KR100235825B1 - 맥주의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 회전 디스크 접촉기에서 맥아의 연속적인 효소전환과 분리장치내에서 매시로부터 소모성 과립을 분리하는 것으로 이루어지는 맥즙의 연속적인 제조방법인 것이다. 이와 마찬가지로, 회전 디스크 접촉기내에서 비맥아 곡립, 맥아 및/또는 효소원, 물을 기본으로 하는 혼합물의 연속적인 젤라틴화 및 효소적 액체화, 상기에서 얻어진 생성물에 맥아 및/또는 효소원 첨가, 상기에서 얻어진 생성물의 효소적 전환 및 분리장치에서 매시로부터 소모성 과립을 분리하는 것으로 이루어지는 맥즙의 연속적인 제조방법인 것이다.

Description

맥주의 제조방법

본 발명은 맥아를 매시(mash)로 연속적인 효소 전환시키는 것으로 이루어지는 맥즙(麥汁)의 연속적인 제조방법에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 비맥아 과립, 효소원 및 물을 기본으로 하는 혼합물의 연속적인 젤라틴화 및 효소적 액체화에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 그 다음 단계인 매시에서 소모성 과립을 연속적으로 분리하는 것으로 이루어지는 맥즙의 연속적인 제조방법에 관한 것이다.

곡류로 기호음료를 만들 때, 특히 양조(釀造) 맥주를 만들 때, 맥즙을 사용한다. 통상적인 맥즙의 제조는 예를 들면, 비맥아 곡립(옥수수)으로 이루어진 원료물질과 물을 혼합하고 있다. 고형재료는 먼저 분쇄(미분)하고, 물을 혼합한다. 이 현탁물을 효소원, 예를 들면 맥아의 존재하에 적어도 40℃의 온도에서 몇 시간 동안 방치하여 둔다. 그로인해 젤라틴화와 액체화가 일어난다. 다음 단계에서, 맥아 및/또는 외부효소원의 보충첨가한 후에 혼합물(매시)의 효소전환이 계속된다. 또한, 맥아와 물을 기본으로 하여 맥즙을 제조할 수도 있다. 이때, 제1단계는 생략된다.

이로부터 얻어진 생성물은 주로 물, 원료 물질의 불용성 성분, 발효성 및 비발효성 당류와 단백질과 같은 원료 물질의 가용성 성분으로 구성되어 있다. 종래의 방법에서는, 이 혼합물을 여과하여 불용성 성분들과 소모성 과립을 제거하고 있다. 여기서, 여과물과 추출물이 맥즙이다. 맥주양조를 위하여, 홉을 맥즙에 첨가하고 자비(煮沸)한다. 흡박(홉 찌꺼기)을 제거한 후 맥즙을 약 8℃로 냉각하고 발효시키고 있다.

종래 대부분의 연구는 발효성 및 비발효성 당류로 젤라틴화, 액체화 및 전환 단계의 연속적인 수행에 있었다. 특히, 연구는 밀봉 열교환기(Food Engineering Int'l, Dec. 76, pp. 22-27)에서 이러한 단계의 수행에 있었다. 이러한 연구는 하지만, 상업적이지는 못했다.

본 발명의 목적은 오염 등의 문제발생 없이 맥즙의 연속적인 제조 방법을 제공하는데 있으며, 사용하고자 하는 원료물질의 입자크기에 대해서는 실질적으로 제한이 없는 잇점을 갖게 된다.

본 발명은 맥즙을 연속적으로 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 이 방법은 회전 디스크 접촉기에서 연속적인 맥아의 효소전환과 분리장치에서 매시로부터 소모성 과립의 분리로 이루어진 것이다. 본 발명은 또한, 비맥아 곡립, 효소원 및 물을 기본으로 하는 혼합물이 회전 디스크 접촉기에서 연속적인 젤라틴화 및 효소적 액체화, 얻어진 생성물에 맥아 및/또는 효소원의 첨가 그리고 분리장치에서 매시로부터 소모성 과립을 분리하는 것으로 이루어지는 맥즙의 연속적인 제조방법인 것이다.

바람직하기로는, 효소전환은 회전 디스크 접촉기내에서 연속적으로 수행하는 것이 좋다.

하나 또는 그 이상의 회전 디스크 접촉기에서 상기 방법을 수행할 수도 있으며, 접촉기의 수는 사용하고자 하는 원료 물질의 성질에 따라 부분적으로 달라지게 된다.

비맥아 곡립을 사용할 때, 두 단계의 반응이 수행된다. 즉, 일차로 미분된 재료가 효소계의 영향하에 젤라틴화와 액체화 된다. 이 효소계는 보통 맥아로부터 생긴다. 두 번째 단계로는, 맥아 및/또는 부가적으로 효소계를 첨가하며, 추가로 반응이 일어난다. 따라서, 적절한 위치에 유입구를 제공하는 조건하에서 하나의 반응기를 사용할 수 있다 할지라도 두 개의 반응기에서 하는 것이 유리할 수 있는 두 단계의 반응을 수행할 필요가 있다. 비맥아 곡립 없이 맥아만 사용한다면, 하나의 반응기에서 할 수 있는 제2의 반응단계만 수행하는 것도 충분하다.

놀라웁게도, 잘 알려진 연속적인 맥즙 제조방법에서의 고유한 문제점의 발생없이 본 발명에 따른 방법으로 맥즙을 우수하게 제조할 수 있음을 발견하였다.

맥아와 비맥아 곡립과 같이 본 발명에서 사용되는 고형성분들은 일차로 예를들면 햄머 밀로 미분하여 5㎛ 내지 5㎜의 메쉬 크기를 갖는 스크린을 통과시킬 수 있는 입자 크기로 할 수 있다.

미분된 고형 재료들을 물과 혼합하고, 반응기(들)에 공급한다. 비맥아 곡립을 사용할 경우, 제1차 반응단계를 40 내지 100℃의 온도로 유지한다. 그로 인하여 존재하는 효소계의 영향하에 젤라틴화와 액체화가 일어난다. 제2차 반응단계에서는 제1차 반응단계에서 얻어진 생성물과 함께 맥아 및/또는 효소원 그리고 물을 첨가한다. 이 반응단계에서 효소전환이 일어난다. 일반적으로 이 반응단계에서의 온도는 30 내지 80℃의 범위이다. 비맥아 곡립을 사용하지 않을 경우, 오직 이 반응단계 뿐으로, 맥아와 물의 혼합물을 이 반응단계로 공급한다.

본 발명에 따르면, Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, Vol. 9, page 702에 기재된 것과 같은 잘 알려진 컬럼 반응기를 사용한다.

일반적으로 이러한 반응기는 10개 또는 그 이상의 디스크 또는 플레이트가 부착된 중앙 교반축이 있는 컬럼으로 이루어져 있다. 이러한 디스크나 플레이트는 최소한 컬럼 단면적의 80%를 차지한다. 일반적으로, 이러한 표면적은 95%를 초과하지 않는다. 컬럼에서 축과 디스크의 회전에 의해 액체내에 있는 고형물질의 적절한 분산이 일어난다.

컬럼을 세척하기 위한 것과 관련해서, 컬럼에는 배플(baffle)이 없기 때문에, 축을 쉽게 제거할 수 있는 시스템을 사용하는 것이 바람직하다.

회전 디스크 접촉기의 사용은 놀라운 잇점을 갖고 있다. 즉, 원료 물질의 입자크기가 사용되는 장치와는 독립적으로 거의 모두 조정될 수 있다는 것이다. 이것은 연속적인 맥즙여과의 사용과 조합해 볼 때, 출발물질의 입자 크기를 거의 자유롭게 선택할 수 있음을 의미하는 것이다. 그래서, 장치의 성질과는 독립적으로 입자 크기를 적절하게 조정할 수 있다.

매시로부터 소모성 과립의 분리는 다른 방법으로 수행할 수 있다.

예를 들어 통상적인 맥즙여과로 수행할 수 있다. 이것은 특히 실존하는 양조하우스를 확장하는 상황하에서는 가능하다. 완충용기와 조합해서 회전 디스크 접촉기를 간단히 부가시킴으로써, 양조하우스의 용량과 효율성이 상당히 증가하게 된다. 이 경우에 효소전환은 통상적인 비연속 방식으로 일어나게 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 방법의 잇점은 맥즙여과를 예를들어 혼합기와 침강장치를 조합해서 연속적으로 수행할 수 있다면 훨씬 좋게 이용될 수 있다. 바람직하기로는 멤브레인 여과를 사용하는 것이므로 공정의 연속성 및 맥즙제조의 효율에 최적의 효과를 낳게 된다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현에는 적어도 하나의 멤브레인 여과 유니트를 이용해서 매시에서 소모성 과립을 분리하고, 원한다면, 맥즙에 홉을 첨가하고 자비하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

멤브레인 여과는 적어도 하나의 멤브레인 필터를 사용하는 것이 효과적이지만, 다단계 필터, 예를 들면, 3단계 장치와 같은 다단계 역류식 여과장치나 다단계 직교류식 여과장치를 사용하는 것도 바람직하다.

멤브레인 필터에서 멤브레인의 기공크기는 2.0㎛를 초과하지 않는다. 바람직하기로는 0.1 내지 1.5㎛이다. 이러한 기공크기는 여과유니트의 최적 활동을 낳게 된다. 즉, 이 기공크기에서 가장 좋고 맑은 맥즙이 높은 추출수율로 얻어지기 때문이다. 또한, 이 멤브레인 필터는 우수한 자기세척능력을 갖고 있다. 멤브레인의 재질은 특히 제한되어 있지 않다. 가장 중요한 것중의 하나는 여과하고자 하는 맥즙의 온도에 대한 물리적인 안정성이다. 부가해서, 재료는 식품과 접촉해서 사용하기에 적합해야 하며, 특히, 세라믹재료를 기본으로 해서 만든 것이 가장 적합하다.

유럽특허출원 제0 265 152호에는 기공직경이 10.0 내지 100.0㎛인 멤브레인을 사용하여 맥즙을 여과하는 기술이 기재되어 있다. 이 공고 명세서로부터 알 수 있듯이, 멤브레인은 매시로부터 소모성 과립을 분리시키고자 한 것으로, 아주 작은 입자크기의 출발 생성물이 사용될 수 있다는 잇점이 있다. 또 원료 재료에서 당의 추출효율에 대해서도 잇점을 갖고 있다.

상기 공고 명세서에 따른 멤브레인 여과는 사용하기에 적합한 맑은 맥즙을 얻지 못한다. 특히, 상기 공고 명세서로부터 알 수 있듯이, 현탁된 입자들로부터 초기에 생성된 맥즙이 완전히 유리되지 못하므로 보충적인 여과가 요구되고 있다. 이것이 이 방법의 단점이다.

본 발명에 따라 한정된 기공크기를 갖는 멤브레인을 사용할 경우, 추출수율은 큰 직경을 갖는 멤브레인을 사용할 경우보다 좋아진다. 게다가, 멤브레인의 오염도 거의 발생하지 않는다. 그리고, 이 방법은 연속적으로 수행할 수 있는 잇점이 있으므로 멤브레인의 세척이 많이 요구되지 않는다.

본 발명에 따른 방법에 의해 얻어진 맥즙은 65℃에서 EBC 단위로 측정된 정화도가 0.25에서 5이다. 맑은 맥즙을 홉과 혼합하고, 이 혼합물을 자비한다. 이때, 단백질과 폴리페놀과 같은 재료의 응집이 일어날 수 있다. 필요하다면, 이러한 응집된 물질을 예를들면, 분리기로 제거할 수 있다. 맥즙을 2 내지 25℃로의 온도, 바람직하기로는 약 8℃로 냉각한 후에, 맥주로 발효시킬 수 있다.

맥즙의 자비는 적어도 일부의 열을 회수하면서 연속해서 할 수 있다. 이를 위한 적당한 장치로는 문헌에 잘 알려져 있다. 이들 장치는 예를 들어 자비하고자 하는 액체로 소모성 과립의 열교환을 하는 다목적 증발기를 기본으로 할 수 있다. 이 열은 젤라틴화, 액체화 및/또는 효소전환에 유리하게 사용될 수도 있다.

냉각된 맥즙은 임의로 완충 용기에 넣은 후에 발효시킬 수 있다. 본 발명은 또한, 상기한 바와 같이 제조된 맥즙을 이용하여 맥주를 양조하기 위한 방법에 대한 것이다.

본 발명에 따른 방법에서 가장 놀라운 태양은 상기한 유럽특허출원에서 제안한 것과는 반대로 단지 고형재료의 입자크기만 멤브레인의 활동에 다소 영향을 준다는 사실이다.

이하, 본 발명을 본 발명의 바람직한 구현예이고 두 개의 멤브레인 여과 시스템의 구현예에 따른 공정도의 일례를 나타낸 첨부하는 도면에 의거하여 예시하면 다음과 같다.

첨부한 도면에서, 제1도는 본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현예를 개략적으로 나타낸 공정도이고, 제2도는 3단계 역류식 멤브레인 여과의 보다 상세한 구현예를 나타낸 것이며, 제3도는 직교류식 멤브레인 여과의 구현예를 나타낸 것이다.

제1도의 공정도에서, 부호 1은 혼합기이며, 약 55℃의 온도를 갖는 물, 미분된 비맥아 곡립 및 미분된 맥아가 라인(2,3,4)을 각각 통과하게 된다. 혼합 후에는 혼합물이 라인(5)을 통해서 제1 회전 디스크 접촉기(6)로 입력된다. 여기서 이 접촉기(6)는 교반축(7)에 디스크(8)가 제공된 형태로 이루어져 있다. 이 반응기(6)는 도시하지는 않았지만 가열부재가 제공되어 있기 때문에 반응기 내용물을 원하는 온도로 조정 및 유지시킬 수 있다.

반응기(6)에서 나온 생성물은 라인(9)를 통해서 회전 디스크 접촉기(10)로 입력된다. 약 55℃의 물과 미분된 맥아가 라인(12,13)을 통해서 혼합기(11)로 들어간다. 이 혼합물은 라인(14)를 통해서 컬럼(10)의 하부로 입력되어 반응기(6)으로부터 온 생성물과 약간의 잔류시간을 가진 후에 혼합되게 된다. 라인(15)을 통해서, 매시가 통과하여 멤브레인 여과 유니트(16)로 입력되고 부가적으로 물이 라인(17)을 통해서 입력된다. 멤브레인 여과 유니트로부터 얻어진 맑은 맥즙이 라인(18)을 통해서는 배출된다. 소모성 과립은 라인(19)를 통해서 배출된다.

맑은 맥즙은 라인(20)을 통해서 공급되는 홉과 혼합된다. 맥즙과 홉의 혼합물은 열교환기(21)로 공급되어 자비단계로서 열에 의해 예열된다. 예열된 맥즙은 맥즙 보일러(22)로 공급되고 몇 시간동안 자비된다. 자비된 생성물은 라인(23)을 통해서 분리기(24)로 공급된다. 여기서 단백질 및 폴리페놀과 같은 응집된 물질이 분리된다. 맑게 자비된 맥즙은 라인(25)를 통해서 냉각기(26)로 보내진다. 그리고 냉각된다. 라인(27)를 통해서 맥즙이 배출되어 발효되게 된다.

제2도는 3단계 역류식 멤브레인 여과를 위한 가능한 배열을 나타낸 것이다.

이 도면에서, 매시는 라인(51)을 통해서 제1 멤브레인 필터(52)로 입력되고, 라인(53)을 통해서 맑은 맥즙이 배출된다. 필터(52)의 일부 잔류물은 라인(54)를 통과하여 제2 멤브레인 필터(55)의 투과물과 함께 필터의 공급선단으로 반송된다. 그리고, 나머지 잔류물은 라인(56)을 통해서 제2 멤브레인 필터(55)로 입력된다. 이 멤브레인의 투과물은 라인(57)을 통해서 제1 멤브레인 필터로 반송된다. 제2 필터(55)의 잔류물은 부분적으로 라인(58)을 통해서 제2 멤브레인 필터(55)의 공급선단으로 반송된다. 이때 나머지 잔류물은 라인(59)를 통해서 제3멤브레인 필터(60)로 입력된다. 제3 멤브레인 필터(60)의 투과물은 라인(61)을 통해서 제2 멤브레인 필터(55)의 공급선단으로 반송된다. 제3 필터(60)의 일부 잔류물은 라인(62)을 통해서제3필터(60)의 공급선단으로 반송되고 동시에 라인(63)을 통해서 물이 공급된다. 나머지 잔류물, 즉 소모성 과립은 라인(64)을 통해서 배출된다.

이 시스템에 대한 설명은 3단계 여과 유니트를 기초로한 것이지만, 물론 동일한 원리에 입각하여 원하는데로 단계의 수를 적절하게 조절할 수 있다.

제3도는 3단계 장치를 기본으로 하는 직교류식 여과 유니트의 구현예를 나타낸 것이다. 하지만, 단계의 수는 동일한 원리하에서 원하는데로 조절할 수 있다.

제3도에서, 매시는 라인(100)을 통해서 제1멤브레인 필터(101)로 입력되며, 맑은 맥즙은 라인(102)를 통해서 배출된다. 필터(101)의 잔류물 일부는 라인(103)을 통해서 제2멤브레인 필터(104)로 입력되고, 일부는 라인(112)을 통해서 필터(101)의공급선단으로 반송된다. 물은 라인(105)를 통해서 필터(104)의 공급선단에 입력된다. 멤브레인 필터(104)의 투과물은 라인(106)을 통해서 배출되고, 제1멤브레인 필터(101)의 투과물과 주합되게 된다. 제2필터(104)의 잔류물 일부는 라인(107)을 통해서 라인(109)를 통해 공급된 물과 함께 제3멤브레인 필터(108)로 입력된다. 그리고, 일부는 라인(113)을 통해서 필터(104)의 공급선단으로 반송된다. 제3멤브레인 필터(108)의 투과물은 먼저의 두 개의 필터(101,104)의 투과물과 함께 라인(110)을 통해서 주합되게 된다. 잔류물, 즉 소모성 과립의 일부는 라인(111)을 통해서 배출되고, 일부는 라인(114)를 통해서 필터(108)의 공급선단으로 반송된다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 다음의 실시예에 국한되는 것은 아니다.

제1도의 장치에서 혼합기(1)에다 시간당 옥수수 5㎏, 맥아 2.5㎏ 및 55℃의 물을 22.5ℓ 첨가하였다. 옥수수와 맥아를 햄머 밀로 분쇄하여 1.5㎜ 스크린을 통과할 수 있는 입자크기로 하였다. 이 혼합물의 온도는 50℃로 하였다. 이 혼합물을 회전 디스크 접촉기로 공급하고, 온도를 95℃로 승온하였다. 50℃에서의 혼합물의 총 잔류시간을 5분으로 하였고, 95℃에서의 잔류시간은 10분 내지 15분으로 하였다.

혼합기(11)에다는 시간당 작은 입자크기의 맥아 15㎏, 온도가 55℃인 물 45ℓ를 첨가하였다. 여기서 얻어진 혼합물의 온도는 50℃이었고, 제2회전 디스크 접촉기의 하부로 공급하였다.

상기 맥아/물의 혼합물의 잔류시간을 50℃에서 약 15분으로 하면서 제1회전 디스크 접촉기로부터의 생성물을 제2회전 디스크 접촉기로 공급하였다. 여기에 고열의 혼합물을 혼합하여 온도를 65℃로 승온하였다. 이 온도를 30분 동안 유지하였다. 그런 후에 온도를 76℃로 올리고 이 온도를 다시 5분 동안 유지시켰다.

이러한 처리조작 이후에, 추출농도가 약 21.5%인 매시를 얻고, 멤브레인 여과 유니트(16)로 공급하였다. 이 유니트는 제2도와 같다. 기공크기가 0.4㎛인 멤브레인을 사용하는 멤브레인 여과는 정화도가 0.3 EBC 단위(65℃에서)인 맥즙을 얻게 하였다. 홉을 섞은 후에 자비, 형성된 흡박 분리 및 냉각을 하여 온도가 8℃인 냉각 맥즙을 얻은 다음 맥주로 발효시켰다.

Claims (16)

1. 적어도 하나의 회전 디스크 접촉기에서 맥아의 연속적인 효소 전환과 분리 장치 내에서 매시로부터 소모성 과립을 분리하여 맥즙을 연속적으로 제조하여서 되는 맥주의 제조방법.
2. 회전디스크 접촉기 내에서 비맥아 곡립, 맥아와 효소원으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것, 물을 기본으로 하는 혼합물의 연속적인 젤라틴화 및 효소적 액체화, 상기에서 얻어진 생성물에 맥아 및 효소원으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택하여 첨가, 상기에서 얻어진 생성물의 효소적 전환 및 분리 장치에서 매시로부터 소모성 과립을 분리하여 맥즙을 연속적으로 제조하여서 되는 맥주의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 효소적 전환은 회전 디스크 접촉기 내에서 연속적으로 수행하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 사용하고자 하는 고형물질은 5㎛ 내지 5㎜의 매시 크기를 갖는 스크린을 통과할 수 있도록 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 매시로부터 소모성 과립의 분리는 2.0㎛이하의 필터 기공크기를 갖는 멤브레인 여과 유니트, 통상적인 필터 및 혼합/침강장치로 이루어진 군으로부터 하나를 선택하여서 수행하여 맑은 맥즙을 얻는 방법.
6. 제5항에 있어서, 매시로부터 소모성 과립의 분리는 멤브레인 여과 유니트에서 연속적으로 수행하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 멤브레인 여과 유니트는 적어도 3단계로 이루어진 방법.
8. 제1항에 있어서, 맥즙은 홉의 첨가후 자비되는 방법.
9. 제8항에 있어서, 맥즙은 열이 회수되면서 시스템에서 자비되는 방법.
10. 제9항에 있어서, 열은 젤라틴화, 액체화 및 효소적 전환으로 이루어진 군으로부터 하나 이상을 선택하여 사용되는 방법.
11. 제1항에 있어서, 자비된 맥즙은 임의로 정제된 후에 냉각 및 발효되는 방법.
12. 회전디스크 접촉기 내에서 비맥아 곡립, 맥아 및 효소원으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것, 물을 기본으로 하는 혼합물의 연속적인 젤라틴화 및 효소적 액체화, 상기에서 얻어진 생성물에 맥아 및 효소원으로 이루어진 군으로부터 하나 이상을 선택하여 첨가, 상기에서 얻어진 생성물의 효소적 전환 및 분리 장치에서 매시로부터 소모성 과립을 분리하여 제조된 맥즙에 홉을 첨가하고 자비하여서 얻어진 상기 맥즙을 발효시켜서 되는 맥주의 제조방법.
13. 제2항에 있어서, 사용하고자 하는 고형물질은 5㎛ 내지 5㎜의 메시 크기를 갖는 스크린을 통과할 수 있도록 하는 방법.
14. 제2항에 있어서, 매시로부터 소모성 과립의 분리는 2.0㎛이하의 필터 기공크기를 갖는 멤브레인 여과 유니트, 통상적인 필터 및 혼합/침강장치로 이루어진 군으로부터 하나를 선택하여서 수행하여 맑은 맥즙을 얻는 방법.
15. 제2항에 있어서, 맥즙은 홉의 첨가후 자비되는 방법.
16. 제2항에 있어서, 자비된 맥즙은 임의로 정제된 후에 냉각 및 발효되는 방법.