CN116888250A - 发酵饮料的灭菌方法 - Google Patents
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Abstract
使用紫外光对发酵饮料和/或发酵过程中采用的组合物进行消毒或灭菌以制备发酵饮料的方法和系统。这样的方法和系统可以与用于中和不期望的酸性酿酒芳香物并分离所得酸性酿酒芳香物的盐以制备精制的发酵饮料的过程相结合，精制的发酵饮料包括但不限于中性麦芽基酒、无谷蛋白基酒、谷蛋白减少的基酒、中性谷物烈酒、果酒基酒和糖酿造基酒。可饮用的发酵饮料包括但不限于风味麦芽饮料和硬苏打水饮料，其也可以使用本文所述的任何系统或方法使用紫外光来消毒或灭菌。
Description
技术领域
本发明涉及用紫外光灭活包括含有啤酒花酸的那些发酵饮料中的微生物污染物。
背景技术
传统的发酵过程经历若干处理步骤，以将麦芽和其它谷物转化为麦芽汁或麦芽汁提取物，麦芽汁或麦芽汁提取物可以发酵形成粗发酵产物，粗发酵产物可以进一步加工形成可饮用的发酵饮料(FB)如啤酒和麦芽饮料。FB的一个实例是中性麦芽基酒(NMB)，其为理想的无色、无味道和无气味的溶液，可被进一步加工以配制不同味道的麦芽饮料。在美国专利第4440795、5294450、5618572和7008652号以及美国专利公开2014/0127354中详细描述了这些方法，其公开内容通过引用整体并入本文。
基于大麦的饮料历史上是在将大麦转化为大麦麦芽的麦芽厂中生产的。麦芽处理包括浸泡大麦粒以促进发芽，然后在高温下窑干。麦芽可以部分被富含淀粉的辅料代替，如大米、玉米或小麦。在60℃或高于60℃的温度下浸泡发芽大麦和水的浆液(“麦芽浆”)后，麦芽中的酶消化淀粉和其他蛋白质以形成主要由单糖、二糖和三糖组成的糖混合物以及肽和氨基酸。然后将麦芽浆过滤，产生富含糖的混合物，称为麦芽汁。然后，可以将麦芽汁进一步煮沸，并以特定的百分比与其他糖和添加的啤酒花混合，以产生最终的发酵底物，该发酵底物可以与酵母结合产生乙醇。或者，可以通过加热或施加真空来浓缩麦芽汁，以从混合物中蒸发水分并形成液体麦芽提取物，或者完全干燥以形成干麦芽提取物。任一麦芽提取物都可以包装并储存一段时间，直到加入发酵混合物中。加拿大专利第1034064号和美国专利第4495204号描述了制备包含在发酵混合物中的啤酒花麦芽汁的多个实例，这两个专利的全部内容通过引用并入本文。
为了减少或防止微生物污染，在酿造工业中通常处理麦芽汁、FB和/或在FB生产中形成的其它中间产物。一种处理方法是巴氏杀菌，特别是瞬间巴氏杀菌。瞬间巴氏杀菌通常需要液体组合物经受短时间(约15秒至30秒)的高温(约60℃至70℃或高于70℃)，然后快速冷却至低温(约4℃至5℃)。最常见的是，将完成的FB在装瓶或包装前立即进行瞬间巴氏杀菌，从而将FB的保质期延长几个月，尽管瞬间巴氏杀菌可以在生产中的任何时间点使用以防止微生物(例如，乳杆菌属(Lactobacillus)、片球菌属(Pediococcus)和醋杆菌属(Acetobacter)细菌)产生不期望的酿酒芳香物，这些酿酒芳香物可以影响最终FB的气味和/或味道。然而，瞬间巴氏杀菌，特别是大规模的瞬间巴氏杀菌可能是一个高维护、资本和劳动密集型、耗时、昂贵的过程。如果啤酒商在单条生产线上需要多个瞬间巴氏杀菌系统，则该费用将急剧增加。因此，需要开发用于处理FB的新技术，特别是在线FB生产过程，其可最大限度地减少或消除对使用瞬间巴氏杀菌和其他资源密集型微生物去污染过程的需要。
发明内容
本发明提供了使用紫外(UV)光来对发酵饮料(FB)、特别是基于啤酒的饮料如硬苏打水和麦芽饮料中的微生物种群灭活、消毒或灭菌的方法和系统。
在各种实施方案中，使用UV光来处理由本文所述的任何方法或系统制备的FB可避免对煮沸FB和/或对FB瞬间巴氏杀菌以杀灭部分或全部微生物污染物的需要。此外，可在FB制备过程中的任何阶段使用UV光。作为非限制性实例，可使用UV光来处理：麦芽汁的形成中使用的水和/或麦芽汁本身；含醇的粗制发酵产物；黄啤；经处理的黄啤；NMB或GFB；最终的可饮用FB；和/或在可饮用FB的制备过程中形成的任何中间体，包括但不限于调味NMB或GFB。
在各种实施方案中，用于减少或消除FB中的微生物污染物的方法可包括以下步骤：(a)提供包含微生物污染物的FB，所述微生物污染物包含一种或多于一种选自酵母、霉菌、病毒、细菌及其组合的微生物；和(b)用UV光照射FB足够时间以杀灭FB中的至少一部分微生物污染物，从而形成经UV处理的FB。
在一些实施方案中，所提供的FB包含源自在啤酒花的存在下发酵的化合物，包括但不限于啤酒花酸产物、葎草酮和蛇麻酮及其异构体。在一些实施方案中，方法包括用UV光处理包含啤酒花酸产物的FB，从而导致葎草酮化合物的光催化以形成硫醇。在其他实施方案中，方法还可以包括使用分离装置来从经UV处理的啤酒中分离光催化的啤酒花酸产物的步骤，其中所述分离装置特别是过滤装置，更特别是超滤、纳滤或反渗透过滤装置，包括其组合。下面将更详细地讨论这样的分离装置。不受特定理论的限制，认为除去或滤出会引起“日光臭”味道和气味的化合物的步骤可保持或改善含啤酒花的FB的感官体验。
在各种实施方案中，相对于UV处理之前的FB，经UV处理和过滤的FB的啤酒花酸的量减少。在一些实施方案中，经UV处理和过滤的啤酒内所含的啤酒花酸的量低于100ppm。在一些实施方案中，经UV处理和过滤的FB不含可测量的啤酒花酸。
在各种实施方案中，经UV处理和过滤的FB含有极少硫醇化合物或不含硫醇化合物，例如，3-甲基丁-2-烯-1-硫醇。在一些实施方案中，经UV处理和过滤的啤酒内所含的3-甲基丁-2-烯-1-硫醇的量低于100ppb。在一些实施方案中，经UV处理和过滤的FB不含可测量的3-甲基丁-2-烯-1-硫醇。
在各种实施方案中，可以使用UV光减少或消除来自麦芽汁的微生物污染物，根据方法，其包括以下步骤：(a)提供包含微生物污染物的麦芽汁，所述微生物污染物包含一种或多于一种选自酵母、霉菌、病毒、细菌及其组合的微生物；和(b)用UV光照射麦芽汁足够时间以杀灭麦芽汁内的至少一部分微生物污染物，从而形成经UV处理的麦芽汁。
在各种实施方案中，在使用UV光处理FB或麦芽汁后，可以实现微生物污染物至少约90％(log-1)至最多约99.9999％(log-6)的杀灭。
在各种实施方案中，微生物污染物可包括一种或多于一种天然存在于发酵过程中使用的原材料和酿酒厂容器中的微生物，这些微生物也称为“第一污染物”。可能存在的酵母生物的非限制性实例有野生酵母，以及来自酒香酵母属(Brettanomyces)和酵母菌属(Saccharomyces)的酵母，特别是酿酒酵母(Saccharomyces+cerevisiae)(也称为“啤酒酵母”)和葡萄汁酵母(Saccharomyces uvarum)。类似地，可能存在若干细菌菌株，包括能够增加酿造产品的酸度的那些。这样的菌株的非限制性实例包括来自乳杆菌属、片球菌属和醋杆菌属的细菌。
在各种实施方案中，微生物污染物可以包括一种或多于一种微生物，所述微生物可以在发酵后、特别是在装罐、装瓶或装桶期间无意中引入到FB中间体和/或可饮用的FB产品中。这样的污染物，也称为“第二污染物”，即使在污染的上游使用了无菌操作，也会引起可饮用的FB变质。
在各种实施方案中，施加到FB的UV光的剂量可为任何值。在一些实施方案中，施加的UV光的剂量为至少至最多/>或大于/>
在各种实施方案中，FB可用UV光处理任何期望的时间，这部分基于包括但不限于剂量、理想的对数杀灭、FB的类型、FB的不透明度和/或所用设备的因素。在一些实施方案中，FB的一部分可用UV光照射至少1秒至最多60秒或多于60秒。
在各种实施方案中，UV光可作为单色光或多色光发射。在一些实施方案中，发射的UV光含有至少一个在UV-C范围(～200nm至～280nm)中的波长，例如250nm至260nm，特别是254nm。在一些实施方案中，UV光含有一个或多于一个在真空-UV范围(小于200nm)、特别是185nm中的波长。在各种实施方案中，发射的UV光可为多色光，其可能潜在地包括可见光谱中的波长。作为一个非限制性实例，多色光源可以具有200nm至600nm的输出。
在各种实施方案中，经UV处理的FB可以为黄啤。在一些实施方案中，在“澄清”之前用UV光照射黄啤以形成经UV处理的黄啤，“澄清”是酿造工业中的通用术语，用于描述从组合物如从麦芽汁、黄啤或啤酒中间体除去固体物的任何过程。在一些实施方案中，在澄清之后用UV光照射黄啤，以形成经UV处理的澄清的黄啤。下文将更详细地描述用于形成澄清的黄啤和其他澄清的FB的分离装置和技术。
在各种实施方案中，通过本文描述的任何方法和系统产生的可饮用的FB为FMB。在各种实施方案中，可饮用的FB为硬苏打水饮料。在各种实施方案中，可饮用的FB为烈酒。在各种实施方案中，可饮用的FB为硬苹果酒饮料。可饮用的FB的其他非限制性实例如下文所述。
在各种实施方案中，本文所述的任何可饮用的FB可以在装瓶、装罐、装桶或以其他方式包装之前立即用UV光照射，而无需任何另外的或随后的纯化、调味或加工步骤。在一些实施方案中，可饮用的FB可在装瓶、装罐、装桶或包装之前用UV光照射并在供应罐内储存一段时间。
在各种实施方案中，在生产可饮用的FB的过程中形成中间体组合物。在一些实施方案中，中间体组合物为无色、无风味和/或无气味的基酒醇，其选自：中性麦芽基酒(NMB)；谷蛋白减少的基酒；或无谷蛋白的基酒(GFB)；中性谷物的烈酒基酒(GNS)，其被蒸馏至ABV水平超过单独用酵母所能达到的水平，通常高于90％至95％ ABV；和果酒基酒，其由发酵的水果的非典型部分形成，包括但不限于橘子皮或葡萄皮。
在各种实施方案中，可以采用任何上述基酒醇来形成可饮用的调味FB，其非限制性实例有FMB和硬苏打水饮料。在一些实施方案中，形成精制的FB的方法还可以包括向基酒醇中添加一种或多于一种补充成分的步骤，所述一种或多于一种补充成分选自水、果汁、甜味剂、食用香料、稀释剂、稳定剂、酸化剂、pH调节剂及其组合，以及任选的后续添加、混合和纯化步骤。在一些实施方案中，在添加所述一种或多于一种补充成分之前用UV光照射基酒。在一些实施方案中，在所有成分都已添加之后用UV光照射可饮用的FB。在非限制性实例中，可以在进行精加工步骤时减少或消除调味FB内的第二污染物，该精加工步骤由以下子步骤组成：(i)用UV光处理调味FB足够时间以引起第二微生物污染物的至少log-2杀灭，从而形成经UV处理的调味FB；(ii)将经UV处理的FB分配到容器中，优选选自储罐、小桶、瓶子、罐子和盒子的容器；和(iii)密封所述容器。在一些实施方案中，基酒和可饮用的FB均各自独立地用UV光照射。
在各种实施方案中，本文所述的任何液体组合物可以以分批或半分批形式用UV光照射，例如，当液体组合物包含在大桶、圆桶、罐或类似的储存容器内时。在分批形式中，储存容器可部分或完全填充一批次的液体组合物，并用UV光处理整个该批次。随后，可从储存容器移走经UV处理的批次，从而能够处理连续的批次。
在各种实施方案中，本文所述的任何液体组合物可以用UV光在线形式照射，例如在管道、管、通道或用于将液体流从一个过程、罐或容器运输到另一个的类似装置内。在一个非限制性实例中，并且在一些实施方案中，管道的一个或多于一个内部部分可包含有用于照射FB流的UV光装置。这样的内部UV光装置是水处理工业中公知的。美国专利8766211中描述了用于在线形式处理液体的内部UV光装置的一个非限制性实例，该专利通过引用整体并入本文。
在各种实施方案中，FB，特别是黄啤可以含有为发酵过程的副产物的酸性酿酒芳香物。酸性酿酒芳香物可以包含一种或多于一种有机酸，其非限制性实例有乙酸、柠檬酸、乳酸、丙酸、丁酸、己酸、戊酸、异戊酸、琥珀酸及其组合。在一些实施方案中，酸性酿酒芳香物包含乙酸、乳酸和任选的一种或多于一种其他有机酸。
在各种实施方案中，用于减少或消除FB内的微生物污染物的方法还可以包括用于中和和除去也可能存在的酸性酿酒芳香物的子步骤。用于中和和除去FB中的酸性酿酒芳香物的方法和系统在美国专利第10745658号、PCT公开号2020/036932和美国专利申请第16/927744号中描述，这些专利的公开内容通过引用整体并入本文。在一些实施方案中，中和酸性酿酒芳香物并除去它们的盐的步骤可包括以下子步骤：(i)提供包含酸性酿酒芳香物的黄啤；(ii)通过向黄啤中添加足量的碱性处理剂来处理黄啤以中和至少一部分酸性酿酒芳香物并将其转化为酸性酿酒芳香物的盐；和(iii)将至少一部分在步骤(ii)中形成的酸性酿酒芳香物的盐从经碱处理的黄啤中分离，从而产生相对于步骤(i)中提供的黄啤具有酸性酿酒芳香物的水平降低的精制的FB。在一些实施方案中，提供的黄啤被澄清以形成澄清的FB。在一些实施方案中，在形成精制的FB后，可用UV光照射它，从而形成经UV处理的精制的FB。
在各种实施方案中，可用UV光照射FB，从而形成经UV处理的FB，可向此经UV处理的FB中添加碱性处理剂。在一些实施方案中，上述步骤(ii)中形成的经碱处理的FB可用UV光照射以形成经UV处理的、经碱处理的FB。在各种实施方案中，用于减少或消除FB内的微生物污染物的方法可以包括以下步骤：(a)提供包含微生物污染物和酸性酿酒芳香物的FB，所述微生物污染物包含一种或多于一种选自酵母、霉菌、病毒、细菌及其组合的微生物；(b)用UV光照射FB足够时间以杀灭FB内的至少一部分微生物污染物并形成经UV处理的FB；(c)通过向经UV处理的FB中添加足量的碱性处理剂来处理经UV处理的FB以中和至少一部分酸性酿酒芳香物并将其转化为酸性酿酒芳香物的盐；和(d)将至少一部分酸性酿酒芳香物的盐从经碱处理、经UV处理的FB中分离以形成经UV处理的精制的FB。
在各种实施方案中，可以用UV光照射FB、经碱处理的FB和精制的FB的任意组合。作为非限制性实例，制备精制的FB的方法可以包括以下步骤：(A)提供包含以下的黄啤组合物：(i)包含一种或多于一种有机酸的酸性酿酒芳香物，所述一种或多于一种有机酸选自：乙酸；柠檬酸；乳酸；丙酸；丁酸；己酸；戊酸；异戊酸；琥珀酸；及其组合；和(ii)微生物污染物，所述微生物污染物包含一种或多于一种选自酵母、霉菌、病毒、细菌及其组合的微生物；(b)通过向黄啤组合物中添加足量的碱性处理剂来中和至少一部分酸性酿酒芳香物以将至少一部分有机酸转化为酸性酿酒芳香物的盐；(c)使用一种或多于一种选自以下的分离系统来从经碱处理的黄啤中除去至少一部分酸性酿酒芳香物的盐以形成精制的FB：超滤；纳滤；反渗透过滤；使用活性炭或海泡石材料吸附；塔式蒸馏；真空蒸馏；多级闪蒸；多效蒸馏；蒸气压缩蒸馏；离子交换层析，特别是阳离子交换层析；重力；离心；倾析；冻融系统；太阳能蒸发系统；和反向电渗析；和(d)用紫外(UV)光处理黄啤、经碱处理的黄啤或精制的FB中的至少一种足够时间以引起微生物污染物的至少99％(log-2)杀灭。在一些实施方案中，用UV光照射FB、经碱处理的FB和精制的FB中的每一个。在一些实施方案中，可以中和基本上所有的酸性酿酒芳香物，同时形成酸性酿酒芳香物的盐。在一些实施方案中，可以从经碱处理的FB过滤或以其他方式分离基本上所有的酸性酿酒芳香物的盐。在一些实施方案中，可以将所有的酸性酿酒芳香物中和并转化为酸性酿酒芳香物的盐，和/或可以从经碱处理的FB中分离全部的酸性酿酒芳香物的盐。在一些实施方案中，通过任何上述方法制备的精制的FB可能保留来自未经处理的FB的一部分酸性酿酒芳香物。在一些实施方案中，精制的FB可能不保留或基本上不保留来自未经处理的FB的酸性酿酒芳香物。在一些实施方案中，由含有发芽大麦的麦芽浆形成的麦芽汁可被发酵以形成麦芽黄啤，其中由此产生的精制的FB为NMB。
在各种实施方案中，可以基于所用分离和/或过滤系统的类型和质量来控制从经碱处理的FB中除去的盐的量。在一些实施方案中，在形成精制的FB时，至少约10重量％至最多约99.9重量％的共轭碱盐从经碱处理的FB中分离。在一些实施方案中，从经碱处理的FB中除去的共轭碱盐的量可以为10重量％至99.9重量％的任何值或范围，包括端值。在一些实施方案中，至少约80重量％至最多99.9重量％的盐从经碱处理的FB中除去。在一些实施方案中，至少约90重量％至最多约99重量％的盐从经碱处理的FB中除去。在一些实施方案中，至少约92重量％至最多约97重量％的盐从经碱处理的FB中除去。在一些实施方案中，约95重量％的盐从经碱处理的FB中除去。
在各种实施方案中，用于酿造FB包括但不限于黄啤的麦芽汁可在具有极少谷蛋白或完全不存在谷蛋白的情况下发酵。谷蛋白可存在于啤酒花中，以及一些用于形成麦芽浆的碳水化合物源中。在一些实施方案中，可发酵的碳水化合物源可以经改性以减少或除去谷蛋白直至谷蛋白的浓度为0ppm至20ppm，并可用来形成谷蛋白减少的黄啤。在一些实施方案中，可以在不存在发芽大麦和/或其他含谷蛋白的碳水化合物源的情况下制备麦芽浆，含谷蛋白的碳水化合物源的非限制性实例为小麦和黑麦。这样的无谷蛋白的碳水化合物源可选自小米、大米、高粱、玉米及其任何混合物或组合。在一些实施方案中，仅使用无谷蛋白的碳水化合物源来发酵麦芽汁，并且不向发酵混合物中添加啤酒花，以形成无谷蛋白的黄啤。在各种实施方案中，无谷蛋白或谷蛋白减少的黄啤可以经纯化、过滤和以其他方式加工形成无色、无气味和/或无风味的基酒，其可任选地被进一步加工形成无谷蛋白或谷蛋白减少的可饮用的FB。在一些实施方案中，由无谷蛋白的黄啤形成的基酒为GFB。
在各种实施方案中，添加到FB的碱性处理剂的量可以为足以减弱由精制的FB中的乙酸引起的醋样味道和/或气味的量。在一些实施方案中，添加到FB的碱性处理剂的量可以为足以使得来自乙酸的醋样味道在精制的FB中基本上感觉不到的量。根据本发明，添加到FB的碱性处理剂的量可以为足以使得来自乙酸的醋样气味在精制的FB中基本上感知不到的量。根据本发明，精制的FB中碱性处理剂的量使得所产生的精制的FB在感官上是纯净的，即没有可感知的味道或气味。
在各种实施方案中，任何上述无色、无气味和/或无风味的基酒醇，包括但不限于NMB、谷蛋白减少的基酒、GFB、GNS和果酒基酒可使用任何本文所述的或美国专利第10745658号、PCT公开号2020/036932及美国专利申请第16/927744号中公开的用于中和和/或除去酸性酿酒芳香物的方法形成。在一些实施方案中，酿造FB的方法还包括除去FB内所含的固体物以形成澄清的FB的步骤。在一些实施方案中，可用UV光照射麦芽汁、粗制发酵产物、黄啤、澄清的FB或黄啤、精制的FB或黄啤、基酒或在可饮用的FB的生产过程中形成的任何其他中间体中的一种或多于一种足够时间以杀灭相应的FB组合物内的至少一部分微生物污染物。在一些实施方案中，经中和的酸性酿酒芳香物、啤酒花酸和/或它们的相应盐中的至少一部分可任地选被保留，而无需随后从经处理的FB组合物中分离、过滤或以其他方式除去它们。特别地，在酸性酿酒芳香物方面且不受特定理论的限制，认为酸性酿酒芳香物仅可在酸性酿酒芳香物呈其酸性形式时通过味道检测到，而已被中和的有机酸性酿酒芳香物对味道的影响减小或可忽略不计，即使被中和的有机酸性酿酒芳香物和/或其盐仍然存在于FB内。
特别地，并且在各种实施方案中，用于从黄啤中和和/或除去酸性酿酒芳香物的方法可产生降低的或可忽略不计的乙酸水平的精制的FB，如果存在乙酸，其可产生醋样风味和通常不期望的气味。在一些实施方案中，精制的FB为NMB、谷蛋白减少的基酒、GFB、GNS或果酒基酒。在一些实施方案中，任何上述基酒或调味饮料内的任何醋样风味味道和/或气味对于饮用或闻该饮料的人来说可能是基本上感知不到或根本不存在的。
在各种实施方案中，由酸性酿酒芳香物的中和和除去形成的NMB、谷蛋白减少的基酒、GFB、GNS或果酒基酒可包括以下性质：(a)pH为5.5至8.5、优选5.8至6.5；和/或(b)乙醇含量为至少10体积％至最多20体积％；和/或(c)乙酸和乙酸酯的组合浓度小于1000ppm。在一些实施方案中，相对于乙酸，精制的FB的可滴定酸度小于约0.5克/升精制的FB，优选小于约0.25克/升精制的FB，并且质子化乙酸的浓度小于约百万分之100，优选小于约百万分之50，更优选小于百万分之25。在一些实施方案中，精制的FB可以没有可测量的质子化乙酸和/或相对于乙酸的可滴定酸度。
在各种实施方案中，由含有啤酒花材料的发酵形成的黄啤可另外包含啤酒花酸，其非限制性实例有葎草酮类(葎草酮、类葎草酮、加葎草酮)和蛇麻酮类(蛇麻酮、类蛇麻酮、加蛇麻酮)以及它们的差向异构体和同分异构体。在一些实施方案中，可向麦芽汁中添加啤酒花酸以预异构化形式发酵，该预异构化形式将抵抗UV催化分解成硫醇。
在各种实施方案中，用于减少或消除包含啤酒花酸的FB组合物内的微生物污染物的方法还可以包括在用UV光照射FB组合物之前将啤酒组合物内的至少一部分啤酒花酸中和成啤酒花酸盐并从FB组合物除去啤酒花酸盐的步骤。不受特定理论的限制，认为在用UV光照射啤酒组合物之前以盐形式除去啤酒花酸可减少或消除可以在UV处理步骤中形成的硫醇的形成。在一些实施方案中，中和啤酒花酸并除去啤酒花酸盐的步骤可包括以下子步骤：(i)提供包含一种或多于一种啤酒花酸的起始FB；(ii)通过向起始FB中添加足量的碱性处理剂来处理起始FB以中和至少一部分一种或多于一种啤酒花酸并将其转化为啤酒花酸盐；(iii)将至少一部分在步骤(ii)中形成的啤酒花酸盐从经碱处理的FB中分离，从而产生相对于起始FB组合物啤酒花酸的水平降低的精制的FB。在一些实施方案中，包含啤酒花酸的起始FB为黄啤。在一些实施方案中，包含啤酒花酸的起始FB为在形成可饮用的FB产品的过程中形成的中间体，包括但不限于FMB或硬苏打水饮料。
在各种实施方案中，黄啤可包含酸性酿酒芳香物和一种或多于一种啤酒花酸。通常，这样的啤酒花黄啤由包含啤酒花、酵母和麦芽汁的发酵混合物产生。在一些实施方案中，发酵混合物包含用过的啤酒花。因此，在一些实施方案中，可以向啤酒花黄啤中添加碱性处理剂以同时中和啤酒花酸和酸性酿酒芳香物两者中的至少一部分并形成它们各自的盐。在一些实施方案中，用于减少或消除含有酸性酿酒芳香物的啤酒花黄啤内的微生物污染物的方法可以包括以下步骤：(i)提供包含酸性酿酒芳香物和一种或多于一种啤酒花酸的啤酒花黄啤；(ii)通过向啤酒花黄啤中添加足量的碱性处理剂来处理啤酒花黄啤以中和至少一部分啤酒花酸和/或酸性酿酒芳香物并将其转化为一种或多于一种盐；和(iii)将至少一部分在步骤(ii)中形成的盐从经碱处理的啤酒花黄啤中分离，从而产生相对于步骤(i)中提供的啤酒花黄啤，啤酒花酸和/或酸性酿酒芳香物的水平降低的精制黄啤。在一些实施方案中，可以用UV光照射啤酒花黄啤，从而形成经UV处理的啤酒花黄啤，可以向该经UV处理的啤酒花黄啤中添加碱性处理剂。在一些实施方案中，在分离所述一种或多于一种盐以形成精制的黄啤之前，可以用UV光照射步骤(ii)中形成的经碱处理的啤酒花黄啤以形成经UV处理的、经碱处理的啤酒花黄啤。在一些实施方案中，在形成精制的黄啤后，可以用UV光照射它，从而形成经UV处理的精制黄啤。在一些实施方案中，用UV光照射黄啤、经碱处理的黄啤和精制黄啤的任意组合。在一些实施方案中，用UV光照射黄啤、经碱处理的黄啤和精制黄啤中的每一个。在一些实施方案中，可以中和基本上所有的酸性酿酒芳香物以形成盐。在一些实施方案中，可以中和基本上所有的啤酒花酸，同时形成啤酒花酸盐。在一些实施方案中，可以从经碱处理的黄啤过滤或以其他方式分离基本上所有的酸性酿酒芳香物的盐和/或啤酒花酸盐。在一些实施方案中，可以将所有的酸性酿酒芳香物中和并转化为盐，和/或可从经碱处理的黄啤分离全部量的酸性酿酒芳香物盐。在一些实施方案中，可以将所有的啤酒花酸中和并转化为啤酒花酸盐，和/或可以从经碱处理的黄啤分离全部量的啤酒花酸盐。在一些实施方案中，通过任何上述方法制备的精制黄啤可能保留来自未经处理的啤酒花黄啤的一部分酸性酿酒芳香物或啤酒花酸。在一些实施方案中，精制黄啤可不保留或基本上不保留来自未经处理的黄啤的酸性酿酒芳香物或啤酒花酸。
在各种实施方案中，当在中和之前对啤酒花黄啤进行UV处理时，存在的任何光催化的α-酸产物、特别是3-甲基丁-2-烯-1-硫醇，可与酸性酿酒芳香物盐和啤酒花酸盐同时从经碱处理的黄啤中分离。在一些实施方案中，可使用过滤，特别是选自超滤、纳滤、反渗透过滤及其组合的过滤技术，将光催化的α-酸产物和盐从经碱处理的黄啤中分离。在一些实施方案中，过滤包括反渗透过滤。在一些实施方案中，过滤包括纳滤和反渗透过滤。
在各种实施方案中，用于中和FB内的啤酒花酸或酸性酿酒芳香物的碱性处理剂可包含能够与酸反应的任何碱性化合物，包括强碱和弱碱。在一些实施方案中，碱性处理剂可为包含至少一种阿伦尼乌斯碱的苛性碱组合物，阿伦尼乌斯碱将增加水溶液中氢氧根离子的浓度。非限制性实例包括碱金属(I族)和碱土金属(II族)氢氧化物如氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化铯、氢氧化锶、氢氧化钙、氢氧化锂和氢氧化铷。根据本发明，碱性处理剂可包含最多约50重量％的氢氧化钠。根据本发明，碱性处理剂可包含最多50重量％的氢氧化钾。
在各种实施方案中，碱性处理剂可包含弱碱，其中碱及其共轭酸以彼此平衡的方式存在。根据本发明，碱性处理剂可包含最多50重量％的碳酸氢钠。在一些实施方案中，碱性处理剂可包含一种或多于一种苛性碱、一种或多于一种弱碱和/或一种或多于一种苛性碱与一种或多于一种弱碱的组合。
在各种实施方案中，可向FB中滴定的碱性处理剂的量可以为足以中和至少约10重量％至最多约99.9重量％的酸性酿酒芳香物和/或啤酒花酸的量，包括10重量％至99.9重量％的任何中和百分数或范围，包括端值。在一些实施方案中，至少约90％至最多约99％的酸性酿酒芳香物和/或啤酒花酸被中和。在一些实施方案中，可向FB中滴定足够的碱性处理剂以中和所有或基本上所有存在的酸性酿酒芳香物和/或啤酒花酸。
在各种实施方案中，被中和的酸性酿酒芳香物和/或啤酒花酸的部分可通过加到FB、特别是黄啤中的碱性处理剂的量来控制，以在经碱处理的产品中达到目标pH。在一些实施方案中，经碱处理的FB的目标pH可为至少约5.0至最多约8.7，包括5.0至8.7的任何pH值或范围，包括端值。在一些实施方案中，经碱处理的FB的目标pH为至少约5.5至最多约7.0。在一些实施方案中，经碱处理的FB的目标pH为至少约5.8至最多约6.5。在一些实施方案中，经碱处理的FB的目标pH为至少约7.0至最多约8.7。在一些实施方案中，经碱处理的FB的目标pH大于约8.7。
在各种实施方案中，被中和的啤酒花酸或酸性酿酒芳香物内的有机酸中的每一种的百分数可以为每种组成酸的pKa和经碱处理的FB的pH的函数。例如，在pH为5.75并含有乙酸(pKa约4.75)的组合物中，10％的乙酸保持其酸形式，而90％的乙酸处于其共轭碱形式(乙酸盐)。如果乳酸(pKa约3.8)也存在于组合物内，则约1％的乳酸保持其酸形式，而约99％以其共轭碱乳酸盐存在。不受特定理论的限制，认为可以存在的其他弱酸包括啤酒花酸和包含在酸性酿酒芳香物内的有机酸，其非限制性实例有丙酸、丁酸和/或酒石酸，基于它们各自的pKa值和组合物的pH，具有类似的平衡。因此，在一些实施方案中，加到FB中的碱性处理剂的量可为足以升高pH以引起至少约10重量％至最多约99.9重量％的酸在经碱处理的FB中以其共轭碱形式存在的量。在一些实施方案中，经碱处理的FB中以其共轭碱形式存在的酸的量可以为10重量％至99.9重量％的任何值或范围，包括端值。在一些实施方案中，在经碱处理的FB内至少约80重量％至最多约99.9重量％的酸呈其相应的共轭碱形式。在一些实施方案中，在经碱处理的FB内至少约90重量％至最多约99重量％的酸呈其相应的共轭碱形式。在一些实施方案中，在经碱处理的FB内至少约92重量％至最多约97重量％的酸呈其相应的共轭碱形式。在一些实施方案中，在经碱处理的FB内约95重量％的酸呈其相应的共轭碱形式。
在各种实施方案中，以其酸性形式存在的啤酒花酸或酸性酿酒芳香物的相对丰度和以共轭碱存在的量可以用比率表示。例如，关于乙酸，在其pKa时含乙酸的组合物为50:50，而在pH 5.75时，比率为90:10。因此，酸性酿酒芳香物含量的降低可以针对单一酸例如乙酸的中和。不受特定理论的限制，并且如上所述，在添加碱性处理剂时，与乙酸同时存在于黄啤中的其他酸也被中和，即使它们没有被定量。在一些实施方案中，在经碱处理的FB中乙酸盐与乙酸相比的相对丰度可以为至少约50:50至最多约99.9:0.1。在一些实施方案中，在经碱处理的FB中乙酸盐与乙酸的相对丰度可以为约90:10至最多约99:1。在一些实施方案中，在经碱处理的FB内所有或基本上所有的乙酸可以被中和成乙酸盐。在一些实施方案中，当经碱处理的FB的pH被升高至至少8.7时所有或基本上所有的乙酸可以被中和。
在各种实施方案中，本文所述的任何用于降低啤酒花酸或酸性酿酒芳香物的浓度的方法还可以包括在中和后对经碱处理的FB进行的一个或多于一个除盐或分离步骤。在一些实施方案中，除去步骤可以包括使经碱处理的FB通过过滤器以分离和除去啤酒花酸盐和/或酸性酿酒芳香物盐。通常，合适的过滤器可以包括足以使海水脱盐的过滤器或分离装置。用于从包含水和FB的液体组合物中分离盐的过滤系统的非限制性实例如上所述包括：超滤、反渗透过滤和纳滤。在一些实施方案中，可以在中和之前过滤FB以从FB除去其他微粒或可过滤的酿酒芳香物。在一些实施方案中，从经碱处理的FB中分离中和的盐可以包括除过滤外或替代过滤的分离步骤，包括但不限于：活性炭吸收；塔式蒸馏；真空蒸馏；多级闪蒸；多效蒸馏；蒸气压缩蒸馏；离子交换层析，特别是阳离子交换层析；重力；离心；倾析；冻融系统；太阳能蒸发系统；和反向电渗析。
在各种实施方案中，可以向发酵混合物的一种或多于一种组分施加UV光。在一些实施方案中，可在形成发酵混合物之前用UV光照射发酵过程中采用的水或“酿造用水”。在一些实施方案中，酿造用水可为反渗透纯化(RO)水。在一些实施方案中，在形成发酵混合物之前用UV光照射RO酿造用水。在一些实施方案中，麦芽汁由不含啤酒花材料的麦芽浆形成。
在各种实施方案中，酿造黄啤的方法可包括以下步骤：(a)提供具有微生物污染物的麦芽汁，所述麦芽汁包含一种或多于一种从可发酵的碳水化合物源提取的糖或淀粉，可发酵的碳水化合物源选自小米、大米、高粱、玉米、大麦、小麦、黑麦及其混合物；(b)用UV光处理麦芽汁足够时间以杀灭麦芽汁内的至少一部分微生物污染物，从而形成经UV处理的麦芽汁；(c)向经UV灭菌的麦芽汁中添加酵母以形成发酵组合物；和(d)将发酵组合物内的淀粉和糖发酵成乙醇，从而形成黄啤。在一些实施方案中，所提供的麦芽汁还包含从啤酒花植物中提取的啤酒花酸。在一些实施方案中，使发酵组合物内的淀粉和糖发酵的步骤还包括浸泡用过的啤酒花的子步骤。在一些实施方案中，酿造FB的方法还包括向麦芽汁中添加一种或多于一种可发酵的糖的步骤，可发酵的糖选自右旋糖、蔗糖、玉米糖浆及其组合。在一些实施方案中，可发酵的碳水化合物源为麦芽提取物并且可发酵的糖为右旋糖。在一些实施方案中，麦芽提取物占麦芽提取物与右旋糖的总重量小于5重量％的任何值(即，麦芽提取物与右旋糖的比率小于1:20)。在一些实施方案中，麦芽提取物占麦芽提取物与右旋糖的组合小于1重量％的任何值。在一些实施方案中，麦芽提取物占麦芽提取物与右旋糖的总重量小于0.1重量％(即，麦芽提取物与右旋糖的比率小于1:1000)。
在各种实施方案中，黄啤由麦芽汁的发酵形成，所述麦芽汁不包含从可发酵的碳水化合物源如从麦芽提取物提取的碳水化合物。在一些实施方案中，这样的酿造黄啤的方法可包括以下步骤：(a)提供具有微生物污染物的麦芽汁，所述麦芽汁包含一种或多于一种选自右旋糖、蔗糖、玉米糖浆及其组合的可发酵的糖；(b)用UV光处理麦芽汁足够时间以杀灭麦芽汁内的至少一部分微生物污染物，从而形成经UV处理的麦芽汁；(c)向经UV灭菌的麦芽汁中添加酵母以形成发酵组合物；和(d)将一些或基本上所有的可发酵的糖发酵成乙醇，从而形成黄啤，其中所述麦芽汁不含从可发酵的碳水化合物源提取的碳水化合物，所述可发酵的碳水化合物源选自小米、大米、高粱、玉米、大麦、小麦、黑麦及其混合物。在一些实施方案中，所述一种或多于一种可发酵的糖为右旋糖。在一些实施方案中，仅由可发酵的糖产生的中性基酒被称为糖酿造基酒。
在各种实施方案中，在任一上述方法中提供麦芽汁的步骤还可包括以下子步骤：(i)在啤酒花的存在下将麦芽汁煮沸足以引起异构化啤酒花酸从啤酒花提取到麦芽汁中的时间；(ii)将麦芽汁冷却至沸腾、特别是至发酵温度以下；和(iii)从麦芽汁除去啤酒花以产生液体的加啤酒花的麦芽汁的实施方案。在一些实施方案中，可将麦芽汁煮沸至少2分钟至最多两小时。发酵温度可为在其下酵母可将麦芽汁中的淀粉和糖发酵成醇的任何温度。基于用于发酵的酵母的种类和特征和/或所生产的FB的类型来选择发酵温度完全在本领域技术人员的能力范围内。在其他实施方案中，可通过向黄啤中添加足量的碱性处理剂来中和至少一部分所述一种或多于一种啤酒花酸并将其转化为啤酒花酸盐而处理由加啤酒花的麦芽汁的发酵产生的黄啤以除去任何光催化的α-酸产物，特别是3-甲基丁-2-烯-1-硫醇；并将至少一部分啤酒花酸盐从经碱处理的黄啤中分离，从而产生精制的黄啤。在一些实施方案中，分离步骤使用纳米过滤和/或反渗透过滤系统进行。
在各种实施方案中，用于杀灭FB内的微生物污染物的线上UV处理系统可以包含：(a)用于输送FB流的管道系统；(b)一个或多于一个配置为用UV光照射FB流的UV处理装置；(c)流量或时间延迟配置；和(d)与流量或时间延迟配置电子通讯用于调节通过每个UV处理装置的FB流的流率的控制器，例如中央可编程逻辑控制器。
在各种实施方案中，每个UV处理装置可配置为处理选自以下的任何FB产物：起始材料，包括但不限于酿造用水、麦芽汁；黄啤、澄清的黄啤；经碱处理的黄啤；精制的FB，包括但不限于基酒、NMB、谷蛋白减少的基酒、GFB、GNS或果酒基酒，以及由其产生的任何FMB或可饮用的FB产品。在一些实施方案中，线上UV处理系统可包含用于用UV光照射麦芽汁的UV处理装置，以及用于在装罐、装瓶或装桶之前用UV光照射精制的FB、FMB和/或其他可饮用的FB的UV处理装置。
在各种实施方案中，线上UV处理系统可与用于从FB流中和和除去酸性酿酒芳香物的线上苛性碱定量给料系统结合。在一些实施方案中，线上中和可以包括：(a)用于输送FB流的管道系统；(b)一个或多于一个用于检测FB流的pH的pH计，或一个或多于一个用于检测经处理的FB流的pH的pH计，或两者；(c)用于容纳碱性处理剂的碱容器；(d)用于向FB流中引入受控量的碱性处理剂的计量工具；和(e)与一个或多于一个pH计和计量工具通讯的控制器，例如中央可编程逻辑控制器。计量工具可以是计量泵或液体流量控制器。在一些实施方案中，线上苛性碱定量给料系统还包括用于将碱性处理剂均质化到FB流中的混合工具。混合工具可包括线上混合器、滞留管道和线上混合容器，或再循环系统。在一些实施方案中，线上苛性碱定量给料系统还可包括用于检测FB流、经处理的FB流或两者的电导率的电导计。
在各种实施方案中，含有酸性酿酒芳香物的FB的非限制性实例为黄啤，可按以下步骤在包含线上苛性碱定量给料系统和至少一个分离装置的线上中和系统内中和：(1)将包含酸性酿酒芳香物的FB流引入到线上苛性碱定量给料系统中；(2)使用pH计检测FB流的pH；(3)使用控制器确定足以中和一些、大多数或所有酸性酿酒芳香物的碱性处理剂的中和量；(4)将中和量的碱性处理剂从碱容器分配到FB流中，形成经处理的FB流，以使一些、大多数或所有的酸性酿酒芳香物形成为盐，和(5)将至少一部分酸性酿酒芳香物的盐从FB流分离。在一些实施方案中，线上苛性碱定量给料系统可包含用于检测在碱性处理剂被引入并混合进FB流中之处下游的位置处FB流的pH的pH计或用于检测经处理的FB流的pH的pH计或两者。控制器可使用检测到的经处理的黄啤流的pH来确定碱性处理剂的足够中和量。在各种实施方案中，经处理的黄啤流的pH通过FB流内的一种或多于一种酸性酿酒芳香物的pKa值来选择或确定。在一些实施方案中，所述至少一个分离装置还可包括一个或多于一个如上所述的过滤或除去系统。在一些实施方案中，线上苛性碱定量给料系统可包含纳米过滤和/或反渗透过滤系统。
在各种实施方案中，在线上苛性碱定量给料或UV处理系统内，FB流的量可具有质量或体积流率，并且碱性处理剂的中和量可具有质量或体积流率。在一些实施方案中，FB流或碱性处理剂的质量或体积流率可基本上恒定。在一些实施方案中，FB流或碱性处理剂的质量或体积流率可基于包括但不限于以下的因素检测和调节：FB流的检测pH、FB流的当前质量或体积流率和/或一定质量或单位体积的FB流待经受的理想UV光剂量。
本发明的这些及其他实施方案在以下详细描述中对于本领域普通技术人员将变得明显。
附图说明
图1示出了说明酿造啤酒的一般过程的流程图。
图2示出了说明在无糖化步骤的情况下酿造啤酒的一般过程的流程图。
图3示出了α-酸、β-酸及其组成成分的化学结构。
图4示出了说明在煮沸含有啤酒花酸的麦芽汁后葎草酮向异葎草酮转化的反应方案。
图5示出了说明由于异葎草酮在UV光存在下分解而产生3-甲基丁-2-烯-1-硫醇的反应方案。
图6A示出了说明在发酵之前用UV光照射麦芽汁以对麦芽汁进行处理、消毒或灭菌的示例性方法的流程图。
图6B示出了说明在发酵之前用UV光照射右旋糖/水麦芽汁以对麦芽汁进行处理、消毒或灭菌的示例性方法的流程图。
图7示出了说明在进一步加工形成可饮用的发酵饮料之前用UV光照射黄啤以对黄啤进行处理、消毒或灭菌的示例性方法的流程图。
图8示出了苛性碱定量给料系统和使用在线连续中和系统、采用苛性碱溶液计量泵中和FB溶液中的有机酸的过程的示意图。
图9示出了说明使麦芽汁发酵以最终产生可饮用的FB的示例性过程的流程图，其包括碱处理步骤和至少一个UV处理步骤。
具体实施方式
定义
如本文所用，术语“和/或”当在用于列举实体的情况下是指单独存在或组合存在的实体。因此，例如，短语“A、B、C和/或D”包括单独的A、单独的B、单独的C和单独的D，但也包括A、B、C和D的任何及所有组合和子组合。
如本文所用，术语“黄啤”(也称为“新啤酒”或“生啤酒”)是指在已倾析、过滤或以其他方式除去酵母后的未经改性的含乙醇的发酵液体产物。
术语“经碱处理的黄啤”是指在用碱性处理剂中和或处理形成酸性酿酒芳香物的盐后的黄啤溶液，但其中盐尚未从溶液分离。术语“经UV处理的黄啤”是指已用UV光照射的黄啤或经碱处理的黄啤的溶液。
如本文所用，术语“苛性碱”是指在与水相互作用时完全离解产生氢氧根离子而形成具有强碱性pH的溶液的化合物。这样的化合物包括但不限于I族和II族氢氧化物如氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化铯、氢氧化锶、氢氧化钙、氢氧化锂和氢氧化铷。
如本文所用，关于“澄清的发酵饮料”，术语“澄清”可以指酿造工业中描述从麦芽汁、啤酒或其他发酵饮料中除去固体物的任何过程的一般术语。根据本发明，可使用任何机械、化学或物理分离技术使发酵饮料或精制发酵饮料变澄清。非限制性实例包括：超滤；反渗透过滤；纳滤；粒状活性炭分离；塔式蒸馏；真空蒸馏；多级闪蒸；多效蒸馏；蒸气压缩蒸馏；离子交换层析，特别是阳离子交换层析；重力；离心；倾析；冻融系统；太阳能蒸发系统；和反向电渗析。
如本文所用，术语“酿酒芳香物”为在发酵过程中产生并可少量存在于发酵饮料内的除所需种类的醇、乙醇以外的物质。常规的酿酒芳香物的实例有化学物质如甲醇、丙酮、乙醛、酯、单宁、醛和其他有机化合物。
如本文所用，短语“酸性酿酒芳香物”是指有机酸，其实例可以为乙酸、乳酸、丙酸、酒石酸和丁酸，其可以影响发酵饮料的味道或气味。短语“酸性酿酒芳香物”可指发酵饮料中存在的所有的酸或有机酸，或者其可以指存在的酸或有机酸的子集，下至单一酸或有机酸。
如本文所用，术语“发酵饮料”(FB)是指一种液体饮料溶液，它是来自任何可发酵糖源，通常在所有酵母被除去之后的发酵产物，而不管其是否含有乙醇。FB可以包括但不限于，嗜酸饮料(acidophiline)、agkud、阿里勃莱酒(aleberry)、发酵乳(amasi)、阿里勃莱酒(aleberry)、日本甘酒(amazake)、apo、ara、aahalina、bais、甘蔗酒、啤酒、比格尼葡萄酒、bikkle、比奥纳德(bionade)、blaand、boj、波扎(boza)、brottrunk、可尔必思(calpis)、cauim、青稞酒、Chibuku Shake Shake、吉开酒(chicha)、苹果酒、科约尔葡萄酒(coyolwine)、Doogh、海南蒲桃酒(duhat wine)、Fassbrause、姜啤、枸杞酒、Handia、Hardaliye、黄酒、Ibwatu、Intus、Jabol、Jun、Kabarwaran、Kasiri、克非尔(kefir)、Kilju、Kinutil、康普茶、马奶酒、格瓦斯、Kwete、菲律宾椰酒、拉西酸奶奶昔(lassi)、Mageu、麦芽饮料、麦芽酒饮料、乳冻(matzoon)、莫比酒(mauby)、Mbege、米丽萨(merisa)、Neera、Nihamanchi、Oshikundu、Palek、棕榈酒、Pangasii、Parakaria、梨酒、Podpiwek、pruno、龙舌兰酒、Purl、Pejvelac、米酒、Pyazhenka、萨尔干()、食醯(sikye)、Tapuy、特胡一诺(tejuino)、丹板奇酒(tepache)、Tesgüino、Thwon、缇比茶(tibicos)、中心酒(tiswin)、冬巴酒(tongba)、Tono、Tuba、Umqombothi、葡萄酒和/>术语“发酵饮料”还包括经蒸馏形成酒的FB。
如本文所用，术语“调味的麦芽饮料”(FMB)是指一旦中性麦芽基酒已被过滤、处理和加工以制备可消费的饮料产品后形成的最终麦芽饮料产品。
如本文所用，术语“无谷蛋白”是指啤酒组合物基本上不含谷蛋白。无谷蛋白基酒(GFB)可通过从任何不含谷蛋白的可发酵糖源(包括谷物)发酵糖来制备。这样的无谷蛋白的谷物包括但不限于：小米、大米、高粱、荞麦和/或玉米。根据本发明，GFB是在不存在麦芽、特别是发芽大麦或啤酒花材料的情况下制备的。
如本文所用，术语“谷蛋白减少的”或“除去谷蛋白的”是指啤酒含有少于20ppm的谷蛋白。通常，谷蛋白减少的或除去谷蛋白的啤酒从大麦、黑麦和其他含有谷蛋白的可发酵糖源制备，但其中在发酵完成后从饮料除去谷蛋白。然而，谷蛋白减少的和除去谷蛋白的饮料可以由含总共小于20ppm的极少量谷蛋白的可发酵糖源制备。
如本文所用，术语“糖化”是指将麦芽中通常存在的淀粉转化为低级糖分子的过程，包括单糖、二糖和三糖，它们适合用酵母发酵以产生乙醇。
如本文所用，术语“中和”是指用碱性处理剂中和发酵饮料中的至少一部分酸，包括有机酸，以由其形成盐，包括有机盐。
如本文所用，术语“中性麦芽基酒”(NMB)或“麦芽饮料基酒”是指由于对黄啤或其他发酵饮料过滤、处理和/或脱色而形成的含乙醇的液体。根据本发明，通过本发明的方法和系统产生的NMB是无色、无风味和/或无气味的。
如本文所用，术语“感官上纯净的”是指经中和或精制的FB，其中在中和和/或分离后，即使一部分有机酸酿酒芳香物仍以其酸性形式存在，但基本上没有可感知的来自在被中和之前最初存在于FB中的有机酸酿酒芳香物的味道或嗅味。
如本文所用，关于“精制的发酵饮料”，术语“精制”可指通过本发明的方法和系统产生的发酵饮料，其中发酵饮料内的一种或多于一种酸性酿酒芳香物中的部分或全部已被碱性处理剂中和形成盐，并且部分或全部的盐随后从经中和的发酵饮料中除去而产生精制的发酵饮料。根据本发明，精制的发酵饮料可由麦芽汁、啤酒或其他发酵饮料内的固体物已经澄清但其中一部分或所有在发酵过程中天然产生的酸性酿酒芳香物未被除去的澄清发酵饮料制备。根据本发明，精制的发酵饮料可由其中仅除去了固体物的发酵饮料或由先前尚未澄清的发酵产物制备。根据本发明，发酵饮料可被同时澄清和精制，只要分离技术或装置在除盐外还除去通常将在澄清过程中除去的固体物即可。根据本发明，可将经处理的黄啤精制形成精制啤酒，而不还形成澄清啤酒，并可稍后将精制啤酒澄清形成澄清啤酒。
如本文所用，术语“可滴定酸度”为溶液中可滴定酸的总质量的量度，通常以克/升表示。可滴定酸的总质量包括水合氢离子和仍被质子化的弱酸，如乙酸(CH3COOH)。在酿造工业中，常使用可滴定酸度来量化给定FB、GFB、谷蛋白减少的或除去谷蛋白的FB、NMB、FMB、饮料酒或其他中和产品中存在的有机酸，以评估饮料中可感知的酸度。
如本文所用，术语“麦芽汁”或“麦芽汁提取物”是指从糖化和/或蒸煮过程获得的富含糖的溶液或混合物，其适合用酵母发酵以产生乙醇。
制备消毒或灭菌的啤酒的发酵过程
本发明提供了用于处理、消毒或灭菌发酵饮料(FB)溶液的方法和系统，发酵饮料(FB)溶液包括但不限于粗制发酵产物(黄啤)；市售和/或可饮用的发酵饮料，包括但不限于调味麦芽饮料(FMB)和硬苏打水；和/或在制备这样的可饮用的FB产品的过程中形成的中间体。在用UV光处理含有异构化的啤酒花酸的FB组合物后，所产生的硫醇会赋予啤酒臭鼬的“日光臭”味道，其可从经UV处理的FB分离。结果是FB产品被消毒并且在一些实施方案中被灭菌除去微生物污染物，这些微生物污染物可能直接产生于发酵过程和/或从用来生产市售和/或可饮用的FB的设备、部件和过程引入。
形成用于制备中性麦芽基酒(NMB)的发酵产物的传统方法是本领域广为人知的并特别是在美国专利第4440795、5294450、5618572和7008652号以及美国专利公开2014/0127354中有详细描述，其公开内容通过引用整体并入本文。本领域技术人员应理解，虽然发酵产物本身可被称为“啤酒”或“黄啤”，但这些是描述发酵产物的通用术语而不一定是商业上作为啤酒销售的可饮用的FB。
图1中说明了一般化的啤酒制作过程的流程图。该过程还在De Keukeleire(2000)Quimica Nova23(1):108-112中有详细描述，其公开内容通过引用整体并入本文。通常，要生产啤酒，必须首先获得麦芽的供应。麦芽可以是本领域已知的适合于制备啤酒和其他酿造饮料的任何常规类型。合适的麦芽的一个非限制性实例为“Brewers Malt”，其可获自Briess Malt&Ingredients Co.。然后将麦芽与去离子水合并并在高温下加热以产生麦芽浆。在此阶段，麦芽浆将含有各种麦芽来源的可发酵糖(例如包括但不限于麦芽糖和麦芽三糖)，其可以被酵母发酵成乙醇，以及若干麦芽来源的不可发酵糖(例如包括但不限于麦芽四糖和麦芽五糖)，其不可以被酵母分解成乙醇。
在已生成糖化产物后，常使用酿造领域中已知的用于过滤或倾析糖化产物的任何装置或过程由其除去固体物。液体滤液也可通过本领域已知的用于生成富含糖的发酵组合物的若干过程中的任何一种进行改性，该富含糖的发酵组合物通俗地称为麦芽汁或麦芽汁提取物。这样的过程包括但不限于添加能够分解淀粉的酶，随后加热麦芽浆以催化淀粉向糖的化学转化和补充额外的可发酵糖(例如，右旋糖、蔗糖和/或玉米糖浆)和/或“啤酒花材料”，其可涵盖广泛的不同产品，包括但不限于啤酒花果、预异构化的颗粒状啤酒花和/或溶剂提取的浓缩啤酒花提取物。尽管与存在的大量麦芽相比啤酒花通常只占麦芽汁的一小部分，但啤酒花材料可能是定性上主要的成分，其对啤酒制作过程和最终的可饮用啤酒产品有着若干影响。这些影响包括但不限于与蛋白质和多肽形成不溶性复合物、增强啤酒的胶体稳定性、对细菌污染物的灭菌作用以及贡献苦味。另一方面，啤酒花材料在的啤酒花酸可转化为硫醇，从而在啤酒产品中引起日光臭风味和气味。
然后可向麦芽汁中添加酵母以启动发酵，让发酵持续直至没有可发酵糖剩下为止。通常，发酵过程可持续7天至11天，但发酵时间最终取决于众多因素，包括但不限于温度。较温暖的温度通常会导致更快的发酵，但过度的热会产生若干问题并且是常常要避免的。在发酵完成后，使来自含醇发酵产物的酵母从产物沉降并通过常规的倾析、离心和/或过滤技术除去，形成不可饮用的黄啤。
基于存在的有机酸的种类和总浓度，黄啤通常具有约4.0+/-0.25的pH，并且通常是有色、芳香的并含有未从粗制发酵产物除去的较小沉淀物。导致黄啤中令人不悦的味道和气味的非啤酒花酸化合物，如通常在熟化期期间分解的双乙酰和戊烷-2,3-二酮，常从几天到数周不等，直至这些化合物达到十亿分之几(ppb)的浓度范围或更低浓度。另外，可对黄啤进行物理加工以除去不会随时间分解的其他杂质。为商业销售而生产的啤酒和其他发酵饮料(FB)也可在临包装前进行暂态巴氏杀菌以对产品灭菌。
或者，可以通过将包含易于发酵的单糖如右旋糖的溶液与酿造用水合并而在不糖化的情况下生成麦芽汁，如图2所示。可对麦芽汁进行巴氏杀菌并与麦芽提取物、酵母和其他任选组分如啤酒花合并以启动发酵。然后可类似于上面图1中示意的过程过滤、熟化和包装发酵产物。
啤酒花和啤酒花酸
在存在啤酒花材料的情况下酿造的FB的味道部分源自若干不同的挥发性和非挥发性化合物的感官印象。在啤酒花材料内，挥发性化合物通常含在啤酒花油中(啤酒花中0.5％至3％)，而非挥发物存在于啤酒花多酚级分中(3％至6％)，有助于在品尝过程中获得饱满的口感，参见上面De Keukeleire。在对含有啤酒花的麦芽汁进行常规煮沸或暂态巴氏杀菌的过程中，许多组成成分会挥发或氧化，从而形成若干啤酒花来源的组成成分，这些成分在很大程度上与啤酒花中存在的原始化合物不同。特别地，啤酒花酸如α-酸(葎草酮)和β-酸(蛇麻酮)是造成苦味感官特征的最重要因素中的一些。α-酸和β-酸均各含有三种组成成分，其基于衍生自疏水性氨基酸：亮氨酸、缬氨酸和异亮氨酸的侧链的性质而不同。这些组成成分在图3中示出。α-酸和β-酸及其组成成分均以纯净状态的淡黄色固体存在，在水中的溶解性差，并几乎没有苦味。此外，在其天然形式中，啤酒花酸会强烈抑制革兰氏阳性细菌的生长，但不会抑制产生乳酸、乙酸和其他有机酸的细菌。
然而，α-酸和β-酸都对改性敏感，特别是由氧化反应和/或光催化形成的α-酸和β-酸的反应产物，它们确实具有令人不快的感官特性，即使它们保护FB本身免受氧化。α-酸在水沸腾过程期间特别容易热异构化为异葎草酮，如图4中的反应图式所示。每个葎草酮产生两个差向异构葎草酮：顺式-异葎草酮和反式-异葎草酮，导致六个主要的异α-酸(顺式-异葎草酮和反式-异葎草酮、顺式-异辅葎草酮和反式-异辅葎草酮、顺式-异加葎草酮和反式-异加葎草酮)。所有异葎草酮都强烈的苦，并通常以约15ppm至约100ppm的范围存在于市售啤酒中，但来自异葎草酮的苦味可用残留的糖改性而给出“令人愉快的苦味”味道。
在整个酿造工业中广为人知的是，异α酸在UV光的存在下对分解敏感，这会导致“日光臭”风味的形成。异α-酸具有偶姻基团，其由C(4)处的叔醇和氨基酸侧链的也在C(4)处的羰基基团组成，如图4所示。用UV光活化异葎草酮使得键通过Norrish I型反应断裂，产生羰基-酰基自由基对。随后从酰基自由基失去一氧化碳并且所得碎片结果与硫醇自由基的复合可形成化合物3-甲基丁-2-烯-1-硫醇(也称为“臭鼬味硫醇”)以及脱氢葎草酸(其本身是一种有害的降解产物)，参见美国专利第5073396号，其公开内容通过引用整体并入本文。产生3-甲基丁-2-烯-1-硫醇的反应图式在图5中示出。风味阈值如此之低，以至于仅十亿分之几(ppb)的浓度也会不可逆地破坏FB质量。
因此，包含α-酸的组合物通常不能使用UV光消毒或灭菌而不引起臭鼬味硫醇的形成。可含有α-酸的此类组合物的非限制性实例有麦芽汁、麦芽汁提取物、黄啤、中性基酒和可饮用的FB产品，包括但不限于FMB和硬苏打水饮料。取而代之的是，组合物可通过煮沸或暂态巴氏杀菌来消毒或灭菌，但通过任一过程施加热都会导致葎草酮向异葎草酮的转化，使得FB在暴露于UV光时易于出现臭鼬味。
与α-酸相反，β-酸不能形成异酸，因为它们不含芳香叔醇，因此对光催化形成硫醇不敏感。然而，β-酸对有氧氧化反应敏感，其会导致随时间推移增加且潜在地不希望有的苦味风味。这样的降解产物包括但不限于：羟基三环蛇麻酮(均为差向异构体)、脱氢三环蛇麻酮(均为差向异构体)、过氧氢三环蛇麻酮(均为差向异构体)和去甲三环蛇麻酮(参见例如A.等人,Acta Horticulturae(2013)1010:221-230和Krofta,K.等人,KvasnyPrum59:306-312，其公开内容通过引用整体并入本文)。
用UV光处理发酵产物
在一个实施方案中，本发明提供了通过用紫外(UV)光照射FB组合物来处理、消毒和/或灭菌FB组合物和用于除去由啤酒花酸形成的赋予组合物日光臭和臭鼬味感官体验的风味味道和气味的方法，所述FB组合物包括但不限于黄啤、FB中间体、基酒、FMB和其他可饮用的FB。在其他实施方案中，当啤酒花酸存在于FB组合物内时，可以在用UV光照射FB组合物之前将啤酒花酸中和并从FB组合物除去。
因此，在另一个实施方案中，可以根据其中发酵中采用的组分中的至少之一经UV处理的方法来发酵黄啤。在一些实施方案中，麦芽汁可以在被加到发酵混合物中之前用UV光照射。在一些实施方案中，麦芽汁由经过滤的糖化产品形成。在另一个实施方案中，酿造用水在与右旋糖和麦芽提取物合并之前经UV处理。在一些实施方案中，在用UV光照射麦芽汁时，麦芽汁不含啤酒花材料，特别是啤酒花酸。在其他实施方案中，在用UV光照射麦芽汁时，麦芽汁含有啤酒花材料，特别是啤酒花酸，更特别是葎草酮。在其他实施方案中，将啤酒花酸从经UV处理的麦芽汁分离。在其他进一步的实施方案中，在发酵完成后将啤酒花酸从黄啤分离。
在一个非限制性实例中，可以采用UV光来处理、消毒或灭菌发酵中使用的麦芽汁以产生黄啤，该黄啤随后被加工形成中性基酒。这样的方法，如图6A所示，可包括步骤：(a)提供麦芽汁，所述麦芽汁由糖化形成，所述糖化包含一种或多于一种从可发酵碳水化合物源提取的可发酵碳水化合物(淀粉和糖)，所述可发酵碳水化合物源选自小米、大米、高粱、玉米、大麦、小麦、黑麦及其混合物；(b)用紫外(UV)光，在图6A中以hv示出，处理麦芽汁足够时间以杀灭麦芽汁或麦芽汁提取物内的至少一部分微生物污染物，从而形成经UV处理的麦芽汁；(c)向经UV处理的麦芽汁中添加酵母以形成发酵组合物；和(d)将发酵组合物内的基本上所有的可发酵碳水化合物(淀粉和糖)发酵成乙醇，从而形成发酵产物。在一些实施方案中，在添加酵母启动发酵之前，可任选地向经UV处理的麦芽汁中添加啤酒花。
在另一个非限制性实例中，麦芽汁可由糖(优选右旋糖)和水(优选去离子水或反渗透纯化水)的溶液形成，如图6B所示。任选地，在与右旋糖合并之前，水本身可用UV光照射和处理。在一些实施方案中，可以采用由右旋糖和水形成的麦芽汁来形成调味可饮用的FB的生产中采用的无谷蛋白基酒，作为一个非限制性实例，调味可饮用的FB包括硬苏打水饮料。在一些实施方案中，类似于图6A中所示的过程，可将右旋糖/水麦芽汁与酵母合并以形成发酵混合物。在一些实施方案中，在形成发酵混合物时，可将右旋糖/水麦芽汁与麦芽提取物和任选地啤酒花与酵母一道合并。在一些实施方案中，麦芽提取物为小米麦芽提取物。
在另一个实施方案中，可以采用UV光来处理、消毒或灭菌调味麦芽饮料、硬苏打水或由中性基酒形成的其他产品，特别是不具有任何啤酒花材料的产品。中性基酒，特别是中性麦芽基酒，可以根据美国专利第4440795、5294450、5618572和7008652号以及美国专利公开2014/0127354中描述的任何过程的过程形成，这些专利及专利公开在上文通过引用整体并入本文。
可使用在食品和水处理工业中公知的流体辐射处理系统向本文的任何起始材料和/或FB组合物施加UV光。描述这样的流体辐射处理系统的若干专利和专利公开包括美国专利第4317041、4482809、4872980、5006244、5418370、5539210、5846437、5866910、5994705、6015229、6916452、7166850、7390225、7695675、7985956、8167654和8766211号，其公开内容通过引用整体并入本文。
通常，向样品施加UV光以实现微生物群体的目标“杀灭”，从而导致特定表面、组合物或样品的处理、消毒或灭菌。在各种实施方案中，至少约90％的微生物污染物被灭活。灭活90％的微生物污染物相当于啤酒内微生物群体的log-1减少。在一些实施方案中，用UV光照射啤酒足以消毒除去啤酒内至少约log-2(99％)部分的微生物污染物、例如至少log-3(99.9％)、log-4(99.99％)、log-5(99.999％)或log-6(99.9999％)的时间。在一些实施方案中，用UV光的处理实现组合物内微生物的至少log-3杀灭(消毒)。在一些实施方案中，用UV光的处理实现样品内微生物的至少log-5杀灭(灭菌)。
在灭活的水性组合物并且在一些情况下含醇组合物内微生物应用的量取决于多个因素，包括但不限于施加的光的波长、剂量和时间、透射的透过率以及初始污染水平。
在一些实施方案中，可以用一种或多于一种波长的UV光来照射。发射单色或多色UV光的灯是本领域公知的。在一些实施方案中，发射的UV光含有至少一种波长在UV-C范围(约200nm至约280nm)、例如250nm至260nm的光波。特别地，波长为254nm的UV光可穿透微生物细胞壁或包膜，导致根基在微生物的DNA内的胸腺嘧啶的不可逆二聚化，从而防止微生物繁殖。
在一些实施方案中，UV光含有一种或多于一种波长在真空-UV范围(小于200nm)、特别是185nm的光波，在其中，被微生物用作营养物的有机碳源可以被羟基自由基氧化。在一些实施方案中，UV光含有在UV-C范围、特别是254nm的光波，以及在真空-UV范围、特别是185nm的光波。
在一些实施方案中，可以用多色光照射含有微生物污染物的起始材料或FB组合物。从多色光源照射的波长的非限制性实例可包括200nm至600nm的范围，即使一些光在可见光谱中。多色UV光可比单色UV光发射显著更多的UV能量并可以用于能够处理高流率材料的紧凑型处理系统中。在一些实施方案中，多色UV光含有具有至少一种在至少250nm至最多260nm的范围内、特别是254nm的波长的光波。
流体元件接收到的UV剂量定义为UV强度与暴露时间的乘积。离开设备的流体元件接收到的累积UV剂量为在每个位置处接收到的各个剂量的总和。由于UV强度随着与UV源的距离而减弱，因此期望将来自远离UV源的区域的流体元件混合到较靠近所述源的较高强度的区域，从而确保它们接收到足够剂量的UV辐射。
不受特定理论的限制，微生物消毒量可与施加到液体组合物的UV光的剂量成比例。通常，施加的UV光的剂量定义为UV光的强度与停留时间的乘积，并可以用微焦每平方厘米表示，或等效地，用微瓦秒每平方厘米/>表示。在各种实施方案中，施加的UV光的剂量可为至少/>至最多/>或多于/>的范围内的任何值。这样的剂量的非限制性实例有至少/>至少/>至少/>至少/>至少/>至少至少/>至少/>至少/>或至少/>灭活各种病原体所需的平均UV剂量/>如下表1所示。
表1
可影响组合物接收到的剂量的因素可包括但不限于组合物的流率、UV透射率、浊度、水硬度(如果适用)和pH。例如，认为在线上系统中，组合物接收到的剂量与流率成反比，即相对于以较快流率通过系统的组合物，以较慢流率通过线上系统的组合物将接收到较高剂量的UV光。
UV透射率为进入组合物的光相对于离开组合物的光的比率—通常针对1cm的路径长度报告并以百分数(％UVT)表示。例如，去离子水或反渗透纯化水常为～99％ UVT，而组合物如牛奶可具有0.0001％ UVT。通常，取决于组成，根据本发明的方法和系统用UV光照射的起始材料、成品饮料和/或它们的中间体将具有至少0.001％ UVT、至少1％ UVT、至少30％ UVT、至少50％ UVT、至少65％ UVT、至少80％ UVT、至少95％ UVT、或至少99％UVT。
类似的组合物性质，浊度(通常以比浊法浊度单位(NTU)报告)是对组合物中悬浮物质的量度，悬浮物质可通过挡住病原体不与UV光接触而影响微生物杀灭。因此，当组合物变得更浑浊时，相对于具有较低浊度的组合物，将需要实际上更大的剂量来获得期望的微生物杀灭。通常，根据本发明的方法和系统用UV光照射的起始材料、成品饮料和/或它们的中间体可具有小于5NTU的浊度，但更浑浊的组合物仍然可以用UV光消毒。使用曝气对浑浊组合物进行UV消毒的方法的非限制性实例描述于美国专利公开号2004/0213696中，其公开内容通过引用整体并入本文。在另一非限制性实例中，当组合物被UV光照射时，可以采用混合工具如滞留管道(下文将更详细地描述)来共混或均质化组合物。
此外，水记忆体在的溶解的金属离子也会影响UV系统对微生物杀灭的性能。例如，铁、钙和其他金属盐既可直接影响组合物的UVT，也可通过在系统部件上形成残留物或膜而间接影响性能。类似地，组合物的pH会影响可能存在的盐和其他组分是溶解还是以固体物悬浮。非限制性示例性发酵混合物、黄啤、加工发酵饮料及它们的中间体的pH将在下文更详细地描述。
在一些实施方案中，足以处理、消毒或灭菌至少一部分微生物污染物的时间可为停留时间，如至少1秒、至少5秒、至少10秒、至少15秒、至少20秒、至少30秒、或至少60秒的非限制性实例。
选择能够用选定剂量的UV光照射具有已知或估计的UVT的组合物足以实现期望的微生物杀灭的时间的辐射源和系统完全在本领域技术人员的能力范围内。在一些实施方案中，当在线上UV处理系统中对FB流进行UV处理时，该系统可配置为满足接受经用UV光处理的水认为等同于巴氏杀菌水所需的标准列表，如FDA 2019年对“A”级巴氏杀菌奶条例的修订所强制执行的那样。值得注意的是，该条例要求UV消毒系统组态为至少：施加UV光使得整个体积的水接收到剂量为(等效于log-4腺病毒)的254nm低压UV光和/>(等效于log-4腺病毒)的中压UV光；流量或时间延迟机制，以调节流的流率并确保用最小所需剂量的UV光处理整个流；自动流量控制系统或阀，以限制流量，以便所有颗粒都接收到最小剂量；经校准的UV强度感测器，滤光以限制对250nm至280nm杀菌光谱的敏感性，每个UV灯一个感测器；基于即时UVT分析的光调节，以连续计算准确可靠的剂量测量值；流转向阀或自动关闭装置，以防止已消毒的流与未经处理的流接触，及其他材料和记录要求。
美国专利第8766211号中描述了可以采用的合适的线上流体处理系统的一个非限制性实例，其通常包括至少一个具有辐射发射表面的UV辐射源和至少一个具有与辐射发射表面间隔开的流体排放开口的喷嘴元件，所述流体排放开口配置为将待处理的流体撞击到辐射发射表面的至少一部分上。特别地，这样的系统可包括用于接收加压流体流的流体入口；与流体入口流体连通的流体处理区；设置在流体处理区中的至少一个细长的UV辐射源；相对于所述至少一个细长的辐射源以环形配置布置的多个喷嘴元件，每个喷嘴元件具有流体排放开口，所述流体排放开口配置为相对于所述至少一个细长的辐射源的轴线基本上轴向地撞击待处理的流体，所述多个喷嘴元件的环形配置设置为使得待处理的流体基本上轴向地撞击到所述至少一个细长的辐射源的辐射发射部分的整个长度的一半以上；和用于排放经处理的流体的流体出口。如上所述的系统和类似地能够用UV光处理流体组合物的其他系统可自Trojan UV Technologies Group ULC和AquafineTMCorporation商购获得，包括AquafineTMSwiftBeverage系列、Logic系列、OptiVenn系列和Avant系列。
在另一个实施方案中，在组合物用UV光照射而得到处理、消毒或灭菌后，可使用任何分离或过滤装置除去由光催化形成的化合物以及其他杂质。分离装置可包括一个或多于一个过滤器以除去日光臭风味、中和了的有机酸的盐、原本存在于未经处理的FB中的其他酿酒芳香物和包括但不限于小分子和金属螯合物、大分子如蛋白质和核酸、微生物如细菌和/或病毒及微粒的固体物。过滤器的孔隙尺寸可基于中性基酒和/或最终可饮用产品的期望性质来选择，并可以为小于1000微米至最低小于1微米的范围内，包括小于0.1微米。另外，可以采用一种或多于一种过滤系统，包括但不限于：粗滤、微滤、纳米过滤和/或超滤；反渗透过滤；矽藻土过滤；和活性炭过滤。在一些实施方案中，过滤后或分离装置可包括反渗透过滤装置。其他分离装置可包括离子交换层析，特别是阳离子交换层析；重力；离心；配置用于塔式蒸馏、真空精馏、多级闪蒸、多效蒸馏和蒸气压缩蒸馏的蒸馏装置；和/或倾析。下面将更详细地描述如这些的分离装置。
在另一个实施方案中，可以采用UV光来处理、消毒或灭菌黄啤。这样的方法，如图7所示，可包括步骤：(a)提供包含含醇液体部分和含酵母微粒部分的发酵产物；(b)例如通过倾析或离心将含醇液体部分与微粒部分分离并保留，以形成黄啤；和(c)用UV光处理黄啤足以减少、消毒或灭菌黄啤内的微生物污染物的时间，从而形成经UV处理的黄啤。在一些实施方案中，可使用任何上述分离或过滤装置来从经UV处理的黄啤除去光催化产物。在一些实施方案中，在发酵产物的生成中采用的麦芽汁包含源自发芽大麦的麦芽，并对黄啤进行进一步加工以生成中性麦芽基酒。在一些实施方案中，麦芽汁由源自无谷蛋白来源的可发酵碳水化合物形成，所述碳水化合物选自小米、大米、高粱、玉米及其任何混合物或组合，并对所得黄啤进行进一步加工以生成无谷蛋白基酒。下面更详细地描述中性麦芽基酒和无谷蛋白基酒及形成它们的方法。
发酵饮料的碱处理
在另一个实施方案中，UV处理可与用于除去酸性酿酒芳香物的方法和系统结合，在饮用由基酒制备的调味麦芽饮料(FMB)、硬苏打水饮料和其他发酵饮料时，酸性酿酒芳香物会不利地影响人的感官体验。这样的酸会干扰预期的风味，并且在乙酸的情况下会赋予它们自身的酸味风味和气味。
酸通常天然地存在于来自谷物的发芽和糖化的发酵饮料中。在糖化过程期间，从麦芽沉淀的磷酸盐和蛋白质会形成不溶性钙盐，这与麦芽浆pH的降低强相关。另外，若干麦芽品种含有高水平的乳酸盐(参见South,J.B.“Variation in pH and Lactate Levels inMalts”(1996)J.Inst.Brew.102:155-159，其公开内容通过引用整体并入本文)、乙酸盐、丁酸盐、丙酸盐，这些盐最终转移到麦芽浆中。例如，South确定几种麦芽品种中乳酸盐的浓度在每100克麦芽(干重)17.6至126.3毫克的范围内。乳酸盐浓度与麦芽汁的pH成反比，范围从最高乳酸盐浓度的5.59至最低乳酸盐浓度的6.02。不受特定理论的限制，认为乙酸盐、丁酸盐、丙酸盐和乳酸盐含量的大部分增加源自可存在于麦芽浆产物中的众多细菌，包括但不限于来自乳杆菌属、片球菌属和醋杆菌属的细菌。
用于从啤酒组合物中和和除去酸性酿酒芳香物的方法和系统在上面引用的美国专利第10745658号、PCT公开号2020/036932和美国专利申请第16/927744号中有描述。可以采用这样的方法来生产无色、无气味且无风味的基酒，可以向该基酒中混合风味添加剂以形成FMB、硬苏打水及其他可饮用的调味发酵饮料。通常，从包含一种或多于一种有机酸性酿酒芳香物的FB溶液生产精制的FB、特别是中性基酒的过程可包括步骤：(a)通过向FB中滴定或添加足以将至少一部分所述一种或多于一种有机酸性酿酒芳香物转化为其共轭碱的量的碱性处理剂来中和FB溶液中所含的一种或多于一种有机酸性酿酒芳香物以形成有机盐，和(b)从经碱处理的FB溶液除去有机盐，从而产生精制的FB。在一些实施方案中，FB溶液为澄清或未澄清的黄啤。
用于从FB中和和除去酸性酿酒芳香物的系统的一个非限制性实例为线上苛性碱定量给料系统，如图8所示。线上苛性碱定量给料系统110将FB流1处理成精制的FB 6的流出物。FB流1进入线上苛性碱定量给料系统110，在于线上苛性碱定量给料系统110中对FB流1进行pH处理后，所得经中和的黄啤24通过中和后分离4加工以除去或过滤有机酸的盐形式而产生精制的FB 6。
线上苛性碱定量给料系统110包括计量工具，图示为计量泵12，用于将一定量的苛性碱溶液从容器14计量到设置在两个pH计之间的管道系统16的接合处，两个pH计包括检测进入线上苛性碱定量给料系统110的啤酒流20的pH的第一pH计18和检测加入苛性碱原液例如50％(重量/体积)的氢氧化钠或50％(重量/体积)的氢氧化钾后经处理的FB流24的pH的第二pH计22。两个pH计18和22及计量泵12与可编程逻辑控制器(PLC)26资料信号传输和控制通讯以形成通讯和控制回路28，该回路检测FB流的pH，确定足以中和FB组合物中的酸性酿酒芳香物的苛性碱原液的量，并控制添加到FB流中的苛性碱原液的量和/或速率，该量和/或速率足以将FB流中和至足以中和啤酒流20内的有机酸性酿酒芳香物的目标pH范围。
FB流20的流率由用于制备FB组合物1的上游加工条件决定。虽然体积流率通常是恒定的，但可预期一定的变化。在本发明的一个实施方案中，可将FB组合物1的上游流捕获到储存容器中，并以更恒定的体积速率从容器泵送到线上苛性碱定量给料系统110。储存容器应具有足够的容积以允许流入的FB组合物的波动，同时保持或调节FB组合物20流向线上苛性碱定量给料系统110的流率。或者，可使用流量控制阀来控制所述足量的苛性碱原液，该流量控制阀调节来自压力泵的压力下溶液。
通常，进入苛性碱定量给料系统的FB组合物的pH小于约6.0。在一些实施方案中，组合物的pH小于约5.0，或小于约4.0，或小于约3.0。然而，组合物的pH会随其中酸性酿酒芳香物的种类和浓度而异。例如，乙酸、乳酸、丙酸和丁酸的pKa值分别为4.75、3.86、4.87和4.82。如Smith所报告的(参见上面“Variation in pH and Lactate Levels in Malts,”)，各种麦芽品种中乳酸盐的浓度为17.6毫克/100克麦芽至126.3毫克/100克麦芽。基于在pH计18处测得的进入苛性碱定量给料系统的FB组合物的pH，PLC 26确定待通过计量泵12添加到流中以将pH升高至目标pH范围内来中和有机酸性酿酒芳香物的苛性碱溶液的量。
在一些实施方案中，所述足量的碱性处理剂足以将FB组合物的pH升高至至少约5.0，包括至少约5.5、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.5、6.8、7.0、7.5、7.8、8.0、8.2或8.5，包括至少约8.7。在一些实施方案中，所述足量的碱性处理剂足以将FB组合物的pH升高至小于约8.7，包括小于约8.5、8.2、8.0、7.8、7.5、7.0、6.8、6.5、6.4、6.3、6.2、6.1、6.0、5.9、5.8或5.5，最低小于约5.0。在一些实施方案中，所述足量的碱性处理剂足以将FB组合物的pH升高至约5.5至最多约5.8、或5.9、或6.0、或6.1、或6.2、或6.3、或6.5、或6.8、或7.0、或7.5、或7.8、或8.0、或8.2、或8.5。在一些实施方案中，所述足量的碱性处理剂足以将FB组合物的pH升高至约5.8至最多约5.9、或6.0、或6.1、或6.2、或6.3、或6.5、或6.8、或7.0、或7.5、或7.8、或8.0、或8.2、或8.5。在一些实施方案中，所述足量的碱性处理剂足以将FB组合物的pH升高至约6.0至最多约6.1、或6.2、或6.3、或6.5、或6.8、或7.0、或7.5、或7.8、或8.0、或8.2、或8.5。在一些实施方案中，经处理或中和的FB组合物的目标pH为约6.5至最多约6.8、或7.0、或7.5、或7.8、或8.0、或8.2、或8.5。在一些实施方案中，所述足量的碱性处理剂足以将FB组合物的pH升高至5.0至8.5(包括端值)的上面所列的任何两个pH值之间(包括端值)。
碱性处理剂可包括一种或多于一种能够与有机酸反应并中和有机酸的碱性化合物，包括强碱和弱碱。合适的强碱可包括但不限于包含至少一种阿伦尼乌斯碱的苛性碱溶液，其将增加具有水的溶液中的氢氧根离子浓度，如碱金属(I族)和碱土金属(II族)氢氧化物：氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化铯、氢氧化锶、氢氧化钙、氢氧化锂和氢氧化铷。苛性碱溶液的原液可以是任何浓度，但在一些实施方案中，该浓度足够高以安全地添加最少量的苛性碱溶液来中和黄啤内的酸性酿酒芳香物而不实质性影响其体积。在一些实施方案中，苛性碱原液包含最多50％(体积/体积)的氢氧化钠溶液。在一些实施方案中，苛性碱原液包含最多50％(体积/体积)的氢氧化钾溶液。
在与上面列出的任何一种金属氢氧化物反应时，所述至少一种有机酸性酿酒芳香物按下面方程式1中的净离子方程式转化为盐和水。
HA(aq)+OH-(aq)→A-(aq)+H2O(i) (1)
在非限制性实例中，当有机酸性酿酒芳香物为乙酸时，中和反应按下面示出的方程式2进行。
CH3COOH(aq)+OH-(aq)→CH3COO-(aq)+H2O(i) (2)
在其他实施方案中，碱性处理剂可包含弱碱。通常，弱碱在水中不会完全离解并可与其共轭酸以平衡存在。与强碱一样，可加入足够的弱碱来中和FB组合物内的部分酸性酿酒芳香物。在一些实施方案中，加入足够的弱碱来完全中和所有存在于FB组合物内的酸性酿酒芳香物。合适的弱碱可包括但不限于乙酸钠、碳酸氢钠和氢氧化铵。在一些实施方案中，碱性处理剂包含氢氧化铵。作为非限制性实例，乙酸与氢氧化铵之间的中和反应的方程式在下面方程式3中示出。
CH3COOH(aq)+NH4OH(aq)←CH3COONH4(aq)+H2O(i) (3)
然而，在弱酸与弱碱之间的任何反应中，所得净离子方程式按下面的方程式4产生水。
H+(aq)+OH-(aq)←H2O(i) (4)
在另一个实施方案中，所述至少一种酸性酿酒芳香物的中和可通过向FB组合物中滴定足量的碱性处理剂以将FB组合物内的至少一部分有机酸性酿酒芳香物转化为有机盐或其可过滤形式来实现。在一些实施方案中，FB组合物内的所有或基本上所有的有机酸性酿酒芳香物被中和成有机盐或其可过滤形式，这可通过将pH升高至达到或超过FB组合物内的每种有机酸性酿酒芳香物的等当点并将它们转化为其相应的共轭碱来实现。当用强碱如NaOH滴定弱酸时，等当点出现在pH 7以上。作为非限制性实例，乙酸的pKa为4.75，并且在所有的或基本上所有乙酸都已转化为乙酸盐的等当量点处的pH通常为约8.7至8.8。用强碱将FB组合物的pH增加到等量，简单地向溶液中添加额外的氢氧根离子，而不会可测量地影响乙酸的浓度。
因此，并且在一些实施方案中，所述至少一种酸性酿酒芳香物的中和可通过向FB组合物中滴定足量的碱性处理剂以将FB组合物内的至少一部分有机酸转化为有机盐或其可过滤形式来实现。在一些实施方案中，加到FB组合物中的碱性处理剂的量为足以中和FB组合物内至少约10重量％的有机酸性酿酒芳香物的量，其可为25重量％、或至少50重量％、或至少60重量％、或至少70重量％、或至少75重量％、或至少80重量％、或至少85重量％、或至少90重量％、或至少95重量％、或至少96重量％、或至少97重量％、或至少98重量％、或至少99重量％、或至少99.5重量％、或至少约99.9重量％。在一些实施方案中，FB组合物内小于约99.9重量％、包括小于约99.5重量％、99重量％、98重量％、97重量％、96重量％、95重量％、90重量％、85重量％、80重量％、75重量％、70重量％、60重量％、50重量％、或25重量％，最低小于10重量％的有机酸性酿酒芳香物被中和。
在一些实施方案中，可量化单一有机酸的中和，包括上面列出的乙酸、乳酸、丙酸、酒石酸和丁酸酿酒芳香物。在一些实施方案中，被量化的单一有机酸酿酒芳香物为乙酸。在向FB组合物中加入碱性处理剂后，乙酸随后转化为乙酸盐。在乙酸的pKa约4.75时，溶液内乙酸盐与乙酸的比率为50:50。随着溶液的pH增加，与乙酸相比，乙酸盐的相对丰度也增加，因此在比pKa 5.75高一个pH单位时，乙酸盐与乙酸的比率为90:10，在比pKa高两个pH单位下，乙酸盐与乙酸的比率为99:1，依此类推。因此，在一些实施方案中，与乙酸相比，加入到FB组合物中的碱性处理剂的量可为足以将乙酸盐的相对丰度升高到至少约50:50、包括至少约60:40、70:30、75:25、80:10、85:15、90:10、95:5、96:4、97:3、98:2、99:1或99.5:0.5至至少约99.9:0.1的量。在一些实施方案中，与乙酸相比，经处理的FB组合物内乙酸盐的相对丰度为约90:10至约99:1，或约92:8至约98:2，或约95:5。在一些实施方案中，FB组合物内所有或基本上所有的乙酸都被中和成乙酸盐。在一些实施方案中，当FB组合物的pH被升高到至少8.7时所有或基本上所有的乙酸都被中和。
线上苛性碱定量给料系统110还可包括混合工具，用于将FB流和苛性碱溶液混合成具有已被调节到目标pH范围内的pH的经pH处理的均质溶液。混合工具将确保经pH处理的FB组合物的均质性并改善中和控制和结果。混合工具的一个实施方案为线上混合器30，如静态线上混合器，如图3中所示。在另一个实施方案中，混合工具可包括滞留管道以增加苛性碱溶液与黄啤流接触的时间量。滞留管道可包括一定长度的流动管道31，其可以在管道中包括一个或多于一个弯头或转弯处，流动管道的长度和/或所述一个或多于一个弯头足以使经pH处理的FB组合物均质化。
位于混合工具的流出侧上的第二pH计22，如下文所讨论，通过与PLC 26通讯而提供注入或添加苛性碱溶液后经pH处理的FB组合物的pH的回馈控制。在本发明的一个实施方案中，在FB组合物已通过线上苛性碱定量给料系统110之后，经中和或处理的FB组合物具有足以中和有机酸酿酒芳香物的pH。PLC 26可配置为增加或减少由线上苛性碱定量给料系统110注入的苛性碱溶液的量或速率，直到经中和(处理)的FB组合物的pH在目标pH范围内。
在另一个实施方案中，线上苛性碱定量给料系统可包含用作对所述一个或多于一个pH计中之一的补充的替代物的电导计。通常，电导计通过测量溶液内电离物种的量来量度溶液内的电导率。测量电导率对于恒温下的线上酸碱滴定通常很有用，因为可快速测量电导率并且电导率常在一个生产运行与另一个生产运行之间具有可比性。
例如，在其中向一种或多于一种弱酸的溶液中滴定强碱的酸碱滴定中，强碱的加入将改变弱酸溶液的电导率。起初，NaOH的加入会产生缓冲溶液，其中溶液内的H+浓度只是缓慢降低，电导率略微下降。随着更多的碱被引入到溶液并且更多的Na+与弱酸的共轭碱一道产生，电导率的降低被抵消，从而增大溶液的电导率。在所有的酸都已被中和并已达到等当点后，加入更多的NaOH通常会急剧增大系统的电导率，因为OH-离子开始积聚并在溶液内的离子物种中占主导地位。
可以在中和后分离4处使用任何上述分离装置来从FB组合物分离和除去酸性酿酒芳香物的盐。在一些实施方案中，所述一种或多于一种分离装置可包括一种或多于一种过滤系统，包括但不限于：粗滤、微滤、纳米过滤和/或超滤；反渗透过滤；矽藻土过滤；和活性炭过滤。在一些实施方案中，所述一种或多于一种分离系统选自纳米过滤、反渗透过滤和活性炭过滤，包括它们的组合。在一些实施方案中，部分地采用反渗透过滤来除去酸性酿酒芳香物的盐。
在另一个实施方案中，过滤后或分离装置4可包括一个或多于一个可以用在制造精制烈酒的过程中的蒸馏装置，在其中，含有乙醇的馏分与含有经中和的有机酸的盐的水性馏分以及在糖化过程期间产生或存在的其他微量化学组成成分分离。蒸馏装置可包括但不限于：塔式蒸馏、真空蒸馏、多级闪蒸、多效蒸馏和蒸气压缩蒸馏装置。
在另一个实施方案中，过滤和蒸馏装置可组合使用或彼此完全分开使用。例如，并且在一个实施方案中，可通过滤出有机酸酿酒芳香物而不使用蒸馏来生产精制的FB组合物。在一些实施方案中，可通过从含有呈盐形式的有机酸性酿酒芳香物的经中和FB组合物蒸馏出醇而不使用过滤来生产精制烈酒。在一些实施方案中，可通过首先从经处理的FB组合物滤出盐形式的有机酸性酿酒芳香物并随后蒸馏滤液以产生精制烈酒来生产精制烈酒。
或者，可通过从含有酸性酿酒芳香物的有机盐的经中和FB组合物蒸馏乙醇而不采用过滤装置来生产具有降低或可忽略水平的有机酸性酿酒芳香物的精制烈酒。在其他实施方案中，可以在蒸馏步骤之前从经中和的FB组合物过滤一部分有机盐。在一些实施方案中，可从已经蒸馏但仍含有可测量水平的酸性酿酒芳香物、特别是有机酸的饮料生产精制烈酒，做法是：(a)提供包含乙醇和至少一种有机酸性酿酒芳香物的经蒸馏饮料；(b)通过向经蒸馏饮料中滴定或添加足量的碱性处理剂来中和至少一部分所述至少一种酸性酿酒芳香物以将所述至少一种酸性酿酒芳香物转化为有机盐而形成经中和的经蒸馏饮料；和(c)从经中和的经蒸馏饮料分离有机盐而产生精制烈酒。
在从经pH处理的FB组合物除去或分离盐形式的有机酸性酿酒芳香物后，可产生基本上没有可测量的有机酸的精制的FB，例如，当需要完全无风味、无气味且无色的中性基酒时。这样的精制中性基酒可多用途使用而不会与调味饮料的生产中引入的任何风味相冲突。然而，在一些实施方案中，可能期望其中在中和后保留一些有机酸的精制的FB或中性基酒，例如，当由一些有机酸提供的风味可补充或增强所得FMB、硬苏打水或由精制的FB产生的其他饮料的气味和/或味道时。这样的精制的FB可具有与未经过滤和中和的黄啤的pH相比略微不同且低一些的pH或高一些的pH，具体取决于精制的FB中剩余的任何有机酸的pKa。
确定FB内有机酸的中和程度的一种方式是比较未经处理的FB与经处理或精制的FB的可滴定酸度—一定体积的溶液中水合氢离子(H3O+)和质子化弱酸的总质量的计算结果，常以表示为克/升或百万分率。可滴定酸度常用于酿造和酿酒工业内，因为pH仅描述溶液中H3O+离子的量。相反，人们可从H3O+离子和质子化弱酸两者来感知酸度。可滴定酸度通过计算为了将饮料的pH升高到预定值而必需向饮料中添加多少碱(通常为NaOH)来确定，预定值通常接近于滴定的等当点。在酿造工业中，基于存在的有机酸的种类和相对量，预定的pH值通常为约8.0至8.5。
此外，可使用可滴定酸度来评价FB组合物本身的感知酸度。随着可滴定酸度的降低，感知到的酸度也降低，并可最终达到人无法感知FB内一种或多于一种酸的味道和/或嗅味的点。在一些实施方案中，精制的FB的可滴定酸度小于约1克/升(g/L)，包括小于约0.75g/L、0.5g/L、0.4g/L、0.3g/L、0.2g/L、0.1g/L或0.05g/L，最低小于约0.01g/L。
类似地，可以通过分析确定乙酸的浓度。确定乙酸浓度的分析方法的非限制性实例包括高效液相色谱法(HPLC)和酶促测定法。一种这样的用于确定乙酸浓度的酶促测定试剂盒为可为获得自的K-ACETRM乙酸检测试剂盒。在测定条件下，存在于样品中的所有或基本上所有的乙酸都被转化为乙酸盐。然而，如果FB样品的pH是已知的，则可如上文所讨论基于pKa来确定存在多少乙酸。例如，如果FB的pH为6.35，并且确定样品中乙酸盐的浓度为300ppm，则经处理的FB组合物中大约4％、或约12ppm的乙酸以质子化形式存在。
因此，在一些实施方案中，在分离和除去在中和过程中形成的酸性酿酒芳香物的盐后，精制的FB或中性基酒内乙酸和乙酸盐的总浓度可以小于约1000份/百万重量份(ppm)，其可小于约900ppm、或小于约800ppm、或小于约700ppm、或小于约600ppm、或小于约500ppm、或小于约400ppm、或小于约300ppm、或小于约200ppm、小于约100ppm、或小于约50ppm。在一些实施方案中，精制的FB内乙酸和乙酸盐的总浓度为约200ppm至约500ppm。在一些实施方案中，精制的FB内乙酸和乙酸盐的总浓度为约300ppm至约400ppm。
在另一个实施方案中，基于其pH，精制的FB或中性基酒内呈其质子化形式的乙酸的浓度小于约500ppm，包括小于约400ppm、300ppm、200ppm、100ppm、75ppm、50ppm、25ppm、10ppm或5ppm，最低小于约1ppm。在一些实施方案中，精制的FB或中性基酒中质子化乙酸的浓度在约10ppm至约100ppmppm、或约25ppm至约75ppm的范围内。在一些实施方案中，在精制的FB或中性基酒内基本上不存在质子化乙酸。在其他实施方案中，中性基酒为NMB。在其他实施方案中，中性基酒为GFB。
在另一个实施方案中，精制的FB为中性基酒，例如NMB、GFB或谷蛋白减少的基酒。在另一个实施方案中，精制的FB为NMB。在一些实施方案中，精制的FB的醇含量(ABV)为至少约0.05体积％，包括至少约0.1体积％、至少约0.5％、至少约1体积％、至少约2体积％、至少约3体积％、至少约4体积％、至少约5体积％、至少约6体积％、至少约7体积％、至少约8体积％、至少约9体积％、至少约10体积％、至少约12体积％、至少约15体积％、至少约17体积％、至少约20体积％、至少约25体积％、至少约30体积％、至少约35体积％、至少约40体积％、至少约45体积％、至少约50体积％、至少约55体积％、至少约60体积％和至少约65体积％。在其他实施方案中，精制的FB的ABV小于或等于约65体积％，包括小于或等于约60体积％、小于或等于约55体积％、小于或等于约50体积％、小于或等于约45体积％、小于或等于约40体积％、小于或等于约35体积％、小于或等于约30体积％、小于或等于约25体积％、小于或等于约20体积％、小于或等于约15体积％、小于或等于约10体积％、小于或等于约9体积％、小于或等于约8体积％、小于或等于约7体积％、小于或等于约6体积％、小于或等于约5体积％、小于或等于约4体积％、小于或等于约3体积％、小于或等于约2体积％、小于或等于约1体积％、小于或等于约0.5体积％、小于或等于约0.1体积％和小于或等于约0.05体积％。可用的范围可选自约0.05体积％至约65体积％(包括端值)的任何上述ABV值，包括约5体积％至约20体积％、约10体积％至20体积％、约12体积％至20体积％、约15体积％至约20体积％、约17体积％至约20体积％、约10体积％至约17体积％、或约12体积％至约15体积％。在一些实施方案中，通过任何上述中和方法或系统产生的精制烈酒的ABV为至少约0.05体积％至最多95体积％，包括约0.05体积％至95体积％(包括端值)的任何ABV或ABV范围。
在另一个实施方案中，调味FB，其非限制性实例有FMB和硬苏打水饮料，可通过向基酒中添加一种或多于一种补充成分及任选的后续添加、混合和纯化步骤来形成，所述补充成分的非限制性实例可选自水、果汁、甜味剂、食用香料、稀释剂、稳定剂、酸化剂、pH调节剂及其组合。
在另一个实施方案中，非限制性实例有FMB和硬苏打水的调味FB的醇含量(ABV)为至少约0.05体积％，包括至少约0.1％、至少约0.5体积％、至少约1体积％、至少约2体积％、至少约3体积％、至少约4体积％、至少约5体积％、至少约6体积％、至少约7体积％、至少约8体积％、至少约9体积％、至少约10体积％、至少约12体积％、至少约15体积％、至少约17体积％和至少约20体积％。在其他实施方案中，调味FB的ABV小于或等于约20，包括小于或等于约15体积％、小于或等于约10体积％、小于或等于约9体积％、小于或等于约8体积％、小于或等于约7体积％、小于或等于约6体积％、小于或等于约5体积％、小于或等于约4体积％、小于或等于约3体积％、小于或等于约2体积％、小于或等于约1体积％、小于或等于约0.5体积％、小于或等于约0.1体积％和小于或等于约0.05体积％。可用的范围可选自约0.05体积％至约20体积％(包括端值)的任何上述ABV值，包括约5体积％至约20体积％、约3体积％至10体积％、或约4体积％至8体积％。
在另一个实施方案中，其中酸性酿酒芳香物已被除去的调味FB可包含浓度小于约500ppm、包括小于约400ppm、300ppm、200ppm、100ppm、75ppm、50ppm、25ppm、10ppm或5ppm、最低小于约1ppm的呈其质子化形式的乙酸。在一些实施方案中，调味FB中质子化乙酸的浓度为约5ppm至约50ppm、或约10ppm至约30ppm。
经中和和精制的FB的UV处理
在另一个实施方案中，可以根据任何本文所述的方法在用碱性处理剂中和之前或之后用UV光照射FB以灭活、消毒或灭菌微生物污染物。相应地，在一个非限制性实例中，用于对发酵饮料灭活、消毒或灭菌的方法可包括以下步骤：(a)提供包含微生物污染物和酸性酿酒芳香物的FB；(b)用UV光处理FB足以灭活、消毒或消毒FB内的微生物污染物的时间；(c)向经UV处理的黄啤中添加足量的碱性处理剂以中和至少一部分酸性酿酒芳香物并在经中和的、经UV处理的FB内形成酸性酿酒芳香物的盐；和(d)将至少一部分酸性酿酒芳香物的盐从经中和的、经UV处理的FB分离以形成精制的FB。
在另一个非限制性实例中，用于对发酵饮料灭活、消毒或灭菌的方法可包括以下步骤：(a)提供包含微生物污染物和酸性酿酒芳香物的FB；(b)向FB中添加足量的碱性处理剂以中和至少一部分酸性酿酒芳香物并在经中和的FB内形成酸性酿酒芳香物的盐；(c)用UV光处理经中和的FB足够时间以杀灭经中和的FB内的一部分或所有的微生物污染物；和(d)将至少一部分酸性酿酒芳香物的盐从经中和的、经UV处理的FB分离以形成精制的FB。或者，分离和UV处理步骤可以相反的顺序进行，使得从经中和的FB分离酸性酿酒芳香物的盐以形成精制的FB，然后是精制的FB的UV处理以形成经UV处理的精制的FB。
在任何上述实施方案中，酸性酿酒芳香物包含乙酸。在一些实施方案中，经中和的黄啤内乙酸盐与乙酸的比率在至少约50:50至最多约99:1的范围内。在其他实施方案中，酸性酿酒芳香物还包含至少一种选自乳酸、酒石酸、丙酸和丁酸的有机酸。
在任何上述实施方案中，所提供的FB为包含啤酒花酸的黄啤，其中使用任何上述过滤或分离方法将至少一部分啤酒花酸和/或光催化的啤酒花酸产物与酸性酿酒芳香物的盐一起分离。在其他实施方案中，分离步骤包括反渗透过滤。
不受特定理论的限制，认为在用UV光照射黄啤之前添加碱性处理剂也可中和黄啤内啤酒花酸。尽管啤酒花酸在水中的溶解性非常弱并可作为具有若干潜在共振结构的复杂平衡存在于组合物内，但仍然可通过测量啤酒花酸的表观溶解度随pH的变化来确定表观pKa值(反式--异葎草酮＝1.28+/-0.11；葎草酮＝3.88+/-0.25；和合蛇麻酮＝5.89+/-0.12；参见Simpson,W.J.,J.Inst.Brew.(Jul-Aug 1993)99:317-326，其公开内容通过引用整体并入本文)。特别地，异葎草酮和葎草酮(可直接或间接催化形成脱氢葎草酸和3-甲基丁-2-烯-1-硫醇的α-酸)具有低于或类似于酸性酿酒芳香物内的有机酸的pKa值的表观pKa值。结果，这些啤酒花酸可与酸性酿酒芳香物的盐一起转化为它们的共轭碱盐，并可使用任何上述分离方法从经中和的黄啤过滤或分离出来。类似地，还认为未中和的啤酒花酸和/或光催化啤酒花酸产物具有比有机盐如乙酸钠大的表面积，并可以在形成精制的FB时与酸性酿酒芳香物的盐一起分离出来。
在另一个实施方案中，可以向包含啤酒花酸的黄啤中添加足够的碱性处理剂以中和黄啤内的至少一部分β-酸。在一些实施方案中，可添加足够的碱性处理剂以将黄啤的pH升高到至少6.0、或6.1、或6.2、或6.3、或6.4、或6.5、或6.6、或6.7、或6.8、或6.9、或7.0、或7.5、或8.0、或8.5、或8.7，并将存在的β-酸的至少一部分转化为其共轭碱盐。在一些实施方案中，可添加足够的碱性处理剂以升高黄啤的pH来将至少50重量％、或55重量％、或60重量％、或65重量％、或70重量％、或75重量％、或80重量％、或85重量％、或90重量％、或95重量％、或99重量％、或100重量％的β-酸转化为它们的共轭碱盐。
另外，并且在另一个实施方案中，可以在分离步骤中从经中和的黄啤部分或完全除去啤酒花酸、啤酒花酸的盐和啤酒花酸的光催化产物(例如，脱氢葎草酸和3-甲基丁-2-烯-1-硫醇)，特别是当分离基于尺寸进行时，如反渗透过滤。在一些实施方案中，在分离步骤中从经中和的黄啤除去至少50重量％、或55重量％、或60重量％、或65重量％、或70重量％、或75重量％、或80重量％、或85重量％、或90重量％、或95重量％、或99重量％、或100重量％的啤酒花酸、啤酒花酸的盐和啤酒花酸的光催化产物。
还已经UV处理的精制的FB可具有任何如上文关于pH、ABV、可滴定酸度、乙酸浓度、颜色、气味和风味所述的性质。另外，并且在另一个实施方案中，这样的精制的FB可保持相对于UV处理之前的黄啤减少的量的啤酒花酸。在一些实施方案中，经UV处理的产物内所含的啤酒花酸的量低于100ppm，例如低于100ppm、90ppm、80ppm、70ppm、60ppm、50ppm、40ppm、30ppm、20ppm、15ppm、10ppm、5ppm、1ppm、0.5ppm、或0.1ppm。在一些实施方案中，经UV处理的产物不含可测量的啤酒花酸。类似地，精制的FB可含有极少或零含量的来自啤酒花酸的光催化的副产物，即脱氢葎草酸和3-甲基丁-2-烯-1-硫醇。在一些实施方案中，经UV处理的产物内所含的脱氢葎草酸或3-甲基丁-2-烯-1-硫醇的量低于100ppb，例如低于100ppb、90ppb、80ppb、70ppb、60ppb、50ppb、40ppb、30ppb、20ppb、15ppb、10ppb、5ppb、或1ppb。在一些实施方案中，经UV处理的产物不含可测量的脱氢葎草酸或3-甲基丁-2-烯-1-硫醇。
在另一个实施方案中，任何上述精制的FB均可以用作中性基酒，可以向其中添加一种或多于一种成分而形成可饮用的FB。这样的商业可饮用的FB的非限制性实例包括FMB和硬苏打水饮料。在一些实施方案中，精制的FB为NMB、无谷蛋白基酒或谷蛋白减少的基酒。在一些实施方案中，所述一种或多于一种成分可包括一种或多于一种各选自以下的成分：食用香料、果汁、酸味剂、甜味剂、防腐剂、盐和稀释剂，包括它们的组合。在一些实施方案中，精制的FB可以被碳酸化。
在另一个实施方案中，可饮用的FB可以在临置入容器中之前进行灭菌，优选选自储罐、小桶、瓶子、罐子和盒子的容器。目前，啤酒、FMB、硬苏打水和其他可饮用的FB是通过暂态巴氏杀菌来灭菌的，暂态巴氏杀菌是一种能量密集型过程，需要将饮料加热到高于70℃足以实现所需的微生物杀灭的时间，然后是快速冷却阶段，通常至大约4℃。然而，根据本发明的方法生产的可饮用的FB可以用UV光处理作为暂态巴氏杀菌的替代。不受特定理论的限制，认为从先前的碱中和和/或UV处理步骤分离组分可便于可饮用的FB在临进入容器中之前的UV处理，优选选自储罐、小桶、瓶子、罐子和盒子的容器，而不必对经UV处理的可饮用的FB进行后续的分离或过滤步骤。
图9中示出了用于生产可饮用的FB的过程200的一个非限制性实例。向所提供的麦芽汁中添加酵母以启动发酵步骤202。在一些实施方案中，发酵混合物还含有啤酒花材料。所得发酵产物可以在离心步骤204中加工以除去用过的酵母和其他固体组分，从而形成为上清液的黄啤。然后在中和步骤206中向黄啤中添加碱性处理剂以形成经中和的黄啤。让经中和的黄啤通过一个或多于一个中和后分离步骤212以分离酸性酿酒芳香物的盐，从而形成精制的FB。最后，在混合步骤216中向精制的FB中添加一种或多于一种补充成分以形成可饮用的FB，然后在包装步骤220中将其密封和包装。过程内还含有若干任选的UV处理步骤，包括在发酵步骤202之前UV处理麦芽汁的步骤230、在碱中和步骤208之前UV处理黄啤的步骤240、在分离步骤212之后UV处理精制的FB的步骤250和在临包装前UV处理可饮用的FB的步骤260。在一些实施方案中，用于生产可饮用的FB的过程包括至少一个UV处理步骤。在一些实施方案中，用于生产可饮用的FB的过程包括UV处理步骤260。在一些实施方案中，用于生产可饮用的FB的过程包括UV处理步骤230。在一些实施方案中，用于生产可饮用的FB的过程包括UV处理步骤230和260。在一些实施方案中，用于生产可饮用的FB的过程包括UV处理步骤230、240、250和260中的每一个。
虽然已描述了本发明的特定实施方案，但可以在本公开的精神和范围内进一步修改本发明。本领域技术人员应认识到或者能够使用不超过常规的实验确定本文所述的具体程式、实施方案、申请专利范围和实施例的众多等同物。因此，这样的等同物被认为在本发明的范围内，因此本申请旨在涵盖使用其一般原理的本发明的任何变型、用途或改编。此外，本发明旨在涵盖在本发明所属领域的已知或惯用实践内并且落入附随的申请专利范围内的与本公开内容的偏离。
应理解，为了清楚起见，在单独的实施方案的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施方案中组合提供。相反，为了简洁起见，在单个实施方案的上下文中描述的本发明的各种特征也可单独地或以任何合适的子组合或如合适在本发明的任何其他所述实施方案中提供。在各种实施方案的上下文中描述的某些特征不应视为是这些实施方案的基本特征，除非该实施方案在没有那些要素的情况下不起作用。
本说明书中提及的所有参考文献、专利和专利申请的内容在此通过引用并入，并且不应解释为承认这样的参考文献可作为本发明的现有技术获得。本说明书中所有并入的出版物和专利申请均指示本发明所属领域的普通技术水平，并且其并入程度与每个单独的出版物或专利申请通过引用被具体指示和单独指示的程度相同。
实施例
以下实施例阐释目前最熟知的本发明的实施方案。然而，应当理解，以下仅是本发明原理的应用的示例或说明。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以设计出许多修改和替代的组成、方法和系统。因此，尽管上文已经具体描述了本发明，但以下实施例提供了与目前被认为是本发明最实用和优选的实施方案有关的更多细节。
实施例1：使用苛性碱定量给料系统制备NMB
使用任何上述苛性碱定量给料系统，根据本公开的实施方案制备NMB。将含有酸性酿酒芳香物的黄啤引入到苛性碱定量给料系统中并将一定量的氢氧化钠加入到黄啤中并混合黄啤，直至达到经处理的FB的预定目标pH，约6.0。随后将经处理的FB通过反渗透膜过滤以从经处理的FB中除去经中和的有机酸并形成NMB。除了目标pH分别为7.0和8.0之外，使用相同的方法制备其他的NMB。
实施例2：NMB的酸度的理化分析
根据本公开的实施方案进行研究，以确定由实施例1的苛性碱定量给料系统制备的NMB的有机酸、特别是乙酸的酸度以及中和和除去程度。评估实施例1中制备的三个NMB中的每一个以及未经处理的黄啤的样品的pH、可滴定酸度和乙酸含量。每个FB样品的pH使用pH计测定，该pH计可作为独立的仪器或位于苛性碱定量给料系统内。每个FB样品的可滴定酸度通过基于FB样品的原始pH将已知浓度的氢氧化钠滴定至达到预定的pH如例如8.2、8.5或8.7来近似计算。根据试剂盒所包含的说明书，通过使少量FB样品与包括在K-ACETRM乙酸测试试剂盒中的试剂反应来测定每个FB样品中的乙酸浓度，该乙酸为其质子化(乙酸)或去质子化(乙酸钠)形式。
预计黄啤的pH为大约4.0，而NMB样品的pH分别在各个pH目标：6.0、7.0和8.0的0.25pH单位内。另外，预计黄啤的可滴定酸度大于1.00g/L，特别是大于2.00g/L，而每个NMB样品的可滴定活性相对于黄啤的可滴定活性表现出至少80％的降低。由每个NMB样品的可滴定酸度表现出的中和程度预计会随样品的pH而增加，中和至pH 8.0的NMB相对于其他样品具有最低的可滴定活性。最后，预计每个NMB FB样品中乙酸的质子化和去质子化形式的总浓度将相对于黄啤样品降低至少75％，最大效果同样出现在pH 8.0的FB样品中。然而，基于NMB样品的实际pH，每个NMB样品中质子化乙酸的浓度预期相对于黄啤样品降低至少95％。
实施例3：NMB风味特征的确定
根据本公开的实施方案进行研究以确定由从黄啤中和和除去乙酸引起的感官效果。小组的参与者被训练以区分由质子化乙酸存在而产生的醋味的感觉，要求这些参与者品尝实施例1中制备的每种NMB，并根据李克特式量表对它们进行评分。味道和气味评价中使用的李克特式量表可要求参与者打出0至5的分数，其中每个分数都是特别定义的，通常不允许半分。特别是在醋味方面，李克特型量表可有以下定义：0＝没有可感知的醋味；1＝可感知到一丝醋味；2＝醋味略微可感知；3＝醋味略微-中度可感知；4＝醋味中度可感知；和5＝醋味中度-强烈可感知。
预计具有相对高的质子化乙酸浓度的未经处理黄啤将表现出表明轻微至中度到中度的醋味感觉的平均味道评分。在用氢氧化钠处理后，每个经处理样品的平均味道评分预计会相对于黄啤降低并表现出与实施例2中测定的可滴定酸度和乙酸浓度相同的相对于pH的关系，因为具有pH 8.0的NMB相对于其他NMB样品醋味的感觉减少最大。还预计至少一种经处理的NMB、特别是处理至pH 8.0的NMB，没有可察觉的醋味。
Claims (26)
1.一种制备精制发酵饮料(FB)的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)提供黄啤组合物，其包含：
i)包含一种或多于一种有机酸的酸性酿酒芳香物，所述一种或多于一种有机酸选自：乙酸、柠檬酸、乳酸、丙酸、丁酸、己酸、戊酸、异戊酸、琥珀酸及其组合；和
ii)微生物污染物，所述微生物污染物包含一种或多于一种选自酵母、霉菌、病毒、细菌及其组合的微生物；
(b)通过向黄啤组合物中添加足量的碱性处理剂来中和至少一部分酸性酿酒芳香物，以将至少一部分有机酸转化为酸性酿酒芳香物的盐；
(c)使用一种或多于一种分离系统从经碱处理的黄啤中除去至少一部分酸性酿酒芳香物的盐以形成精制FB，所述分离系统选自：超滤、纳滤、反渗透过滤、使用活性炭或海泡石材料吸附、塔式蒸馏、真空蒸馏、多级闪蒸、多效蒸馏、蒸气压缩蒸馏、离子交换层析，特别是阳离子交换层析、重力、离心、倾析、冻融系统、太阳能蒸发系统、反向电渗析；和
(d)用紫外(UV)光处理黄啤、经碱处理的黄啤或精制FB中的至少一种足够时间以引起所述微生物污染物的至少99％(log-2)杀灭。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
酸性酿酒芳香物包含乙酸；
足量的碱性处理剂将黄啤内的乙酸转化为乙酸盐，其中经碱处理的黄啤内乙酸盐与乙酸的比为至少约50:50至最高约99:1；和
通过一个或多于一个分离过程除去至少一部分乙酸盐，从而形成具有降低的乙酸水平的精制FB。
3.根据权利要求2所述的方法，其中除了乙酸外，酸性酿酒芳香物还包含乳酸和任选的一种或多于一种选自酒石酸、丙酸、丁酸及其组合的有机酸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中精制FB为无色、无气味且无风味的中性基酒醇，所述中性基酒醇选自中性麦芽基酒(NMB)、无谷蛋白基酒(GFB)、糖酿造基酒、中性谷物烈酒基酒和谷蛋白减少的基酒。
5.根据权利要求4所述的方法，其中中性基酒醇包含：至少10体积％至最多20体积％的乙醇；浓度小于100ppm的乙酸；相对于乙酸小于0.5克/升的可滴定酸度；和5.8至6.5的pH。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中方法还包括向中性基酒醇中添加一种或多于一种补充成分以形成调味的FB的步骤，所述一种或多于一种补充成分选自：水、果汁、甜味剂、调味剂、稀释剂、稳定剂、酸化剂、pH调节剂及其组合。
7.根据权利要求6所述的方法，其中调味的FB具有至少3体积％至最多10体积％的醇含量(ABV)。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中调味的FB包含小于25ppm的乙酸。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中调味的FB还包含第二微生物污染物，并且所述方法还包括精加工步骤，精加工步骤由以下子步骤组成：
i)用UV光处理调味的FB足够时间以引起所述第二微生物污染物的至少log-2杀灭，从而形成经UV处理的调味的FB；
ii)将经UV处理的FB分配到容器中，优选选自储罐、小桶、瓶子、罐子和盒子的容器中；和
iii)将容器密封。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中调味的FB为硬苏打水。
11.一种制备黄啤的方法，其包括以下步骤：
a)提供麦芽汁，其包含：
i)一种或多于一种可发酵的糖，所述可发酵的糖选自右旋糖、蔗糖、玉米糖浆及其混合物；和
ii)微生物污染物，所述微生物污染物包含一种或多于一种选自酵母、霉菌、病毒、细菌及其组合的微生物；
b)用紫外(UV)光处理麦芽汁足够时间以引起所述微生物污染物的至少log-2杀灭，形成经UV处理的麦芽汁；
c)向经UV处理的麦芽汁中添加酵母以形成发酵组合物；
d)将发酵组合物内基本上所有可发酵的糖发酵为乙醇，从而形成发酵产物；和
e)从发酵产物中除去固体，优选使用离心法，以形成黄啤。
12.根据权利要求11所述的方法，其中麦芽汁还包含从可发酵的碳水化合物源提取的一种或多于一种糖或淀粉，可发酵的碳水化合物源选自小米、大米、高粱、玉米、大麦、小麦、黑麦及其任意组合，从可发酵碳水化合物源提取的一种或多于一种糖也在发酵步骤中发酵。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中一种或多于一种可发酵的糖是右旋糖。
14.根据权利要求13所述的方法，其中可发酵的碳水化合物源是麦芽提取物。
15.根据权利要求14所述的方法，其中麦芽提取物与右旋糖的质量比小于1:20，优选小于1:200，更优选小于1:1000。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中提供麦芽汁的步骤还包括在啤酒花存在的情况下加热麦芽汁的子步骤。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其中用UV光处理黄啤足够时间以引起黄啤中第二微生物污染物的至少log-2杀灭，以形成经UV处理的黄啤。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其中黄啤包含含有一种或多于一种有机酸的酸性酿酒芳香物，所述一种或多于一种有机酸选自：乙酸、柠檬酸、乳酸、丙酸、丁酸、己酸、戊酸、异戊酸、琥珀酸及其组合；并且将黄啤进一步加工以形成精制FB，其中黄啤的进一步加工包括以下步骤：
(I)通过向黄啤组合物中添加足量的碱性处理剂来中和至少一部分酸性酿酒芳香物，以将至少一部分有机酸转化为酸性酿酒芳香物的盐；和
(II)使用一种或多于一种分离系统从经碱处理的黄啤中除去至少一部分酸性酿酒芳香物的盐以形成精制FB，所述分离系统选自：超滤、纳滤、反渗透过滤、使用活性炭或海泡石材料吸附、塔式蒸馏、真空蒸馏、多级闪蒸、多效蒸馏、蒸气压缩蒸馏、离子交换层析，特别是阳离子交换层析、重力、离心、倾析、冻融系统、太阳能蒸发系统和反向电渗析。
19.根据权利要求18所述的方法，其中：
酸性酿酒芳香物包含乙酸；
足量的碱性处理剂将黄啤内的乙酸转化为乙酸盐，其中经碱处理的黄啤内乙酸盐与乙酸的比为至少约50:50至最高约99:1；和
通过一个或多于一个分离过程除去至少一部分乙酸盐，从而形成具有降低的乙酸水平的精制FB。
20.根据权利要求19所述的方法，其中除了乙酸外，酸性酿酒芳香物还包含乳酸和任选的一种或多于一种选自酒石酸、丙酸、丁酸及其组合的有机酸。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中精制FB为无色、无气味且无风味的中性基酒醇，并且所述中性基酒醇包含：至少10体积％至最多20体积％的乙醇；浓度小于100ppm的乙酸；相对于乙酸小于0.5克/升的可滴定酸度；和5.8至6.5的pH。
22.根据权利要求21所述的方法，其中将中性基酒醇进一步加工以形成调味的FB，中性基酒醇的加工包括向中性基酒醇中添加一种或多于一种补充成分以形成调味的FB的步骤，所述一种或多于一种补充成分选自：水、果汁、甜味剂、调味剂、稀释剂、稳定剂、酸化剂、pH调节剂及其组合。
23.根据权利要求22所述的方法，其中调味的FB具有至少3体积％至最多10体积％的醇含量(ABV)。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其中调味的FB包含小于25ppm的乙酸。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中调味的FB还包含第二微生物污染物，并且所述方法还包括精加工步骤，精加工步骤由以下子步骤组成：
i)用UV光处理调味的FB足够时间以引起所述第二微生物污染物的至少log-2杀灭，从而形成经UV处理的调味的FB；
ii)将经UV处理的FB分配到容器中，优选选自储罐、小桶、瓶子、罐子和盒子的容器中；和
iii)将容器密封。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的方法，其中调味的FB为硬苏打水。
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