CN103096992B - 使酵母发酵的饮料稳定的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供制备酵母发酵的饮料的方法，所述方法包括以下步骤：a.使用生物活性的酵母使麦芽汁发酵而产生含有酵母、酒精、多酚和蛋白质的发酵液体；b.任选地从所述发酵液体除去酵母；c.将所述发酵液体与聚乙烯基聚吡咯烷酮(PVPP)颗粒合并以使所述发酵液体中含有的所述多酚和/或所述蛋白质的至少一部分与所述PVPP颗粒结合，至少80重量%的所述PVPP颗粒的直径在5-300μm的范围内；d.从所述发酵液体中除去含有所述PVPP颗粒的浆料；e.在孔径在0.1-80μm范围内的过滤器上过滤所述浆料而产生富含PVPP的截留物和贫PVPP的滤液；f.通过从所述PVPP颗粒脱附多酚和/或蛋白质并将脱附的多酚和/或脱附的蛋白质与所述PVPP颗粒分离而再生富含PVPP的截留物中含有的PVPP颗粒；和g.在任选进一步提炼再生PVPP颗粒之后，将再生PVPP颗粒循环至步骤c。本方法可使用单次使用的PVPP和可再生的PVPP进行操作。此外，所述方法不需要用于再生PVPP的庞大的过滤硬件。本发明还提供用于实施上述方法的设备。

Description

使酵母发酵的饮料稳定的方法
技术领域
本发明涉及使酵母发酵的饮料稳定的方法。更具体地，本发明提供使酵母发酵的饮料稳定的方法，其通过将酵母发酵的液体与聚乙烯基聚吡咯烷酮(PVPP)颗粒合并而使至少部分所述发酵液体中含有的多酚和/或蛋白质的至少一部分与所述PVPP颗粒结合；从所述发酵液体除去含有所述PVPP颗粒的浆料；和再生所述PVPP颗粒。
背景技术
使酵母发酵的饮料，例如啤酒稳定以确保饮料的口感，并在它的保存期结束时使饮料看上去如它在包装之后一样良好。由于消费者的第一评价是视觉评价，清澈度被当作是啤酒质量的一项决定性因素。一些明显的例外之外，消费者期待清澈诱人而不混浊的产品。
啤酒中的胶体混浊来源于储存期间多酚-蛋白质络合物的形成。新鲜啤酒含有酸性蛋白质和各种多酚。当这些物质可通过疏松的氢键形成络合物时，它们的低分子量意味着它们小至肉眼不可见。由于这些被称为黄酮的小多酚聚合并氧化，它们产生被称为tannoids的短链(缩合)多酚。这些tannoids能够通过氢键桥接多个蛋白质而形成可逆的冷混浊。在继续储存后，在tannoids和蛋白质之间形成较强的离子键和共价键，造成不可逆的永久性混浊。其发生的速率和程度受酿造材料、工艺和储存条件的影响，并可通过使用稳定助剂大幅改善(降低)。
由于在混浊的形成中决定速率的因素是多酚含量的变化，所以降低这些混浊前体的含量是确保啤酒的胶体稳定性的非常有效的方法。聚乙烯基聚吡咯烷酮(PVPP)是不溶于水的(聚)乙烯基吡咯烷酮的交联聚合物。高度多孔性的PVPP颗粒被用于酿造工业以吸附混浊的多酚。PVPP选择性地络合混浊的多酚，其主要通过非常强的氢键，并具有对于混浊的多酚的多个连接位点。PVPP聚合物的分子结构限制内部的氢键，使可利用的反应位点的数量最大化。
PVPP稳定剂用于单次使用最佳，其中将它们添加至啤酒料流中，并在硅藻土过滤器上将它们除去，或对于再生级别，使用专用的过滤单元将它们添加至清澈的啤酒中并回收用于再利用。在任一模式中，许多初始操作的性质是常规的。在投料槽中，使用软化的脱气水，在约8-12%(重量/体积)的浓度下使PVPP粉末浆化。材料必须搅拌至少15分钟以使颗粒溶胀并水化。然后应使浆料在匀速搅拌下放置以避免沉积。在再生级别的情况中，通常将稳定剂投料槽维持在80°C以确保长期的微生物稳定性。
添加单次使用的PVPP的最常规方法是使用配比泵向啤酒料流中连续投料。尽管PVPP可以在短接触时间下非常有效，但是为了最大效率，推荐在添加的时间点和在硅藻土过滤器上的移除耗费的PVPP之间为5-10分钟的接触时间。PVPP应添加至0°C或低于0°C的冷啤酒中以避免那些已形成的多酚-蛋白质络合物再次溶解。
可再生PVPP的原理是通过使用苛性碱(NaOH)溶液洗涤材料而破坏PVPP-多酚键。如果酿酒厂稳定大产量体积(outputvolume)和/或被稳定的啤酒具有极高的多酚含量而将需要高PVPP添加速率用于有效的胶体稳定性，则再生被认为是经济的。特别制备再生级别的PVPP以产生较大粒径和较大机械强度的颗粒，其仍会带来有效的多酚减少。水平叶片过滤器是用于使用并再生PVPP的最初设计，但烛式过滤器目前也开始使用。
再生级别的PVPP的初始制备与单次使用的产品非常相似。需要通常配有加热夹套的专用浆料槽。首先将空过滤器用CO2吹扫，并将约1-2mm厚度的可再生的PVPP的预涂层沉积在过滤器筛网上。稳定剂浆料在过滤器周围循环，直至窥镜或检测点处的水澄清。使用配比泵将PVPP投料入到来的啤酒料流。当过滤器板之间的空间被PVPP填充时完成有效的稳定化操作。经稳定的啤酒的最终体积取决于过滤器的尺寸、PVPP物料和添加至啤酒的速度，并可操作达到数千hl。
在过滤和稳定化结束时，将残余的啤酒返回至啤酒再生槽中。通过循环苛性碱(1-2%重量/重量)溶液，在60-80°C下经过PVPP过滤床，持续15-30分钟之间而再生已使用的PVPP。有时使用第二苛性碱清洗液，第一次循环操作用于排空，为了再利用而将第二次循环操作节约作为下一次再生时的第一苛性碱清洗液。离开过滤器的苛性碱的颜色非常暗，证明强的PVPP-多酚络合物的破坏。然后使用80°C下的热水冲洗PVPP滤饼以除去苛性碱液，并降低pH。其后使用稀酸进行清洗循环，直至离开过滤器的溶液经过20分钟达到约pH4。将来自啤酒的残余物和水有效除去，并通过将稀酸预热至约60°C而达到最佳结果。然后用冷水冲洗过滤器，直至洗出酸，并且出口处的pH为中性。最后使用CO2、水和旋转过滤器元件的离心力将再生的PVPP从过滤器筛网移至投料槽中。检查投料槽中的固体物(PVPP)含量，并加入新物料以补充工艺损失。这些损失通常为每次再生0.5-1%之间。但是，对PVPP再生的经济性具有更显著影响的是庞大的过滤器硬件的成本，而非PVPP稳定剂的成本。
由此，虽然单次使用的PVPP具有产生大量的废料流的缺点，但是可再生的PVPP的缺点在于它需要在复杂的过滤器硬件上的大量前期投资。
WO99/16531描述了用于已耗用的过滤介质再生的方法，所述过滤介质已用于啤酒的机械过滤，并含有珍珠岩和PVPP。WO99/16531中公开的再生方法包括以下步骤：
·向含有滤饼的再生容器中加入包含约0.25-3.0重量%的苛性碱的含水液，所述滤饼含有过滤介质和滤液；
·在不高于约110°F(43.3°C)的温度下搅拌所述再生槽的内容物不超过18小时；
·从所述过滤介质中基本除去所述含水液；
·用苛性碱溶液清洗所述过滤介质；
·用酸性溶液清洗所述过滤介质；和
·用水清洗所述过滤介质。
US2009/0291164描述了用于再生含PVPP的助滤剂的方法，其包括：
(i)提供助滤剂，其包含PVPP和热塑性聚合物的共挤出物；
(ii)使用碱水液处理助滤剂；
(iii)然后使用酶处理助滤剂；和
(iv)然后使用碱水液实施第二次处理。
US6,117,459描述了将包含合成性聚合物或天然颗粒的助滤剂再生的方法，所述助剂带有包括酵母的有机杂质，并且在过滤带有所述杂质的液体之后，有机杂质被捕集在助剂颗粒之间的孔中，并且沉积在过滤装置的过滤载体上，所述方法包括以下步骤：
·用苏打溶液，在至少80°C的温度下洗涤助滤剂60-120分钟；
·通过将苏打溶液以与待过滤的液体相同的方向通过过滤装置而使用所述苏打溶液原位地进行洗涤步骤；
·将酶组合物在40-60°C之间的温度下以洗涤方向通过过滤装置100-200分钟之间，所述酶组合物包括能够裂解酵母的试剂；
·洗涤所述助滤剂以从其消除有机杂质废物，所述洗涤步骤是使用苏打溶液的第二洗涤，其为了消除由酶组合物通过步骤产生的废物；和
·将在过滤载体上聚集的助剂颗粒除去以清理所述过滤载体和在新过滤操作中使用所述助剂颗粒。
该美国专利中的示例描述了含有106个酵母/ml的Pils型啤酒，并且在板式过滤器(platefilter)上向Pils型啤酒中添加200g/hl的RILSAN(Nylon11)和50g/hlPVPP的混合物，在板式过滤器上已预沉积RILSAN和PVPP的层体。在过滤成套器械中，在滤饼上进行再生处理而不拆卸。
上述再生方法的共同点在于PVPP的再生依赖于通过使用苛性碱溶液和/或酶解的处理，以及依赖于对分解的酵母材料的后续去除。
发明内容
本发明人已开发了使酵母发酵的饮料稳定的改进方法，所述方法通过使用PVPP颗粒处理和将所述已使用的PVPP颗粒再生以再利用。本发明方法可使用单次使用的PVPP和可再生PVPP进行操作。此外，本方法不需要用于再生PVPP的庞大的过滤器硬件。
在本发明方法中，在澄清之前将PVPP颗粒添加入酵母发酵的液体中。然后，从发酵液体中取出含有PVPP颗粒的浆料，并在孔径在0.1-80μm范围内的过滤器上过滤以产生含有PVPP颗粒的截留物。然后，通过从所述PVPP颗粒脱附多酚和/或蛋白质并将脱附的多酚和/或脱附的蛋白质与PVPP颗粒分离将截留物中含有的PVPP颗粒再生。最后，在再生PVPP颗粒的任选后续提炼(refining)之后，将再生的颗粒再利用于所述方法中。
更具体地，本发明提供制备酵母发酵的饮料的方法，所述方法包括以下步骤：
a.使用生物活性的酵母使麦芽汁发酵而产生发酵液体；
b.任选地从所述发酵液体除去酵母(例如通过离心)；
c.将所述发酵液体与聚乙烯基聚吡咯烷酮(PVPP)颗粒合并以结合所述发酵液体中含有的至少部分的多酚和/或蛋白质；
d.从所述发酵液体中除去含有所述PVPP颗粒的浆料；
e.在孔径在0.1-80μm范围内的过滤器上过滤所述浆料而产生富含PVPP的截留物和贫PVPP的滤液；
f.通过从所述PVPP颗粒脱附多酚和/或蛋白质并将脱附的多酚和/或脱附的蛋白质与所述PVPP颗粒分离而再生所述截留物中含有的PVPP颗粒；和
g.在任选进一步提炼再生PVPP颗粒之后，将再生PVPP颗粒循环至步骤c；
在孔径在0.1-80μm范围内的过滤器上过滤经除去的浆料提供重要的优点：它能够在PVPP颗粒再生之前使PVPP颗粒与较小的酵母细胞分离。由此，截留物中含有的PVPP颗粒可容易地再生，并且再生PVPP颗粒甚至在多次再生循环之后仍保留它们对于多酚和蛋白质的高亲和性。本方法还提供益处：PVPP颗粒的循环可在相对简单且小尺寸的装置上实施。
具体实施方式
由此，本发明涉及制备酵母发酵的饮料的方法，所述方法包括以下步骤：
a.使用生物活性的酵母使麦芽汁发酵而产生含有酵母、酒精、多酚和蛋白质的发酵液体；
b.任选地从所述发酵液体除去酵母；
c.将所述发酵液体与聚乙烯基聚吡咯烷酮(PVPP)颗粒合并以使所述发酵液体中含有的所述多酚和/或所述蛋白质的至少一部分与所述PVPP颗粒结合，至少80重量%的所述PVPP颗粒的直径在5-300μm的范围内；
d.从所述发酵液体中除去含有所述PVPP颗粒的浆料；
e.在孔径在0.1-80μm范围内的过滤器上过滤所述浆料而产生富含PVPP的截留物和贫PVPP的滤液；
f.通过从所述PVPP颗粒脱附多酚和/或蛋白质并将脱附的多酚和/或脱附的蛋白质与所述PVPP颗粒分离而再生富含PVPP的截留物中含有的PVPP颗粒；和
g.在任选进一步提炼再生PVPP颗粒之后，将再生PVPP颗粒循环至步骤c；
本文使用的术语“麦芽汁”是指在例如啤酒或威士忌的酿造过程中从捣碎工艺中提取的液体。麦芽汁含有衍生自谷物来源如麦芽的糖类，其通过酿造酵母发酵而产生酒精、香味等。
术语“富含PVPP的截留物”和“贫PVPP的滤液”用于表示截留物比滤液包含更多的PVPP颗粒，但滤液仍可包含一些PVPP颗粒。
本发明提及多酚和/或蛋白质与PVPP颗粒结合/脱附之处是指多酚或蛋白质本身与PVPP颗粒结合或脱附，或作为例如(聚合的)多酚和蛋白质的络合物的部分与PVPP颗粒结合或脱附。
在本方法的一个实施方案中，酵母在它与PVPP颗粒合并之前未从发酵液体中除去。根据该实施方案，含有PVPP颗粒的发酵液体通常包含浓度为至少5mg湿酵母/kg发酵液体的酵母。更优选地，所述酵母浓度在10-10000mg湿酵母/kg发酵液体的范围内，最优选在50-10000mg湿酵母/kg发酵液体的范围内。
在本发明的一个可选的实施方案中，在所述液体与PVPP颗粒合并之前从发酵液体中除去酵母。通过沉降，例如沉积或离心，在所述方法的该阶段可适当地除去酵母，离心是优选的。根据该实施方案，酵母除去之后的发酵液体的酵母含量不大于50mg湿酵母/kg发酵液体，更优选不大于5mg湿酵母/kg发酵液体。发酵液体中含有的湿酵母的量可适当地通过标准稠度测量确定，标准稠度测量即为：从所述发酵液体中取称重量的样品，然后将其离心，倒出上清液，并最后测量经离心的丸料的重量。
通常，在本方法中，PVPP颗粒以1：100000-1：100的重量比，更优选以1：30000-1：1000的重量比与发酵液体合并。
在本方法中，所述发酵液体和PVPP颗粒的合并适当地通过将所述发酵液体与PVPP颗粒混合而实现。
从发酵液体中除去的浆料通常含有至少0.1g/l，更优选1-200g/l的PVPP颗粒。
进一步优选地是所述浆料中含有的湿PVPP颗粒的至少95重量%的密度小于1.2g/ml，优选为1.0-1.1g/ml。
在本方法中，从发酵液体中除去的浆料可就此过滤，或可选地，所述浆料可在过滤之前，例如通过将浆料与苛性碱再生液体合并而预稀释。通常，被过滤浆料的固含量在0.5-300g/l的范围内，更优选为1-200g/l，并且最优选为10-200g/l。
使用不同的固液分离技术可将含有PVPP颗粒的浆料从发酵液体中除去。优选地，通过过滤将所述浆料从发酵液体中除去。可适用于从发酵液体中除去浆料的过滤器的实例包括膜过滤器、板过滤器(sheetfilter)和硅藻土过滤器。根据一个特别优选的本方法实施方案，通过膜过滤从发酵液体中除去浆料。膜过滤提供的益处是它能够以非常高的收率回收和再生PVPP颗粒。
本方法中可适当地采用膜过滤不但用于从发酵液体中除去PVPP颗粒，而且用来除去其他形成混浊的组分。由此，根据一个优选实施方案，从膜过滤器得到的滤液是透明清澈的液体，特别是清澈的啤酒。上述的膜过滤器通常具有0.1-5μm，更优选0.2-1μm范围的孔径。
在本方法采用膜过滤器除去浆料的情况中，优选不采用除了PVPP颗粒之外的过滤助剂。
如本文之前说明的，本发明可使用单次使用的PVPP颗粒和可再生的PVPP颗粒实施。通常，这些PVPP颗粒的质量加权平均直径为10-300μm。根据本发明的一个实施方案，所述方法采用质量加权平均直径为10-60μm，更优选12-50μm的单次使用的PVPP颗粒。根据另一个实施方案，本方法采用质量加权平均直径为30-300μm，更优选40-200μm的可再生的PVPP颗粒。
本方法中使用的PVPP颗粒优选具有大于0.1m2/g的比表面积。更优选地，PVPP颗粒的比表面积在0.15-5m2/g的范围内。
根据一个优选实施方案，用于过滤浆料的过滤器的孔径不大于80μm，特别优选不大于60μm，甚至更优选不大于50μm。
在使用单次使用的PVPP颗粒的情况中，可适当地使用孔径不大于40μm，优选不大于30μm的过滤器。过滤器的孔径通常为至少1μm，甚至更优选至少为5μm。最优选地，所述过滤器的孔径至少为10μm。使用孔径为10μm或更大的过滤器提供的益处是大多数的酵母细胞能够通过这些孔。由此，浆料的过滤可有利地用于产生含有不大于酵母限量的富含PVPP的截留物。
通常，浆料中含有的酵母的至少50重量%，更优选至少70重量%，并且最优选至少90重量%通过过滤器而最终(endup)在贫PVPP的滤液中。
可用于过滤所述浆料的过滤器的实例包括板式过滤器、盘式过滤器和烛式过滤器。
本方法的一个重要优点在于所述浆料的过滤可在相对小的过滤单元上进行的事实。在该方面，本方法清楚地区别于目前在酿造工业中使用的用于回收可再生PVPP的方法。在这些现有方法中，采用大型过滤单元，因为清澈啤酒的总体积需要通过这些单元。通常，在本方法的一次循环中加工的发酵液体的量为相对于每平方米用于过滤浆料的过滤器表面积，至少50hl。更优选地，上述比值为至少100hl/m2，最优选所述比值在100-500hl/m2的范围内。
本方法提供以下的益处：PVPP颗粒可以高的收率在富含PVPP的截留物中被回收。容易达到80重量%的收率，并且甚至95重量%或更高的也收率是可能的。
根据本方法的浆料过滤优选产生富含PVPP的截留物，其中PVPP颗粒与酵母的重量比显著高于贫PVPP的截留物中的相同重量比。由此，在一个优选实施方案中，富含PVPP的截留物的PVPP颗粒与酵母的重量比贫PVPP的截留物中的相同重量比高至少3倍，更优选至少5倍。
在本方法的一次循环中，通常相对于每平方米用于过滤浆料的过滤器表面积，富含PVPP的截留物中回收至少0.2kg的PVPP颗粒。更优选地，后述比值在0.5-30kg/m2的范围内，更优选所述比值在1-10kg/m2的范围内。
通常，浆料的过滤在少于2小时，更优选少于1小时完成。
PVPP颗粒再生的关键点是与PVPP颗粒结合的多酚和/或蛋白质的脱附。优选地，通过增大pH至至少为10.0，更优选至至少为11.0将多酚和/或蛋白质从PVPP颗粒脱附。
本方法提供的益处是通过将浆料与苛性碱水液体在过滤之前或期间合并，将合并液体的pH提高至至少10.0，优选至至少11.0，在浆料的过滤期间可使多酚和/或蛋白质与PVPP颗粒脱附。优选地，在过滤之前将浆料与苛性碱液合并。由此，当多酚和/或蛋白质与最终在贫PVPP的滤液中的酵母一起通过过滤器时，有效地实现脱附的多酚和/或蛋白质与PVPP颗粒分离。再生PVPP颗粒最终在富含PVPP颗粒的截留物中，其可在循环至本方法的步骤b之前进一步加工。
在一个可选实施方案中，通过用pH为至少10.0，优选至少11.0的苛性碱水液体清洗富含PVPP的截留物，在过滤后脱附多酚和/或蛋白质。所述清洗有利地通过使清洗液通过富含PVPP的截留物，同时富含PVPP的截留物与用于过滤浆料的过滤器接触，并且通过过滤器除去含有脱附组分的清洗液而实现。
在上述实施方案中，在使用苛性碱含水液体之后，在将再生PVPP颗粒循环至步骤c之前将富含PVPP的截留物有利地用酸含水液体清洗，然后用水清洗。此外，有利地，通过使清洗液通过富含PVPP的截留物，同时富含PVPP的截留物与第二膜过滤器接触，并通过过滤器除去清洗液进行这些清洗操作。
为了除去富含PVPP的截留物中含有的任何残余酵母，有利地是通过对富含PVPP的截留物进行沉降分离和/或过滤，在脱附之前、期间或之后减少所述截留物的酵母含量。优选地，通过沉降分离减少截留物的酵母含量。
本文使用的术语“沉降分离”是指一种分离技术，其中悬浮在液体中的固体颗粒基于密度的差异而被分离。沉降是悬浮液中的颗粒因重力和/或离心加速而从包含它们的流体中下降的趋势。
可适当地对所述富含PVPP的截留物施加不同的沉降分离技术以分离酵母和PVPP颗粒。可使用的沉降分离技术的实例包括沉积、浮选和在旋液分离器中的分离；优选浮选和通过旋液分离器的分离。最优选地，本方法采用浮选将残余酵母与富含PVPP的截留物中含有的PVPP颗粒分离。术语“沉积”用于表示仅用重力进行分离的分离。
颗粒的浮选通过与沉积相同的力平衡控制。当在悬浮体中存在不同密度的颗粒混合物时，浮选可用于固体分级。
本发明人已发现浮选可有利地用于将PVPP颗粒与酵母细胞分离，因为酵母细胞的沉降速度往往显著地高于PVPP颗粒的沉降速度。
因此，根据一个特别优选的实施方案，将富含PVPP的截留物分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分包括将包含所述截留物的液体以向上的流体通过分离容器，并分别除去富含酵母的部分和富含PVPP的部分，富含PVPP的部分含有待循环的PVPP颗粒，所述富含PVPP的部分在除去富含酵母的部分之处的下游(和上方)被除去。应理解本文所使用的术语“分离容器”不应作狭义理解，因为该容器可适当地采取例如直立管的形状。优选地，向上的流体是层状流体。为了实现PVPP颗粒和酵母细胞的有效分离，优选使含有富含PVPP的截留物的液体以0.01-10mm/s，更优选0.04-3mm/s的垂直流速通过分离容器。
本方法中采用的沉降分离技术优选产生富含PVPP的部分，其中PVPP颗粒与酵母的重量比显著高于富含酵母的部分中的相同重量比。由此，在一个优选实施方案中，富含PVPP的部分的PVPP颗粒与酵母的重量比比富含酵母的部分中的相同重量比高至少3倍，更优选至少5倍。
同样地，富含酵母部分的酵母浓度比富含PVPP部分中的相同浓度高至少3倍，优选至少5倍。
本方法可作为间歇过程、半连续过程或连续过程实施。优选地，所述过程作为间歇过程实施。
所述方法可通过用于制备酵母发酵的饮料的装置实施，所述装置包括：
·发酵容器10，其用于使用生物活性酵母对麦芽汁发酵而产生含有酵母、酒精、多酚和蛋白质的发酵液体，发酵容器10包括用于接收麦芽汁的进口11和用于发酵液体的出口13，
·PVPP投料装置60，其用于将所述发酵液体与聚乙烯基聚吡咯烷酮(PVPP)颗粒合并，以使所述发酵液体中含有的所述多酚和/或所述蛋白质的至少一部分与所述PVPP颗粒结合，
·过滤装置20，其设置为接收具有PVPP颗粒的发酵液体，过滤装置20包括用于排出含有所述PVPP颗粒的浆料的出口22，所述PVPP颗粒通过过滤装置20从所述发酵液体分离，
·分离装置30，其包括设置为接收浆料的进口37，分离装置30包括孔径在0.1-80μm范围内的过滤器38以产生贫PVPP的滤液和富含PVPP的截留物，所述分离装置还包括用于排出贫PVPP的滤液的第一出口31和用于排出富含PVPP的截留物的第二出口32，
·苛性碱进料器40，其用于向过滤装置20的下游的PVPP颗粒进料苛性碱液而产生再生PVPP颗粒，
·循环路径61，其用于使再生的PVPP颗粒循环至PVPP投料装置60。
图1-4示意性地显示了该类装置的不同实施方案。
发酵容器10包括用于接收麦芽汁的合适的进口11。
过滤装置20包括进口24，其用于接收来自发酵容器10的出口13的发酵液体。过滤装置20还包括用于输出浆料的出口22和用于输出澄清的发酵液21的另外的出口21。
PVPP投料装置60可设置为向发酵容器10，或向发酵容器的出口13或直接向过滤装置20供应PVPP颗粒。PVPP投料装置60可包括用于向所述装置中的合适位置供应PVPP颗粒的PVPP供应导管61。
过滤装置20可以是膜过滤器或硅藻土过滤器。过滤装置20可包括进口24，进口24设置为接收来自出口13的发酵液体。过滤装置20的出口22可任选地包括缓冲容器(buffervolume)23以使分离装置30能够独立操作。
过滤装置20可以是膜过滤器，并且其中从所述膜过滤中得到浆料作为截留物。所述膜过滤器的孔径在0.1-5μm，优选0.2-1μm的范围内。
苛性碱进料器40可包括用于容纳苛性碱液的容器41和用于从容器41向出口22或向沉降分离装置30供应苛性碱液的出口42。优选地，苛性碱进料是可泵送的流体，甚至更优选是含水苛性碱液。
根据一个实施方案，所述装置还包括沉降或离心装置70，其设置在发酵容器10的下游和发酵液体与PVPP颗粒的合并物的上游，以便从发酵液体中除去酵母和其他固体。这样的实例示意于图1。
可选地，如下图4显示的，可通过过滤装置30，即通过过滤器38，并可通过其他沉降分离器130除去酵母。
苛性碱进料器40可位于不同位置，其将在以下更详细说明。
苛性碱进料器40可设置在过滤器38的上游。苛性碱进料器40的出口可例如与过滤装置20的出口22连接。这样的实例示于图1、3和4中。出口22还可包括缓冲容器23，以使所述分离方法可独立操作。但缓冲容器23是可选的。
任选地，可设置搅拌构件35，优选设置在苛性碱进料器40的下游和沉降分离装置30的上游，以促进过滤器截留物与苛性碱液的充分混合。搅拌构件35可以例如设置在缓冲容器23(如图中所示)中，而且可设置在其导管之一中。
根据一个可选的实施方案，如图2所示，苛性碱进料器40设置在分离装置30的下游。在该情况中，其他分离装置50设置在苛性碱进料器40的下游以接收来自分离装置30的合并的苛性碱液和PVPP颗粒，从而使脱附的多酚和脱附的蛋白质与再生PVPP颗粒分离。其他分离装置50(以下将更详细描述)可例如包括过滤器或筛。使富含PVPP的截留物通过过滤器或筛，所述过滤器或筛可透过多酚和/或蛋白质，但不可透过PVPP颗粒。有利地是，用于使脱附的多酚和/或蛋白质与PVPP颗粒分离的过滤器或筛的孔径在1-50μm的范围内。
根据一个可选的实施方案，脱附的多酚和/或蛋白质与PVPP颗粒的分离通过提供一个或多个旋液分离器作为其他分离器50，并使富含PVPP颗粒的截留物通过所述一个或多个旋液分离器而实现。旋液分离器是基于颗粒密度而在液体悬浮体中分级、分离或分类的装置。
旋液分离器通常在顶部具有液体切向进料的圆柱形部分和圆锥形底部。旋液分离器在轴上具有两个出口：底部较小的出口(下部流体(underflow)或排出物)和顶部的较大出口(上部流体(overflow)或接收物(accept))。下部流体通常是较致密或较稠的部分，而上部流体是较轻或流动性较大的部分。旋液分离器的实例示意于图5，尽管提供图5是为了显示可选的沉降分离器130。
在本方法中，下部流体通常表示不大于60重量%的进料，更优选所述下部流体表示10-50重量%的进料。
在旋液分离器中，分离力由离心力提供，其可与重力组合。
再次地，任选地可将搅拌构件35设置在苛性碱进料器40(图2中未显示)的下游。
如上所述，所述装置还可包括设置在苛性碱进料器40下游的其他分离装置50。其他分离装置50可设置为接收来自分离装置30的合并的苛性碱液和PVPP颗粒，以使脱附的多酚和/或脱附的蛋白质与再生PVPP颗粒分离。其他分离装置50示意于图2和3中。
但是，在苛性碱进料器40设置在分离装置30的上游，并且分离装置的过滤器38的孔径在1-50μm的范围内的情况中，可省去其他分离装置50，因为过滤器38已确保脱附的多酚和/或脱附的蛋白质与再生PVPP颗粒的分离。该实例示于图1和4。脱附的多酚和/或脱附的蛋白质将通过过滤器38，并通过第一出口31排出其他过滤装置30，其作为贫PVPP滤液的一部分。
在苛性碱进料器40设置在过滤器38的下游和/或苛性碱进料器40设置在过滤器38的上游，但未设置过滤器38以从再生PVPP颗粒过滤脱附的多酚和/或脱附的蛋白质的情况中，可设置其他分离装置50。
如图4所示意地，分离装置30还可包括沉降分离器130，其设置为接收来自过滤器38的富含PVPP截留物，以便从富含PVPP的截留物中除去残余酵母并产生富含PVPP的部分。
如上所述，沉降分离器130可由沉积分离器、浮选分离器或旋液分离器设置。图2通过实例方式显示了浮选分离器。
术语“沉积”和“沉积分离器”用于表示仅利用重力作为分离力的分离器。沉积容器(未显示)可设置在放入富含PVPP的截留物之处，使得残余酵母沉积在底部，并从液体表面得到其他富集的富含PVPP的截留物。
浮选分离器可设置作为沉降分离器130，其包括分离容器131，分离容器131设置为使包括富含PVPP的截留物的液体(通过进口137)以向上的流体通过分离容器131，并除去富含酵母的部分(通过出口131)和通过出口132除去其他的富含PVPP的截留物，所述其他的富含PVPP的截留物在除去富含酵母的部分之处的下游(和上方)被除去。
用于富含酵母的部分131的出口可位于进口137的上方(下游)或下方(上游)。根据一个优选实施方案，用于富含酵母的部分131的出口位于进口137的上方和下游。
浮选分离装置130优选包括圆锥形下部133和圆柱形上部134。进口137优选与圆柱形上部134的下端连接或与圆锥形下端133连接。甚至更优选地，进口137与圆锥形下部133连接，最优选与圆锥形下部133的底端连接。
用于富含酵母部分的出口131适当地位于圆锥形上部134的下端或圆锥形下部133中。更优选地，出口131位于圆锥形下部的顶端、圆锥形上部134的下端或圆锥形下部133的底端。最优选地，出口131位于圆锥形下部133的顶端或圆锥形上部134的底端。
用于富含PVPP的截留物的出口132优选地位于圆柱形上部134的顶端。
可选地，沉降分离器130设置为旋液分离器。图5示意性地显示旋液分离器的实例。旋液分离器是基于颗粒密度而在液体悬浮体中分级、分离或分类的装置。
通过实例方式描述的旋液分离器在顶部包括液体切向进料的圆柱形部分234(在该情况中设置为进口137)和圆锥形底部233。旋液分离器在轴上具有两个出口：底部较小的出口(下部流体或排出物)作为用于输出富含酵母部分的第一出口131，和顶部较大的出口(上部流体或接收物(accept))作为用于输出富含PVPP的截留物的第二出口132。
在旋液分离器中，分离力由离心力提供，其可与重力组合。
本发明通过以下非限制性的实施例进一步说明。
实施例
在膜过滤(孔径0.5μm)之前将新制的可再生的PVPP颗粒(DiverganRS)的浆料投料入Heineken未稳定化的啤酒中。在膜过滤器(具有10m2的过滤面积)上以8hl/hr过滤3小时45分钟之后，排空过滤器，并收集经使用的PVPP。
将经使用的PVPP(1kg)加载入内体积为12升的小型过滤鼓中，其包括具有50μm目径和约0.1m2过滤面积的过滤板。以1hl/hr过滤；然后用2%的NaOH溶液在60°C的温度下以相同流速清洗10min。最后，用酸洗和水洗步骤冲洗PVPP截留物。当经使用的PVPP和NaOH溶液合并时，滤液的颜色立即变为棕色。
取新制、未使用的PVPP浆料；浮选前的经使用的PVPP；和从浮选设备取得的PVPP样品测量吸附容量。
通过标准分析测量，新制的PVPP的吸附容量为44%，所述标准分析中将儿茶素溶液与设定量的PVPP接触，并将该溶液中儿茶素的减少作为吸附容量的量度。在膜过滤器上过滤之后，剩余14%的吸附容量。再生的PVPP的吸附容量为47%。浆料中存在的98%的酵母通过在过滤器上的再生过程被除去。
结合较小的过滤目径(<40μm)，单次使用级别的PVPP可得到相似结果。

Claims (21)

1.制备酵母发酵的饮料的方法，所述方法包括以下步骤：
a.使用生物活性的酵母使麦芽汁发酵而产生含有酵母、酒精、多酚和蛋白质的发酵液体；
b.将所述发酵液体与聚乙烯基聚吡咯烷酮(PVPP)颗粒合并以使所述发酵液体中含有的所述多酚和/或所述蛋白质的至少一部分与所述PVPP颗粒结合，至少80重量％的所述PVPP颗粒的直径在5-300μm的范围内；
c.对所述发酵液体和PVPP颗粒的合并物进行膜过滤，并从所述发酵液体中除去含有所述PVPP颗粒和酵母的浆料，从所述膜过滤得到所述浆料作为截留物；
d.在孔径在0.1-80μm范围内的过滤器上过滤所述浆料而产生富含PVPP的截留物和贫PVPP的滤液，其中浆料中含有的酵母的至少70重量％通过过滤器而最终在贫PVPP的滤液中；
e.通过从所述PVPP颗粒脱附多酚和/或蛋白质并将脱附的多酚和/或脱附的蛋白质与所述PVPP颗粒分离而再生富含PVPP的截留物中含有的PVPP颗粒；和
f.在任选进一步提炼再生PVPP颗粒之后，将再生PVPP颗粒循环至步骤c。
2.权利要求1的方法，其中所述膜过滤器的孔径在0.1-5μm的范围内。
3.权利要求2的方法，其中所述膜过滤器的孔径在0.2-1μm的范围内。
4.权利要求1的方法，其中用于过滤所述浆料的过滤器的孔径在1-50μm的范围内。
5.权利要求1的方法，其中在富含PVPP的截留物中回收至少80重量％的PVPP颗粒。
6.权利要求5的方法，其中在富含PVPP的截留物中回收至少95重量％的PVPP颗粒。
7.权利要求1的方法，其中通过将pH提高至10.0而从所述PVPP颗粒脱附多酚和/或蛋白质。
8.权利要求7的方法，其中通过将pH提高至至少11.0而从所述PVPP颗粒脱附多酚和/或蛋白质。
9.权利要求7的方法，其中在所述过滤之前或期间将所述pH提高至至少10.0。
10.权利要求9的方法，其中在所述过滤之前或期间将所述pH提高至至少11.0。
11.权利要求1的方法，其中通过使用pH为至少10.0的含水苛性碱液清洗所述截留物而再生富含PVPP的截留物中的PVPP颗粒。
12.权利要求11的方法，其中通过使用pH为至少11.0的含水苛性碱液清洗所述截留物而再生富含PVPP的截留物中的PVPP颗粒。
13.权利要求1的方法，其中相对于每平方米用于过滤所述浆料的过滤表面积，所述富含PVPP的截留物中回收至少0.2kg的PVPP颗粒。
14.权利要求1的方法，其中通过将所述发酵液体与所述PVPP颗粒混合而实现所述发酵液体和所述PVPP颗粒的合并。
15.权利要求1的方法，其中PVPP颗粒与发酵液体以1：100000-1：100的重量比合并。
16.权利要求15的方法，其中PVPP颗粒与发酵液体以1：30000-1：1000的重量比合并。
17.权利要求1的方法，其中经除去的浆料含有至少0.5g/l的PVPP颗粒。
18.权利要求17的方法，其中经除去的浆料含有1-200g/l的PVPP颗粒。
19.权利要求1的方法，其中通过对所述截留物进行沉降分离而从所述富含PVPP的截留物中除去残余酵母。
20.权利要求19的方法，其中所述沉降分离包括使包含富含PVPP的截留物的液体以向上的流体通过分离容器，并分别除去富含酵母的部分和富含PVPP的部分，所述富含PVPP的部分在除去富含酵母的部分之处的下游被除去。
21.用于制备酵母发酵的饮料的装置，所述装置包括：
·发酵容器(10)，其用于使用生物活性酵母对麦芽汁发酵而产生含有酵母、酒精、多酚和蛋白质的发酵液体，发酵容器(10)包括用于接收麦芽汁的进口(11)和用于发酵液体的出口(13)，
·PVPP投料装置(60)，其用于将所述发酵液体与聚乙烯基聚吡咯烷酮(PVPP)颗粒合并，以使所述发酵液体中含有的所述多酚和/或所述蛋白质的至少一部分与所述PVPP颗粒结合，
·膜过滤装置(20)，其设置为接收所述发酵液体与PVPP颗粒，膜过滤装置(20)包括用于排出含有所述PVPP颗粒的浆料的出口(22)，所述PVPP颗粒通过膜过滤装置(20)与所述发酵液体分离，
·分离装置(30)，其包括设置为接收浆料的进口(37)，分离装置(30)包括孔径在0.1-80μm范围内的过滤器(38)以产生贫PVPP的滤液和富含PVPP的截留物，所述分离装置还包括用于排出贫PVPP的滤液的第一出口(31)和用于排出富含PVPP的截留物的第二出口(32)，
·苛性碱进料器(40)，其用于向分离装置(30)的下游的PVPP颗粒进料苛性碱液而产生再生PVPP颗粒，
·循环路径(61)，其用于使再生的PVPP颗粒循环至PVPP投料装置(60)。
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