FI100989B - Menetelmä vierteen valmistamiseksi - Google Patents

Description

100989

Menetelmä vierteen valmistamiseksi Tämä keksintö koskee prosessia vierteen valmistamiseksi mäskistä käsittäen käytetyn viljan erottamisen mäs-5 kistä. Erityisesti keksintö koskee vierteen jatkuvatoimis ta valmistusprosessia.

Valmistettaessa juomia viljasta, erityisesti pantaessa olutta, käytetään vierrettä. Vierteen tavanomainen valmistus tapahtuu sekoittamalla lähtöaineet, esimerkiksi 10 mallastamaton vilja (maissi) ja vesi. Kiinteät aineet rou hitaan (jauhetaan) ensin ja sekoitetaan sitten veteen.

Näin saatua suspensiota pidetään sitten jonkin aikaa ainakin 40 °C:n lämpötilassa entsyymilähteen, esimerkiksi mal-laksen, läsnä ollessa. Siten liisteröityminen ja nesteytys 15 voi tapahtua. Seuraavassa vaiheessa seoksen (mäskin) ent- symaattinen konversio jatkuu mallaksen ja/tai ulkoisen entsyymilähteen ylimääräisen lisäyksen jälkeen.

On myös mahdollista valmistaa vierrettä maltaan ja veden pohjalta. Silloin ensimmäinen vaihe jää pois.

20 Näin saatu tuote koosuu pääasiassa vedestä, raaka- aineiden liukenemattomista komponenteista kuin myös niiden liukenevista komponenteista, kuten käymiskykyisistä ja ei-käymiskykyisistä sokereista ja proteiineista. Tavanomaisessa menetelmässä tämä seos suodatetaan liukenemattomien ” 25 komponenttien, käytetyn viljan, poistamiseksi. Suodate tai uute on vierrettä. Oluen panemiseksi vierteeseen lisätään humalaa ja sitten sitä keitetään. Mahdollisesti muodostuvat hiutaleet poistetaan ja vierre jäähdytetään noin 8 °C:n lämpötilaan ja se joutuu käymisvaiheeseen.

30 EP-patenttihakemus 0 265 152 kuvaa vierteen suodat- tamisen käyttäen kalvoa, jonka huokoshalkaisija on 10,0 -100,0 /xm. Kuten tämän julkaisun tekstistä ilmenee, kalvon on tarkoitus erottaa käytetty vilja mäskistä ja sen etu on siinä, että näin voidaan käyttää lähtöaineiden pienempää 35 hiukkaskokoa. Tällä on etuja raaka-aineista uuttuvien sokereiden tehokkuuden suhteen.

100989 2 Tämän julkaisun mukainen kalvosuodatus (membraani-suodatus) ei johda kirkkaaseen vierteeseen, joka sopisi edelleenkäytettäväksi. Nimenomaan hakemuksen tekstistä ilmenee, että aluksi tuotettu vierre ei ole vapaa suspen-5 doiduista hiukkasista ja niin ollen vaaditaan lisäsuoda- tusta. Siinä on tämän menetelmän haittapuoli. Lisäksi tässä julkaisussa kuvattua prosessia ei voida suorittaa jat-kuvatoimisesti.

Tämän keksinnön kohde on tuottaa prosessi vierteen 10 valmistamiseksi mäskistä, käytetyn viljan erottamiseksi mäskistä kirkkaan vierteen tuottamiseksi, ja tämän prosessin etuna on se, että se voidaan suorittaa jatkuvatoimi-sesti samalla, kun lisäksi erotus tapahtuu korkeamalla uutossaannolla.

15 Keksinnölle on ominaista se, että käytetty vilja erotetaan mäskistä ainakin yhdessä kalvosuodatinyksikössä, jonka kalvon aukkojen koko ei ylitä 2,0 /xm, mitä haluttaessa seuraa humalan lisäys ja vierteen keitto.

Yllätykseksi on havaittu, että käytetyn viljan pa-20 rempi erottaminen mäskistä saavutetaan käyttämällä keksin nön mukaista prosessia. Ei ainoastaan vierre ole kirkasta, mikä tarkoittaa, että se voidaan sekoittaa humalan kanssa ja keittää ilman lisäpuhdistusta, vaan myös uutteen saanto on parempi. Lisäksi keksinnön mukaisessa prosessissa ta-[' 25 pahtuu paljon vähemmän kalvon likaantumista kuin käytettä essä EP-patenttihakemuksen 0 265 152 mukaista menetelmää. Viimemainitulla on etuna se, että prosessi voidaan suorittaa jatkuvatoimisesti, koska kalvojen puhdistusta vaaditaan vähemmän.

30 Kalvosuodatus suoritetaan käyttämällä ainakin yhtä kalvosuodatinta, mutta edullisesti käyttämällä monivaihe-suodatinta, esimerkiksi monivaiheista vastavirtasuodatin-laitteistoa, kuten kolmivaiheista laitteistoa tai monivaiheista poikittaisvirtaussuodatinlaitteistoa.

100989 3

Kalvosuodattimen kalvojen huokoskoko ei saa ylittää 2,0 μτη, edullisesti se on 0,1 - 1,5 μπι. Tällainen huokoskoko johtaa suodatinyksikön optimiaktiivisuuteen, koska tällaisella aukkokoolla saavutetaan hyvä kirkas vierre 5 suurella tehokkuudella. Kalvosuodattimella on myös hyvä itsepuhdistuskyky. Kalvon materiaali ei ole kovin kriittinen. Erityisen tärkeätä on mekaaninen stabiilisuus suodatettavan vierteen lämpötilassa. Lisäksi materiaalin täytyy olla elintarvikelaatua. Erityisen sopivia ovat keraamisis-10 ta materiaaleista valmistetut kalvot.

Keksinnön mukaisen prosessin yllättävä piirre on se, että kiinteiden materiaalien hiukkaskoolla on vain hieman vaikutusta kalvojen aktiivisuuteen, päinvastoin kuin mainitussa EP-patenttihakemuksessa on esitetty.

15 Keksinnön mukaisen prosessin avulla saavutetun vierteen kirkkaus mitattuna EBC-yksikköinä 65 °C:n lämpötilassa on 0,25 - 5. Kirkas vierre sekoitetaan humalan kanssa ja seosta keitetään. Materiaalin, kuten proteiinien ja polyfenolien, flokkulaatiota voi tapahtua. Haluttaessa 20 nämä hiutaleet poistetaan, esimerkiksi erottimen tai 'whirlpool'-laitteen (selkeytysaltaan) avulla. Sen jälkeen, kun vierre on jäähdytetty 2-25 °C:n lämpötilaan, edullisesti noin 8 °C:n lämpötilaan, vierre voidaan käyttää olueksi.

25 Vierteen keittäminen tapahtuu edullisesti jatkuva- toimisesti ja ainakin osa lämmöstä otetaan talteen. Tähän tarkoitukseen sopivia laitteita tunnetaan kirjallisuudessa. Nämä laitteet voivat perustua esimerkiksi monivaiku-tushaihduttimiin, joissa tapahtuu lämmönvaihtoa kulutettu-30 jen kaasujen ja vierteen välillä.

Keksinnön mukaisesti vierteeksi konvertoitu mäski voidaan saavuttaa eri tavalla, esimerkiksi tavanomaisella käsittelyllä jaksottaisesti toimivissa mäskäyslaitteissa. Keksinnön suoja-alan piirissä kuitenkin laitteiston käyttö 35 jatkuvatoimisesti on edullista.

100989 4

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti tähän tarkoitukseen käytetään plug flow -reaktoria, ts. reaktoria, jossa reaktanttien sekoittumista eteenpäin tai taaksepäin tapahtuu vähän.

5 On mahdollista suorittaa prosessi yhdessä tai use ammassa plug flow -reaktorissa. Reaktorien lukumäärä riippuu osittain käytettävien raaka-aineiden luonteesta.

Käytettäessä mallastamatonta viljaa suoritetaan kaksi reaktiovaihetta, joista ensimmäisessä vaiheessa jau-10 hettu materiaali liisteröidään ja nesteytetään entsyymi- järjestelmän vaikutuksesta. Tämä entsyymijärjestelmä on usein peräisin maltaasta. Toisessa vaiheessa mallas ja/tai lisäentsyymijärjestelmä lisätään, ja reaktio jatkuu edelleen. Täten on välttämätöntä käyttää kahta reaktiovaihet-15 ta, jotka voidaan edullisesti suorittaa kahdessa reakto rissa. Kun käytetään vain mallasta, eikä mallastamatonta viljaa, riittää vain toisen reaktiovaiheen suorittaminen yhdessä reaktorissa.

Kiinteät komponentit, kuten mallas ja mallastamaton 20 vilja, jauhetaan ensin, esimerkiksi vasaramyllyssä, hiuk- kaskokoon, joka voi päästä seulojen läpi, joiden silmäkoko on 5 μιη - 5 mm.

Jauhetut kiinteät aineet sekoitetaan veteen ja syötetään rektoriin tai rektoreihin. Kun käytetään mallas-25 tamatonta viljaa, ensimmäisessä reaktiovaiheessa pidetään lämpötilaa noin 40 - 100 °C:ssa. Liisteröityminen ja nesteytys entsyymijärjestelmän vaikutuksen alaisena voi tällöin tapahtua. Toisessa reaktiovaiheessa mallas ja/tai entsyymilähde ja vesi lisätään yhteen ensimmäisestä reak-30 tiovaiheesta saadun tuotteen kanssa. Tässä reaktiovaihees- sa entsymaattinen konversio tapahtuu. Lämpötila tässä reaktiovaiheessa vaihtelee yleensä 30 - 80 °C:n välillä.

Kun mallastamatonta viljaa käytetään, tämä on ainoa reak-tiovaihe ja maltaan ja veden seos syötetään tähän reaktio-35 vaiheeseen.

100989 5

Kuten plug flow -reaktoria, eri tyyppisiä reaktoreita voidaan käyttää, jonka yhteydessä on erityisen tärkeätä, että komponenttien ei-hyväksyttyä taaksepäin ja/tai eteenpäin sekoittumista ei tapahdu. Tästä esimerkkinä ovat 5 putkimaiset reaktorit ja enemmän tai vähemmän ideaalisti sekoittavien säiliöreaktorien kaskadit. Sopiva reaktori-tyyppi on muodostettu nk. pyörivä levykontaktori -laite, joka on tunnetun tyyppinen pylväsreaktori (column reactor) , jota kuvataan esimerkiksi Kirk-Othmer, Encyclopedia 10 of Chemical Technology, 3. painos, osa 9, sivu 702.

Tällainen reaktori yleensä koostuu pylväästä, joka on varustettu keskelle sijoitetulla sekoitusvarrella, johon on liitetty 10 tai useampi levy tai kiekko. Nämä kiekot tai levyt peittävät ainakin 80 % pylvään poikkileik-15 kauksesta. Yleensä tämä pinta ei ylitä 95 %:a. Pyörittä mällä vartta ja kiekkoja pylväässä tapahtuu nesteessä olevan kiinteän aineen oikea dispersio.

Haluttaessa puhdistaa pylväs käytetään edullisesti järjestelmää, jossa varsi voidaan helposti poistaa, esi-20 merkiksi johtuen pylvään ohjauslevyjen puutteesta.

Pyörivän levykontaktori -laitteen käytöllä on hämmästyttävänä etuna se, että raaka-aineiden hiukkaskokoa voidaan säätää melkein riippumatta käytettävästä laitteistosta ilman, että syntyy ongelmia kiinteän aineen laskeu-' 25 tumisessa tai akkumulaatiossa. Käytettäessä kalvosuodatus- ta, tämä tarkoittaa sitä, että lähtöaineiden hiukkaskoko voidaan valita melkein vapaasti niin, että tämä hiukkaskoko voidaan säätää optimaalisesti riippumatta prosessilait-teiston luonteesta. Verrattaessa tilannetta tavanomaiseen 30 eräsuodatukseen tämä on suuri etu. Eräsuodatuksessa on • tuskin lainkaan mahdollisuuksia vaihdella hiukkaskokoa, koska tämä johtaa välittömästi ongelmiin vierteen suodatuksessa .

Jäähdytetty vierre voidaan käyttää, valinnaisesti 35 puskuriastiassa viipymäajan jälkeen. Sen vuoksi keksintö 100989 6 myös koskee prosessia oluen panemiseksi käyttäen edellä kuvatulla tavalla valmistettua vierrettä.

Keksintöä kuvataan seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa esitetään keksinnön edullisen suori-5 tusmuodon mukainen esimerkki prosessikaaviosta sekä kahden kalvosuodatinjärjestelmän suoritusmuoto.

Piirustuksissa, kuviossa 1 esitetään keksinnön mukaisen prosessin edullisen suoritusmuodon prosessikaavio. Kuvio 2 esittää yksityiskohtaisempaa suoritusmuotoa kaksi-10 vaiheisesta vastavirtakalvosuodatuksesta. Kuvio 3 esittää suoritusmuotoa poikittaisvirtakalvosuodatuksesta.

Kuvion 1 prosessikaavio esittää sekoitinta 1, johon putkia 2, 3 ja 4 pitkin johdetaan noin 55 °C:inen vesi, jauhettu mallastamaton vilja ja jauhettu mallas. Sekoitta-15 misen jälkeen, seos kuljetetaan putkea 5 pitkin ensimmäi seen pyörivään levykontaktori -laitteeseen 6, joka käsittää sekoitusvarren 7, johon on liitetty kiekkoja 8. Reaktori 6 on varustettu lämmityselementeillä, ei kuvassa, joiden avulla reaktorin sisällön lämpötila voidaan säätää 20 halutuksi ja pitää siinä.

Reaktorista 6 saatu tuote kuljetetaan putkea 9 pitkin pyörivään levykontaktori -laitteeseen 10. Sekoittimeen 11 johdetaan putkia 12 ja 13 pitkin noin 55 °C:ista vettä ja jauhettua mallasta. Näin saatu seos johdetaan putkea 14 25 pitkin pylvään 10 pohjalle, jossa se sekoitetaan tietyn viipymäajan jälkeen reaktorista 6 tulevan tuotteen kanssa. Putkea 15 pitkin tuloksena saatu mäski johdetaan kalvosuo-dattimeen 16, johon johdetaan lisäksi vettä putkea 17 pitkin. Kalvosuodatinyksiköstä tuleva kirkas vierre poiste-30 taan putkea 18 pitkin. Käytetty vilja poistetaan putkea 19 pitkin.

Kirkas vierre sekoitetaan putkea 20 pitkin johdettavan humalan kanssa. Vierteen ja humalan seos syötetään lämmönvaihtimeen 21, jossa sitä esilämmitetään keittovai-35 heesta tulevalla lämmöllä. Esilämmitetty vierre syötetään 100989 7 vierteen keittokattilaan 22, jossa sitä keitetään jonkin aikaa. Keitetty tuote johdetaan putkea 23 pitkin erotti-meen 24, jossa flokkuloituneet aineet, kuten proteiinit ja polyfenolit, erotetaan. Sitten kirkas keitetty vierre joh-5 detaan putkea 25 pitkin jäähdyttimeen 26, jossa se jäähdy tetään. Putkea 27 pitkin vierre voidaan laskea esimerkiksi käymisvaiheeseen.

Kuvio 2 esittää kolmivaiheisen vastavirtakalvosuo-datuksen mahdollista järjestelyä.

10 Tässä kuviossa mäski on johdettu putkea 51 pitkin ensimmäiseen kalvosuodattimeen 52, josta kirkas vierre poistetaan putkea 53 pitkin. Osa suodattimen 52 jäännös-mäskistä palautetaan putkea 54 pitkin suodattimen syöttö-päähän yhdessä toisen kaivosuodattimen 55 läpi menneen 15 mäskin kanssa. Loppu mäskistä joutuu putkea 56 pitkin toi seen kalvosuodattimeen 55. Tämän kalvon läpi menevä aine palautuu putkea 57 pitkin ensimmäiseen suodattimeen. Toisen suodattimen 55 jäännös palautuu osaksi toisen kalvo-suodattimen 55 syöttöpäähän putken 58 kautta samalla, kun 20 loput kulkee putkea 59 pitkin kolmanteen kalvosuodattimeen 60. Tämän kolmannen kalvosuodattimen läpi mennyt aines palautuu putken 61 kautta toisen kalvosuodattimen 55 syöttöpäähän. Kolmannen suodattimen 60 jäännöksestä osa palautuu putkea 62 kolmannen suodattimen syöttöpäähän yhdessä • 25 putkea 63 pitkin syötettävän veden kanssa. Loppu jäännök sestä, käytetty vilja, poistetaan putkea 64 pitkin.

Tämän järjestelmän kuvaus perustuu kolmivaihesuoda-tinyksikköön, mutta on tietysti mahdollista sovittaa vaiheiden lukumäärä halutuksi samaa periaatetta käyttäen.

30 Kuvio 3 esittää poikittaisvirtaussuodatinyksikön suoritusmuotoa perustuen kolmivaiheiseen laitteistoon, mutta vaiheiden lukumäärää voidaan haluttaessa säätää sopivaksi samaa periaatetta käyttäen.

Kuviossa 3 mäski johdetaan putkea 100 pitkin ensim-35 mäiseen kalvosuodattimeen 101, josta kirkas vierre poiste- 100989 8 taan putkea 102 pitkin. Osa suodattimen 101 jäännösmäskis-tä joutuu putkea 103 pitkin toiseen kalvosuodattimeen 104 ja osa palautuu putkea 112 pitkin suodattimen 101 syöttö-päähän. Putkea 105 pitkin johdetaan vettä suodattimen 104 5 syöttöpäähän. Kalvosuodattimen 104 läpi mennyt osa poiste taan putken 106 kautta ja yhdistetään ensimmäisen kalvosuodattimen 101 läpimenneen osan kanssa. Toisen suodattimen 104 jäännös kulkee putkea 107 pitkin kolmanteen kalvosuodattimeen 108 yhdessä putken 109 kautta syötettävän 10 veden kanssa ja osa palautuu suodattimen 104 syöttöpäähän putken 113 kautta. Tämän kolmannen kalvosuodattimen 108 läpi mennyt aines yhdistyy putken 110 kautta kahden ensimmäisen suodattimen läpi menneeseen ainekseen. Loppu jäännöksestä, käytetty vilja, poistetaan osaksi putkea 111 15 pitkin ja osa jäännöksestä palautetaan putkea 114 pitkin suodattimen 108 syöttöpäähän.

Keksintöä kuvataan seuraavassa esimerkkiin viitaten, mutta ei siihen rajoittuvasti.

Esimerkki 20 Kuviossa 1 esitetyn laitteiston sekoittimeen 1 li sätään tunnissa 5 kg maissia, 2,5 kg mallasta ja 22,5 1 55 °C:ista vettä. Maissi ja mallas jauhettiin vasaramyl-lyssä hiukkaskokoon, joka voi kulkea 1,5 mm seulan läpi. Seoksen lämpötila oli 50 °C. Seos kuljetettiin pyörivään 25 levykontaktori -laitteseen, jossa sen lämpötilaa nostet tiin 95 °C:seen. Seoksen kokonaisviipymäaika 50 °C:n lämpötilassa oli 5 minuuttia, samalla, kun viipymäaika 95 °C:ssa oli 10 - 15 minuuttia.

Seokseen 11 lisättiin tunnissa 15 kg saman hiukkas-30 koon omaavaa mallasta ja 45 1 55 °C:ista vettä. Näin saa- dun seoksen lämpötila oli 50 °C ja se johdettiin toisen pyörivän levykontaktori -laitteen pohjalle.

Ensimmäisestä pyörivästä levykontaktori -laitteesta saatu tuote johdettiin toiseen pyörivään levykontaktori 35 -laitteeseen sellaisella tasolla, jossa mallas/vesiseoksen 100989 9 viipymäaika oli noin 15 minuuttia 50 °C:n lämpötilassa. Kuumaa tuotetta lisäämällä lämpötila nousi 65 °C:seen.

Tämä lämpötila säilytettiin 30 minuuttia, jonka jälkeen se nostettiin 76 °C:seen, joka pidettiin 5 minuuttia.

5 Tämän käsittelyn jälkeen saatiin mäski, jonka uute- pitoisuus on noin 21,5 %, joka sitten johdettiin kalvosuo-datinyksikköön 16. Tämä yksikkö oli kuviossa 2 esitetyn mukainen. Kalvosuodatus, jossa käytettiin kalvoja, joiden huokoskoko on 0,4 μηι, antoi vierrettä, jonka kirkkaus oli 10 0,3 EBC-yksikköä (65 °C:n lämpötilassa). Humalan sekoitta misen, keittämisen, muodostuneiden hiutaleiden erottelun ja jäähdytyksen jälkeen saatiin kylmää vierrettä, jonka lämpötila oli 8 °C, ja jota voitaisiin käyttää olueksi.

Claims (8)

100989

1. Prosessi vierteen valmistamiseksi maskista, tunnettu siitä, että käytetty vilja erotetaan mäs-5 kistä ainakin yhdessä kalvosuodatinyksikössä, jossa suo dattimen huokoskoko ei ylitä 2,0 ^m kirkkaan vierteen muodostamiseksi, jonka kirkkaus on 0,25 - 5 EBC-yksikköä (65 °C:n lämpötilassa), ja haluttaessa vierteeseen lisätään humalaa ja vierrettä keitetään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tun nettu siitä, että kalvosuodatus suoritetaan monivaiheisessa vastavirtasuodatinyksikössä tai poikittaisvirta-suodatinyksikössä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen prosessi, t u n -15 n e t t u siitä, että kalvosuodatus suoritetaan kolmivai heisessa vastavirtasuodatinyksikössä.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että kirkas vierre keitetään ja ainakin osa lämmöstä otetaan talteen.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen pro sessi, tunnettu siitä, että mäski tuotetaan maltaan ja veden seoksen jatkuvatoimisen entsymaattisen konversion avulla plug flow -reaktorissa.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen pro-25 sessi, tunnettu siitä, että mäski tuotetaan mal- lastamattoman viljan jatkuvatoimisen liisteröitymisen ja entsymaattisen nesteytyksen avulla plug flow -reaktorissa, lisäämällä mallasta ja/tai entsyymilähdettä näin saatuun tuotteeseen ja jatkuvatoimisella entsymaattisella konver-30 siolla toisessa plug flow -reaktorissa.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että pyörivää levykontaktori -laitetta käytetään plug flow -reaktorina.

8. Prosessi oluen panemiseksi, tunnettu 35 siitä, että se käsittää vierteen valmistuksen käyttäen jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukaista prosessia, jota seuraa vierteen käyttäminen. 100989