CN103097510B - 利用沉降分离在与酵母发酵的饮料接触之后用于回收pvpp的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

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多酚和/或蛋白质的至少一部分与所述PVPP颗粒结合；c.从所述发酵液体除去含有所述PVPP颗粒和酵母的浆料；d.利用沉降分离技术将所述浆料分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分，所述沉降分离技术选自浮选分离、沉积分离和使用旋液分离器的分离；e.在分离成所述富含酵母的部分和所述富含PVPP的部分之前、期间和/或之后，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/或脱附的蛋白质与所述PVPP颗粒分离而再生PVPP颗粒；和f.将再生的PVPP颗粒循环至步骤b。本发明的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的复杂过滤硬件。

Description

利用沉降分离在与酵母发酵的饮料接触之后 用于回收PVPP的方法和设备
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颗粒和酵母的浆料；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。
可再生的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(output volume)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，第一次循环操作用以排空，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滤饼以除去苛性碱溶液，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过滤器硬件上的大量前期投资。
WO 99/16531描述了用于已耗费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含有约0.25-3.0重量%的苛性碱的水性液，所述滤饼包含过滤介质和滤液；
·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水性液；
·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。
该方法中对酵母细胞的有效除去取决于这些酵母细胞的苛性碱降解或改性、以及在清洗操作中的被降解/改性的酵母细胞的除去。
发明内容
本发明人已开发了使酵母发酵的饮料稳定的方法，所述方法通过使用PVPP颗粒的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和可再生的PVPP进行操作。此外，本方法不需要用于再生PVPP的复杂过滤器硬件。
在本发明方法中，在澄清之前将PVPP颗粒添加至酵母发酵的液体中。然后，从发酵液体除去含PVPP颗粒和酵母的浆料，并使用沉降分离分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分。在富含PVPP的部分中含有的PVPP在上述的分离期间或之后再生，并且经再生的PVPP在所述方法中再利用。
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，所述发酵液体中含有的酵母浓度为至少5mg湿酵母/kg发酵液体；
c.从所述发酵液体除去含有所述PVPP颗粒和酵母的浆料；
d.利用沉降分离技术将所述浆料分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分，所述沉降分离技术选自浮选分离、沉积分离和使用旋液分离器的分离；
e.在分离成所述富含酵母的部分和所述富含PVPP的部分之前、期间和/或之后，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/或脱附的蛋白质与所述PVPP颗粒分离而再生PVPP颗粒；和
f.将再生的PVPP颗粒循环至步骤b。
循环PVPP颗粒的本方法提供以下优点：它是非常稳定的，并且它能够有效地回收包括单次使用的PVPP在内的PVPP颗粒用于再利用。
使用沉降技术将PVPP颗粒与酵母细胞分离提供以下重要的优点：可容易地再生PVPP颗粒，并且甚至在反复的再生循环之后，PVPP颗粒保持它们对于多酚和蛋白质的高亲合性。
沉降分离提供以下另一优点：它可在相对简单和稳定的设备(沉积容器、浮选容器、旋液分离器)上实施。此外，沉降分离可适当地与PVPP再生步骤中的至少一部分组合，例如通过在沉降分离之前将浆料与苛性碱溶液合并。
本发明的另一方面涉及用于制备酵母发酵的饮料的设备，所述设备包括：
·发酵容器10，其用于使用生物活性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，设置发酵容器10以接收麦芽汁，并包括用于排出含有酵母、酒精、多酚和蛋白质的发酵液体的出口13；
·PVPP投料装置60，其用于使所述发酵的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，
·设置为接收所述发酵液体的过滤装置20，过滤装置20包括用于排出含有所述PVPP颗粒和酵母的浆料的出口22，所述PVPP颗粒和酵母通过过滤装置20与所述发酵液体分离。
·用于接收所述浆料的沉降分离装置30，其选自浮选分离器、沉积分离器和旋液分离器，沉降分离装置30包括用于排出富含酵母的部分的第一出口31和用于排出富含PVPP的部分的第二出口32，所述沉降分离装置选自浮选分离器、旋液分离器和沉降分离器，
·苛性碱进料器40，其用于进料苛性碱液体而使通过将多酚和/或蛋白质与所述PVPP颗粒脱附的PVPP颗粒再生，所述苛性碱进料器位于过滤装置20的下游，
·另外的分离装置50，其用于将脱附的多酚和/或脱附的蛋白质与所述PVPP颗粒分离，另外的分离装置50位于苛性碱进料器40的下游，和
·循环路径61，其用于使再生的PVPP颗粒循环。
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。
苛性碱进料器40例如可在出口22中进料至缓冲容器(buffervolume)23，沉降分离装置30的进口、沉降装置30或其组合位于分离装置的下游，分离装置具有用于PVPP部分从分离装置的出口。另外的分离装置50可包括进口和再生PVPP颗粒的出口51以及含有脱附的多酚和/或蛋白质的水性液的出口52。
另外的分离装置50可位于沉降分离装置30的下游，使得另外的分离装置50的进口设置为接收来自出口32的富含PVPP的部分，并且再生PVPP颗粒的出口51与循环路径61连接。另外的分离装置50可选地位于沉降分离装置30的上游，使得另外的分离装置50的进口设置为接收来自出口22的含有PVPP颗粒和酵母的浆料，并且再生PVPP颗粒的出口51与沉降分离装置30的进口37连接。
附图说明
参照随附的示意图，以下将仅以示例的方式描述实施方案，附图中相应的参考标记表示相应的部分，并且其中：
图1a-1d显示用于实施本发明方法的设备的示意图，所述设备包括发酵容器、膜过滤器、用于接收水性苛性碱液的容器、沉降分离装置和筛网，并且
图2示意性地显示旋液分离器。
发明详述
由此，本发明的一个方面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，所述发酵液体中含有的酵母浓度为至少5mg湿酵母/kg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；
c.从所述发酵液体除去含有所述PVPP颗粒和酵母的浆料；
d.利用沉降分离技术将所述浆料分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分，所述沉降分离技术选自浮选分离、沉积分离和使用旋液分离器的分离；
e.在分离成所述富含酵母的部分和所述富含PVPP的部分之前、期间和/或之后，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/或脱附的蛋白质与所述PVPP颗粒分离而再生PVPP颗粒；和
f.将再生的PVPP颗粒循环至步骤b。
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。
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分离力，例如重力和/或离心加速而从含有它们的流体中沉降的趋势。
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。
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。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组合。
在本方法中，发酵液体和PVPP颗粒的合并通过发酵液体与PVPP颗粒的混合而适当地实现。
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。
进一步优选的是至少95重量%的所述浆料中含有的湿PVPP颗粒的密度小于1.2g/ml，优选为1.0-1.1g/ml。
在本方法中，使用可基于不同的固液分离技术的分离装置20可将含有PVPP颗粒和酵母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(sheet filter)和硅藻土过滤器。本发明的益处在利用硅藻体过滤或膜过滤从发酵液体除去浆料的情况中是最明显的。
在硅藻土过滤的情况中，除去的浆料不但含有PVPP颗粒和酵母，而且还含有硅藻土颗粒。发现尽管存在硅藻土颗粒，但沉降分离可适当地用以分离酵母和PVPP颗粒。较粗的(预涂层)的硅藻土颗粒的块体不存在(endup)于富含酵母的部分，而富含PVPP的部分含有较小的主体加料类型(bodyfeed type)的硅藻土颗粒；富含PVPP的部分可相对容易地再生，并且可用作后续过滤中的主体加料的部分。
根据本方法的一个特别优选的实施方案，利用膜过滤从发酵液体除去浆料。膜过滤提供以下优点：它能够以非常高的产率回收和再生PVPP颗粒而不干扰其他加工助剂，例如硅藻土的存在。
本方法中可适当地采用膜过滤不但用来除去PVPP颗粒和酵母，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。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。通常，PVPP颗粒的比表面积在0.15-5m2/g的范围内。
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，通过将pH提高至至少10.0，更优选至至少11.0将多酚和/或蛋白质与PVPP颗粒脱附。
本方法提供以下益处：通过将包含浆料的液体与苛性碱水溶液在沉降分离之前或期间合并，将合并液体的pH提高至至少10.0，优选至至少11.0而在将浆料分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分的期间能够使多酚和/或蛋白质与PVPP颗粒脱附。优选地，在沉降分离之前将包含浆料的液体与苛性碱液合并。
脱附的多酚和/或蛋白质与PVPP颗粒的分离通过使富含PVPP的部分通过另外的分离装置50(以下更详细地描述)，例如过滤器或筛而适当地实现。使富含PVPP的部分通过过滤器或筛，所述过滤器或筛能够透过多酚和/或蛋白质，但不能透过PVPP颗粒。有利地，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(脱附的)富含PVPP的部分通过所述一个或多个旋液分离器而实现。
可选地，脱附的多酚和/或蛋白质与脱附的PVPP颗粒的分离可在将浆料分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分之前，通过使含有脱附的PVPP颗粒和酵母的浆料通过例如包括过滤器或筛的分离装置而实现，所述过滤器或筛能够透过多酚和/或蛋白质，但不能透过PVPP颗粒。
根据另一个可选的实施方案，脱附的多酚和/或蛋白质与含有脱附的PVPP颗粒及酵母的浆料的分离通过使所述浆料通过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将液体悬浮物中的颗粒分级、分离或分类的设备。在旋液分离器中，分离力由离心力提供，其可与重力组合。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(下部液流(underflow)或排出物)和顶部的较大出口(上部液流(overflow)或接收物(accept))。下部液流通常是较致密或较稠的部分，而上部液流是较轻或流动性较大的部分。在本方法中，下部液流通常表示不大于60重量%的进料，更优选地所述下部液流表示10-50重量%的进料。
在沉降分离以脱附多酚和/或蛋白质的期间不采用苛性碱液的情况中，在上述的其他分离装置50中的过滤或分筛步骤之前或期间，有利地将该苛性碱液加入富含PVPP的部分。由此，本方法优选包括在过滤或过筛，或通过旋液分离器(都作为分离装置50的实例)的过程将pH为至少10，优选至少11.0的苛性碱水性液加入富含PVPP部分的液体中。
本方法可适当地采用不同的沉降分离技术以将含有PVPP颗粒和酵母的浆料分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分。所采用的沉降分离技术是重力沉降(浮选或沉积)和在旋液分离器中的离心沉降。
本方法的步骤d)通常包括将浆料进料入沉降分离装置30中，对浆料施加沉降力，其是重力和离心力中的至少一种，沉降力将浆料分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分，并且在步骤d)中分别将富含酵母的部分和富含PVPP的部分从分离装置除去。
通常，当在液体中悬浮的颗粒密度不同于(即大于)液体的密度时发生沉降。在沉降力的影响下，颗粒易于沉积，沉积速度由例如颗粒的密度和直径决定。
当在液体中悬浮的颗粒密度大于液体的密度时发生沉降。在悬浮体中作用在颗粒上的力包括浮力Fb、摩擦力Ff和重力Fg。
浮力等于由颗粒排出的液体的重量，并在向上的方向作用。当颗粒滑过周围液体的分子时产生动力学摩擦力。通过有效地减缓颗粒的向下运动，摩擦力以向上的方向作用。按照牛顿第一定律假定为常数的单颗粒的最终降落速度vt可通过以下式描述：
v t = 2 9 gr 2 η ( ρ p - ρ i ) - - - [ 9 ]
其中g是重力加速度，r是颗粒半径，η是液体粘度，ρp是颗粒密度，并且ρl是液体密度。
上述等式假定在(层状)流体中存在单独的球形颗粒，并且不考虑管或容器壁直径的效应。实践中，细颗粒悬浮物的沉降速度是难以预计的，这是由于颗粒即不是球形也不是独立的，而流体也不是100%层状的。颗粒流的另一考量是容器的尺寸和形状，其影响湍流的程度。此外，由于分子间的相互作用将发生颗粒的絮凝，使颗粒的有效半径增大，而有效密度降低。
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。存在不同浮选类型。沉浮法涉及在中间密度的液体中不同密度的固体。较稀疏的颗粒上浮而较致密的颗粒沉积至底部。该技术常用于矿业。
通过引入足以使一种颗粒类型上浮而仍使另一种颗粒沉降的向上流体而在不同沉降速度的颗粒之间可发生固体分级。在该情况中，具有较小沉降速度的颗粒被液流向上携带至槽的顶部，而具有较大沉降速度的颗粒沉降。本发明人已发现该类固体分级可有利地用以将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，将浆料分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分包括将包含浆料的液体向上流动通过沉降分离容器，并通过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(和上方)被除去。
应理解本文所使用的术语“分离容器”不应狭义地理解，因为该容器可适当地采取例如直立管的形状。
为了实现PVPP颗粒和酵母细胞的有效分离，优选使含有浆料的液体以0.01-10mm/s，更优选0.04-3mm/s的垂直流速通过分离容器。
通常，将浆料分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分在少于4小时，更优选少于2小时内完成。
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，更优选至少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。
本发明的另一方面涉及用于实施本文之前所述的方法和在图1a-d中所示的设备。所述设备包括：
·发酵容器10，其用于使用生物活性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，设置发酵容器10以接收麦芽汁，并包括用于排出含有酵母、酒精、多酚和蛋白质的发酵液体的出口13；
·PVPP投料装置60，其用于使所述发酵的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，
·设置为接收所述发酵液体的过滤装置20，过滤装置20包括用于排出含有所述PVPP颗粒和酵母的浆料的出口22，所述PVPP颗粒和酵母通过过滤装置20与所述发酵液体分离，
·用于接收所述浆料的沉降分离装置30，其选自浮选分离器、沉积分离器和旋液分离器，沉降分离装置30包括用于排出富含酵母的部分的第一出口31和用于排出富含PVPP的第二出口32，
·苛性碱进料器40，其用于进料苛性碱液体而使通过将多酚和/或蛋白质与所述PVPP颗粒脱附的PVPP颗粒再生，所述苛性碱进料器位于过滤装置20的下游，
·另外的分离装置50，其用于将脱附的多酚和/或脱附的蛋白质与所述PVPP颗粒分离，另外的分离装置50位于苛性碱进料器40的下游，和
·循环路径61，其用于使再生的PVPP颗粒循环。
另外的分离装置50可设置为接收沉降分离装置30的第二出口32或过滤装置20的出口22。另外的分离装置50可具有用于再生的PVPP颗粒的出口51和用于含有脱附的多酚和/蛋白质的水性液的出口52。
苛性碱进料器40可设置为将苛性碱液进料至过滤装置20的出口22、分离装置50、或出口22和其他分离装置50之间的任何位置。
在其他分离装置50位于沉降分离装置30的第二出口32的下游的情况中，循环路径61可设置为接收来自用于再生的PVPP颗粒的出口51的再生的PVPP颗粒。可选地，在其他分离装置50位于沉降分离装置30的上游的情况中，循环路径61可设置为接收来自沉降分离装置30的第二出口32的再生的PVPP颗粒。
发酵容器10包含合适的用于接收麦芽汁的进口11。
过滤装置20可以是膜过滤器或硅藻体过滤器。过滤装置20的出口22可任选地包括缓冲容器23以使沉降分离过程能够独立操作。
过滤装置20包括用于接收来自发酵容器10的发酵液体的进口24。过滤装置20还包括用于输出浆料的出口和用于输出澄清的发酵液21的另一出口。
沉降分离装置30选自浮选分离器、旋液分离器和沉积分离器。
苛性碱进料器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或向出口32或向分离装置50供应苛性碱液的出口42。根据一个实施方案，苛性碱进料器40直接向分离装置30供应苛性碱进料。在该情况中，容器41的出口42直接与沉降分离装置30连接。
优选地，苛性碱进料是可泵送的流体，甚至更优选是水性苛性碱液体。
PVPP投料装置60可设置为向发酵容器10、发酵容器的进口、向发酵容器10的出口13或向过滤装置20(图中以虚线表示)供应PVPP颗粒。PVPP投料装置可包括用于向装置中的合适位置供应PVPP颗粒的PVPP供应导管61。
图1a-d示意性地显示浮选分离器。根据一个特别优选的实施方案，沉降分离装置30是浮选分离器。
浮选分离装置30有利地通过进口37将来自出口22的进料接收入它的下部，所述分离装置30具有在浮选分离装置30的下部中的用于富含酵母部分的出口31和在浮选分离装置上部中的用于富含PVPP部分的出口32。
用于富含酵母部分的出口31可位于浮选分离装置30接收来自出口22的进料的位置上方(下游)，或它可位于浮选分离装置30接收所述进料的位置下方。根据一个优选实施方案，用于富含PVPP部分的出口32位于浮选分离装置接收来自出口22的进料的位置上方和下游。
浮选分离装置30优选包括圆锥形下部33和圆柱形上部34。过滤装置的出口22优选与圆柱形上部34的下端连接或与圆锥形下部33连接。甚至更优选地，出口22与圆锥形下部33连接，最优选与圆锥形下部33的底端连接。
富含酵母部分的出口31适当地位于圆锥形上部34的下端或圆锥形下部33中。更优选地，出口31位于圆锥形下部的顶端、圆锥形上部34的下端或圆锥形下部33的底端。最优选地，出口31位于圆锥形下部33的顶端或圆锥形上部34的底端。
用于富含PVPP部分的出口32优选地位于浮选分离装置30的圆柱形上部的顶端。
图1a-c都显示了其他分离装置50位于沉降分离装置30的下游，使得其他分离装置50的进口设置为接收来自出口32的富含PVPP的部分，并且用于再生的PVPP颗粒的出口51与循环路径61连接的实施方案。苛性碱进料器40位于其他分离装置50的上游，例如沉降分离装置30的上游，在沉降分离装置30和其他分离装置50之间，或直接与其他分离装置50连接。
如图1d所示，其他分离装置50可选地位于沉降分离装置30的上游。其他分离装置50的位置为其他分离装置50的进口设置为任选地通过缓冲容器23接收来自出口22的含有PVPP颗粒和酵母的浆料，并且用于再生的PVPP颗粒的出口51与沉降分离装置30的进口37连接。再次地，苛性碱进料器40位于其他分离装置50的上游。在图1d显示的实例中，苛性碱进料器40位于缓冲容器23的上游，而其他分离装置50位于缓冲容器23的下游。可选地，苛性碱进料器40的出口42可直接与其他分离装置50连接。
通常，用于供应苛性碱进料器40的苛性碱液的出口42可选地与缓冲容器23连接。
图2示意性地显示可选的沉降分离装置，即旋液分离器30’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134(在该情况中由出口22或任选地由缓冲容器23提供，用于输出含有通过过滤装置20从发酵液体分离的PVPP颗粒和酵母的浆料)和圆锥形底部133。旋液分离器在轴上具有两个出口：底部较小的出口(下部液流或排出物)作为用于输出富含酵母部分的第一出口31，和顶部的较大出口(上部液流或接收物)作为用于输出富含PVPP部分的第二出口32。
在旋液分离器中，分离力由离心力提供，其可与重力组合。
可选地，沉积分离器可用作沉降分离装置，其中分离通过使相对较重的颗粒单纯在重力影响下沉积于沉积分离器的底部而实现。本领域技术人员理解其功能。
如本文之前所说明的，沉降分离和多酚和/或蛋白质的脱附可适当地同时实施。由此，本设备有利地包括用于向过滤装置20的出口22提供苛性碱进料器40的设备(参见图1a)，例如向
-缓冲装置23上游的出口22(参见图1a)，
-缓冲装置23(未显示)，
-缓冲装置23下游的出口22(未显示)。
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和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1a所示)中，而且可设置在其导管之一中。根据另一个实施方案，多酚和/或蛋白质的脱附可在沉降分离装置30的下游实施，其实例示于图1b。如图1b所示，用于提供碱进料器40的装置在此设置在用于富含PVPP部分的第二出口32中。
根据另一个有利的实施方案，用于富含PVPP部分的出口32与其他分离装置50连接，其他分离装置50具有用于再生的PVPP颗粒的出口51和用于含有脱附的多酚和/或蛋白质的水性液的出口52，所述分离装置选自过滤器、筛和旋液分离器。
根据另一个实施方案，多酚和/或蛋白质的脱附可在分离装置50内部实施，其实例示于图1c。如图1c所图示的，用于提供苛性碱进料的装置40在此与分离装置50连接。
用于再生的PVPP颗粒的出口51可与PVPP颗粒储存器60连接，从PVPP颗粒储存器60，可将PVPP颗粒引入发酵容器10中。PVPP颗粒储存器60由此可设置为从其他分离装置50接收再生的PVPP颗粒，并且通过循环路径61将PVPP颗粒输出至发酵液体。
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 的浆料投料入未稳定化的啤酒中。在膜过滤器上过滤3小时之后，排空过滤器，并收集经使用的PVPP。
将经使用的PVPP(1kg)带入搅拌容器中，其中混合有30升的2%NaOH溶液，并加热至40°C的温度。当经使用的PVPP和NaOH溶液合并时，PVPP/NaOH混合物的颜色立即变为棕色。
然后，以90l/hr的速率将混合物通过13mm直径的管泵入浮选设备的底部进口，其由玻璃制成，具有圆锥形下部和圆柱形上部。浮选设备具有15升的体积。圆柱形上部具有20cm直径和54cm高度，而圆锥形下部具有21cm高度。富含PVPP颗粒的上部液流在低于圆柱形上部的顶端约10cm处移除，而富含酵母的下部液流在高于浮选设备的底部进口16cm处移除。在测试中，关闭酵母出口，而将PVPP上部液流进料返回搅拌容器中，并因此循环。此时酵母沉积，并在接近圆柱形部分的底部可观察到富集。在浮选30min之后，从上部液流取PVPP样品。
取得新制样品、未使用的PVPP浆料；在浮选前经使用的PVPP浆料；和从浮选设备取得的PVPP样品以测定吸附容量。
通过标准分析测得的新制PVPP的吸附容量为45%，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。在膜过滤器上的过滤之后剩余6%的吸附容量。再生的PVPP具有52%的吸附容量。与新制的、未使用的PVPP相比增大的吸附容量可解释为在浮选期间洗去较小的PVPP颗粒和非PVPP的粉尘的事实。
所实施的方法在酵母去除上是非常有效的，因为高达95%的酵母聚集在浮选容器的圆柱形部分的底部附近。

Claims (14)

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，所述发酵液体中含有的酵母浓度为至少5mg湿酵母/kg发酵液体；
c.利用膜过滤从所述发酵液体除去含有所述PVPP颗粒和酵母的浆料；
d.利用沉降分离技术将所述浆料分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分，所述沉降分离技术选自浮选分离、沉积分离和使用旋液分离器的分离；
e.在分离成所述富含酵母的部分和所述富含PVPP的部分期间或之后，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/或脱附的蛋白质与所述PVPP颗粒分离而再生PVPP颗粒；和
f.将再生的PVPP颗粒循环至步骤b。
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1的方法，其中通过将pH提高至至少10.0而从所述PVPP颗粒脱附多酚和/或蛋白质。
4.权利要求3的方法，其中将浆料分离成富含酵母的部分和富含PVPP的部分包括使包含所述浆料的液体以向上流体通过分离容器(30)，并且通过从所述分离容器分别除去富含酵母的部分和富含PVPP的部分，从移除所述富含酵母部分之处的下游移除所述富含PVPP的部分。
5.权利要求1的方法，其中在所述沉降分离期间将包含所述浆料的液体与苛性碱水性液合并而将合并液体的pH提高至至少10.0。
6.权利要求1的方法，其中将脱附的多酚和/或蛋白质与所述PVPP颗粒分离包括使所述富含PVPP的部分通过过滤器或筛，所述过滤器或筛能够透过多酚和/或蛋白质，但不能透过PVPP颗粒。
7.权利要求6的方法，其中在所述过滤或过筛之前或期间将pH为至少10的苛性碱水性液加入所述富含PVPP的部分。
8.权利要求1的方法，其中将脱附的多酚和/或蛋白质与所述PVPP颗粒分离包括使所述富含PVPP的部分通过一个或多个旋液分离器。
9.权利要求1的方法，其中富含PVPP部分的PVPP颗粒与酵母的重量比比富含酵母部分的相同重量比高至少3倍。
10.制备酵母发酵的饮料的设备，所述设备包括：
●发酵容器(10)，其用于使用生物活性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，设置发酵容器(10)以接收麦芽汁，并包括用于排出含有酵母、酒精、多酚和蛋白质的发酵液体的出口(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，
●设置为接收所述发酵液体的膜过滤器(20)，膜过滤器(20)包括用于排出含有所述PVPP颗粒和酵母的浆料的出口(22)，所述PVPP颗粒和酵母通过膜过滤器(20)与所述发酵液体分离，
●用于接收所述浆料的沉降分离装置(30)，其选自浮选分离器、沉积分离器和旋液分离器，沉降分离装置(30)包括用于输出富含酵母部分的第一出口(31)和用于排出富含PVPP部分的第二出口(32)，
●另外的分离装置(50)，其用于将脱附的多酚和/或脱附的蛋白质与所述PVPP颗粒分离，另外的分离装置(50)位于苛性碱进料器(40)的下游，
●苛性碱进料器(40)，其用于进料苛性碱液体而通过从所述PVPP颗粒脱附多酚和/或蛋白质而再生PVPP颗粒，所述苛性碱进料器(40)包括用于容纳苛性碱液的容器(41)和用于从容器(41)向沉降分离装置(30)、或第二出口(32)或分离装置(50)供应苛性碱液的出口(42)，和
●循环路径(61)，其用于使再生的PVPP颗粒循环。
11.权利要求10的设备，其中沉降分离装置(30)是浮选分离器，并且将来自出口(22)的进料接收入它的下部，所述沉降分离装置(30)在所述分离装置的下部中具有用于富含酵母部分的出口(31)，并在所述分离装置的上部中具有用于富含PVPP部分的出口(32)。
12.权利要求11的设备，其中用于富含酵母部分的出口(31)位于沉降分离装置从出口(22)接收所述进料的位置上方和下游。
13.权利要求10的设备，其中所述膜过滤器(20)的出口(22)包括缓冲容器(23)。
14.权利要求10-13中任一项的设备，其中分离装置(50)选自过滤器、筛和旋液分离器。
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