣微粒的大小在30至80微米之间。在发酵前有效除去热残渣至关重要，这是因为残渣可被附在酵母细胞壁上，妨碍物质进出细胞，由此导致泡沫持久性问题，且味道稳定性差、在啤酒中有苦涩味。取决于各种因素，残渣总量(湿重)通常在2-10g/l之间。
在本工艺中，通过离心分离将残渣从麦芽汁中除去，例如在离心机或倾析器离心机中进行。最优选地，在离心机中除去残渣。离心机典型地运行在一离心力下，其理论容量因数(∑)在流量为1m3/hr时至少为1,000m2，优选至少为2,500m2，更优选至少为5,000m2，又更优选至少为10,000m2。在流量为1m3/hr时的理论容量因数通常不超过400,000m2。在所述流量下，理论容量因数优选不超过200,000m2，最优选不超过100,000m2。
人们意外发现，在本连续方法中，如果在除去残渣前将热残渣冷却到80℃以下，将最高效除去残渣。根据一特别优选的实施例，残渣从已冷却到某一温度的麦芽汁中被除去，该温度低于75℃，更优选低于70℃，最优选低于65℃。通常地，残渣的除去是在至少40℃的温度下进行的，优选至少为50℃。
可优选在除去残渣后、将热残渣适当冷却至8℃，在这种情形下，在将麦芽汁引入到发酵槽中前无需进一步冷却麦芽汁。除去有机挥发物后得到的热麦芽汁可通过流经冷却装置而被适当冷却，该冷却装置例如可以是板式换热器、管式换热器、自清洁式换热器(例如刮板式换热器和流化床自清洁式换热器)。
为确保通过离心分离高效除去残渣，很重要的是，在离心分离前、尤其是在除去有机挥发物前已将大部分麦酒糟和其他悬浮物除去。因此，只有小部分残渣需通过离心分离除去。通过离心分离除去的残渣数量典型地少于加料的3g/l。残渣的去除量优选在加料的1-2g/l范围内。除去残渣后的悬浮物量通常不超过150mg/l。
在除去残渣后得到的麦芽汁中含有极少的悬浮物。然而，本发明人确定，在除去残渣后和在发酵前已存在于麦芽汁中的特殊悬浮和溶解成分可随时间对澄清效率有显著的有害影响。
分离表酒糟
本方法使用一序列的分离步骤，且从由热糖化醪中除去麦酒糟开始。麦酒糟可通过一或多台选自离心机和倾析器的分离器被适当除去。最优选地，通过一或多台倾析器除去麦酒糟。将倾析器用于除去麦酒糟的优点是，这是一种连续而又稳健的技术，可生产出干麦酒糟(干物质的典型含量为25-40％)以及与麦芽质量无关的澄清麦芽汁。这里，术语“倾析器”是指涡轮式连续卸料离心机。最优选地，用于除去麦酒糟的倾析器是倾析器离心机。
糖化
根据一特别优选的实施例，本方法包括使用煎煮糖化法连续生产糖化醪萃取物的步骤，该煎煮糖化法使用相当大数量的含淀粉添加剂，例如稻米、玉米、高梁和/或裸麦。根据这一实施例，连续的煮出糖化法包括下列步骤：
a.将第一麦芽酶源与水性液体混合，得到水性麦芽酶悬浮液；
b.分别将第二酶源与一或多个含淀粉添加剂混合，得到煮出悬浮液；
c.对煮出悬浮液进行第一热处理，同时保持不会使淀粉明显胶凝的温度条件；
d.对煮出悬浮液进行第二热处理，以同时部分胶凝和酶降解淀粉；
e.将由第二热处理得到的热煮出悬浮液与由步骤a得到的水性麦芽酶悬浮液混合，得到糖化醪；
f.将糖化醪的温度保持在35-85℃达至少数分钟；以及
g.从热糖化醪中除去麦酒糟，制得糖化醪萃取物。
在这一方法中，对含有一或多种添加剂的煮出悬浮液进行精细控制下的多步热处理。在该多步热处理期间，含淀粉添加剂在高温下胶凝，随后可被水性麦芽酶悬浮液中的淀粉酶有效水解，且热煮出悬浮液与水性麦芽酶悬浮液(再)混合。在相对温和的第一热处理期间选择条件，以使淀粉胶凝率与淀粉水解率一致。这意谓着煮出悬浮液的粘度被保持在足够低的水平，以使悬浮液可被抽送。在更严格的第二热处理期间，淀粉迅速胶凝，由此使它更易受酶水解的影响，淀粉胶凝是在煮出的汁与水性麦芽酶悬浮液再混合时被引发的。本方法是极其稳健和易控制的。此外，本方法可生产出质量稳定的糖化醪萃取物。此外，人们发现，本煮出方法可对本方法的总功效、或清澈酵母发酵饮料的生产作出贡献。特别地，本方法确保包含在添加剂中的淀粉大体上完全胶凝，由此可有效避免澄清过滤器/薄膜被淀粉玷污。
在此使用的术语“添加剂”包括可作为淀粉源被加入到糖化醪中的任何谷粒或可发酵成分。添加剂可发芽或未发芽，优选后者。添加剂可任选被预处理，这些处理例如可以是torrification、剥落、煮、微粉化、烘烤。稻米、玉米、高梁、裸麦、燕麦、小麦、玉米、木薯粉、马铃薯、麦芽、大麦及其组合可用于该目的。优选地，添加剂源于一种选自稻米、玉米、高梁、裸麦和及其组合的谷类食品。典型地，本方法所用添加剂中淀粉的干物质重量百分比至少为60％，优选至少为70％，更优选至少为80％。
本方法中的麦芽可适合用作麦芽酶源。然而，本发明也包括使用包括淀粉降解酶在内的商品酶的制法，例如在麦芽中发现的那些酶，特别是α-淀粉酶、β-淀粉酶和/或葡糖淀粉酶。此外，使用麦芽和商品酶制法在本发明的范围内，例如在水性麦芽酶悬浮液制备中的麦芽、以及在煮出悬浮液制备中的商品酶。优选地，在本方法中以麦芽形式使用麦芽酶。根据本发明的一特别优选的实施例，在步骤a中制备的水性麦芽酶悬浮液的一部分被用作步骤b中的第二酶源。又更优选地，在步骤a中制备的水性麦芽酶悬浮液的1-50％(重量百分比)被用作步骤b中的第二酶源，且水性麦芽酶悬浮液的剩余物与从第二热处理得到的热煮出悬浮液混合。
本发明包括一种方法，其中水性麦芽酶悬浮液被分为两个具有不同固体含量的麦芽酶悬浮液，例如稠和稀的糖化醪悬浮液。然而，步骤a中的水性麦芽酶悬浮液成分优选与步骤b中的第二酶源相同。在本工艺中使用的麦芽酶悬浮液的固体含量典型地在200-500g/l范围内，优选在250-350g/l范围内。
当在糖化醪萃取物中相当大部分的可发酵糖是由一或多个添加剂提供的时，本方法的优点最显著。因此，在一优选实施例中，在糖化醪萃取物中可发酵糖的至少5％(重量百分比)、优选至少从10％(重量百分比)、且更优选20-90％(重量百分比)源于一或多个含淀粉添加剂。
典型地，在本方法中的第一热处理有利地包括将煮出悬浮液加热到60-85℃范围内，优选加热到65-82℃范围内，更优选加热到65-80℃范围内。第一热处理的持续时间优选在1-30分钟范围内，更优选在2-15分钟范围内。
已知个别淀粉粒会在一温度区间内胶凝。随温度增加，更多的淀粉粒胶凝。随温度的进一步升高，淀粉粒开始破裂，且在峰值粘度时破裂速率开始超过胶凝，使得粘度开始下降。在本方法中，煮出悬浮液在第二热处理期间达到其峰值粘度。典型地，在第二热处理后的煮出悬浮液的粘度不超过30Pa.s。所述粘度优选不超过10Pa.s，更优选不超过1Pa.s。这些粘度的确定方式与前文所述相同。
煮出悬浮液的第二热处理有利地包括加热到85-120℃范围内，更优选地加热到100-120℃范围内。第二热处理的持续时间优选在1-30分钟范围内，更优选在2-15分钟范围内。
其他特征
根据一特别优选的实施例，所有直至以及包括从发酵物中除去酵母的步骤是连续进行的。最优选地，本方法的包括糖化在内的所有工艺步骤是连续进行的。
本发明可使完全连续的酿造工艺完美而又不间断地运行达几个星期、甚至几个月，由此获得全面的与连续酿造有关的优点。因此，在本方法的一特别有利的实施例中，本方法的所有连续步骤均可不间断地运行达至少2个星期，更优选至少为3个星期，又更优选至少为4个星期，最优选至少为25个星期。
人们注意到，根据例示的本工艺的特别实施例，本方法的所有直至以及包括从发酵物中除去酵母的步骤是连续进行的，然而冷藏和过滤是分批进行的。通过选择具有适当过滤能力的过滤装置，在24小时内生产的发酵物的总体积可在例如10-23小时内被过滤。因此，每天有充足的时间用于在过滤下一批发酵物前清理过滤器。
已论证本方法适用于大规模生产清澈啤酒。因此，本方法可适用于替代目前在商业酿造厂中使用的酿造方法。在本方法中，大体上低酵母的发酵物可被适当澄清时的流量至少为10hl/hr，优选至少为40hl/hr，更优选至少为100hl/hr，又更优选至少为150hl/hr。事实上，可行的流量至少为200hl/hr，或又至少为500hl/hr。同样，本方法在单一运行中可适用于澄清至少2000hl、优选至少4000hl的低酵母发酵物。
本方法的澄清效率可通过在糖化醪或麦芽汁中加入葡聚糖酶得到进一步提高。当有必要断开在(1，3-1，4)-β-葡聚糖中的β-糖苷键时，葡聚糖酶、尤其是(1，3-1，4)-β-葡聚糖酶可用于生产不同的食品和动物饲料，并在生物研究中作为辅助材料。向糖化醪或麦芽汁中加入这类葡聚糖水解酶可起到抵消葡聚糖化合物粘度增加效应的作用。一般而言，过滤效率与被过滤液体的粘度成逆向关系。
可通过下列例子进一步说明本发明：
举例
例1
在麦芽汁生产工艺结束时生成流量为1m3/hr的麦芽汁流，且萃取物浓度为15°P。该麦芽汁在分批发酵槽中被发酵、熟化和稳定，并随后被离心机连续分离和过滤。
在工艺开头，400l/hr的酿造液(50℃)与200kg/hr的锤碎麦芽谷粉(筛孔大小为1.5mm)连续混合。两液流在50℃温度下被送入到工作容积为70公升的连续搅拌槽式反应器内。这一处理的停留时间约为7分钟，可起到麦芽汁中蛋白质的通常降解作用、以及使葡聚糖和相关成分分解和降解。
此后，被称为‘糖化醪’的混合物被送入到垂直圆柱形塞流反应器内。这种反应器类型已在Heineken(WO 92/12231)的早期专利中描述。在柱的某一高度处，通过加热夹套加热糖化醪，且整个反应器被绝缘，以使热耗降到最低。选择温度，以使麦芽淀粉向可发酵糖的转化适合产品需要。该例中的温度剖面在50℃下有一8分钟的第一停顿，随后在11分钟内被加热到67℃。随后在67℃下的糖化停顿持续时间为37分钟，且随后糖化醪在4分钟内被加热到糖化温度(mashing-off temperature)78℃，并在该温度有一4分钟的最终停顿。糖化醪在柱内的总停留时间为64分钟，且制得的糖化醪被送入到糖化醪的分离工段。
麦芽外壳与其他来自糖化醪的固体的分离是由两台倾析器完成的。
这些倾析器是涡轮型沉淀式离心机，且其中澄清液体和稠化麦酒糟是被连续排放的。第一倾析器运行时的转速为3500rpm，差动螺旋速度为2rpm。该倾析器的SIGMA值为1700m2。倾析器的SIGMA因子是根据下列因素之间的关系计算的：圆柱形滚筒的长度(L)、重力加速度(g)、角速度(ω)、闸环(dam ring)或溢流环的半径(r1)、以及圆柱形滚筒的半径(r2)。
Figure G200780018198401D00191
产品被卸料到下一单元操作(沸腾)，且麦酒糟被释放到小型连续搅拌槽式反应器内。在后者中，使用500l/hr的80℃清洗水，且在停留时间为5分钟的条件下、麦酒糟微粒与水被混合均匀。
液相中仍包含萃取物，且混合物因此被第二倾析器再次分离，该第二倾析器运行时的转速为4000rpm，差动螺旋速度为3rpm。这一倾析器的SIGMA值为1800m2。被澄清液体的上层清液被循环，且与来自糖化塔的出口液流混合。这使在第一倾析器的加料内的萃取物浓度降至约17°P。两倾析器均装备有离心式鼓风机，因而可作为在上层清液出口上的泵。
由糖化醪分离制得的产品现被称为麦芽汁，流量为1m3/hr。酒花萃取物以7g/hr的速率被连续在线投配，且混合物通过直接注蒸汽被加热到103℃。通过第一倾析器的正压头，麦芽汁被抽送到塞流反应器内。该塔式反应器与早先描述的糖化转化塔具有相同特性，但高度随这部分工艺中流量的增加按比例增加。在塔式反应器内的停留时间为60分钟。在该反应器中发生的典型反应如下：蛋白质变性与凝聚、杀菌、酒花异构化、形成颜色、由其麦芽基前体(S-methylmethionine)制得二甲基硫化物(dimethylsulphide，DMS)。
麦芽汁随后在早先的Heineken专利(WO 95/26395)中描述的筛板状汽提塔中被处理。在逆流操作中使用1.5bar蒸汽，以在20kg/h的流量和大气条件下除去在汽提塔顶部的不合要求的有味道化合物(主要是DMS)。离开汽提塔底部的麦芽汁被送入到尺寸可忽略的小型缓冲器内，并被直接送入到间歇卸料型离心机内。这台机器的转速为7400rpm，且理论容量因数为13000m2。排放频率是由机器内的滤饼沉积物调节的。
然后，在两台平行板框式麦芽汁冷却器中冷却麦芽汁，这两台冷却器通过两级水-乙二醇装置将麦芽汁的温度从95-100℃降至8℃。
总体积为2.2m3的冷却麦芽汁连同浓度为2.5g/l的活性酵母被连续送入到圆柱形/圆锥形的发酵罐内。连续氧化是通过在线曝气进行的。初级分批发酵是在10℃下进行的，且当萃取物浓度达到6.5°P时，温度被允许升至13℃。在联乙醯的浓度被降至30ppm的水平后，槽内物在24小时后被冷却至-1.5℃。该冷却状态被保持达5天之久。
随后，啤酒被引导通过间歇排放型分离器，流量为0.6-1.0m3/hr，SIGMA值为13000m2。啤酒在-1.5℃下又被冷却和储存达24小时。然后啤酒在垂直圆盘型硅藻土清澈啤酒过滤器上被过滤。获得的流量为0.8m3/hr/m2，其在0.2bar/hr上具有一平均升压。在该过滤后，啤酒是在通常投配量的PVPP(polyvinylpolypyrolidonez，聚乙烯聚吡咯烷酮)、以及必需的PVPP过滤下被稳定的。最后，啤酒被包装在适当的容器内(玻璃瓶)。
当重复上述实验时，除在发酵后未使用分离器外，其余均相同。整个过滤器上的平均升压被发现在12bar/hr数量级。
例2
在麦芽汁生产工艺结束时制得流量为4.5m3/hr的麦芽汁液流，且萃取物浓度为18°P。该麦芽汁在连续的发酵槽中被发酵和熟化，并随后在分批储罐中被稳定，并在离心机中被分离、以及在清澈啤酒过滤器上被过滤。
在工艺开头，1620l/hr的酿造液(47℃)与720kg/hr的麦芽谷粉被连续混合。该麦芽谷粉是由装备有2.5mm筛孔的锤式破碎机制得的。两液流在45℃下被送入到工作容积为80公升的连续搅拌槽式反应器内。混合物的一部分被导向后续的塞流糖化塔，与在例1中描述的类似。混合物的其他部分(250l/hr)被送入到并行工艺内，该工艺可允许将未发芽的玉米粉作为最终啤酒产品的添加剂。
在这一连续煮出的工艺中，未发芽的玉米粉(350kg/hr)连同52℃(790kg/hr)的酿造液流以及上述麦芽糖化醪流被送入到连续搅拌槽式反应器内。在该120公升容器内得到的液流混合温度为50℃，该温度可避免玉米淀粉的过度胶凝以及相关的粘度增加。混合物通过直接注蒸汽点被抽送到第一存储塔内。注入蒸汽，以将煮出液流的温度升至75-78℃，且部分玉米淀粉被胶凝。然而，由于存在一部分麦芽糖化醪，由麦芽制得的淀粉酶可分解聚合淀粉菌株，并降低粘度。在指定温度下停留15分钟可使粘度降至一水平，在该粘度水平可再使温度升至100℃，而不会出现无法接受的高粘度。该第二步是通过另一直接注蒸汽步骤、以及在简单的塞流反应器内停留10分钟进行的。得到的胶凝混合物被冷却到90℃，并随后被送入到糖化塔内，由此温度被升至一水平，该温度水平对于淀粉酶活性以及麦芽和玉米淀粉向糖的完全转化是最佳的。
用于糖化工艺的圆柱形塞流反应器已在早先的Heineken的专利(WO 92/12231)中被描述。在塔顶部的特定高度处，通过直接注蒸汽加热糖化醪。选择温度，以使麦芽淀粉向可发酵糖的转化适合产品需要。本温度剖面在66℃下存在糖化停顿，在偏离76℃时存在糖化过程。糖化醪的停留时间为80分钟，且制得的糖化醪被送入到糖化醪分离工段。
该工段由两台涡轮型沉淀式离心机构成，通常被称为倾析器，且澄清液体和稠化麦酒糟被连续排放。第一倾析器的工作转速为3650rpm，差动螺旋速度为10rpm，理论容量因数为6200m2。产品被卸料到下一单元操作(沸腾)，且麦酒糟被释放到小型连续搅拌槽式反应器内。在后者中，使用1150l/hr的72℃清洗水，停留时间为2分钟，得到麦芽微粒与水的均匀悬浮液。该液相中仍含有有价值的萃取物，因此该混合物由一倾析器再次分离，该倾析器的转速为4000rpm，差动螺旋速度为20rpm，理论容量因数为2600m2。被澄清的液体的上层清液被循环，且与来自糖化塔的出口液流混合。这使在第一倾析器的加料内的萃取物浓度降至约17°P。由第二倾析器制得的麦酒糟被卸料，作为家畜饲料。两倾析器均装备有离心式鼓风机，因而可作为在上层清液出口上的泵。
由糖化醪分离制得的产品现被称为麦芽汁，流量为4.5m3/hr。酒花萃取物以32g/hr的速率被在线投配，且该混合物通过直接注蒸汽被加热到105℃。通过第一倾析器的正压头，麦芽汁被抽送到塞流反应器内。该塔式反应器与早先描述的糖化转化塔具有相同特性，但高度随这部分工艺中流量的增加按比例增加。该反应器的体积为5m3，且停留时间因此为67分钟。在该反应器中发生的典型反应如下：蛋白质变性与凝聚、杀菌、酒花异构化、形成颜色、由其麦芽基前体(S-methylmethionine)制得二甲基硫化物(dimethylsulphide，DMS)。
麦芽汁随后在早先的Heineken专利(WO 95/26395)中描述的筛板状汽提塔中被处理。在逆流操作中使用1.5bar的蒸汽，以在100kg/hr的流量和大气条件下除去不合要求的有味道化合物(主要是DMS)。离开汽提塔底部的麦芽汁被送入到尺寸可忽略的小型缓冲器内，并被直接送入到间歇卸料型离心机内。这台机器的转速为7400rpm，SIGMA值为70000m2。排放频率是由机器内的滤饼沉积物调节的。
在两台平行板框式麦芽汁冷却器中冷却麦芽汁，这两台冷却器通过两级水-乙二醇装置将麦芽汁的温度从95-100℃降至4℃。
冷却后的麦芽汁被送入到第一搅拌发酵容器内，其净工作容积为14m3。容器运行在约10℃下。该容器通过连续加入由工艺结束时制得的充气循环液流运行在需氧条件下，该充气循环液流包含作为除水以外的主要成分的稠化酵母。这一容器内的比重为13°P。发酵所需酵母是以上述循环液流的形式被加入的。
由第一发酵容器制得的发酵肉汤被转移到第二容器。该容器的工作容积为160m3，并通过壁冷方式被保持在13℃。在该容器中的表观萃取物水平为7°P，且酵母浓度为80g湿酵母/l。该容器的出口被分成两条液流：一部分(2.5m3/hr)与由工艺结束时制得的另一液流混合，并被循环到第一发酵容器，而另一部分(5.3m3/hr)被送入到第三发酵容器内。
该第三容器的工作容积为140m3，且其内容物的表观萃取物水平为3.5°P。该容器的产品被转移到工作容积为7m3的酵母沉淀容器内。酵母沉淀容器将酵母的主要部分(90-95％)从新啤酒中分离出来。在酵母沉淀容器底部的压实酵母的酵母浓度为200g湿酵母/l。这条液流的一部分被循环到工艺的开头，另一部分被送到废剩余酵母储藏处。送到剩余物处的这部分酵母根据在酵母沉淀容器顶部的离开物数量、以及在发酵容器中生长的酵母数量被控制。来自酵母沉淀容器顶部的新啤酒被连续送入到分批熟化槽内或连续熟化容器内。
对于分批方式，熟化槽的工作容积在24小时内与制得的发酵麦芽汁的总体积相等。允许由延伸向熟化槽的管道内的换热器将温度升至15℃，以及/或开发天然发酵热。该温度有利于乙酰乳酸(一种发酵代谢物)向联乙醯的转化。由于酵母在这一状态中的存在，酵母可吸收联乙醯，并将它转化为醋偶姻或后续代谢物。于是可消除联乙醯在啤酒中的不利影响，且剩余联乙醯的水平典型地被确定为＜20ppb。在联乙醯已降到可接受的水平后，啤酒被冷却到-1.5℃，并被储存几天。在这一期间后，啤酒经硅藻土过滤，且作为搅拌罐的硅藻土的量为80-100g/hl。在过滤前，啤酒由盘式分离器离心分离，以除去全部悬浮固体，且该盘式分离器的理论容量因数为70000m2，效率为95-98％。过滤是在4-5.5hl/m2/hr的流量下、在6000-8000hl条件下典型地进行的。在该过滤后，啤酒是在通常投配量的PVPP和必需的PVPP过滤下被稳定的。最后，啤酒被包装在适当容器内(瓶子、小桶、罐子)。
当使用连续的熟化工艺时，新啤酒通过喷球被连续送入到520m3容器的顶部，且该喷球将啤酒分布在槽的表面区域上。在该例中，啤酒通过壳管式换热器从13℃被加热到15℃。这将加速上述在初发酵期间形成的α-乙酰乳酸向联乙醯的转化。酵母将经由啤酒沉淀，且将引起上述联乙醯和其他邻二酮向醋偶姻和随后代谢物的转化。啤酒在该例中的停留时间为100小时，且剩余联乙醯的水平为7.3±2.3ppb(95％CI，n＝6)。酵母沉淀在熟化槽的圆锥形底部，并被除去，且被作为余下啤酒。熟化啤酒从沉淀酵母圆锥体的正上方被除去，且通过连续换热器向温度为-1.5℃的分批冷藏槽转移。
冷藏槽在一天后被填满，随后啤酒被储存在-1.5℃下至少2天。在这一储藏期间后，沉淀酵母从槽的底部被清洗除去，且剩余啤酒在如上所述的盘式离心机上被分离。在这一处理后，啤酒随即由硅藻土过滤器过滤，该过滤在4-5.5hl/m2/hr流量下、在6000-8000hl条件下典型地进行。啤酒在经PVPP处理被稳定后，被包装在所需包装材料中(瓶子、罐子、小桶)。

Claims (21)

1.一种生产清澈的酵母发酵饮料的方法，所述方法包括：
a.使用水糖化微粒状的、含淀粉的、并任选发芽的原料，加热制得的糖化醪，并对淀粉进行酶水解，制得可发酵糖；
b.通过连续执行下列步骤，由所述热糖化醪连续生产出可发酵麦芽汁：
·从所述热糖化醪中除去麦酒糟，制得糖化醪萃取物；
·通过将所述糖化醪萃取物加热到60-140℃达5-120分钟，将糖化醪萃取物转化为麦芽汁；
·通过降低压力和/或使用气体或蒸汽进行汽提，从所述热麦芽汁中除去有机挥发物；以及
·通过离心机中的离心分离将残渣从所述麦芽汁中除去，所述离心机在流量为1m3/hr下运行时，离心力的理论容量因数(∑)至少为1,000m2；
c.在发酵槽中引入所述麦芽汁，以在生物活性酵母的作用下使所述麦芽汁发酵；
d.将发酵物从所述发酵槽转移到沉淀器，以通过沉淀从所述发酵物中除去酵母；以及
e.澄清所述低酵母发酵物，以生产出清澈的酵母发酵饮料，包括以下步骤：
·在过滤前，在一或多台分离器中处理所述低酵母发酵物，以除去悬浮物，所述一或多台分离器选自离心机和倾析器离心机，所述处理是在流量为1m3/hr时的理论容量因数(∑)至少为1,000m2下进行的；以及
·过滤所述被处理的发酵物；
其中通过沉淀从所述发酵物中被除去的所述酵母的至少一部分被循环到所述发酵槽中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤c和d中使用的所述生物活性酵母通过自聚集被固定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：10-100％之间的从沉淀容器中被除去的酵母沉淀物被循环至麦芽汁发酵中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述麦芽汁被连续发酵，包括以下步骤：
·将所述麦芽汁送入到增殖容器内，其中供应有氧气，以引发酵母生长；以及
·将所述麦芽汁从所述增殖容器转移到一系列的一或多个发酵容器中，在此通过搅拌、循环和/或二氧化碳析出保持所述酵母悬浮。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：存在于所述发酵物中的所述酵母的至少80％重量百分比通过沉淀被除去。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：存在于所述发酵物中的所述酵母的至少90％重量百分比通过沉淀被除去。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述残渣在离心机中被除去，该离心机在流量为1m3/hr下运行时，离心力的理论容量因数(∑)至少为2,500m2。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述残渣在离心机中被除去，该离心机在流量为1m3/hr下运行时，离心力的理论容量因数(∑)至少为5,000m2。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述残渣在离心机中被除去，该离心机在流量为1m3/hr下运行时，离心力的理论容量因数(∑)至少为10,000m2。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述低酵母发酵物在过滤前在一或多台离心机中被处理，且在一或多台离心机中至少一台的离心分离是在流量为1m3/hr下SIGMA值至少为2,500m2下进行的。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述低酵母发酵物在过滤前在一或多台离心机中被处理，且在一或多台离心机中至少一台的离心分离是在流量为1m3/hr下SIGMA值至少为5,000m2下进行的。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述低酵母发酵物的澄清包括滤饼过滤或窜流薄膜过滤。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述大体上低酵母的发酵物在高于4hl/hr/m2的生产率下被澄清，且压力增加不超过0.2bar/h。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述麦芽汁被连续发酵，包括以下步骤：
·将所述麦芽汁加入到增殖容器内，在此它与发酵的含酵母麦芽汁循环流混合，其中供应有氧气，以引发酵母的生长；
·将所述麦芽汁从所述增殖容器转移到一系列的一或多个发酵容器中，在此通过搅拌、循环和/或二氧化碳析出保持所述酵母悬浮；
·将所述发酵麦芽汁加入到一或多台沉淀器中，以除去含酵母的残渣；以及
·将至少一部分所述含酵母残渣循环到所述增殖容器和/或所述一或多个发酵容器中，并将所述发酵麦芽汁的所述剩余物转化为所述清澈的酵母发酵饮料。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤b至d是被连续执行的。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：步骤a至d是被连续执行的。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于：被连续执行的所有步骤不间断地运行至少2个星期。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：被连续执行的所有步骤不间断地运行至少4个星期。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述麦酒糟可通过一或多台选自离心机和倾析器的分离器从所述热糖化醪中被除去。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：葡聚糖酶被加入到所述糖化醪或麦芽汁中。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述低酵母发酵物是在至少为40hl/hr的流量下被澄清的。
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DE4244595C1 (de) * 1992-12-31 1994-03-17 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Herstellung von Bier
CN1147832A (zh) * 1994-03-25 1997-04-16 海内肯技术服务公司 一种使麦芽汁连续沸腾的方法

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