HU219134B - Eljárás sörcefre folyamatos gyártására - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya olyan eljárás sörcefre folyamatos előállítására,amelyben a malátát legalább egy forgótárcsás érintkeztetőkolonnaalkalmazásával megvalósított folyamatos eljárással enzimatikusanátalakítják, és a kimerült magot a malátalétől egy elválasztóegységbenelválasztják. A találmány oltalmi köréhez tartozik a sörcefreelőállítására alkalmas olyan folyamatos eljárás is, amelyben egymalátázatlan magot, malátát és/vagy enzimforrást és vizet tartalmazóelegyet egy forgótárcsás érint- keztetőkolonnában megvalósítottfolyamatos eljárással kocsonyásítanak és cseppfolyósítanak, a kapotttermékhez malátát és/vagy enzimforrást adnak, és a terméketenzimatikusan átalakítják, majd a kimerült magot egyelválasztóegységben elválasztják a malátalétől. A találmány tárgyatovábbá a fenti eljárással előállított sörcefre felhasználásávalmegvalósított sörfőzési eljárás is. ŕ

Description

A találmány tárgya olyan eljárás sörcefre folyamatos előállítására, amelyben a maláta folyamatos enzimatikus átalakításával malátalét állítunk elő. Továbbá a találmány olyan elegy folyamatos kocsonyásítását és enzimatikus cseppfolyósítását tartalmazó eljárásra vonatkozik, amely malátázatlan magot, enzimforrást és vizet tartalmaz. A találmány tárgyához tartozik a sörcefre előállítására alkalmas olyan eljárás is, amelyben a fentiekben ismertetett lépéseket a kimerült magnak a malátalétől való folyamatos elválasztása követi.

A gabonákból előállított italok, elsősorban a sör főzésekor sörcefrét alkalmaznak. A sörcefrét hagyományosan úgy állítják elő, hogy a kiindulási anyagokat, például a malátázatlan magot (kukoricát) és vizet összekeverik. A kiindulási anyagokat először összetörik (zúzzák), majd összekeverik a vízzel. A kapott szuszpenziót valamennyi ideig egy enzimforrás, például maláta jelenlétében legalább 40 °C-on tartják. Ekkor az elegy kocsonyásodik és cseppfolyósodik. A következő lépésben további maláta és/vagy külső enzimforrás hozzáadása után az elegy (malátalé) enzimatikus átalakulása folytatódik.

Úgy is eljárhatnak, hogy a sörcefrét malátából és vízből állítják elő. Ebben az eljárásban a fenti első lépés hiányzik.

A kapott termékek főleg vizet, oldhatatlan nyersanyagkomponenseket, valamint oldható komponenseket, például fermentálható és nem fermentálható cukrokat és fehérjéket tartalmaznak. A hagyományos eljárásokban az oldhatatlan komponenseket, a kimerült magot szűréssel távolítják el. A szűrlet vagy extraktum a sörcefre. Sörfőzéskor a sörcefréhez ezután hozzáadják a komlót, majd forralják. Az esetleg képződött pelyhes csapadékot eltávolítják, majd a sörcefrét körülbelül 8 °C-ra hűtik és fermentálják.

A kocsonyásítás, cseppfolyósítás és a fermentálható és nem fermentálható cukrokká való átalakítási lépcsők folyamatos megvalósítására kiterjedt kutatásokat végeztek. A kutatások elsősorban arra irányultak, hogy ezeket a lépéseket egy köpenyes hőcserélőben folytatják le (Food Engineering Int’l, Dec. 76, 22-27. oldalak). Ez a kutatás azonban nem vezetett ipari méretű eljáráshoz.

A találmány célja olyan eljárás sörcefre folyamatos előállítására, amely nem jár együtt környezetszennyezési gondokkal, és további előnye, hogy az alkalmazott nyersanyag szemcseméretére nézve nincsenek kikötések. Enzimként malátából származó enzimet, a- és/vagy β-amilázt használhatunk.

A találmány tárgya ennek megfelelően olyan eljárás sörcefre folyamatos előállítására, amelyben malátát egy forgótárcsás érintkeztetőkolonnában folyamatos eljárással enzimatikusan átalakítunk, és a kimerült magot egy szeparátorban elválasztjuk a malátalétől. A találmány tárgyát képezi az olyan eljárás is, amelyben egy forgótárcsás érintkeztetőkolonnában egy malátázatlan magot, egy enzimforrást és vizet tartalmazó elegyet folyamatos eljárással kocsonyásítunk és enzimatikusan cseppfolyósítunk, majd a kapott termékhez malátát és/vagy egy enzimforrást adunk, és enzimatikus átalakítás után a kifáradt magot egy szeparátoregységben elválasztjuk a malátalétől.

Az enzimatikus átalakítást előnyösen egy forgótárcsás érintkeztetőkolonnában folyamatosan végezzük.

Az eljárást lefolytathatjuk egy vagy több forgótárcsás érintkeztetőkolonna alkalmazásával. Az érintkeztetők száma részben az alkalmazott nyersanyag függvénye.

Malátázatlan mag alkalmazása esetén két reakciólépést folytatunk le; az elsőben a zúzott anyagot kocsonyásítjuk, majd egy enzimrendszer alkalmazásával cseppfolyósítjuk. Ez az enzimrendszer gyakran malátából származik. A második lépésben az elegyhez malátát és/vagy további enzimrendszert adunk, és tovább folytatjuk a reakciót.

A reakció kivitelezését így két lépésben, előnyösen két reaktorban kell végezni. A reakciót egy reaktorban is lejátszathatjuk, de ebben az esetben a bemeneteket a megfelelő helyen kell elhelyezni. Abban az esetben, ha csak malátát alkalmazunk, és nem használunk malátázatlan magot, elegendő csak a második reakciólépést lejátszatni, és ezt egyetlen reaktorban is elvégezhetjük.

Azt tapasztaltuk, hogy a találmány szerinti eljárással a sörcefre kiváló eredménnyel és az ismert folyamatos eljárásokban fellépő problémák nélkül előállítható.

A találmány szerinti eljárásban alkalmazott szilárd komponenseket, mint például a malátát és a malátázatlan magot először például egy kalapácsos malomban összezúzzuk. A zúzást az 5 pm-5 mm szemcsemérettartományú szemcse eléréséig folytatjuk.

Az összezúzott szilárd anyagokat a vízzel összekeverjük, és a reaktorba vagy reaktorokba tápláljuk. Malátázatlan mag alkalmazása esetén az első reakciólépésben 40-100 °C-ot tartunk. így a jelen lévő enzimrendszer hatására létrejön a kocsonyásodás és cseppfolyósodás. A második reakciólépésben az első lépésben kapott termékhez vizet és/vagy enzimforrást adunk. Ebben a reakciólépésben enzimatikus átalakulás jön létre. A hőmérséklet itt 30-80 °C. Ha nem alkalmazunk malátázatlan magot, ez az egyetlen reakciólépés, és a malátaelegyet és a vizet ide tápláljuk be.

A találmány szerinti eljárásban egy ismert típusú oszlopreaktort, az úgynevezett forgótárcsás érintkeztetőkolonnát alkalmazzuk. Ilyet ismertetnek például a következő irodalmi helyen: Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3. kiadás, 9. kötet, 702. oldal.

Ezek a reaktorok általában egy olyan központi keverőrúddal ellátott érintkeztetőkolonnát tartalmaznak, amelyekhez 10 vagy ettől több tárcsa vagy lemez csatlakozik. Ezek a tárcsák vagy tálcák az oszlopkeresztmetszet legalább 80%-át befedik, de általában nem haladják meg a 95%-ot. A tengely és a tárcsák oszlopon belüli forgatásával a folyadékban lévő szilárd anyag megfelelő diszperziója jön létre.

A kolonna tisztításához előnyösen egy olyan rendszert kell alkalmazni, amelyből a tengely könnyen eltávolítható, például nem akadályozzák terelőlemezek.

A forgótárcsás érintkeztetőkolonna alkalmazása azzal az előnnyel jár, hogy a nyersanyagok szemcsemérete az alkalmazott berendezéstől majdnem függetlenül szabályozható. Ebben a kombinációban a folyamatos sörcefreszűrés azt jelenti, hogy a kiindulási anyagok

HU 219 134 Β szemcsemérete majdnem szabadon változtatható, így a szemcseméret az előállításra alkalmazott berendezéstől függetlenül optimálisan beállítható.

A kimerült mag malátalétől való elválasztása különböző eljárásokkal történhet.

Végezhetünk például hagyományos sörcefreszűrést. Ez különösen akkor alkalmazható, ha meglévő sörfőzőházat bővítünk. A sörfőzőház kapacitása és hatékonysága egyszerűen egy forgótárcsás érintkeztető és egy pufferedény telepítésével nagymértékben megnőhet. Ebben az esetben az enzimatikus átalakítás a hagyományos nem folyamatos eljárással történik.

A találmány szerinti eljárás előnyei azonban sokkal jobban hasznosíthatók, ha a sörcefre szűrését is folyamatosan végezzük. Ebben az esetben például keverőés ülepítőegységeket alkalmazunk. Előnyös a membránszűrő alkalmazása, mert ez a folyamat folytonosságát és a sörelőállítás hatékonyságát optimálissá teszi.

A találmány szerinti eljárás egyik előnyös változatában a kimerült mag malátalétől való elválasztását legalább egy membránszűrő alkalmazásával végezzük, és kívánság esetén a kapott sörcefréhez hozzáadjuk a komlót, és főzzük.

A membránszűrést legalább egy membránszűrő alkalmazásával végezzük, de előnyösebb a többfokozatú szűrő, például a többfokozatú, ellenáramú, mint például a három- vagy többfokozatú, keresztáramú szűrőberendezés alkalmazása.

A membránszűrő pórusmérete legfeljebb 2,0 pm, előnyösen 0,1-1,5 pm. Az ilyen pórusméretű membránszűrő optimális hatású membránszűrőegység-működést tesz lehetővé, mert ezzel a pórusmérettel nagy hatásfokkal, nagy tisztaságú sörceffét kapunk. A membránszűrő nagyon jó öntisztító kapacitással is jellemezhető. A membránszűrő anyaga nem nagyon kritikus. Nagy fontossággal bír a szűrendő sörceffe hőmérsékletén mutatott mechanikus stabilitása. Emellett az anyagnak az élelmiszerekkel való érintkezésre megfelelőnek kell lennie. Különösen jól alkalmazhatók a kerámiaalapú anyagok.

Itt kell megjegyezni, hogy a 0 265 152 számú európai szabadalmi bejelentésben a sör szűrésére olyan eljárást ismertetnek, amelyben egy 10,0-100,0 pm-es pórusátmérőjű membránszűrőt használnak. A leírás szövegéből kiderül, hogy a membránt a mag malátalétől való elválasztására alkalmazzák; az eljárás előnye, hogy így kisebb szemcséjű kiindulási anyag alkalmazható. Ez a cukrok nyersanyagból való kivonásának hatásfokát növeli.

A fenti irodalmi helyen ismertetett membránszűrés azonban nem eredményez olyan tiszta sörcefrét, amely továbbfeldolgozásra alkalmas. Ez elsősorban a bejelentés abból a részéből derül ki, amelyben ismertetik, hogy az így előállított sörcefre először szuszpendált anyagokat tartalmaz, emiatt további szűrést igényel. Ennek az eljárásnak ez a hátránya.

Ha a találmány szerinti jellemző pórusméret-tartományú membránszűrőt alkalmazunk, az extraktum kihozatala sokkal jobb, mint nagyobb pórusméretű szűrők alkalmazás esetén. Emellett ez a szűrő kevesebb alkalommal dugul el. Az eljárás ezért folyamatosan kivitelezhető, mert a membránszűrőt ritkábban kell tisztítani.

A találmány szerinti eljárással kapott sörcefre tisztasága megfelelő értéket mutat (EBC-egységekben 65 °C-on 0,25-5). A tiszta sörcefrét összekeverjük komlóval, és főzzük.

Ekkor bizonyos anyagok, fehéijék és polifenolok pelyhesedése léphet fel. Ezeket a pelyheket kívánság esetén például egy szeparátor alkalmazásával eltávolítjuk. A sörcefrét 2-25 °C-ra, előnyösen körülbelül 8 °C-ra hűtjük, majd sörré fermentálhatjuk.

A sörceffe főzését előnyösen a hő legalább egy részének visszanyerésével folyamatosan végezzük. A megfelelő berendezések a szakirodalomból ismertek. Ezek a berendezések például olyan többfokozatú elpárologtatókkal működhetnek, amelyekben a kimerült gázok és a főzendő folyadék között hőcserét hozunk létre. A hőt előnyösen hasznosíthatjuk a kocsonyásító, cseppfolyósító és/vagy enzimatikus átalakító folyamatban egyaránt.

A lehűtött sörceffét ezután adott esetben egy pufferedényben való tartózkodás után fermentálhatjuk. A találmány oltalmi köréhez tartozik a fentiek szerint előállított sörcefréből való sörfőzési eljárás is.

A találmány szerinti eljárás rendkívüli nagy előnye abban a tényben rejlik, hogy a fentiekben idézett európai szabadalmi bejelentéssel ellentétben a szilárd anyagok szemcsemérete csak nagyon kevéssé befolyásolja a szűrő működését.

A találmány részletesebb ismertetésére a leíráshoz mellékelten olyan ábrákat mutatunk be, amelyek az egyik előnyös találmány szerinti eljárást képviselik. A találmány szerinti két membránszűrős rendszer vázlatos rajzát is mellékeljük.

Az 1. ábrán a találmány szerinti egyik előnyös eljárás vázlatos rajzát ismertetjük; a 2. ábrán egy, a háromfokozatú, ellenáramú membránszűrési eljárást, míg a

3. ábrán egy keresztáramú membránszűrési eljárást mutatunk be.

Az 1. ábra ismertetett vázlatos rajz a következő folyamatot mutatja: az 1 keverőbe a 2, 3, 4 vezetékeken betápláljuk a körülbelül 55 °C hőmérsékletű vizet, zúzott malátázatlan magot és zúzott malátát. Az elegyet keverés után az 5 vezetéken át a 6 első forgótárcsás érintkeztetőkolonnába vezetjük, amely a 8 tárcsákkal ellátott 7 keverőtengellyel van felszerelve. A 6 reaktor az ábrán nem látható fűtőelemeket is tartalmazza, amelyek segítségével a reaktor hőmérséklete a kívánt értéken szabályozható.

A 6 reaktorból a termék a 9 vezetéken át a 10 forgótárcsás érintkeztetőkolonnába megy. All keverőbe a 12 és 13 vezetékeken keresztül körülbelül 55 °C-os vizet és zúzott malátát táplálunk, majd a kapott elegyet a 14 vezetéken át a 10 reaktor aljára visszük, ahol bizonyos tartózkodási idő után összekeveijük a 6 reaktorból érkező termékkel. A kapott malátalét a 15 vezetéken át a 16 membránszűrőbe visszük, amelybe a 17 vezetéken keresztül még vizet is adunk. A membránszűrőegységből a tiszta sörceffét a 18 vezetéken át ürítjük le. A kimerült magot a 19 vezetéken távolítjuk el.

HU 219 134 Β

A tiszta sörcefrét a 20 vezetéken betáplált komlóval keverjük, és a kapott elegyet a 21 hőcserélőbe visszük, amelyet a főzőlépésből érkező hővel előmelegítünk. Az előmelegített sörcefrét a 22 főzőbe visszük, amelyben bizonyos ideig főzzük. A főzőben kapott terméket a 23 vezetéken a 24 szeparátorba visszük, amelyben a pelyhes anyagokat, mint például fehérjéket és polifenolokat elválasztjuk. A tiszta, főzött sörcefrét ezután a 25 vezetéken át a 26 hűtőbe visszük, ahol lehűtjük. A sörcefrét innen fermentálásra a 27 vezetéken visszük tovább.

A 2. ábrán a háromfokozatú, ellenáramú membránszűrős rendszer egy lehetséges elrendezését mutatjuk be.

Az ábrán bemutatott rajzon a malátalét az 51 vezetéken az 52 első membránszűrőbe visszük, és ebből a tiszta sörcefrét az 53 vezetéken visszük tovább. Az 52 szűrőn maradó anyag egy részét az 54 vezetéken keresztül az 55 második membránszűrőn átengedett anyaggal együtt a szűrő tápvezetékébe vezetjük viszsza. A szűrőben maradó anyag többi részét az 56 vezetéken az 55 második membránszűrőbe visszük. A szűrőn átengedett anyagot az 57 vezetéken az első membránszűrőbe tápláljuk vissza. Az 55 második szűrőn maradó anyagot részben az 55 második membránszűrő tápvezetékébe adjuk vissza az 58 vezetéken át, és a maradékot az 59 vezetéken a 60 harmadik membránszűrőbe visszük. A 60 harmadik membránszűrőn átengedett anyagot a 61 vezetéken az 55 második membránszűrő tápvezetékébe adjuk vissza. A 60 harmadik membránszűrőn maradó anyag egy részét a 62 vezetéken a 60 harmadik szűrő tápvezetékébe adjuk vissza a 63 vezetéken betáplált vízzel együtt. A szűrőn maradó anyag többi részét, a kimerült magot a 64 vezetéken ürítjük le.

A rajzon egy háromfokozatú egységet ismertetünk, azonban természetesen ugyanezen az elven szükség szerinti számú egységet működtethetünk.

A 3. ábrán egy keresztáramú szűrőegységet mutatunk be ugyancsak három fokozat alkalmazásával, de ugyanezen az elven itt is tetszés szerinti számú egységet működtethetünk.

A 3. ábrán bemutatott rajzon a malátalét a 100 vezetéken a 101 membránszűrőbe visszük, amelyből a tiszta sörcefrét a 102 vezetéken visszük tovább. A 101 szűrőn maradó anyag egy részét a 103 vezetéken át a 104 második membránszűrőbe visszük, a másik részét a 112 vezetéken át a 101 szűrő tápvezetékébe vezetjük vissza. A 105 vezetéken a 104 szűrő tápvezetékébe vizet táplálunk be. A 104 szűrőn átengedett anyagot a 106 vezetéken ürítjük le, és egyesítjük a 101 szűrőn átengedett anyaggal. A 104 második szűrőn maradt anyagot a 107 vezetéken át részben a 108 harmadik membránszűrőbe visszük a 109 vezetéken betáplált vízzel együtt, részben pedig a 113 vezetéken a 104 szűrő tápvezetékébe vezetjük vissza. A108 harmadik membránszűrőn átengedett anyagot a 110 vezetékben az első két szűrőn átengedett anyaggal egyesítjük. A szűrőn maradt anyag többi részét, a kimerült magot, a 111 vezetéken részben leürítjük, részben a 114 vezetéken keresztül a 108 szűrő tápvezetékébe vezetjük vissza.

A következő példát a találmány részletesebb ismertetésére mutatjuk be.

Példa

Az 1. ábrán bemutatott berendezés 1 keverőkészülékébe 5 kg kukoricát, 2,5 kg malátát és 22,5 kg 55 °C-os vizet adunk.

A kukoricát és a malátát kalapácsos malomban olyan szemcseméretűre zúzzuk, hogy egy 1,5 mm-es szitán átmenjen. Az elegy hőmérséklete 50 °C. Az elegyet egy forgótárcsás érintkeztetőkolonnába visszük, és ebben hőmérsékletét 95 °C-ra növeljük. A tartózkodási idő 50 °C-on 5 perc és 95 °C-on 15 perc.

Az elegyhez óránként 15 kg ugyanilyen szemcseméretű malátát és 45 liter 55 °C-os vizet adunk. A kapott elegy hőmérséklete 50 °C. Ezt az elegyet a második forgótárcsás érintkeztetőkolonna aljára visszük.

Az első forgótárcsás érintkeztetőkolonnából a második forgótárcsás érintkeztetőkolonnába továbbított termék sebessége olyan, hogy a maláta/víz elegy tartózkodási ideje 50 °C-on minimum körülbelül 15 perc legyen. A forró termék hozzákeverése után a hőmérséklet 65 °C-ra nő. Ezt a hőmérsékletet 30 percen át tartjuk, majd 76 °C-ra növeljük, és 5 percig ezen az értéken tartjuk.

Az így kapott malátalé extraktumtartalma körülbelül 21,5 tömeg%. Ezt a terméket a 16 membránszűrőegységre visszük. Ezt az egységet a 2. ábrán ismertettük. A membránszűréshez 0,4 pm pórusméretű membránokat alkalmazunk, és így 65 °C-on megfelelő (0,3 EBC-egység) tisztaságú sörcefrét kapunk. A sörcefrét komlóval összekeverjük, főzzük, a képződött pelyhes csapadékot leszűrjük, és hűtjük. A lehűtött sörcefre hőmérséklete 8 °C, és sörré fermentálható.

Claims (11)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás sörcefre folyamatos előállítására, azzal jellemezve, hogy a malátát legalább egy forgótárcsás érintkeztetőkolonnában megvalósított folyamatos eljárással enzimatikusan átalakítjuk, és a kimerült magot elválasztjuk a malátalétől.
2. 2. Eljárás sörcefre folyamatos előállítására, azzaljellemezve, hogy egy malátázatlan magot, malátát és/vagy enzimforrást és vizet tartalmazó elegyet egy forgótárcsás érintkeztetőkolonnában megvalósított folyamatos eljárással kocsonyásítunk és enzimatikusan cseppfolyósítunk, a kapott termékhez malátát és/vagy enzimforrást adunk, és enzimatikus átalakítás után a kimerült magot egy elválasztóegységben elválasztjuk a malátalétől.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az enzimatikus átalakítást egy forgótárcsás érintkeztetőkolonnában folyamatosan végezzük.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 5 pm-5 mm lyukméretű szitán áthaladni képes szemcsés, szilárd anyagot alkalmazunk.

   HU 219 134 Β
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mag malátalétől való elválasztását egy legfeljebb 2,0 pm pórusméretű membránszűrő vagy egy hagyományos szűrő, vagy egy keverő/ülepítő egység alkalmazásával végezzük, és így tiszta sör- 5 cefrét kapunk.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kimerült mag malátalétől való elválasztását egy membránszűrőegység alkalmazásával folyamatosan végezzük. 10
7. 7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a membránszűrőegység legalább három fokozatból áll.
8. 8. Eljárás sörfőzésre, azzal jellemezve, hogy az 1-7. igénypontok bármelyike szerint előállított sörcefréhez komlót adunk, és sörré főzzük.
9. 9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a sörcefrét egy hővisszanyerésre alkalmas rendszerben főzzük.
10. 10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hőt a kocsonyásító, cseppfolyósító és/vagy enzimatikus átalakítófolyamatban hasznosítjuk.
11. 11. A 8-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a főzött sörcefrét, adott esetben tisztítás után, lehűtjük és fermentáljuk.