CN102216440B - 一种改进的酿造啤酒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括以下步骤的酿造啤酒的方法：在分批发酵罐(b)中发酵麦芽汁以及离心发酵过的麦芽汁，其特征在于所述离心步骤(c′)借助于圆盘堆叠离心机进行。

Description

一种改进的酿造啤酒的方法

发明领域

本发明涉及一种用于酿造啤酒的工艺。更特别地，本发明涉及发酵过的麦芽汁的熟化的工艺。

发明背景

在常规的啤酒酿造工艺中，通过将酵母加入麦芽汁中而在发酵容器中产生和发酵麦芽汁。在发酵完成之后，发酵过的麦芽汁或所谓的“生啤酒”被泵送入熟化罐中，用于熟化或冷老化。在一些工艺配置中，发酵罐还可以用于后续的熟化。

熟化是酿造工艺中的重要步骤，通过熟化，发酵过的麦芽汁中存在的大量的后发酵酵母、颗粒和其他物质被除去。所述化合物不被期望在最终产品中，因为这些化合物导致对最终啤酒产品的混浊性。此外，发酵过的麦芽汁还含有蛋白质和多酚，蛋白质和多酚可以在装瓶之后沉淀，导致最终啤酒产品的胶态稳定性的降低。

在常规的熟化期间，发酵过的麦芽汁通常在-2℃到5℃的范围内冷却许多天。通过重力沉降，后发酵酵母和颗粒的绝大多数可以沉降出来并且聚集在熟化罐的底部上的压实层中。蛋白质和以较低程度的多酚也可以在这些温度沉淀。在熟化之后，所得到的啤酒被过滤。

常规的熟化具有严重的缺点。第一个非常重要的缺点是，除发酵之外，常规的熟化是在啤酒的生产中的在诸如仅占用几个小时的麦芽汁生产的工艺步骤与诸如过滤和包装的更连续的工艺步骤之间的缓冲阶段，其通常占用几天。

第二，常规的熟化需要操作和设备成本例如高容积熟化罐上的巨额投资。

第三，从后勤的观点来看，储存步骤导致操作上的复杂性并且降低操作灵活性，尤其对于多品牌的啤酒制造者来说。

目前的熟化工艺的另外的缺点是污泥在熟化罐底部的积聚，这转而是自隔离的并且可以升温，由此使酵母经受自溶并且产生异味。此外，已处理的污泥仍然含有啤酒作为主要组分，这导致效率的损失，因为啤酒的回收带来额外的成本并且增加工艺复杂性。对于使用卧式罐的情况，污泥必须被手动除去，这导致大量的停机时间和增加的操作成本。此外，罐(立式的和卧式的)必须精确地在两个批次之间被清洁，这意味着额外的操作成本。

目前的熟化工艺的另一个缺点是，熟化罐必须被保持冷却，使得发酵过的麦芽汁保持-2℃和5℃之间的温度。冷却大容积消耗大量的能量并且意味着高操作成本。

虽然常规的熟化具有明显的严重的缺点，但是其仍然是啤酒制造者从生啤酒除去不期望的物质的优选的方法。事实上，WO 2007/136254说明，分离器或过滤器单独地都不能够高效率地除去底层酵母发酵物中存在的未溶解的组分。该现有技术文件描述了一种这样的方法，其中提出了首先通过沉降除去酵母细胞，随后使用分离器例如离心机处理，以除去其他不溶解的组分。如本文所描述的沉降需要几天的冷藏。

在WO 97/43400中也描述了为减轻上述问题的尝试的例子，其中将发酵过的麦芽汁储存在熟化罐中持续以天为数量级的时段的传统步骤被替换为使用与发酵过的麦芽汁中存在的混浊前体物质(haze precursorsubstance)反应以使它们沉淀出来的剂(agent)处理发酵过的麦芽汁。在剂被加入之后，可以使用离心过程除去沉淀的物质的至少绝大部分。这种方法需要引入和计量剂的系统以及专用的剂。

考虑到现有方法的缺点，本发明的第一个目的是提供一种用于酿造啤酒的方法，其中熟化时间可以被相当大地减少或甚至被减少至约零。

本发明的第二个目的是提供一种在经济上和效率上优化的用于酿造啤酒的方法。

本发明的另一个目的是提供一种使酿造工艺操作上友好并且允许对多品牌啤酒制造者的改进的预测的方法。

本发明的另外的目的是提供一种可以以经济上可管理的成本和工艺复杂性优化啤酒的产量的方法。

根据本发明，通过其中熟化时间借助于通过圆盘堆叠离心机(disc stackcentrifuge)离心发酵过的麦芽汁来减小的用于酿造啤酒的工艺，达到以上目的。

发明概述

本发明涉及一种包括以下步骤的酿造啤酒的方法：

在分批发酵罐中发酵麦芽汁，以及

离心发酵过的麦芽汁，

其特征在于所述离心步骤借助于圆盘堆叠离心机进行。

附图简述

图1图示了常规的酿造工艺。

图2图示了本发明的一个实施方案。

图3图示了本发明的另一个实施方案。

图4图示了本发明的一个优选的实施方案。

图5图示了发酵过的麦芽汁的熟化工艺。

图6图示了本发明的另一个优选的实施方案。

发明描述

本领域的技术人员将理解，根据本发明的下文描述的实施方案仅是阐述性的并且不限制本发明的预期的范围。还可以考虑其他的实施方案。

作为根据本发明的第一个实施方案，提供了包括以下步骤的酿造啤酒的方法：

在分批发酵罐中发酵麦芽汁，以及

离心发酵过的麦芽汁，

其特征在于所述离心步骤借助于圆盘堆叠离心机进行。通过使用至少一个圆盘堆叠离心机离心发酵过的麦芽汁，在常规的酿造工艺中通常在发酵之后使用的熟化步骤可以被相当大地减少直至零熟化时间。

因此，可以不再需要在熟化罐上的投资，因为圆盘堆叠离心机允许连续地离心，由此发酵过的麦芽汁可以被连续地从发酵罐运输至圆盘堆叠离心机并且进一步运输至过滤和包装。

此外，通过离心发酵过的麦芽汁而不是使其熟化，熟化时间不必被考虑。这导致更连续的酿造工艺，其比其中在诸如仅占用几个小时的麦芽汁生产的工艺步骤与诸如过滤和包装的更连续的工艺步骤之间发生占用几天的熟化的酿造工艺有更低的操作复杂性。因此，操作灵活性得到改进，特别是对于多品牌啤酒制造者来说。

图1示意性地图示了常规的分批酿造工艺，并且图2示意性地图示了根据本发明的分批酿造工艺。在可发酵的麦芽汁生产(a)之后，发生分批发酵(b)。在发酵结束时，在常规工艺中，发酵过的麦芽汁被运输至熟化罐(c)，或熟化在发酵罐(未示出)中发生，而在根据本发明的工艺中，发酵过的麦芽汁被运输至圆盘堆叠离心机(c′)。在离心之后，离心过的啤酒被过滤(d)和包装(e)。

实质上，圆盘堆叠离心机是其基底(base)围绕中心线缠绕的澄清器。迅速地旋转该单元意味着重力的作用被可控的离心力代替，对悬浮在液体中的固体具有可以比重力超过10000倍的作用。当经受这样的力时，密度较大的固体颗粒被向外压在旋转的筒壁上，而密度较小的液相形成同心的内层。通过插入特殊的板，即圆盘堆叠(disc stack)，提供了额外的表面沉降区域，导致强烈地加速了分离过程。集中的固相被聚集在所谓的污泥容纳空间中，可以被连续地、间歇地或手动地除去，这取决于圆盘堆叠离心机的设计和应用。

在Westfalia Separator和Alfa Laval的互联网站上和说明书中描述了圆盘堆叠离心机的例子。

可以通过被称为Sigma因子(∑)的理论容量因子来比较各离心机。对于圆盘堆叠离心机的情况，该∑因子取决于圆盘的数目、重力加速度、角速度、圆盘相对于立管的角度、圆盘包装(discs package)的内半径以及圆盘包装的外半径。此外，根据“Industrial Centrifugation Technology(工业离心技术)”(Wallace Woon-Fong Leung，McGraw-Hill，1998)，通常，∑因子与经过离心机的流速成正比并且与标准条件下的沉降速度成反比。由于已知沉降速度与平均粒度成正比，所以高效率地离心其中固体具有小的平均粒度的发酵过的麦芽汁需要按比例地低的流速或按比例地高的∑因子。在本发明的内容中，∑因子与流速的比可以是至少400m²hr/hl，优选至少700m²hr/hl或更优选至少1000m²hr/hl。例如，对于500hl/hr的流速，符合的是，离心步骤可以以至少200.000m²、优选至少350.000m²或更优选至少500.000m²的∑因子进行。此外，对于200.000m²的∑因子，符合的是，离心步骤可以以高至500hl/hr、优选高至285hl/hr或更优选高至200hl/hr的流速进行。

在根据本发明的另一个实施方案中，提供了一种酿造啤酒的方法，其中离心过的发酵过的麦芽汁的欧洲酿造标准(EBC)浊度小于125、小于100或优选小于75。酵母以及在某种程度上从麦芽汁生产保留的细残渣颗粒主要地决定了发酵过的麦芽汁中的EBC浊度。因此，离心步骤主要集中于酵母除去和细残渣颗粒除去(与高Sigma相关)以达到小于75EBC。如已经提到的，酵母和细残渣颗粒的除去效率取决于∑因子和流速。

在根据本发明的一个实施方案中，提供了一种酿造啤酒的方法，其中在离心步骤期间，发酵过的麦芽汁中存在的具有小于10微米、小于5微米或优选小于2微米的平均粒度的固体可以被除去至少百分之85或至少百分之90并且优选大于百分之95的百分比。具有在6微米至10微米之间的平均粒度的酵母颗粒可以被除去至少百分之95或甚至至少百分之99。具有小于6微米的平均粒度的细残渣颗粒可以被除去至少百分之85或至少百分之90或甚至至少95％。如已经提到的，具有某个平均粒度的颗粒的除去效率取决于∑因子和流速。圆盘堆叠离心机允许具有在0.1微米至100微米之间的粒度的固体的分离，这取决于其∑因子和流速，而例如沉降式离心机通常允许具有10微米和更高的尺寸的固体的分离。

在根据本发明的并且如图3所示的另一个实施方案中，提供了一种酿造啤酒的方法，其中在发酵步骤和离心步骤之间可选择地进行熟化步骤(c)。在这样的可选择的熟化步骤期间，发酵过的麦芽汁可以在-2℃至5℃的范围内被冷却许多天，导致固体的至少部分沉降和其他的混浊前体物质的至少部分沉淀，后者取决于它们的粒度也可能在离心期间被除去。优选地，熟化时间可以占用小于3天、小于1天，优选小于12小时或更优选小于6小时，这取决于至少一个圆盘堆叠离心机的容量。

在根据本发明的一个优选的实施方案中，提供了其中离心步骤基本上在发酵之后立即进行的酿造啤酒的方法。如图4所示，在发酵之后，发酵过的麦芽汁可以被连续地和直接地运输至至少一个圆盘堆叠离心机的入口，可选择地在运输期间流过用于冷却发酵过的麦芽汁的热交换器回路(f)。

加入熟化步骤以及熟化时间的长度可以取决于在发酵期间使用的酵母的类型。如技术人员所知的，主要使用两种类型的酵母，即絮状酵母和粉状酵母。絮状酵母以较小的或较大的程度沉降，这取决于所使用的种类，而粉状酵母很难沉降。这在图5中图示，其中曲线(m)显示发酵过的麦芽汁中的粉状酵母浓度与熟化时间之间的典型的关系，并且其中曲线(n)显示发酵过的麦芽汁中的絮状酵母浓度与熟化时间之间的典型的关系。在被粉状酵母发酵的麦芽汁的常规的熟化中，熟化可以占用高至7天。为了减少熟化时间，啤酒制造者经常使用凝结剂。然而，当使用具有足够的∑因子和足够的污泥容纳空间的圆盘堆叠离心机时，离心可以在发酵之后立即开始(o)。在被絮状酵母发酵的麦芽汁的情况，离心可以在几个小时例如少于6小时或甚至少于4小时的熟化时间之后开始(p)，使得在熟化开始时的发酵过的麦芽汁中的酵母浓度峰值被略微降低，以使在离心机中具有较少的酵母负载(yeast load)。这种短熟化时间可以不必在-2℃至3℃之间的常规的熟化温度以及较高的温度(例如8℃至12℃之间)下进行。然而，本领域的技术人员应理解，熟化步骤的加入以及熟化时间的长度总是取决于酵母类型、发酵过的麦芽汁中的酵母浓度以及圆盘堆叠离心机的∑因子和污泥容纳空间。

在常规的酿造方法中，在熟化期间，经常使用沉淀剂例如凝结剂或澄清剂，以改进酵母的沉降和其他的混浊前体物质的沉淀。然而，当使用合适的圆盘堆叠离心机时，这些剂的使用可以被最小化或甚至停止。因此，在根据本发明的一个优选的实施方案中，提供了一种酿造啤酒的方法，其中在所述熟化步骤中不使用与所述发酵过的麦芽汁中存在的混浊前体物质反应的剂。

在根据本发明的另一个实施方案中，提供了其中在离心步骤中使用串联的和/或并联的圆盘堆叠离心机的酿造啤酒的方法。如上文描述的，对于500hl/hr的流速，离心步骤可以以至少200.000m²、优选至少350.000m²或更优选至少500.000m²的∑因子进行。该容量可以通过使用可以被串联地或并联地或以二者的组合地布置的多于一个圆盘堆叠离心机来获得。

在一个特定的实施方案中，用于离心发酵过的麦芽汁同时达到所需要的EBC浊度的具有足够高的∑因子和污泥容纳空间的一个单一的圆盘堆叠离心机的配置可以被两个或更多个并联的具有较低∑因子和较低污泥容纳空间的圆盘堆叠离心机的配置代替，因为在并联的配置中，经过每个离心机的流速相比在单一的离心机配置中的流速被按比例地降低。

在另一个特定的实施方案中，用于离心发酵过的麦芽汁同时达到所需要的EBC浊度的具有足够高的∑因子和污泥容纳空间的一个单一的圆盘堆叠离心机的配置可以被至少两个串联的圆盘堆叠离心机的配置代替。经过第一离心机的流速与单一的离心机的情况一样高，并且大量的具有相对高的平均粒度的固体在本阶段被除去。经过第二离心机的流速当然与经过第一离心机的流速相同，但是在本阶段，具有相对低的平均粒度的剩余固体被除去。因此，对于第一圆盘堆叠离心机来说，较低的∑因子是足够的，但是事实上需要高污泥容纳空间，而对于第二离心机来说，需要高∑因子并且较低的污泥容纳空间是足够的。

在根据本发明的一个另外的实施方案中，提供了一种还包括精细离心步骤(polishing centrifuging step)的酿造啤酒的方法。在离心步骤之后，可以进行除去剩余的酵母和其他的混浊前体物质的至少一部分的另外的离心步骤。这样的另外的离心步骤或所谓的精细离心步骤借助于精细离心机(polishing centrifuge)来进行，精细离心机优选圆盘堆叠离心机。精细离心步骤可以用于改进离心过的发酵过的麦芽汁的EBC浊度。第一圆盘堆叠离心机与第二精细圆盘堆叠离心机串联的配置可以具有以下特征：第一圆盘堆叠离心机可以具有比精细圆盘堆叠离心机低的∑因子，但是事实上可能需要较高的污泥容纳空间，而第二精细离心机可以具有比第一离心机高的∑因子和低的污泥容纳空间。

在根据本发明的一个实施方案中，过滤步骤(d)的性能相比常规的酿造工艺可以不受影响，并且甚至可能增加。过滤可以借助于硅藻土或可再生助滤剂或错流膜过滤而进行。通过离心发酵过的麦芽汁，过滤步骤性能相比可比较的常规的酿造工艺可以提高，因为在硅藻土过滤的情况下，硅藻土消耗可以降低并且流速可以增加。在硅藻土过滤器处的压力增加可以被保持为低于0.3巴/hr。过滤之后的混浊可以在规定范围内，并且EBC浊度可以低于0.7。此外，啤酒的其他物理化学特征(味道、pH、颜色等等)可以不受影响。

实施例

根据本发明的酿造工艺的实施例在下文描述并且在图6中图示。

在可发酵的麦芽汁生产(a)之后，将可发酵的麦芽汁运输至发酵罐(b)。加入粉状酵母，并且发酵开始。

通过两个参数即麦芽汁中的糖减少百分比以及双乙酰值(diacetylvalue)来监测发酵。当糖百分比降低至百分之20-25剩余的糖的典型值(取决于麦芽和酵母)，并且双乙酰值低于50ppb的典型值时，将发酵过的麦芽汁(或生啤酒)在发酵罐中冷却至10℃并且熟化4小时。

然后，将其泵送通过冷却单元(f)，以将啤酒冷却至-1℃的温度，并且进一步泵送至圆盘堆叠离心机(c′)的入口。该圆盘堆叠具有在200hl/hr至450hl/hr的流速下200000m²的∑因子以及22升的污泥容纳空间。

在离心步骤开始时，生啤酒具有高至40 000 000lev/ml的酵母细胞数、高至1.2％的固体含量以及高至1000的EBC浊度。

由于在离心期间发生在发酵罐中的酵母和细残渣颗粒的沉降，导致酵母负载的减少(也见图5)，所以流速从离心步骤开始时的约200hl/hr增加至450hl/hr。

在离心之后，啤酒具有低于125 000lev/ml的酵母细胞数、低于测量极限(极限是0.01％)的固体含量和低于50的EBC浊度。

然后，用冷却单元(g)再次冷却啤酒，然后将其在缓冲罐(h)中缓冲并且泵送通过硅藻土过滤器(d)。

通过离心发酵过的麦芽汁，过滤步骤性能相比可比较的常规的酿造工艺提高了，这是因为硅藻土消耗从在可比较的常规的酿造工艺中的120g/hl下降至95g/hl并且流速从4700hl/hr增加至6000hl/hr。在硅藻土过滤器处的压力增加低于0.3巴/hr。过滤之后的混浊在规定范围内，并且EBC浊度低于0.7。此外，啤酒的其他物理化学特征(味道、pH、颜色等等)不受影响。

将啤酒从过滤泵送至清酒罐(未示出)，清酒罐起到啤酒生产和包装之间的缓冲器的作用，在包装时啤酒被包装在桶、瓶等等中(e)并且准备用于消费。

Claims (14)

1.一种酿造啤酒的方法，包括以下步骤：

在发酵罐中发酵麦芽汁，以及

借助于圆盘堆叠离心机离心发酵过的麦芽汁，

其特征在于发酵所述麦芽汁是通过分批发酵进行的，并且所述离心步骤的∑因子和流速的比是至少400m²hr/hl。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述离心步骤的所述∑因子和所述流速的比是至少700m²hr/hl。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述离心步骤的所述∑因子和所述流速的比是至少1000m²hr/hl。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述离心步骤的所述∑因子对于至少500hl/hr的相应的流速来说是至少500000m²。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述离心步骤期间，所述发酵过的麦芽汁中存在的具有小于5微米的平均粒度的固体被除去了至少百分之90。

6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述离心步骤期间，所述发酵过的麦芽汁中存在的具有小于2微米的平均粒度的固体被除去了至少百分之90。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述离心过的发酵过的麦芽汁的EBC浊度小于100。

8.根据权利要求1所述的方法，其具有在所述发酵步骤和所述离心步骤之间的另外的熟化步骤。

9.根据权利要求8所述的方法，其中熟化时间小于12小时。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述熟化时间小于6小时。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述离心步骤基本上在发酵之后立即进行。

12.根据权利要求8所述的方法，其中在所述熟化步骤中，不使用与所述发酵过的麦芽汁中存在的混浊前体物质反应的剂。

13.根据权利要求1所述的方法，其中在所述离心步骤中，使用串联的和/或并联的圆盘堆叠离心机。

14.根据权利要求1所述的方法，还包括精细离心步骤。

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