JPH0824561B2 - 低アルコ−ルビ−ルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は常法の発酵法で製造したビール発酵液を原料
として、疎水性多孔質膜を用いて、膜蒸留によって低ア
ルコールビールを製造する方法に関するものである。

〈従来の技術〉 常法の発酵法によって製造されたビールは、アルコー
ルを4.5容量％以上含んでいるのが通常であるが、近年
になって当該アルコール濃度を低下させたビールも嗜好
品として販売されるようになって来た。

当該アルコール濃度を低下させたビールには、アルコ
ール濃度を２〜３容量％としたもの、アルコール濃度を
1.5容量％以下としたもの、あるいは一般に無アルコー
ルビールと称されるものでアルコール濃度を1.0容量％
未満にしたもの等があり、特に無アルコールビールは、
車の運転者なども飲めるビール風味を持つ清涼飲料とし
て好評である。

このような低アルコールビールは従来から以下に述べ
る２つの方法で製造されている。

その第１の方法は発酵に使用する原料濃度や、発酵条
件を調節して発酵終了時のアルコール濃度を低く保つも
のであり、第２の方法は通常の発酵法で製造したビール
を原料として、蒸留法や逆浸透膜法や透析法で原料ビー
ル中のアルコールを低下させるものである。

しかしながら第１の方法はどうしても発酵不充分とな
り、アルコール濃度を低下させたビールを得るという目
的を達し得ても、ビールの風味が大幅に損なわれるとい
う欠点を有している。

また第２の方法である蒸留法は原料ビールを加熱せね
ばならないので、ボールの風味を損なうという問題があ
り、またそのために低温で減圧蒸留を行う場合は、蒸留
塔内を減圧せねばならず製造装置の設備費およびランニ
ングコストがかなり大きくなるという欠点がある。

また逆浸透膜法による方法は逆浸透膜の一方の側に加
圧した原料ビールを作用させて逆浸透膜の他方の側にア
ルコールを透過させて除去するものであるが、この方法
においてはビール中のアルコールのみならず相当量の水
分および比較的低分子状のエキス分も透過してしまうと
いう欠点を有している。したがってこのようにして得た
アルコール分を低下させたビールを続いて水で希釈する
必要がある他、風味の点でも不充分となり、かつ比較的
高圧系でアルコールを透過させねばならないので、製造
装置の設備費およびランニングコストが比較的高くなる
という欠点がある。

さらに透析法の場合は透析膜を介して一方の側に原料
ビールを、他方の側に透析液を接触させ、原料ビール中
のアルコールを液体状で透析液側へ透析させるものであ
り、逆浸透膜法と比較するとかなり低圧で操作でき、か
つ水分はあまり排除されないという利点があるが、比較
的低分子量の原料中のエキス分が透析膜を通過するとい
う問題があり、やはりビールの風味を損なうという欠点
を有している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は従来における低アルコールビールの製造方法
の上述した欠点を解決し、風味を損なうことなく、アル
コール分のみを選択的に排除し、かつ比較的低コストで
低アルコールビールを製造する方法を提供することを目
的とするものである。

〈問題点を解決するための手段〉 かかる目的を達成するための本発明の技術手段は、気
体は通すが液体は通さない性質を有する多孔質膜で区画
した一方の側に、常法の発酵法で製造したビール発酵液
を接触させるとともに、他方の側に当該ビール発酵液の
アルコール蒸気圧より低いアルコール蒸気圧の吸収液を
接触させて、当該ビール発酵液中のアルコールをアルコ
ール蒸気として前記多孔質膜を透過させて吸収液に吸収
させることを特徴とする低アルコールビールの製造方法
に関するものである。

〈作用〉 以下に本発明を詳細に説明する。

本発明は気体は通すが液体は通さない性質を有する多
孔質膜で区画した一方の側に、常法の発酵法で製造した
ビール発酵液を接触させるとともに、他方の側に当該ビ
ール発酵液のアルコール蒸気圧により低いアルコール蒸
気圧の吸収液を接触させるものである。

本発明に用いる前記多孔質膜は、従来からサーモパー
ベーパレイション法などに用いられているもので、疎水
性の材質で形成された膜に微細孔を有するものである。
また本発明で言うビール発酵液とは、通常の発酵法で得
られる所定のアルコールを含むもので、当該発酵後に行
う熟成工程の前後のビールを指す。以下本発明における
ビール発酵液を単にビールという。

第１図は本発明の原理を図示したものであって、図中
１は前記多孔質膜を、２は常法の発酵法で製造したビー
ルを、３は当該ビール２のアルコール蒸気圧より低いア
ルコール蒸気圧の吸収液をそれぞれ示す。

このように多孔質膜１を隔てて一方の側にビール２を
他方の側に吸収液を接触させると、多孔質膜１は疎水性
なので、そこに微細孔４が存在していてもこの微細孔４
内を液体が通過することができず、第１図に示したごと
く微細孔４の内部が気体部５となり、当該気体部５を介
してその両端に気液境界面6A、6Bが生ずる。

かかる状態下においてビール２はその温度とアルコー
ル濃度に応じて所定のアルコール蒸気圧を有している
が、たとえば吸収液３のアルコール蒸気圧がビール２の
それよりも低い場合は、気液境界面6Aからアルコールが
蒸気となって発生し、気体部５を介して吸収液３の気液
境界面6Bから直接吸収液３に吸収される。

ビール２および吸収液３のアルコール蒸気圧は、両液
体のアルコール濃度と温度によって決定され、アルコー
ル濃度が濃い程、また温度が高い程、その蒸気圧は大と
なる。

したがって第１図においてビール２と吸収液３の温度
が全く等しくともビール２中のアルコール濃度が吸収液
３のそれより濃い場合は、系の圧力に左右されずにビー
ル２中のアルコールは吸収液３側へ移動するし、またビ
ール２と吸収液３のアルコール濃度が全く等しくとも、
ビール２の温度が吸収液３のそれより高い場合は、ビー
ル２中のアルコールは吸収液３側へ移動する。

さらにたとえビール２中のアルコール濃度より吸収液
３のアルコール濃度が高くとも、両液体中のアルコール
蒸気圧が逆転するような温度差を有している場合はビー
ル２中のアルコールは吸収液３へ移動することとなる。

本発明は上述の現象を利用するものであって、ビール
２中のアルコールをアルコール蒸気として多孔質膜１の
微細孔４を透過させて吸収液３に直接吸収させることに
より、ビール中のアルコールを排除して低アルコールビ
ールを製造するものである。なお第１図において両液体
が全く静止した場合でもビール２のアルコール蒸気圧が
吸収液３のそれより大きい場合は多孔質膜１を介してア
ルコールが移動するが、この場合は気液境界面6Aに達す
るビール２中のアルコール分および気液境界面6Bから吸
収液３中に吸収されたアルコール分の液中における移動
は拡散作用のみとなるので効率があまり良くない。

したがって多孔質膜１で区画された一方の側のビール
２および吸収液３を攪拌したりあるいは多孔質膜１の膜
面に沿って通流させたりして両液体を流動させることが
好ましい。

また本発明に用いる吸収液３としては、ビール２のア
ルコール蒸気圧より低い蒸気圧の液体であればいかなる
ものでも差し支えないが、清澄水あるいは純水を用いる
ことが望ましい。

次に本発明方法を実施する装置の具体的構成について
説明する。

第２図は本発明方法を実施する装置の実施態様の一例
を示すフローの説明図であり、７は前記多孔質膜１を装
着した膜蒸留ユニット７であり、８は常法の発酵法で製
造したビール２を貯留するためのビール貯槽であり、ま
た９は吸収液３を貯留するための吸収液貯槽である。さ
らに10、12はそれぞれポンプを示し、また11は加温装
置、13は冷却装置を示す。

第２図に示したフローの説明図において、吸収液３と
してたとえば純水を用い、また加温装置11および冷却装
置13を運転せずにビール２と吸収液３との温度が全く等
しい場合の運転についてまず以下に説明する。

まずポンプ10を駆動させてビール２を膜蒸留ユニット
７内に供給し、多孔質膜１で区画した一方の側に通流さ
せ、膜蒸留ユニット７より流出するビールをビール貯槽
８に循環する。一方ポンプ12を駆動させて吸収液３を膜
蒸留ユニット７内に供給し、多孔質膜１で区画した他方
の側に通流させ、膜蒸留ユニット７より流出する吸収液
３を吸収液貯槽９に循環する。なお両液体の圧力差につ
いては全く考慮する必要がなく、両液体の圧力は、膜蒸
留ユニット７内に両液体を通流させる際の圧力損失のみ
を考慮して両液体の圧力を決定すればよい。なおビール
貯槽８内のビール２が空気に接触して、その風味が低下
するのを防止するため、ビール貯槽８の上方から窒素ガ
ス14を供給する。

このようなフローにおいて、吸収液としてアルコール
を全く含有していない純水を用いているので、当然吸収
液３のアルコール蒸気圧はビール２のそれと比較して低
く、したがって両液体の循環を続行するにしたがい、第
１図の原理図で示したごとくビール２中のアルコールは
一旦蒸気となって多孔質膜１の微細孔４を透過し、吸収
液３に吸収される。

したがってビール２中のアルコール濃度はしだいに低
下するとともに、吸収液３中のアルコール濃度はしだい
に上昇して行く。たとえば第２図のフローにおいて、ビ
ール２の容量１に対して吸収液３の容量を５とした場合
は、平衡論的には最終的にビール２中のアルコール濃度
は1/6となり、したがって当初のビールのアルコール濃
度がたとえば５％でも最終的には0.83％となり、いわゆ
る無アルコールビールを得ることができる。

しかしながらビール２中のアルコール濃度と吸収液３
のアルコール濃度が接近するにしたがいアルコールの移
動速度が低下し、前記の無アルコールビールを得る時間
がかなり長くなるので得策ではない。

したがって工業的装置の場合は、第２図に示したごと
くビール２の循環ライン中に加温装置11を設けるととも
に、吸収液３の循環ライン中に冷却装置13を設置し、両
液体の温度差をつけて、アルコールの移動速度を早める
ことが望ましい。この場合、ビール２をあまり高温とす
ると風味が低下するので、ビール２の温度が40℃以下と
し、吸収液３の温度は30℃以下とするとよい。

なお加温装置11と冷却装置13とを一対としたヒートポ
ンプを用いると、よりエネルギーコスト的に有利とする
ことができる。

また第２図においてアルコール濃度が増加した吸収液
３を運転の途中で廃棄し、アルコールを全く含有しない
吸収液３を当該貯槽９内に補給して運転を続行すること
によりビール２中のアルコール除去の効率を高めること
も可能である。さらに第２図において吸収液貯槽９を設
けずに、吸収液３を循環することなく、常にアルコール
を含まない吸収液３を一過性で通液させることにより、
さらにアルコール除去の効率を高めることも可能であ
る。

また第２図においてアルコール濃度の増加した吸収液
貯槽９から、当該吸収液３を取り出し、これを好気性微
生物による酸化処理により、アルコールを分解しアルコ
ール分を低下させた吸収液３を当該貯槽９に循環するこ
ともできる。

またたとえば両面を多孔質膜として、両多孔質膜間に
吸収液３が通流できるような膜蒸留ユニットをビール貯
槽８内のビール２内に直接配置することもできる。

このように第１図で図示し、かつ前述した原理を応用
した種々の装置を用いてビール中のアルコールをアルコ
ール蒸気として直接吸収液に吸収させることにより、ビ
ールの風味を損なわずに、また設備費にもランニングコ
スト的にも低コストで無アルコールビールを製造するこ
とができる。なお多孔質膜を用いてアルコールを低下さ
せる操作中に、原料ビールにもともと含有されている炭
酸ガスは貯槽８から大気中に拡散したり、あるいは多孔
質膜を透過して吸収液中に吸収されたりするので、無ア
ルコールビールを製造した後に、加圧容器を用いて必要
な量の炭酸ガスを溶解させて出荷するとよい。

次に本発明に用いる気体は通すが液体は通さない性質
を有する多孔質膜について説明すると、当該多孔質膜と
してはかかる性質を有する膜であればどのようなもので
もよいが、四弗化エチレン、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、ポリ弗化ビニリデンから選択される疎水性材質を
用いるとよい。またその形状は平膜状、スパイラル状、
チューブ状等どのようなものでもよい。

また膜厚は強度上可能なかぎり薄い方がアルコール蒸
気の透過速度が大きくなり望ましく、多孔質膜の微細孔
の大きさは孔径として0.02〜10μｍ程度とするとよい。

なお当該孔径が0.02μｍより小さくなるとアルコール
蒸気が出にくくなる傾向となり、また孔径が10μｍより
大きくなるとビールが吸収液側に流出する傾向となるの
で好ましくない。

また開孔率も可能な限り大きい方が、アルコールの透
過速度が大きくなり望ましい。

〈効果〉 以上説明したごとく、本発明は気体を通すが液体は通
さない性質を有する多孔質膜を用いて、ビール中のアル
コールをアルコール蒸気として多孔質膜の微細孔を透過
させて、吸収液に直接吸収せしめることにより除去する
ので、アルコール蒸気あるいはアルコール蒸気と多少共
存して通過する水蒸気あるいは炭酸ガスの３種の物質以
外、たとえばビールの風味に関連するエキス分等をほと
んど多孔質膜を透過させず、かつビールの風味を損なう
ような高温下で操作することもないので、美味しい無ア
ルコールビールを製造することができる。

また逆浸透膜法のごとく高圧下で操作する必要もな
く、さらに低圧蒸留法のように減圧下で操作することも
ないので、装置の設置コストおよびランニングコストも
従来法と比較して安くすることが可能である。

以下に本発明の効果をより明確とするために実施例を
説明する。

〈実施例〉 第３図に示した実験装置を用いて本発明を実施した。

すなわち窒素14で封入したビール貯槽８内のビール２
をポンプ10を駆動して、加温装置11に通してビールを加
温し、これを多孔質膜１を装着した膜蒸留ユニット７の
多孔質膜１で区画した一方に通流し、その流出液をビー
ル貯槽８に循環した。一方電子天秤15の上部に載置した
吸収液貯槽９内の吸収液３を冷却装置13で冷却し、これ
を前記膜蒸留ユニット７の多孔質膜１で区画した他方に
通流しその流出液を吸収液貯槽９に循環した。なお電子
天秤15にはパソコン16を計装的に接続した。

以上の実験装置において市販のビールを用いて実験を
行った。

使用した多孔質膜は四弗化エチレン製のもので、以下
の２種である。

微細孔径 膜厚 開孔率 Ａ膜 0.8μｍ 145μｍ 75％ Ｂ膜 0.8μｍ 55μｍ 80％ ビールおよび吸収液の流量は3.5l/minとした。結果を
第１表および第４図ないし第６図に示す。

原液の市販ビールのアルコール濃度は4.5％であった
が、装置内の水により実験開始時には多少薄くなってい
る。実験−２および実験−３においては、各々実験開始
後５時間および３時間で吸収液の交換を行った。

なお第１表における膜透過量は電子天秤とパソコンよ
り得た数値である。

また実験−１、実験−２、実験−３の処理結果は、順
に第４図、第５図、第６図に対応させて示した。

第１表より明らかなように、原料ビールから脱アルコ
ールがなされており、また第４図〜第６図に示されてい
るように操作時間を適当に調節することにより、処理後
におけるビールのアルコール濃度の調節が可能である。
特に実験−３においては、37℃という低温において、脱
アルコールが可能なことが示され、その処理後の脱アル
コールビールを冷却し炭酸ガスを溶解せしめした飲料
は、ビール独特の苦みと甘くない清涼感があり、本発明
の有効性を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はいずれも本発明の実施態様を示
し、第１図は本発明の原理図、第２図は本発明を実施す
る装置の実施態様の一例を示す説明図、第３図は実施例
において用いた実験装置のフローを示す説明図、第４
図、第５図、第６図は順に実施例における実験−１、実
験−２、実験−３の処理結果を示すグラフで縦軸にアル
コール濃度、横軸に処理時間を示す。 １…多孔質膜、２…ビール ３…吸収液、４…微細孔 ５…気体部、６…気液境界面 ７…膜蒸留ユニット、８…ビール貯槽 ９…吸収液貯槽、10…ポンプ 11…加温装置、12…ポンプ 13…冷却装置、14…窒素ガス 15…電子天秤、16…パソコン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気体は通すが液体は通さない性質を有する
   多孔質膜で区画した一方の側に、常法の発酵法で製造し
   たビール発酵液を接触させるとともに、他方の側に当該
   ビール発酵液のアルコール蒸気圧より低いアルコール蒸
   気圧の吸収液を接触させて、当該ビール発酵液中のアル
   コールをアルコール蒸気として前記多孔質膜を透過させ
   吸収液に吸収させることを特徴とする低アルコールビー
   ルの製造方法。
2. 【請求項２】多孔質膜で区画した一方の側のビール発酵
   液および他方の側の吸収液を流動させる特許請求の範囲
   第１項記載の低アルコールビールの製造方法。
3. 【請求項３】気体は通すが液体は通さない性質を有する
   多孔質膜は四弗化エチレン、ポリプロピレン、ポリエチ
   レン、ポリ弗化ビニリデンから選択される疎水性多孔質
   膜である特許請求の範囲第１項または第２項記載の低ア
   ルコールビールの製造方法。