FI95809B - Menetelmä alkoholittoman mallasjuoman valmistamiseksi - Google Patents

Description

95809

Menetelmä alkoholittoman mallasjuoman valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä oleellisesti alkoholittoman oluen (eli oluenmakuisen mallasjuoman) valmis-5 tamiseksi kirkastetusta vierteestä jatkuvatoimisella hii-vakäsittelyllä alhaisessa lämpötilassa. Menetelmän mukaisesti vierre johdetaan immobilisoitua hiivaa sisältävän pakattu kolonni -reaktorin läpi lämpötilassa, joka on välillä vierteen jäätymispiste ja +10° C, joka pakattu kolo lonni -reaktori sisältää oleellisesti kokoonpuristumatonta kantajamateriaalia, jonka pinnalle on immobilisoitu hiiva-soluja, ja jolloin vierteestä poistetaan happi ennen sen johtamista reaktoriin. Vierrettä johdetaan reaktorin läpi nopeudella 0,1 - 2,5 reaktoritilavuutta/tunti.

15 Alkoholittomalla oluella tarkoitetaan eri maissa erilaisia tuotteita: Espanjassa alkoholittomana oluena pidetään tuotetta, jonka alkoholipitoisuus on alle 1 %, Hollannissa rajana on 0,5 %, kun taas Arabimaissa alkoholiton olut ei saa sisältää enempää kuin noin 0,05 tila-20 vuus-% alkoholia. USA:ssa ja joissakin muissa maissa mallasjuomaa, joka sisältää alle 0,5 % alkoholia, ei saa kutsua olueksi.

Ennestään on tunnettua valmistaa alkoholittomia oluita panosprosesseilla, jotka kuitenkin ovat käytännössä 25 vaikeita toteuttaa (ks. esimerkiksi US-patentit 4 746 518 ja 4 661 355). Alkoholin syntymisen estämiseksi vierrettä käsitellään alhaisessa noin 0°C:n lämpötilassa.

Panosprosessissa prosessiparametrien, kuten viiveen, lämpötilan ja liuenneen hapen pitoisuuden pitäminen 30 täsmälleen oikean suuruisina (tasapainossa) on osoittautunut hankalaksi. Pienetkin poikkeamat oikeista arvoista saattavat aiheuttaa alkoholin muodostusta siten, että saadaan tuote, jonka alkoholipitoisuus ylittää esimerkiksi Arabimaissa sallitun arvon 0,05 tilavuus-%.

35 Tunnetaan myös menetelmä alkoholittomien juomien

valmistamiseksi melko alhaisessa lämpötilassa, 2-15°C (EP

2 95809 O 213 220). Tunnetussa menetelmässä johdetaan Ilmastettua vierrettä nopeasti reaktorin läpi, joka sisältää immobi-lisoitua hiivaa. Tämä menetelmä soveltuu kuitenkin huonosti jatkuvatoimiseen tuotantoon, koska reaktori tuk-5 keutuu hyvin nopeasti.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan jatkuva-toimisesti teollisessa mittakaavassa valmistaa olutta, jonka alkoholipitoisuus on erittäin alhainen, ja jopa oleellisesti alkoholitonta olutta, joka täyttää jopa Ara-10 bimaiden tiukat alkoholirajavaatimukset. Koko valmistus prosessi voidaan suorittaa jopa 1-2 päivän kuluessa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä on oleellista, että hiivakäsittely suoritetaan alhaisessa lämpötilassa jatkuvatoimisena prosessina käyttäen immobilisoitua hii-15 vaa sisältävää pakattu kolonni-reaktoria. Hiiva on sidottu suuripintaisen kantajamateriaalin pinnalle. Kantaja on oleellisesti kokoonpuristumatonta. Se muodostuu jatkuvasta suuripintaisesta matriisista tai vaihtoehtoisesti huokoisista tai verkkomaisista suuripintaisista rakeista.

20 Matriisi tai rakeet puolestaan muodostuvat yksittäisistä mikropartikkeleista tai mikrokuiduista. Tällainen kantaja-materiaalirakenne saa aikaan maksimipinnan hiivasolujen immobilisointia silmällä pitäen.

Kantajan rae- tai matriisiluonne muodostuu, kun 25 mikropartikkelit tai mikrokuidut sitoutuvat, tiivistyvät, kutoutuvat, liimautuvat tai agglomeroituvat (tämän jälkeen: sitoutuvat) yhteen. Sitoutuminen tapahtuu yksittäisten mikropartikkelien tai mikrokuitujen tiettyjen koske-tuspisteiden välisten kemiallisten, adheesisten tai mekaa-30 nisten sidosten välityksellä. Muodostuu kemiallinen sidos, joka saa aikaan kemiallisen ristisidoksen näihin pisteisiin. Adheesion aiheuttama sitoutuminen tapahtuu mikrokuitujen tai mikropartikkelien agglomeroituessa tai liimautuessa yhteen. Lisäaineena voidaan käyttää esimerkiksi 35 termoplastista muovia. Kuitujen sekoittuessa keskenään tai kietoutuessa toisiinsa kosketuskohdissa tapahtuu mekaani- 3 95809 nen sitoutuminen; mekaaninen sidos voi syntyä myös liitettäessä partikkelien pintoja yhteen. Jälkimmäisessä tapauksessa matriisi käsittää koko reaktorin läpi kulkevan jatkuvan rakenteen, joka muistuttaa puuvillafluffia tai put-5 keen pakattua suodatinpaperia. Myös tällöin, lopullisessa muodossaan, partikkelit ovat erillisiä ja yksittäisiä.

Kantajamateriaalilla on edullisesti anioninvaihto-ominaisuuksia.

Mikrokuidut tai mikropartikkelit voivat muodostua 10 mistä tahansa anioninvaihtaja-aineesta, josta voidaan muodostaa karkeapintaisia mikrokuituja tai mikropartikkelei-ta. Nämä aineet käsittävät natiivin tai regeneroidun selluloosan tai raionin, jolle derivatisoinnin avulla on saatu anioni-ioninvaihtajaluonne, synteettiset anioni-ionin-15 vaihtajahartsit, kuten fenoliformaldehydihartsi ja agaroo-si- ja dekstriinipohjäiset anioninvaihtajahartsit. Edullinen kantajamateriaali on huokoinen rakeinen anioninvaih-tajahartsi: selluloosa- tai raionjohdannainen, joka on kemiallisesti modifioitu siten, että sille on saatu anio-20 ninvaihtajaluonne. Erityisen edullisen suoritusmuodon mu kaisesti kantaj amateriaali käsittää dietyyliaminoetyleeni-substituoidun selluloosan mikrokuituja tai mikropartikke-leita, jotka on adheesisesti sidottu agglomeraatiolla po-lystyreeni in.

25 Uskotaan, että positiivisesti varatun hartsin ja negatiivisesti varatun hiivasolun väliset sähköiset voimat ovat ensisijaisesti syynä hiivasolun sitoutumiseen hartsin pinnalle. Tämä sitoutuminen vähentää oleellisesti hiivan huuhtoutumista ja kuitenkin se sallii hiivan ja 30 väliaineen vesiliuoksen läheisen kosketuksen.

Pakattu kolonni-reaktorissa on erittäin korkea so-lupitoisuus. Systeemi sopii erittäin hyvin oleellisesti alkoholittoman oluen tuottamiseen, koska reaktorin fer-mentointikykyä voidaan helposti säädellä valitsemalla so-35 piva lämpötila ja virtausnopeus. Keksinnön mukaisesti valmistettu olut ei sisällä oleellisesti lainkaan hiivasolu- , 95809 4 ja, ja se on yleensä erittäin kirkasta, joten loppusuoda-tus voidaan suorittaa helposti. Ei synny juuri lainkaan hukkaolutta.

Kyseessä olevan keksinnön mukaisesti hiivakäsitte-5 lylämpötila on välillä vierteen jäätymispiste ja +10°C

lämpötilan ollessa edullisesti 0,5 - 3°C, mikäli halutaan oleellisesti alkoholitonta olutta. Alkoholipitoisuus riippuu lämpötilan lisäksi nopeudesta, jolla vierre kulkee reaktorin läpi sekä hiivasolujen lukumäärästä. Mikäli ha-10 lutaan alkoholitonta olutta, viive kolonnissa on tyypillisesti vain 1-2 tuntia. Vierre valmistetaan tavanomaisista oluen raaka-aineista, eli pääosin olutmaltaasta ja vedestä. Valmistettaessa oleellisesti alkoholitonta olutta voidaan käyttää suurempia määriä "raakaviljaa" (maissia, 15 riisiä ja siirappeja). Vierteen valmistuksessa tarvitaan lisäksi humalaa tai humalauutetta, pH:n säätöaineita ja kalsiumsuoloja. Haluttaessa voidaan lisäaineena käyttää maku- ja väriaineita, sekä stabilointiaineita. Oleellista keksinnön mukaiselle menetelmälle on lisäksi kirkastetun 20 vierteen käsittely korotetussa lämpötilassa haihduttaen ja/tai adsorptioaineella epämiellyttävien makuaineiden poistamiseksi. Sopiva adsorptioaine on aktiivihiili.

Edullisen menetelmän mukaan vierre "kuumastripa-taan" ei-toivottujen haihtuvien aineiden poistamiseksi.

.. 25 Tällöin vierteen läpi perkoloidaan voimakkaasti huuhtelu- kaasua, kuten typpeä tai hiilidioksidia, edullisesti typpeä. Kuumastrippaus on edullista kahdesta syystä: 1. Hapettumista ei tapahdu siirrettäessä vierre keittimestä siiviläammeeseen, koska kuumastrippauksessa 30 käytetty kaasu virtaa suoraan putkesta vierteeseen ja laajenee siiviläammeessa. Tästä seuraa, ettei vierre voi absorboida happea.

2. Tavanomaisessa oluenvalmistusprosessissa haihtuvat aineet huuhtoutuvat pois käymisessä muodostuvan hii- 35 lidioksidin vaikutuksesta ja kypsymisvaiheen aikana. Käyttämällä kuumastrippausta saavutetaan samantapainen vaiku- R . Ut.» U4II 11 4 · > 5 95809 tus ilman tavanomaista käymiskaasun muodostusta; toisin sanoen, kuumastrippaus korvaa tehokkaasti luonnollisen, käymisen aikaansaaman huuhtelun.

Oleellista on myös hiivan elvytys 2-30 vuorokau-5 den välein, edullisesti noin 1 viikon välein. Elvytys suoritetaan kierrättämällä ilmastettua vierrettä 10 -15°C:ssa 10 - 30 tunnin, edullisesti 1 vuorokauden ajan. Tällöin tapahtuu vilkas hiivan kasvu. Elvytys päätetään laskemalla lämpötila alle 3eC:een ja syrjäyttämällä fer-10 mentoitunut vierre. Kun jälleen ryhdytään syöttämään vierrettä reaktoriin, siitä poistuu hiivasoluja parin tunnin ajan; tämän jälkeen jatkuvatoiminen hiivakäsittely voi alkaa.

Pakattu kolonni-reaktori voidaan regeneroida 15 syrjäyttämällä ensin reaktorista vierre kuumalla vedellä ja syöttämällä kuumaa lipeää kantajapatjan läpi, kunnes poistuva regenerointiliuos on tasaisen vaalea väriltään.

Tämän jälkeen kantajapatja huuhdellaan vedellä, kunnes pH . on noin 10, ja sitten neutraloidaan pumppaamalla sopivaa • 20 laimeaa happoa kantajapatjan läpi. Lopuksi kantajamateri- aali vielä huuhdellaan vedellä.

Seuraavat esimerkit valaisevat keksintöä. Suori-tusesimerkkien tarkoitus ei ole kuitenkaan rajoittaa keksintöä, vaan keksinnön tunnusomaiset piirteet on esitetty 25 patenttivaatimuksissa.

Esimerkki 1

Pakattu kolonni-reaktorin valmistus

Kantajana käytettiin Cultor Oy:n US-patentin nro 4 355 117 mukaisesti valmistamaa rakeista DEAE-selluloosaa 30 (GDC), jonka partikkelikoko oli 470 ... 840 pm. Kaikissa . kokeissa kolonnin täyttäminen, järjestelmän sterilointi ja hiivan immobilisointi suoritettiin seuraavassa esitetyn menettelytavan mukaisesti.

Ensin kuvion 1 mukainen hydratointiastia 1 täytet-35 tiin puolilleen vedellä (1 000 1). Sekoittaja käynnistettiin ja kuiva kantajamateriaali (GDC; 400 kg) siirrettiin 95809 6 astiaan 1. Kun hydratoituminen oli päättynyt (noin 10 tuntia), reaktori 2 täytettiin puolilleen vedellä (800 1) ja kantajaliete siirrettiin hydratointiastiasta 1 reaktoriin 2. Veden pinnan pitämiseksi vakiokorkeudella reaktorissa 5 reaktorin pohjaventtiili säädettiin siten, että sisääntulo- ja ulosmenovirtaukset reaktorista olivat suurin piirtein samaa luokkaa. Reaktorin kantajamateriaali steriloitiin sen jälkeen kuumalla, laimealla lipeällä 3 pumppaamalla sitä reaktorin 2 läpi. Kantajamateriaalipatja 10 pestiin vedellä ja neutraloitiin pumppaamalla laimeaa happoa (sitruunahappoa) 4 kantajamateriaalipatjän 2 läpi ja lopuksi kantajamateriaalipatja pestiin vedellä, joka syrjäytettiin ilmastetulla vierteellä.

Astiassa 5 tehtiin ilmastettuun vierteeseen hiiva-15 liete käyttäen puhdasviljeltyä hiivaa. Hiivalietettä kierrätettiin sen jälkeen kantajamateriaalipatjan läpi noin 4 tuntia, jolloin hiiva sitoutui kantajamateriaaliin. Reaktori 2 oli tämän jälkeen valmis käytettäväksi prosessissa.

Esimerkki 2 20 Vierteen valmistus ja esikäsittely

Vierre valmistettiin mäskäämällä 4 800 kg ohramal-lasta ja 3 960 kg maissia.

Ohramallas sekoitettiin 15 500 litraan vettä (35°C) ja pH säädettiin 5,5:een (sitruunahapolla). Seos mäskit-25 tiin astiassa, joka oli lämpötilaohjelmoitu infuusiomene-telmälle seuraavasti: 38°C:ssa 20 minuutin ajan, 68°C:ssa 10 minuutin ajan, 72°C:ssa 30 minuutin ajan ja 76°C:ssa 30 minuutin ajan.

Maissi sekoitettiin 13 000 litraan vettä (68°C), ja 30 pH säädettiin 5,5:een. Mäskäysohjelma oli seuraava: 68°C-:ssa 20 minuutin ajan ja 100°C:ssa 20 minuutin ajan.

Mallas- ja maissimäskit yhdistettiin, ja vierre erotettiin kiintoaineesta siiviläammeessa ja keitettiin vierreastiassa noin 100°C:ssa noin 90 minuutin ajan. Vier-35 teen pH säädettiin 5,l:een, ja kiehuvaan vierteeseen li- 7 95809 sättiin humalauutetta (alfa-happopitoisuus 2 800 g). Keittämisen loppuvaiheessa lisättiin 10 kg aktiivihiiltä (noin 10 minuuttia ennen keittämisen lopettamista). Ei-toivot-tujen haihtuvien aineiden poistamiseksi suoritettiin kuu- 5 mastrippaus, eli perkoloitiin voimakkaasti typpikaasua seoksen läpi, ja siirrettiin seos vierresykloniin haihduttaen (noin 15 % nestetilavuudesta). Kuumarupa saostui noin 30 minuutissa.

Lopuksi säädettiin pH 4,3:een (sitruunahapolla) ja 10 vierre jäähdytettiin levylämmönvaihtimessa noin 0°C:een, suodatettiin ja siirrettiin sopivaan säiliöön.

Esimerkki 3

Hiivakäsittely ja hiivareaktorin elvytys Esimerkin 2 mukaisesti valmistettua vierrettä joh-15 dettiin esimerkin 1 mukaiseen pakattu kolonni-reaktoriin. Käytetty hiivakanta oli Saccharomyces uvarum-pohjahiiva, 3 hiivapatjan käyttötilavuus oli 1 m , vierteen syöttönopeus 011 750 1/tunti ja lämpötila 1,5 - 3,0°C (säädettiin siten, että tuotteen alkoholipitoisuudeksi tuli noin 0,05 : 20 til.-%).

Esimerkin 2 mukaista vierrettä ajettiin reaktorin läpi 8 vuorokauden ajan, minkä jälkeen hiivareaktori elvytettiin kierrättämällä ilmastettua vierrettä 12“C lämpötilassa 24 tunnin ajan. Tämän jälkeen elvytyksen aikana 25 fermentoitunut vierre korvattiin uudella, lämpötila alennettiin jälleen alle 3°C:een, reaktorin annettiin tasoittua noin 2 tunnin ajan, ja jatkettiin jälleen alkoholittoman oluen valmistusta edellä esitettyyn tapaan.

Esimerkki 4 30 Reaktorin regenerointi

Esimerkeissä käytetty pakattu kolonni-reaktori regeneroitiin johtamalla kuumaa (noin 60°C) lipeäliuosta (2%

NaOH) reaktorin läpi, kunnes poistuva regenerointiliuos oli väriltään tasaisen vaalea. Reaktori huuhdeltiin vedel-35 lä, kunnes poistuvan liuoksen pH oli noin 10, ja neutra- a 95809 loitiin natriumpyrosulfiitilla pH-arvoon noin 7. Reaktori huuhdeltiin vedellä ja täytettiin vierteellä, minkä jälkeen siihen johdettiin hiivaliete (noin 1010 hiivasolua/1 1 kantajaa), ja sitten ilmastettua vierrettä 24 tunnin 5 ajan. Näin regeneroitua reaktoria voitiin suoraan käyttää prosessissa.

Claims (11)

1. 9 95809
2. 1. Menetelmä oleellisesti alkoholittoman oluen valmistamiseksi kirkastetusta vierteestä jatkuvatoimisella 5 hiivakäsittelyllä alhaisessa lämpötilassa, tunnet-t u siitä, että vierre johdetaan immobilisoitua hiivaa sisältävän pakattu kolonni -reaktorin läpi lämpötilassa, joka on välillä vierteen jäätymispiste ja +10° C, joka pakattu kolonni -reaktori sisältää oleellisesti kokoon- 10 puristumatonta kantajamateriaalia, jonka pinnalle on immo-bilisoitu hiivasoluja, ja jolloin vierteestä poistetaan happi ennen sen johtamista reaktoriin.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kantajamateriaalilla on 15 anioninvaihto-ominaisuuksia.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vierteestä poistetaan happi haihduttamalla. . 4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai- * 20 nen menetelmä, tunnettu siitä, että kirkastettua vierrettä käsitellään ei-toivottujen makuaineiden poistamiseksi, ennen sen johtamista reaktoriin.
5. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kirkastettua vierrettä haih- 25 dutetaan korotetussa lämpötilassa.
6. 6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kirkastettua vierrettä käsitellään adsorptioaineella.
7. 7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että mainittu käsittely käsittää . kuumastrippausvaiheen.
8. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumastrippausvaihe käsittää inertin kaasun, edullisesti typpikaasun, voimakkaan perko- 35 loinnin vierteen läpi. 95809
9. 9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vierre johdetaan reaktorin läpi nopeudella 0,1 - 2,5 reaktoritilavuut-ta/tunti.
10. 10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mu kainen menetelmä, tunnettu siitä, että pakattu kolonni -reaktorin lämpötila on 0,5 - 3 °C ja vierre johdetaan reaktorin läpi nopeudella 0,5 - 1,5 reaktoritila-vuutta/tunti.
11. 11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen muk ainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiiva elvytetään 2-30 vuorokauden välein kierrättämällä pakattu kolonni -reaktorin läpi ilmastettua vierrettä 10 -15 °C:ssa 10 - 30 tunnin ajan. 11 95809