JPH09510872A - 麦芽汁の連続煮沸方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は非煮沸麦芽汁を麦芽汁加熱装置に供給し、そこで麦芽汁を７５〜１２５℃に加熱し、この加熱麦芽汁をプラグフロー反応器、好ましくは回転デイスク保持カラムに導き、次いで該反応器から得られる麦芽汁をストリッピングカラム申で水蒸気と向流的に処理することからなる、麦芽汁の連続的煮沸方法に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 名称 麦芽汁の連続煮沸方法 本発明は麦芽汁の連続煮沸方法並びにこの煮沸麦芽汁からビ−ルを醸造する方 法に関するものである。 穀類から飲料、より詳しくはビ−ルを醸造する場合には麦芽汁が用いられる。通 常の麦芽汁製法は原料物質、例えば麦芽処理していない穀物（トウモロコシ）と 水からなる原料物質を混合することから始まる。固形物質を先ず粉砕し、次いで 水と混ぜられる。得られたスラリ−を例えば麦芽の如き酵素源の存在下、少なく とも４０℃の温度に暫く保つ。そうするとゲル化と液化がおこる。次の工程で麦 芽および／または外部酵素源を追加した後、混合物（もろみ）の酵素的変換が続 けられる。麦芽と水により、麦芽汁を作ることも可能である。この場合は上記の 第１工程は省略せられる。 かくして得られた生成物は主として水、原料物質の不溶性成分及びその可溶性 成分、例えば醗酵性ならびに非醗酵性糖および蛋白質からなる。従来法ではこの 混合物が濾過されて不溶性成分、廃粒子が除かれる。炉液あるいは抽出液が麦芽 汁である。ビ−ル醸造のため、次にこの麦芽汁にホップが加えられ煮沸せられる 。形成せられるトル−ブが除去され、麦芽汁は約８℃に冷却され、醗酵せしめら れる。 この麦芽汁煮沸操作は種々様々な目的で実施せられるものである。即ち ホップの苦味成分の抽出 酵素並びに蛋白質の不活性化 次の分離のためのトル−ブの形成ならびにアグロメレ−ション 麦芽汁の滅菌 揮発性異臭成分の除去 ならびに 過剰の噴霧水の蒸発 通常この煮沸法の有効度は３つのパラメ−タ−、即ち時間、強さ（例えば蒸発） 及び煮沸温度により決定せられる。 全ての所望効果を達成するために必要な煮沸時間は、蒸発速度および煮沸温度に より決定せられる。相対的に緩慢なホップの異性化が律速段階である。大気圧、 約１００℃では最小限４５分間でホップの良好な異性化が行なわれる。高温、高 圧ではこの異性化は２〜３分の短時間で完了する。 煮沸の均質性に及ぼす影響以外に、煮沸の強さは揮発物除去に特に重要である。 煮沸の強さが強いほど、含硫黄異臭物の除去が良好となる。特にジメチルサルフ ァイド（ＤＭＳ）の様な硫黄化合物は最終ビ−ル中の味覚許容限界値が非常に低 く、煮沸中にのみ除去せられる。この化合物濃度は事実イ−スト排泄物により麦 芽汁の後段での醗酵中に再び増加する。 気泡のストリッピング効果は煮沸中の合計蒸発量により、また良好なロ−リング 気泡を得るための麦芽汁釜の形状寸法により決定せられる。通常６〜８％／時の 蒸発速度がビ−ル醸造業で採用されている。所望の異臭物低減目的で蒸発せしめ るべき水は大量であるから、煮沸工程はビ−ル醸造所での最大のエネルギ−消費 工程のひとつである。 煮沸プロセスは高温で非常に促進せしめられるが、外部熱交換器を用いてもある いは圧力蒸煮法を用いても、また多重効果蒸発装置（ＨＴＷ，高温麦芽汁煮沸装 置）を用いても、麦芽汁の過熱で最終ビ−ルの品質の多く、なかんずく色及び頭 保留性に望ましからざる影響を及ぼすことが知られている。 この多重効果蒸発装置を用いる方法は多くの利点を有する連続法であるが、下記 の２つの理由から採用できない。 （ａ）ビ−ル醸造業で現在採用されている温度、例えば１００〜１０８℃よりも かなり高い１２０〜１３０℃の温度を使用するためビ−ルの品質に悪影響を及ぼ す （ｂ）ＨＴＷの保持管中に蛋白質沈殿物によるひどい汚れが生じる。そのため長 時間の強力なクリ−ニングが必要で、このことは連続操作要件を満たすものでは ない。 もし麦芽汁を連続的に煮沸することが出来れば、連続麦芽汁製造プロセスに組み 込むことが出来るので有利である。この方法はたとえば欧州特許出願第５６３， ２８３号、同５６５，６０８号の製造法の工程に組み込むことが出来る。 連続的操作を可能にする為には、今日最も広くビ−ル醸造業の煮沸操作で採用さ れているような大気圧条件下で、ごく短時間のあるいは無視できる程のクリ−ニ ングのためのブレ−ク時間で、煮沸が行なわれることが必要である。 本発明の目的は連続的ビ−ル醸造法の一部をなす連続的煮沸法で、従来法の欠点 が最小限のものであり、従来のバッチ式のものと対比しうる品質のビ−ルが醸造 できる煮沸麦芽汁製造方法を提供するにある。 本発明は非煮沸麦芽汁を麦芽汁加熱装置に供給し、そこで麦芽汁を７５〜１２５ ℃に加熱し、加熱麦芽汁をプラグフロ−反応器、好ましくは回転デイスク保持反 応器に導き、次いで該反応器からの麦芽汁をストリッピングカラム中で水蒸気と 向流処理することからなる、麦芽汁の連続煮沸法に係るものである。 この麦芽汁加熱装置あるいは熱交換器は好ましくは水蒸気で加熱せられるプレ− トあるいは多管熱交換器である。この加熱装置内で供給麦芽汁は濾過温度（通常 ７５℃）から煮沸温度まで加熱せられる。連続法であるため、必要な加熱面積は 従来の熱交換装置のものより小さい。 この目的に使用可能なものとして、また蒸発器（例えばフイルム落下型）があげ られ、これは麦芽汁の加熱のみならず、後のストリッピング域での水蒸気発生目 的にも用いられる。 麦芽汁は次いで温度７５〜１２５℃、圧力１〜２バ−ルで操作される保持カラム に送られ、煮沸温度近くの温度で、各種反応が行なわれるに必要な滞留時間だけ 保持せられる。回転デイスクカラム（あるいは回転デイスク接触器）には回転軸 に多数のデイスクが固定され設けられている。これらのデイスクは次の２つの目 的によるものである。 （１）トル−ブ粒子の凝析ならびに集塊を助け、それらをけん濁させ、カラム内 部の過度の汚れを防止するため、穏やかな攪拌を与える （２）制御可能な滞留時間分布を達成し、全ての麦芽汁が同時間だけ高温にさら されるようにするため プラグフロ−反応器としては各種反応器が用いられるが、これに関し特に重要な 点は各成分の望ましからざるバックミキシングとかプレミキシングが生じないも のであるべきである。具体例としては管形反応器とか直列の大体理想的に振動す るタンク反応器があげられる。好ましい反応器は所謂回転デイスク接触器で、例 えばカ−クオズマ−，エンサイクロペデイア オブ ケミカル テクノロジ−第 ３版、９巻、７０２頁記載の垂直カラム反応器である。 かかる反応器は一般に中心の撹拌軸に１０以上のデイスクあるいはプレ−トが取 付けられたものを備えた垂直カラムからなる。これらのデイスクあるいはプレ− トはカラム断面の少なくとも８０％を占める。一般にこの面積は９５％を越える ことはない。カラムのシャフトとデイスクを回転させることにより、液中の固形 分の適当な分散が行なわれる。 保持管群を配置する代わりに接触器を用いると、攪拌作用により、麦芽汁がゆっ くりした速度（許容滞留時間を得るに要する）で保持管を通過する際に、ホップ レジンあるいは麦芽からのポリフェノ−ルあるいはホップと結合した凝集変性蛋 白質および酵素が沈降しない利点がある。 従来この沈降反応は高温の管中に長時間で残渣を生じ、これが不測の付着物を作 り、管表面からこの付着物を落とすため熱水と冷水のクリ−ニングを交互に実施 するクリ−ニングサイクルで完全なクリ−ニングを必要とした。回転デイスク接 触器では攪拌により付着物の形成が防止され、バッフルのないことがカラム内の デッドポットを最小限ならしめるのである。 プラグフロ−反応器、特に回転デイスク接触器の容積は、保持時間が４５〜７５ 分間になるように選択され、この時間で全ての所望の反応が充分に進行せしめら れる。 本発明方法の第３ステ−ジでは、麦芽汁が温度７５〜１２５℃、圧力１〜２バ− ルで操作される蒸留型ストリッピングカラムに供給せられる。このカラムにはト レ−群が設けられており、その上で麦芽汁は好ましくは新しい飽和水蒸気と向流 的にストリップせられる。 多数（少なくとも５）のトレ−群が設けられ、また次の平衡ステ−ジがあるため 、揮発成分はごく短時間に高収率で除去せられる。このカラム申の滞留時間は通 常１０秒〜１０分間、好ましくは０．５〜２分間である。効率が良いためストリ ッピング水蒸気の使用量は通常の麦芽汁煮沸でのネット蒸発量より少ない。エネ ルギ−消費量の節約は従って大変なものである。この連続操作ではさらにストリ ッピング水蒸気を導入麦芽汁の加熱に再利用することが出来る。任意的ではある が、麦芽汁を加熱し、蒸発ユニットで部分蒸発させ、この発生蒸気をストリッピ ングカラムでのストリッピング媒体として利用することができる。 ストリッピングセクションとして各種のストリッピングおよび／または蒸留装置 、例えば所謂サルツア−パッキングといったトレ−あるいはパックドカラムある いはバッファ−カラムが用いられる。 ストリッピングカラムは好ましくは５以上のトレ−あるいは少なくとも２メ−ト ルのパック高さを有する。 下降管を有するトレ−型カラムでは水蒸気と麦芽汁の良好な混合が達成され、ま た広い操作範囲を有する。容積は非常に小さいのでこの型のカラムは、カラムに 正流あるいは逆流の形で導入および排水を続行することにより容易にクリ−ニン グし得る。麦芽汁の煮沸前のもろみ濾過で注意せねばならない。というのは不適 切なもろみ分離により生じる粒子が上部トレ−をブロックすることがあるからで ある。 底部トレ−あるいはパッキングの下の底部導入口を通じて飽和水蒸気が供給せら れる。非常に有効な物質移動のため、水蒸気流は麦芽汁の物質流の４〜６重量％ といった低い値にセットせられる。 麦芽汁内で水蒸気が凝縮し望ましからざる麦芽汁の希釈をもたらしたり、水蒸気 の非効率的な利用となることを防止するため、良好な絶縁カラムを用い麦芽汁と 水蒸気との温度間の平衡を保つようにすることが必要である。 保持カラムをストリッピングカラムと組み合わせて用いると、技術的見地から多 数の予想外の利点が得られる。最も重要な異臭成分の１つ、ジメチルサルファイ ド（ＤＭＳ）は非揮発性プレカ−サ−から形成せられるので、保持ステ−ジでは 大量のプレカ−サ−がストリッピング域に入るＤＭＳに確実に変えられる。この ことはＤＭＳ自体はストリッピングセクションで有効に除去せられるので、得ら れるＤＭＳレベルが極めて低くなることを意味する。 蒸発器を離れるストリップされた麦芽汁は、連続的あるいは従来法いずれかによ りさらに、遠心分離あるいはウエ−ルプ−ルによるトル−ブ分離、麦芽汁の冷却 、通気および醗酵と処理されることになる。煮沸域を離れる麦芽汁をひきつずき 連続処理に付しても、トル−ブの連続遠心分離に例え数分を要するとしても、高 温での保持時間が短縮されることを意味する。従来ウエ−ルプ−ルの利用では麦 芽汁は９５〜１００℃に、２０〜１００分間の長い保持時間さらされており、こ のことは麦芽汁の品質にとって不利であった。 冷却された麦芽汁は、任意的なバッファ−容器内での滞留時間の後、醗酵せしめ られる。 本発明方法によれば従って下記の利点が得られる。 − 連続的操作 − 大気煮沸条件 − 低せん断条件による最適なトル−ブ形成 − 蒸発速度が大で極めて有効な異臭物ストリッピング − 非常にエネルギ−効率が良好で、熱回収大 − 空気との接触がなく酸化を生じ難い − 全装置での滞留時間が非常に短く、不適切な混合あるいは局部的な過熱が 回避される − 装置容積が小で、有効なクリ−ニングが可能で、洗剤の使用量が少ない − 従来の煮沸装置に比し装置の必要面積が小 − 異臭物を含むストリッピング水蒸気の再利用ならびに凝縮による大気への 排出なし − 処理時間が短く、麦芽汁への熱荷重が少ない 以下添付図を参照し、本発明の具体例に係る麦芽汁連続煮沸法を説明する。 添付図には本発明方法が示されており、この方法には麦芽汁導入口１の設けられ た３要素からなる煮沸部分を含み、もろみ濾過装置あるいはもろみ濾過バッファ −容器からの麦芽汁を受け入れる。温度が７５℃のこの麦芽汁は管状螺旋式ある いはプレ−ト式熱交換器である熱交換器２および３を用い加熱せられる。熱交換 器２での加熱媒体はストリッパ−からでる水蒸気であり、熱交換器３にはフレッ シュ水蒸気が供給せられる。これらの熱交換器申で麦芽汁は１００℃あるいは保 持カラム４での熱損失に対抗するため幾分（１〜３℃）高い温度に加熱せられる 。この麦芽汁はカラム４に供給せられる。保持カラム４はモ−タ−とギヤ−によ り駆動せられる回転撹拌シャフトの設けられた垂直回転デイスク型のものである 保持カラム４には頂部あるいは底部導入口のいずれかから液が供給され得るが、 図ではストリッピングカラム５で重力により液が降下するよう麦芽汁が頂部から 供給されるので、保持カラム４では麦芽汁が底部導入口から供給されている。保 持カラムでの滞留時間は液の出口をカラムの特定の高さに設けることにより決め られる。 ストリッピング域５には飽和水蒸気が底部から供給され、この飽和水蒸気は減圧 弁と流量制御弁に連動したマスフロ−測定により制御せられる。水蒸気の流量は 一定％の麦芽汁流がストリッピング域に入り、最適の操作体制が得られ、トレ− 上での雨漏りとか溢れだしがおこらないようにセットせられる。ストリップされ た成分を高濃度に含むストリッパ−からの水蒸気は煙突から排気されるか、ある いは一部が（熱交換器２で麦芽汁を加熱することにより）凝縮されるかあるいは 凝縮器６と関連した熱交換器２により全部が凝縮され、その後凝縮液は排水処理 プラントで処理せられる。必ずしも必須ではないが、圧力ゲ−ジ７および制御バ ルブ８の助けにより、この装置を高圧高温で操作し、より高い処理量となるよう にすることも可能である。これは勿論ストリッピングカラムの作業体制内で可能 な最大流量によってのみ制限せられる。底部トレ−からの下降管を離れる麦芽汁 はトル−ブ分離域１０にポンプ９で送られ、その麦芽汁がさらに処理せられる。 この装置を高圧で用いる場合、ストリッピング域から出される麦芽汁は別のバッ ファ−容器中で大気条件にフラッシュされる必要がある。ストリッピングカラム の底部に設けられる液面制御装置がカラム内の高圧と受器および／またはフラッ シング容器内の大気圧を区切っている。 以下本発明を実施例により説明するが、本発明はそれによりなんら限定せられる ものではない。 実施例ならびに比較例 もろみを浸出法で作り、このもろみを次に濾過槽により濾過する常法で、濾過麦 芽汁を作った。この濾過槽から得られる麦芽汁は７４℃であった。濾過槽から集 められた比重１２．５°ｐの炉液を管状熱交換器に導き、ここで管体側のフレッ シュ水蒸気を用い麦芽汁を１０３℃に加熱した。熱交換器から出る麦芽汁を容積 ６００リットルの回転デイスク接触器の底部に流速１２００リットル／時で導入 した。この接触器は垂直回転軸に４０のデイスクが設けられたものであった。 保持反応器（回転デイスク接触器）中でＳ−メチルメチオニン（ＳＭＭ）が充分 にジメチルサルファイド（ＤＭＳ）に変換された。 この麦芽汁はついで、１２トレ−と降下管を備えたトレ−カラムの頂部に供給さ れた。このカラムのホ−ルドアップ容積は約２０リットルであった。このカラム の底部に新しい飽和水蒸気が供給され、ストリッピング比率は５％であった。 煮沸麦芽汁は次いでトル−ブ除去のため分離器に送られ、冷却せしめられた。こ の麦芽汁からビ−ルが作られた。 このプロセスの各段階でのＤＭＳ量を測定し、下記の結果を得た。 濾過後 ７４μｇ／ｌ 接触器の後 １９５μｇ／ｌ ストリッパ−の後 ＜１０μｇ／ｌ ＊ 分離器および冷却の後 ２０μｇ／ｌ 最終ビ−ル ４０μｇ／ｌ ＊＊ ＊ 検出限界 １０ μｇ／ｌ ＊＊ 最低味覚限より遥かに低い値 比較例として、濾過槽からの炉液の一部を従来のバッチ式麦芽汁煮沸釜中で煮沸 し、ついでビ−ルに醸造した。分析的ならびに官能検査的比較の結果、常法で得 られたビ−ルの色が幾分暗色である点を除いては両者とも差異はなかった。 色の違いは高温でより長時間の滞留時間となり麦芽汁の暗色化が生じたことによ るものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 麦芽汁加熱装置に非煮沸麦芽汁を供給し、そこで麦芽汁を８０〜１１０℃ に加熱すること、加熱麦芽汁をプラグフロ−反応器、好ましくは回転デイスク保 持カラムに導くこと、次いで該反応器から得られる麦芽汁をストリッピングカラ ム中で水蒸気と向流させ処理することからなる、麦芽汁を連続的に煮沸する方法 ２． プラグフロ−反応器が一定導入流速での麦芽汁の滞留時間を制御するため 多数の出口孔を有するものである請求の範囲第１項記載の方法 ３． プラグフロ−反応器が圧力１〜２バ−ル、温度７５〜１２５℃で操作され る請求の範囲第１項あるいは第２項記載の方法 ４． 前記麦芽汁加熱装置がストリッピングカラムから出される水蒸気により間 接的に加熱せられる請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の方法 ５． 任意的に予め異性化されたホップペレットおよび／またはホップ抽出物が 前記麦芽汁加熱装置の前あるいは後の段階で添加せられる請求の範囲第１〜４項 のいずれかに記載の方法 ６． ストリッピングカラムが圧力１〜２バ−ル、温度７５〜１２５℃で操作さ れる請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の方法 ７． ストリッピング水蒸気が麦芽汁加熱装置での加熱媒体としておよび／また は他のプロセスフロ−の加熱目的に使用せられる請求の範囲第１〜６項のいずれ かに記載の方法 ８． ストリッピングカラムからの麦芽汁がバッファ−容器中にフラッシュされ る請求の範囲第１〜７項のいずれかに記載の方法 ９． 麦芽汁が蒸発ユニット中で加熱され一部蒸発せしめられ、発生蒸気がスト リッピングカラムでのストリッピング媒体として役立てられる請求の範囲第１〜 ８項のいずれかに記載の方法 １０． 煮沸麦芽汁が任意的な清澄化の後、冷却され醗酵せしめられる請求の範 囲第１〜９項のいずれかに記載の方法 １１． 請求の範囲第１〜１０項のいずれかに記載の方法で得られる麦芽汁を醗 酵せしめることからなるビ−ルの醸造方法 １２． 請求の範囲第１１項記載の方法で得られるビ−ル