KR101426062B1

KR101426062B1 - 브라이트 효모 발효 음료의 제조 방법

Info

Publication number: KR101426062B1
Application number: KR1020087031069A
Authority: KR
Inventors: 헨드리쿠스 멀더
Original assignee: 하이네켄 서플라이 체인 비.브이.
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2014-08-01
Also published as: US8492123B2; PL2027244T3; US20090208605A1; AP2008004697A0; JP5175273B2; AR061040A1; AR061037A1; MX2008014721A; EP2027244B9; PL2027244T5; EA200870548A1; DK2018414T3; PE20080239A1; KR20090027655A; US20090324775A1; EA012641B1; JP5290160B2; US8637100B2; EA200870550A1; ATE557081T1

Abstract

본 발명은 브라이트 효모 발효 음료의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 당화액으로부터 연속적으로 맥아즙을 생산하는 것을 포함한다. 더욱 구체적으로, 본 제조방법은 하기 단계를 포함한다:

a. 특히 전분 함유 및 필요에 따라 맥아가 첨가된 원료를 물과 혼합하고, 그 결과 얻은 당화액을 가열하여, 상기 전분을 발효성 당으로 효소 가수 분해하는 공정과,

b. 연속식 장치 내에서 다음의 단계, 즉 열처리된 당화액으로부터 발효성 맥아즙을 연속적으로 생산하는 공정과,

상기 가열된 당화액으로부터 맥주박 (spent grain)을 제거하여 당화액 추출물을 얻는 단계,

상기 당화액 추출물을, 5 내지 120 분 동안, 바람직하게는 75 내지 125℃에서 30 내지 120 분 동안 60 내지 140℃로 가열하여 당화액 추출물을 맥아즙으로 전환시키는 단계,

압력을 감소시키거나 및/또는 기체나 증기로 스트리핑하여, 고온 맥아즙으로부터 유기 휘발성 물질을 제거하는 단계,

원심 분리기에 의하여, 상기 맥아즙으로부터 트럽 (trub)을 제거하는 단계,

c. 맥아즙을 생물학적으로 활성인 효모로 발효하기 위하여, 상기 맥아즙을 발효기에 도입하는 공정과,

d. 침전에 의해 발효체로부터 효모를 제거하는 공정과,

e. 다음의 단계, 즉 여과 전에

원심 분리기, 디캔터 원심 분리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 분리기에서 저농도 효모 (low-yeast) 발효체를 가공 처리에 의하여 현탁 물질을 제거하는 단계,

가공 처리된 발효체를 여과하는 단계,

를 포함하는 브라이트 효모 발효 음료의 제조 방법.

저농도 효모 발효체는, 브라이트 음료로 정제되도록 오랜 시간(예를 들어, 몇 주 동안) 유지될 수 있다는 효율성이 있으므로, 맥아즙 생산과 효모 발효 모두 연속 장치 내에서 수행되는 연속 양조 공정인 경우 특히 유리하다.

Description

브라이트 효모 발효 음료의 제조 방법 {A METHOD OF PORDUCING A BRIGHT, YEAST FERMENTE BEVERAGE}

본 발명은 브라이트 효모 발효 음료의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 당화액(糖化液; mash)으로부터 연속적으로 맥아즙을 생산하는 것을 포함한다. 상기 방법에 있어서 연속적으로 생산된 맥아즙은 생물학적으로 활성인 효모로 발효한 다음, 효모를 제거하고 그 결과 얻은 음료를 정제한다.

상기 방법은 장기간 동안 일정한 고수율로 브라이트(bright), 즉 투명한 음료를 연속적으로 제조할 수 있다는 장점을 제공한다.

전통적으로, 맥주 양조는 당화액을 형성하기 위해 분쇄하여 고온수와 혼합한 맥아(malted barley)로부터 시작된다. 당화 중에 맥아 전분은 당으로 전환된다. 그 다음 당화액으로부터 맥주박(spent grain)을 분리하여 얻은 맥아즙을 끓인다. 이 단계 도중에 호프(hop)는 비등 중에 상이한 시간에 첨가된다. 이어서, 맥아즙을 냉각하여 공기를 주입하고 발효용 양조 효모를 첨가한다. 발효 후, "그린 맥주(green beer)"에 숙성 및 저온 저장을 행한다. 통상, 양조 공정의 최종 단계는 여과이고, 이어서 탄산화된다. 그 다음, 맥주는 보유 탱크로 이송되고, 예컨대 병, 캔 또는 나무통 (케그) 등으로 포장될 때까지 여기에 저장된다.

연속식 조작으로 맥아즙을 생산하는 것이 아래의 장점을 비롯한 여러 가지 중요한 장점을 제공한다는 사실은 맥주 제조 업계에 알려져 있었다.

고생산성과 저투자액: 용기는 만재(滿載) 상태에서 장기간 운전할 수 있는데, 이는 동등한 생산량에 대하여 뱃치(batch) 공정에서보다 더 소형의 용기가 필요하다는 것을 의미한다.

균질하고 양호한 품질: 공정은 공정 파라미터를 국소적이고 즉각적인 요건에 적응시키는 가능성으로 인하여 제어하기가 더 용이하고, 정상 상태 조건들이 훨씬 더 안정하기 때문이다.

고위생 기준: 연속 공정은 폐쇄계 중에서 운전된다.

저에너지: 큰 사용 피크 없이 에너지 소모량이 고르게 전개된다.

저노동: 연속 공정의 조작은 주의를 덜 요한다.

적은 휴지 및 세정: 연속 공정은 뱃치 공정보다 훨씬 더 긴 가동 길이로 운전할 수 있다.

19세기 후반 이래 연속 양조법의 개발을 통하여 상기 장점들을 한 가지 이상 실현시키려는 다수의 노력들을 행하여 왔다. 그러나, 전세계에 걸쳐 오늘날까지 단지 수 개의 양조업체들만이 연속 맥아즙 제조 및/또는 연속 발효 등의 연속식 양조 법을 이들의 공장에 실제로 도입하였을 뿐이다.

맥주는 통상은 생산 후기 단계에서 여과 정제되어 초기 생산 단계에서 전달되어 온 입자들이 제거된다. 여과 공정은 보통 가압 여과 또는 필터 프레스의 사용을 수반한다. 맥주 회수의 이 두 가지 방법 중, 규조토(kieselguhr) 등의 필터 조제(filter aid)가 일반적으로 사용된다. 또한, 필터 조제를 사용하지 않고, 예를 들어, 크로스-플로우(cross-flow) 막 여과법을 사용하여 정제하는 것도 가능하다.

또한, 현탁된 효모 발효와 혼합하여 연속적으로 맥아즙을 생산하는데 이용하는 양조 제조공정에 있어서, 브라이트 맥주를 생산하기 위해 고체 성분은 효모 발효 후에 제거되어야 한다.

WO 94/16054는 맥주 생산을 위해 맥아즙이 연속적 방식으로 생산되고 발효되는 연속적 공정에 대해 기술한다. 이 국제 특허 명세서는 알코올 함량을 감소시키기 위한 추가의 공정으로, 고체가 없는 액체 배지를 얻기 위해 원심 분리기를 사용한다고 언급하고 있다.

DE-C 42 44 595는 다음 공정을 포함하는 맥주의 연속적 생산을 위한 공정에 대해 기술하고 있다.

a. 당화액을 준비하고, 상기 당화액을 75 내지 85℃에서 30 내지 90분 동안 가열하는 공정과;

b. 디캔터 내의 상기 당화액으로부터 맥주박을 제거하는 공정과, 그 후 2 단계로 디캔터 내에서 양조수로 세척하는 공정과;

c. 호프 또는 호프 추출물을 뜨거운 맥아즙에 첨가하고, 맥아즙을 105 내지 140℃에서 2 내지 60 분 동안 1.2 내지 3.6 bar의 압력에서 가열하는 공정과;

d. 가압된 맥아즙에 플래시 증발법을 수행하는 공정으로; 분리기로 트럽을 연속적으로 제거하고, 상기 맥아즙을 열교환장치 내에서 발효 온도까지 냉각하는 공정과;

e. 연속적으로, 0.5 내지 3.0mg O₂/ℓ의 산소 함유량을 갖는 냉각된 맥아즙을 루프식 반응기(loop reactor) 형태의 발효기로 이송시키는 공정으로, 여기서 맥아즙은 연속적으로 재순환되고, 생체촉매로서 고정된 생물학적으로 활성인 효모를 포함한 것인 공정과;

f. 발효되는 동안 발효기로부터 액체 배지를 연속적으로 제거하는 공정; 상기 제거된 액체 내에 함유된 유리(遊離)된 효모 세포의 제거를 위해 상기 액체를 원심분리하는 공정; 브라이트 액체 배지를 60 내지 90℃로 0.5 내지 30 분 동안 가열하는 공정; 냉각하는 공정; 냉각된 흐름의 일부는 발효기로 재순환되고, 일부는 맥주의 마지막 여과를 거치는 공정.

상기 독일 특허 명세서는 원심 분리기로 유리 효모를 원심분리하여 제거함으로써 최종 여과에서 상당한 개선을 이룰 수 있었던 것으로 보인다.

발명의 요약

본 발명자들은 당화액으로부터 맥아즙을 연속적으로 생산하는 성공적인 단계로서; 원심 분리기로 맥아즙으로부터 트럽을 제거하는 것; 생물학적으로 활성인 효모를 사용하여 맥아즙을 발효하는 것; 효모를 침전시켜 제거하는 것;을 포함하는, 브라이트 효모 발효 음료를 생산하기 위한 방법을 개발하였는 바, 그 결과 얻어진 맥주는 현탁된 물질을 제거하기 위해 1개 이상의 분리기 내의 저농도 효모 발효체(low-yeast fermentate)를 첫 번째 공정으로써 처리하고, 그 후, 처리된 발효체를 여과함으로써 정제된다. 본 방법에서 적절히 사용될 수 있는 분리기로는 원심 분리기, 디캔터와 침전기가 포함된다.

미용해 성분들은 본 방법의 상이한 단계, 즉 맥주박(spent grain) 분리, 트럽 제거(원심 분리기), 효모 제거(침전기), 예비 정제(분리기)와 정제(여과 장치) 단계에서 사용되는 일련의 분리 장치를 사용함으로써 효율적으로 제거될 수 있다는 의외의 사실을 발견하기에 이르렀다. 더 구체적으로는, 저농도 효모 발효체가 브라이트 음료로 정제되는 효율성은 매우 긴 시간(예를 들어, 몇 주 동안) 동안 유지될 수 있다는 것을 발견하였는데, 이는 맥아즙 생산과 효모 발효 모두가 연속식 장치에서 수행되는 연속적 양조 공정인 경우 특히 바람직하다.

독일 특허 DE-C 42 44 595에 기술된 공정과는 달리, 본 공정은 효모 세포를 제거하기 위한 분리기를 사용하지 않는다. 본 방법에서는 효모 세포는 침전에 의해 일차 제거되고, 뒤이어 용해되지 않은 성분들을 제거하기 위해 분리기가 사용된다.

비록 꼭 이론에 의하기를 원하는 것은 아니지만 발명자들은, 트럽 제거 단계에도 불구하고, 연속적 맥아즙 생산 후에 용해되지 않고 맥아즙 내에 남아있는 다양한 성분들이 존재한다고 생각한다. 이러한 용해되지 않은 성분들의 일부는 효모 발효 동안 소화되거나 및/또는 효모 침전기 내에서 제거된다. 또한, 숙성 및/또는 저온 저장되는 동안에는 이러한 용해되지 않은 성분들이 효과적으로 제거될 수 없다. 분리기 또는 필터 단독으로는 저농도 효모 발효체 내에 존재하는 용해되지 않은 성분을 효과적으로 제거할 수 없다. 처음에 필터는 용해되지 않은 성분을 제거할 수 있는 여지가 있지만, 여과 효율성은 시간에 따라 급격히 감소된다는 것을 관찰하였다. 분리 장치, 즉, 원심 분리기, 침전기, 분리기 및 필터를 겸용 사용함으로써 오랜 시간 동안 높은 분리 효율성을 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 연속식으로 생산된 맥아즙으로부터 제조된 효모 발효 음료의 효율적인 정제를 가능하게 한다.

따라서, 본 발명의 한 가지 관점은 브라이트 효모 발효 음료의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은,

a. 전분을 함유하고 및 필요에 따라 맥아가 첨가된 원료를 물과 함께, 입자로 매싱(mashing)하고, 그 결과 얻은 당화액을 가열하여 상기 전분을 발효성 당으로 효소 가수 분해하는 공정과,

b. 연속식으로 다음의 단계를 수행함으로써 열처리된 당화액으로부터 발효성 맥아즙을 연속적으로 생산하는 공정과,

상기 가열된 당화액으로부터 맥주박(spent grain)을 제거하여 당화액 추출물을 얻는 단계,

상기 당화액 추출물을, 5 내지 120 분 동안, 60 내지 140℃로, 바람직하게는 75 내지 125℃에서, 30 내지 120 분 동안 가열하여 당화액 추출물을 맥아즙으로 전환시키는 단계,

압력을 감소시키거나 및/또는 기체나 증기로 스트리핑(stripping)하여, 고온 맥아즙으로부터 유기 휘발성 물질을 제거하는 단계,

원심 분리기에 의하여 상기 맥아즙으로부터 트럽(trub)을 제거하는 단계,

c. 맥아즙을 생물학적으로 활성인 효모에 의해 발효하기 위하여 상기 맥아즙을 발효기에 도입하는 공정과,

d. 침전에 의해 발효체로부터 효모를 제거하는 공정과,

e. 다음의 단계에 의해 저농도 효모를 정제하여 브라이트 효모 발효 음료를 제조하는 공정,

원심 분리기, 디캔터 원심 분리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 분리기에서 저농도 효모(low-yeast) 발효체를 처리하여 현탁 물질을 제거하는 공정,

처리된 발효체를 여과하는 공정.

본 명세서에서 사용되는 "매싱(mashing)"이라는 용어는 전분 함유 원료, 물 및 전분을 가수 분해시킬 수 있는 효소를 혼합하는 것을 말한다. 상기 효소는, 예컨대 맥아에 의하여, 또는 다른 효소 원료, 예컨대 맥아 중에서 발견되는 것 등의 전분 분해 효소를 함유하는 시판되고 있는 효소 제제, 그 중에서도 α-아밀라제, β-아밀라제 및/또는 글루코아밀라제에 의하여 제공될 수 있다. 바람직하게는 본 방법에서 사용될 수 있는 효소는 맥아 형태인 것이다.

본 발명의 방법은 맥주, 에일 맥주, 맥아주, 흑맥주 및 샌디 등의 효모 발효된 맥아 음료를 제조하는 데에 특히 적합하다. 바람직하게는, 본 발명의 방법은 특히 알콜 함유 또는 무알콜의 브라이트 맥주를 제조하는데 사용된다. 본 발명의 방법에서 예를 들어 유기 휘발성 물질의 제거 전에 당화액 추출물에 적절하게 호프를 첨가할 수 있다.

여과( Filtration )

본 방법에서, 효모, 단백질 및 탄수화물 미립자는 필수적인 정제를 수행하기 위해 발효된 맥아즙으로부터 제거될 필요가 있다. 본 발명은 저농도 효모 발효체가 연장된 시간 동안 매우 높은 처리량으로 여과될 수 있다는 장점을 제공한다. 일반적으로, 0.3 bar/시간 미만, 바람직하게는 0.2 bar/시간 미만의 압력 증가로, 4 hl/시간/m²이상의 처리량을 실행할 수 있으며, 유지할 수 있다.

양호한 실시 상태에 따르면, 저농도 효모 발효체의 정제는 케이크 여과(cake filtration), 심층 여과(depth filtration) 및/또는 크로스-플로우 막여과를 포함한다. 더 바람직하게는, 상기 정제는 케이크 여과(cake filtration) 및/또는 크로스-플로우 막여과를 포함한다. 크로스-플로우 막여과를 사용하면 특히 좋은 결과물이 산출되기 때문에, 크로스-플로우 막여과를 사용하는 것이 가장 좋다.

케이크 여과(cake filtration)는, 카트리지(cartridge) 또는 규조토(kieselguhr)와 같은 입자 매질(media)을 사용한 여과 매질의 표면 위에서 필터 케이크(filter cake)에 고형물을 형성한다. 다양한 종류의 섬유 또는 다공성 구조의 매질인 카트리지는 보통 사용 후 버릴 수 있고, 일반적으로 압축 봉입물에 탑재된다. 베드 여과(bed filtration)라고 불리는 심층 여과(depth filtration)는, 가압조작 뿐 아니라 중력 유동을 사용한다.

케이크 여과(cake filtration)는 고유속으로 장시간의 여과 주기가 가능하다는 장점을 제공한다. 특히 양호한 실시 상태에 따르면, 케이크 여과는 예를 들면, 규조토와 같은 필터 조제와 함께 수행된다. 필터 조제는 가공되는 발효체의 유동류에 적절히 주입되어 현탁된 고형분과 함께 "필터-케이크"라는 압축할 수 없는 덩어리(mass)를 형성한다. 그 결과 얻은 다공성의 베드(bed)가 현탁된 고형분을 포획하여 이들을 처리된 발효체로부터 제거하는 표면을 형성한다. 필터 조제는 바람직하게는 케이크의 투과성을 유지하기 위해 가공되는 발효체의 흐름에 연속적으로 첨가된다. 모든 미립자가 표면에 포획되는 것이 아니다; 몇몇, 특히 미세한 물질은 필터 케이크를 통과하여 포획된다 - "심층 여과"라고 칭해지는 공정. 심층 여과는 표면 여과만큼 효과적이지는 않지만 필터 조제에 의한 여과로서는 의미 있는 방법이다.

본 발명에서는, 플레이트 (plate), 프레임 (frame), 수평박 (horizontal leaf), 수직박 (vertical leaf) 및 캔들 필터 (candle filter)와 같은, 몇몇 종류의 파우더 필터가 사용될 수 있다. 플레이트와 프레임 필터는 메탈 프레임 내에 둘러 싸인 일련의 챔버(chamber)로 구성된다. 인접한 프레임 사이는 가는 망 또는 시트로 덮힌 양면의 다공성 필터 플레이트이다. 필터 시트는 필터 조제를 위한 트랩(trap)으로 작용하고, 한편으로는 통과해서 흘러가도록 함으로써 뛰어난 투명도를 얻을 수 있다. 필터 시트는 일반적으로 셀룰로오스 섬유, 규조토, 펄라이트, 그리고 레진으로 만들어져서 결합할 수 있는 건조 강도 또는 습윤강도를 제공한다. 몇몇은 단지 여과 섬유로만 이용가능하다. 필터 시트의 평균 구멍 크기는 일반적으로 4 내지 20마이크론 사이이다. 각 플레이트는, 예컨대, 나사 또는 유압 클램프 기구에 의해 함께 유지되는 전체 시스템과 함께 프레임을 서로 교체한다. 이런 종류의 필터는 슬러지 프레임 (sludge frame)을 갖는 것을 제외하고는, 시트 필터와 외관상 매우 유사하다.

1개 이상의 분리기를 사용한 예비 정제

여과 전 저농도 효모 발효 처리를 위해 사용되는 분리기는 원심 분리기와 디캔터 원심 분리기로 구성되는 군에서 선택된다. 가장 바람직하게는, 저농도 효모 발효체는 여과 전에 1개 이상의 원심 분리기로 처리된다. 예비 정제에서의 원심력은, 유리하게는 이론적 용량 인자(SIGMA 값)가 1m³/시간의 유량에 대하여, 적어도 1,000m², 바람직하게는 적어도 2,500m², 더욱 바람직하게는 적어도 5,000 m², 가장 바람직하게는 적어도 10,000m² 이다. 원심 분리기의 이론적 용량 인자는 문헌 ["Solid-Liquid Separation", 2^nd edition, 1981, by Ladislav Svarovsky, Butterworth-Heineman]에 기재되어 있는 방법에 기초하여 계산된다. 상기 인자는, 디스크의 수(n), 중력 가속도(g), 각속도(ω), 상기 디스크와 수직 공급관의 각도(α), 디스크 용기의 내부 반경(r₁ ) 및 디스크 용기의 외부 반경(r₂ ) 간의 다음의 관계식에 따라 산출된다.

일반적으로, 앞서 언급한 분리기에 의해 제거되는 현탁된 물질의 양은 0.1 내지 2g/ℓ 범위 이내이다. 여과 전에 마지막 분리기로부터 수득되는 맥아의 혼탁도(turbidity)는 100 EBC를 초과하지 않는다. 바람직하게는, 상기 혼탁도는 50 EBC를 초과하지 않고, 가장 바람직하게는 20 EBC를 초과하지 않는다.

저온 저장

저온 저장은 상기 발효액을 10℃ 미만, 바람직하게는 5℃ 미만, 더 바람직하게는 2℃ 미만의 온도에서 12 시간 이상, 바람직하게는 24 시간 이상 유지시키는 공정을 포함하는 것이 보통이다. 양호한 실시 상태에 따르면, 상기 저온 저장은 숙성 후 및 여과 전에 적용되고, 더 바람직하게는 1개 이상의 분리기 내로 처리되기 전에 수행된다. 저온 저장 동안 용해되지 않은 성분은 침전될 수 있고, 유리하게는 여과를 수행하기 전, 바람직하게는 1개 이상의 분리기로 처리되기 전에 저농도 효모 발효체로부터 제거된다.

숙성( Maturation )

일반적으로, 본 발명의 방법은 발효 공정 다음에 숙성 공정을 사용한다. 발효 후, 다수의 목적하지 않은 맛과 향이 "그린(green)" 또는 숙성되지 않은 맥주 중에 존재한다. 숙성 (라이프닝 (ripening)이라고 부르는 경우도 있다)은 이들 바람직하지 않은 화합물의 농도를 저하시켜서 더 맛이 좋은 제품을 생성한다. 상기 숙성 공정은 본 발명의 공정 중에서 바람직하게는 여과 전에, 더 바람직하게는 상기 1개 이상의 분리기 중에서의 처리 전에 일어난다.

유리하게는 연속식 장치 내에서의 본 제조방법에서 숙성과 효모 분리가 동시에 수행되는데, 적어도 10g/ℓ의 생물학적으로 활성인 효모를 함유하는 발효된 맥아를 침전 용기에 주입하고, 상청액(예를 들어 저 효모 발효체)과 효모 침전물을 용기로부터 각각 제거함으로써 수행될 수 있으며; 이 때 용기 내의 발효된 맥아의 체류 시간은 12 시간을 초과하고, 바람직하게는 24시간을 초과한다. 특히 양호한 실시 상태에 따르면, 발효된 맥아는 수직 하향층류로 침전 용기를 통과한다. 하나의 단계에서 효모 침전과 숙성을 병행함으로써 중요한 효율성을 얻는 것이 가능할 수 있다.

더 양호한 실시 상태에 따르면, 침전 용기로부터 제거된 침전 효모의 10 내지 100% 가 맥아즙 발효에 재순환된다. 본 발명의 특정 실시 상태는 맥아 발효가 높은 효모 농도로 수행될 수 있도록 하는 장점을 제공한다. 연속적 숙성과 효모 분리와 관계된 앞서 언급한 장점은 본 제조 방법, 특히 정제 단계의 효율성에 영향을 미치지 않고 수행할 수 있는데, 이는 여과 전에 1개 이상의 분리기 내에서 낮은 농도의 효모를 발효하는 공정 때문이다.

숙성은 상기 숙성되지 않은 맥주를 숙성 용기 또는 발효기 내에서 숙성시킴으로써 뱃치식으로도 달성될 수 있다. 숙성 공정 후에 효모를 제거하는 것이 좋다. 그 다음, 맥주는 안정화용 저온 저장 탱크에 이송되거나, 상기 발효기 또는 숙성 용기 내에서 냉각된다.

효모 분리( Yeast separation )

본 방법에서, 효모는 침전에 의해 발효체로부터 분리된다. 본 명세서에서 사용되는 "침전(sedimentation)"이라는 용어는 액체로부터 현탁된 물질을 중력을 사용하여 분리하는 모든 분리 방법을 말한다.

특히 양호한 실시 상태에 따르면, 효모의 분리는 침전에 의해 효모가 제거된 발효체를 발효조에서 침전기로 이송함으로써 수행할 수 있다.

침전기(Sedimentor)는 일반적으로, 침전기 저부 근처에 위치하는 분리된 효모의 배출구뿐만 아니라, 액체 표면 바로 밑에 저농도 효모 발효체의 배출구를 포함한다. 침전기는 유리하게는 연속식으로 작동하는데, 침전기로 유입되는 발효체의 양은 효모 잔여물과 침전기로부터 추출된 저농도 효모 발효체를 합한 것과 동일하다. 저농도 효모 발효체의 효모 함유량은 일반적으로 50g/ℓ을 초과하지 않는다. 바람직하게는, 저농도 효모 발효체의 효모 함유량은 1 내지 20 g/ℓ 범위 이내이고, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 g/ℓ 범위 이내이다. "효모 함유량"이라는 용어는, 특별히 지적하지 않는 한, 습한 효모의 농도를 의미한다. 현탁액 중의 습한 효모의 함량은 수분 함량이 73%인 효모 케이크의 양과 동등한 것으로, 상기 수분은 원심 분리에 의하여 현탁액으로부터 분리될 수 있다. 상기 수분 함량은 효모 세포 중의 수분 함량을 포함한다.

일반적으로, 침전에 의해 발효체로부터 제거되는 효모는 20wt% 이상, 특히 40wt% 이상이다. 바람직하게는 60wt%, 더 바람직하게는 80wt% 이상, 더욱 바람직하게는 90wt%, 가장 바람직하게는 95wt%의 발효체 내에 존재하는 효모가 침전에 의해 제거된다.

발효

본 발명에서 특히 양호한 실시 상태에 따르면, 공정 c와 공정 d에서 사용되는 생물학적으로 활성인 효모는 자가 응집(self-aggregation)에 의해 고정된다. 자가 응집으로 고정된 효모의 사용은 높은 세포 밀도 및 증가된 생산성을 포함하는 수 많은 장점을 제공한다. 자가 응집된 효모 세포는 침전에 의해 효과적으로 제거될 수 있다.

유리하게는, 제거된 효모의 적어도 일부가 발효에서 재순환된다.

본 발명의 방법의 장점은, 맥아즙이 연속적으로 발효되고 효모가 발효체로부터 연속적으로 제거되는 경우에 특히 두드러진다. 본 발명의 방법의 양호한 실시 상태에서 맥아즙은 연속식으로 다음과 같이 발효된다.

발효된 효모 맥아즙의 재순환류와 결합되고 효모의 증식을 개시하기 위한 산소가 공급되는 증식 용기에 맥아즙을 공급하는 단계,

교반, 재순환 및/또는 이산화탄소 방출 수단에 의하여 효모가 현탁된 상태로 유지되는 증식 용기로부터 맥아즙을 일련의 1개 이상의 발효 용기로 이송하는 단계,

1개 이상의 침전기에 발효된 맥아즙을 공급하여 효모 함유 잔사를 제거하는 단계,

효모 함유 잔사의 적어도 일부를 증식 용기 및/또는 1개 이상의 발효 용기로 재순환시키고, 발효된 맥아즙의 나머지는 브라이트 효모 발효 음료로 전환시키는 단계에 의하여 연속식으로 발효되는 것인 방법.

트럽 ( Trub ) 제거

본 발명의 공정에서 사용되는 또 다른 분리 단계는 맥아즙으로부터 트럽을 제거하는 것이다. 기술적으로 트럽은 용해되지 않은 침전물을 의미하는 것으로, 상기 침전물은 단백질 응고와, 탄수화물과 폴리페놀이 상호 작용하여 구성된 간단한 질소 성분에 의한 것으로, "브레이크(break)"라고도 한다. 고온 트럽은 브레이크의 일부로, 끓이는 동안 생성되는데, 대부분이 단백질성(proteinaceous)이고; 저온 트럽은 단백질과 단백질-탄닌 복합체로 구성되는데, 맥아즙을 냉각하거나 맥주를 안정화함으로써 형성된다. 비록 대부분의 아미노산이 효모에 의해 소화되지만, 남아있는 단백질은 폴리페놀과 후에 반응하여, 콜로이드 같은 불안정한 상태(연무, haze)로 귀착되기 때문에 제거되어야 한다. 모든 단백질의 제거가 보증되지 않지만, 오히려 바람직하게는 그것들이 맥주에 풀 바디(full body)와 거품 지속력(head retention)을 제공하는데 필수적이다.

고온 트럽 침전물은 맥아즙이 끓는 동안 형성된다. 독일 양조장의 연구에 의하면 고온 트럽 입자는 30에서 80 미크론까지 크기가 다양하다고 한다. 고온 트럽의 효과적인 제거는 필수적인데, 이는 트럽이 효모 세포 벽에 도말되어 세포의 안팎으로 물질이 이동하는 것을 방해할 수 있어 맥주 잔 내의 거품 지속력(head retention)의 문제, 풍미 안정성의 저하 및 거친 쓴맛을 낼 수 있기 때문이다. 트럽(습윤 무게)의 총 양은 보통 2 내지 10 g/ℓ이지만, 다양한 요인에 의해 좌우된다.

본 발명의 공정에서, 트럽은 원심분리, 예컨대, 원심 분리기 또는 디캔터 원심 분리기(decanter centrifuge)에 의해 제거된다. 트럽이 원심 분리기에 의해 제거되는 것이 가장 좋다. 원심 분리기는 일반적으로 원심력의 이론적 용량 인자(Σ)가 1m³/hr 의 유량(flow rate)에 대하여, 적어도 1,000m², 바람직하게는 적어도 2,500m², 더욱 바람직하게는 적어도 5,000 m², 가장 바람직하게는 적어도 10,000m² 인 것이다. 이론적 용량 인자는 1m³/hr의 유속(flow rate)에 대하여 보통 400,000m²을 초과하지 않는다. 상기 유속에서 바람직하게는 200,000m², 가장 바람직하게는 100,000m²을 초과하지 않는다.

본 발명의 연속적 트럽 제거 방법은, 트럽 제거 전에 고온 트럽이 80℃ 이하의 온도로 냉각되는 경우 가장 효과적이라는 것을 예상치 못하게 발견하였다. 특히 양호한 실시 상태에 따르면, 트럽은 75℃ 보다 낮은 온도, 더 바람직하게는 70℃ 보다 낮은 온도, 가장 바람직하게는 65℃ 보다 낮은 온도로 냉각된 맥아즙으로부터 제거된다. 보통 트럽 제거는 적어도 40℃, 바람직하게는 적어도 50℃에서 수행된다.

뜨거운 맥아즙은 바람직하게는 트럽 제거 이후 적절히 냉각될 수 있으며, 8℃ 정도의 낮은 온도까지 냉각될 수 있는데, 이 경우 발효기로 맥아즙을 유입하기 전에 맥아즙의 추가 냉각은 불필요하다. 유기 휘발성 물질을 제거한 후 수득되는 뜨거운 맥아즙은 냉각 장치, 예컨대, 판형 열교환기(plate heat exchanger), 관상 열교환기(tubular heat exchanger), 자체 청소형 열교환기(self cleaning heat exchanger)(예를 들어, 열 교환기 표면이 벗겨지고 스스로 열 교환기를 세척하는 밑면(bed)이 유동화되는)를 통과함으로써 적절히 냉각된다.

트럽이 원심분리에 의해 효과적으로 제거된 것을 보증하기 위해서는, 맥주박(spent grain)과 다른 현탁 물질이 원심 분리 전에, 특히 유기 휘발성 물질의 제거 전에 대부분 제거되는 것이 중요하다. 따라서 트럽의 작은 분획만이 원심분리에 의해 제거되면 된다. 일반적으로 원심분리에 의해 제거되는 트럽의 양은 유입되는 것에 대하여 3g/ℓ 미만이며, 바람직하게는 제거된 트럽의 양은 유입되는 것에 대하여 1 내지 2 g/ℓ의 범위 이내이다. 트럽 제거 후 현탁된 물질의 양은 보통 150 mg/ℓ을 초과하지 않는다.

트럽 제거 후 수득된 맥아즙은 현탁 물질을 거의 함유하지 않는다. 그럼에도 불구하고 트럽 제거 후, 그리고 발효 전, 맥아즙에 이미 존재하는 특정의 현탁되고 용해되어 있는 성분들이 정제 효율성에 명백히 불리한 영향을 미칠 수 있다고 것이 발명자들에 의해 확인되었다.

맥주박 분리( separation )

본 발명의 방법은 일련의 분리 단계를 사용하는데, 처음에는 가열된 당화액으로부터 맥주박을 제거하는 것으로 시작한다. 맥주박은 원심 분리기와 디캔터(decanter)로 구성된 군으로부터 선택된 1개 이상의 분리기에 의해 적절히 제거될 수 있다. 가장 바람직하게는, 맥주박은 1개 이상의 디캔터에 의해 제거된다. 맥주박을 제거하기 위한 디캔터의 사용은 장점을 제공하며, 연속적이고 확고한 기술로서, 건조 맥주박(일반적으로 25 내지 40%의 건조 물질)과 맥아 품질과는 독립적인 정제된 맥아즙을 이송한다. 본 명세서에서 "디캔터"라는 용어는 연속적인 원심분리를 수행하는 스크롤 타입(scroll type)을 의미한다. 가장 바람직하게는, 맥주박 제거를 위해 사용되는 디캔터(decanter)는 디캔터 원심 분리기이다.

매싱(Mashing)

특히 양호한 실시 상태에 따르면, 본 발명의 방법은 상당한 양의 쌀, 옥수수 및/또는 호밀 등의 전분 함유 부원료를 사용하여 디콕션(decoction) 매싱에 의하여 당화액 추출물을 연속적으로 제조하는 공정으로 구성된다. 이 실시 상태에 따른 디콕션 당화액 생성의 연속 방법은 다음의 공정, 즉

a. 제1 맥아 효소 원료를 수성 액체와 혼합하여 수용성 맥아 효소 현탁액을 얻는 공정과,

b. 별도로, 제2 효소 원료를 1종 이상의 전분 함유 부원료와 혼합하여 디콕션 현탁액을 얻는 공정과,

c. 전분의 현저한 겔화를 일으키지 않는 온도 조건을 유지하면서 상기 디콕션 현탁액에 제1 열처리를 수행하는 공정과,

d. 상기 디콕션 현탁액에 제2 열처리를 수행하며 동시에 상기 전분을 부분적으로 호화 및 효소 분해시키는 공정과,

e. 상기 제2 열처리 공정으로부터 얻은 열처리된 디콕션 현탁액을 상기 공정 a로부터의 수용성 맥아 효소 현탁액과 혼합하여 당화액을 얻는 공정과,

f. 상기 당화액을 35 내지 85℃에서 적어도 수 분 동안 유지시키는 공정과,

g. 상기 열처리된 당화액으로부터 맥주박을 제거하여 당화액 추출물을 제조하는 공정;

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 1종 이상의 부원료를 함유하는 디콕션 현탁액에 조심스럽게 제어되는 다단계 열처리 공정이 수행된다. 이 다단계 열처리 공정 도중에 상기 전분 함유 부원료는 상승된 온도에 의하여 호화되고, 이어서 상기 열처리된 디콕션 현탁액에 (재)혼합시킨 수용성 맥아 효소 현탁액 중에 함유되어 있는 아밀라아제에 의하여 효율적으로 가수 분해될 수 있다. 비교적 온화한 제1 열처리 도중에, 조건은 전분 호화의 속도가 전분 가수 분해의 속도와 보조를 맞추도록, 즉 상기 디콕션 현탁액의 점도가 그 현탁액을 펌핑할 수 있도록 유지시키기에 충분히 낮은 수준으로 유지되도록 선택된다. 훨씬 더 격렬한 제2 열처리 도중에, 상기 전분은 신속하게 호화되어 상기 디콕션이 상기 수용성 맥아 효소 현탁액과 재혼합될 때 개시되는 효소 가수 분해 반응을 일으키기 더 쉽게 된다. 본 발명의 방법은 매우 건전성이 있고 제어하기 용이하다. 또한, 상기 방법은 일정한 품질의 당화액 추출물을 생성한다. 더구나, 상기 디콕션 방법은 본 발명의 방법 또는 브라이트 효모 발효 음료를 생산하는데 있어서 전반적인 효율성에 기여한다는 것이 발견됐다. 특히, 본 발명의 방법은 부원료에 함유된 전분의 호화를 본질적으로 완료하므로 전분에 의하여 정제 필터/막이 더럽혀지는 것을 효과적으로 방지한다.

본 명세서에서 사용되는 "부원료(adjunct)"라는 용어는 전분의 원료로서 상기 당화액에 첨가될 수 있는 임의의 곡물 또는 발효성 성분을 포함한다. 상기 부원료는 예컨대 토리피케이션(torrification), 플래이킹(flaking), 쿠킹(cooking), 미크로화(micronisation), 로스팅(roasting)에 의하여 임의로 예비 처리할 수 있다. 쌀, 옥수수(maize), 사탕수수, 호밀, 귀리, 밀, 콘(corn), 타피오카 가루, 감자, 맥아, 보리 및 이들의 혼합물이 이 목적을 위하여 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 부원료는 쌀, 옥수수, 사탕수수, 보리, 호밀 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 곡물로부터 유래된다. 본 발명의 방법에 사용되는 부원료에는 건조물의 중량을 기준으로 하여 전분이 일반적으로 60% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 더 바람직하게는 80% 이상 함유되어 있다.

본 발명의 방법에 있어서, 맥아는 맥아 효소의 원료로서 적절하게 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 방법은 맥아 중에서 발견되는 것 등의 전분 분해 효소를 함유하는 상업용 효소 제제, 특히 α-아밀라제, β-아밀라제 및/또는 글루코아밀라제의 사용도 역시 포함한다. 그 밖에 맥아와 상업용 효소 제제의 양자 모두, 예컨대 상기 수용성 맥아 효소 현탁액 제제 중의 맥아 및 상기 디콕션 현탁액 제제 중의 상업용 효소를 사용하는 것도 본 발명의 범위 내이다. 바람직하게는 본 발명의 방법에서 맥아 효소는 맥아의 형태로 사용된다. 본 발명의 특히 양호한 실시 상태에 따르면, 공정 a에서 제조되는 수용성 맥아 효소 현탁액의 일부는 공정 b 중의 제2 효소 원료로서 사용된다. 더욱 바람직하게는, 공정 a에서 제조되는 수용성 맥아 효소 현탁액의 1 내지 50 중량%가 공정 b 중의 제2 효소 원료로서 사용되고, 상기 수용성 맥아 효소 현탁액의 나머지는 상기 제2 열처리로부터 얻은 열처리된 디콕션 현탁액과 혼합된다.

본 발명의 방법은 상기 수용성 맥아 효소 현탁액을 고체 함량이 상이한 2개의 맥아 효소 현탁액, 예컨대 진한 맥아 현탁액과 묽은 맥아 현탁액으로 분리시키는 공정을 포함한다. 그러나, 공정 a의 수용성 맥아 효소 현탁액과 공정 b의 제2 효소 원료의 조성은 동일한 것이 좋다. 일반적으로, 본 발명의 공정 중에 사용되는 맥아 효소 현탁액의 고체 함량은 200 내지 500g/ℓ의 범위 내이고, 바람직하게는 250 내지 350g/ℓ의 범위 내이다.

본 발명의 방법의 장점은 상기 당화액 추출물 중의 발효성 당의 실질적인 분획이 상기 1종 이상의 부원료에 의하여 제공되는 경우에 가장 현저하게 발휘된다. 따라서, 양호한 실시 상태에 따르면 상기 당화액 추출물 중에 함유되어 있는 발효성 당의 5 중량% 이상, 바람직하게는 10 중량% 이상, 더 바람직하게는 20 내지 90 중량%가 상기 1종 이상의 전분 함유 부원료로부터 유래된다.

일반적으로, 본 발명의 방법 중의 제1 열처리는 상기 디콕션 현탁액을 60 내지 85℃ 범위의 온도 내로, 바람직하게는 65 내지 82℃ 범위의 온도 내로, 더욱 바람직하게는 65 내지 80℃ 범위의 온도 내로 가열하는 공정을 포함하는 것이 유리하다. 상기 제1 열처리의 지속 시간은, 바람직하게는 1 내지 30 분의 범위 내, 더 바람직하게는 2 내지 15 분의 범위 내이다.

개별적인 전분 과립은 온도 구간 동안 호화하는 것으로 알려져 있다. 온도가 증가할수록 더 많은 전분 과립이 호화된다. 온도가 더 증가하면, 상기 전분 과립은 파괴되기 시작하고, 최고 점성에서 파괴 속도가 호화를 초과하기 시작하여 그 결과 점성은 감소하기 시작한다. 본 발명의 방법에 있어서, 상기 디콕션 현탁액은 상기 제2 열처리 도중에 최고 점성에 도달한다. 일반적으로, 상기 제2 열처리 후 디콕션 현탁액의 점성은 30 ㎩ㆍs를 초과하지 않는다. 상기 점성은, 바람직하게는 10 ㎩ㆍs를 초과하지 않고, 더 바람직하게는 1 ㎩ㆍs를 초과하지 않는다. 이들 점성은 전술한 바와 동일한 방법으로 측정된다.

상기 디콕션 현탁액의 제2 열처리는 상기 디콕션 현탁액을 85 내지 120℃의 온도 범위 내로, 바람직하게는 100 내지 120℃의 온도 범위 내로 가열하는 공정을 포함하는 것이 유리하다. 상기 제2 열처리의 지속 시간은, 바람직하게는 1 내지 30 분의 범위 내, 더욱 바람직하게는 2 내지 15 분의 범위 내이다.

다른 특징( Other features )

특히 양호한 실시 상태에 의하면, 발효체로부터의 효모를 제거하는 것을 포함하여 상기 모든 단계는 연속식으로 수행된다. 더 바람직하게는, 당화액 생성을 포함하여 본 발명의 방법의 모든 처리 단계는 연속식으로 수행된다.

본 발명은 완전히 연속적인 양조 공정을, 몇 주 동안 또는 심지어 몇 달 동안 완전히 연달아서 작동할 수 있어서 연속적인 양조와 관련된 폭 넓은 장점을 제공한다. 따라서, 본 발명의 방법의 특히 유리한 실시 상태에서는 연속식으로 본 발명의 방법의 모든 단계가 적어도 2 주, 더 바람직하게는 적어도 3 주, 더욱 바람직하게는 적어도 4주, 가장 바람직하게는 적어도 25 주 동안 중단되지 않고 수행된다.

실시예에 예시된 공정의 특정 실시 상태에 따르면, 발효체로부터 효모를 제거하는 것을 포함한 본 발명의 방법의 모든 단계는 연속식으로 수행되는 반면, 저온 저장과 여과는 뱃치식으로 수행된다. 적절한 여과 용량을 갖는 여과 유닛을 선택함으로써 24 시간 동안 생산된 발효체의 총량은 예를 들어, 10 내지 23 시간 내에 여과될 수 있다. 따라서, 매일 발효체의 다음 뱃치가 여과되기 전에 필터를 청소하기에 충분한 시간이 있다.

본 발명의 방법은 큰 규모의 브라이트 맥주의 생산에 적합하다고 할 수 있다. 따라서, 본 제조 방법은 상업적 양조장 내에서 현재 수행되고 있는 양조 방법을 대체하도록 적절히 이용될 수 있다. 본 발명의 방법에서 본질적으로 저농도 효모 발효체는 적어도 10 hl/시간, 바람직하게는 적어도 40 hl/시간, 더욱 바람직하게는 적어도 100 hl/시간, 더욱 더 바람직하게는 적어도 150 hl/시간의 유속으로 적절히 정제된다. 사실상 적어도 200 hl/시간 또는 심지어 적어도 500 hl/시간의 유속이 적합하다. 마찬가지로, 본 발명의 방법은 저농도 효모 발효체를 독자적으로 적어도 2000 hl, 바람직하게는 적어도 4000 hl로 적절히 정제하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 방법의 정제 효율성은 글루카나제(glucanase)를 당화액 또는 맥아즙에 첨가함으로써 더욱 향상될 수 있다. 글루카나제, 특히 (1,3-1,4)-β-글루카나제는 서로 다른 식품과 동물 사료를 제조하거나, (1,3-1,4)-β-글루칸의 β-글루코사이드 결합을 절단하기 위한 생물학적 연구의 보조 물질로서 사용된다. 그러한 글루칸 가수분해 효소를 당화액 또는 맥아에 첨가하는 것은, 글루칸 화합물의 점도 향상 효과를 상쇄하는데 도움이 된다. 일반적으로 말하면, 여과 효율성은 여과되는 액체의 점도와 반비례한다.

본 발명은 하기 실시 상태에 의해 더욱 설명된다.

실시예 1

맥아즙 생산 공정의 종말기(終末期)에 추출물 농도가 15˚P인 맥아즙 1 m³/시간의 유동류를 생성시킨다. 이 맥아즙을 뱃치 발효기 중에서 발효, 숙성 및 안정화시키고, 이어서 연속적으로 원심 분리하여 여과한다.

상기 공정의 초기에, 400ℓ/시간의 양조수(50℃)를 200 ㎏/시간의 햄머 분쇄한 맥아 분말 (스크린 크기 1.5 ㎜)과 연속 혼합한다. 이들 2개의 유동류를 모두 50℃의 온도에서 운전 용량이 70 ℓ인 연속 교반 탱크 반응기 중에 도입한다. 이 처리는 체류 시간은 약 7 분이고, 상기 맥아 중의 단백질의 통상의 분해를 수행하여 글루칸과 관련 성분이 용해 및 분해되도록 한다.

그 후, "당화액"이라고 칭하는 상기 혼합물을 수직 원통형의 관류 흐름형 반응기에 공급한다. 이 반응기 형식은 하이네켄(Heineken)에 의한 선행 특허 (WO 92/12231)에 기재된 바 있다. 상기 컬럼의 소정의 높이에서, 당화액을 가열 자켓 (heating jacket)에 의하여 가열하고, 반응기 전체를 단열시켜 열손실을 최소화한다. 온도는 맥아 전분의 발효성 당으로의 전환이 목적 생성물에 적합하도록 선택한다. 이 실시예 중에서 사용된 온도 프로파일은 50℃에서 8 분의 제1 휴지기를 갖고, 이어서 67℃에서 11 분의 가열 시간을 갖는다. 그 후, 당화 휴지기는 67℃에서 지속 기간이 37 분이고, 이어서 상기 당화액을 78℃의 매싱 오프(mashing-off) 온도로 4분 동안 가열하는데, 이 온도에서 4 분간의 최종 휴지기를 갖는다. 상기 당화액은 상기 컬럼 내부의 총 체류 시간이 64 분이고, 그 결과 얻은 당화액은 당화액 분리 구역에 공급된다.

상기 당화액로부터의 맥아 껍질과 기타 고체의 분리를 2개의 디캔터에 의하여 수행한다. 이들 디캔터는 정제액과 농후한 맥주박을 연속 배출하는 스크롤형 보울 원심 분리기이다. 제1 디캔터는 3,500 rpm의 회전 속도 및 2 rpm의 차등(差等) 스크류 속도에서 운전된다. 이 디캔터는 이론적 용량 인자인 시그마 값이 1,700 ㎡이다. 디캔터의 시그마 값은 원주형 보울의 길이(L), 중력 가속도(g), 각속도(ω), 댐 링(dam ring) 또는 오버플로우 링(overflow ring)의 반경(r₁ ) 및 원주형 보울의 반경(r₂ ) 간의 다음의 관계식에 따라 산출된다.

상기 생성물을 그 다음 유닛 조작(비등)을 위해 배출시키고, 맥주박을 소형의 연속식 교반 탱크 반응기 중에 방출시킨다. 후자에 있어서, 80℃의 세척수 500ℓ/시간을 5 분의 체류 시간으로 가하고, 맥주박 입자와 물을 균일하게 혼합한다.

그 결과 얻은 추출물과 혼합물의 액체상을 3 rpm의 차등 스크류 속도, 4000 rpm의 회전 속도로 운전되는 제2 디캔터에 의하여 분리시킨다. 이 디캔터는 1800m²의 시그마 값을 가진다. 상기 정제액의 상층액을 재순환시키고 상기 당화액 생성 컬럼의 배출액과 혼합한다. 이것은 상기 제1 디캔터로부터의 공급물에서 추출물 농도를 17˚P로 저하시킨다. 양자의 디캔터에는 모두 원심 분리형 팬이 장착되었고, 그 결과 상기 상층액 출구에 대한 펌프로서 작동한다.

이제 상기 당화액 분리로부터 얻은 생성물은 맥아즙이라 부르는데, 이는 유속이 1 m³/시간이다. 호프 추출물을 7 g/시간의 속도에서 연속하여 인-라인으로 투여하고, 그 혼합물을 직접 증기 주입법 의하여 103℃의 온도로 가열한다. 상기 제1 디캔터의 포지티브 헤드(positive head)에 의하여 상기 맥아즙을 관류 흐름형 반응기 안으로 펌핑한다. 이 컬럼 반응기의 특성은 전술한 당화액 전환 컬럼과 동일하지만, 그 높이가 공정의 이 부분에서의 증가된 유속에 비례하여 증가된다. 컬럼 반응기 내의 체류 시간은 60분이다. 이 반응기에서 일어나는 일반적인 반응은, 단백질 변성 및 응집, 살균, 호프 이성질체화, 색상 형성, 맥아계 전구체(S-메틸메티오닌)로부터의 디메틸술피드(DMS) 생성이다.

그 후에, 상기 맥아즙을 하이네켄 특허(WO 95/26395)에 이미 기재되어 있는 시이브 플레이트(sieve-plate) 구조의 스트리핑 컬럼(stripping column) 중에서 처리한다. 1.5 bar의 증기를 역류식 운전 중에 사용하여 바람직하지 않은 맛의 화합물(주로 DMS)을 20 ㎏/시간의 유속 및 상기 스트리퍼(stripper)의 선단에서 대기압 조건에서 제거한다. 상기 스트리퍼의 저부로부터 나오는 맥아즙을 무시해도 좋은 부피의 소량의 완충제 중에 공급하고 불연속 배출형의 원심 분리기 중에 직접 공급한다. 이 기계는 회전 속도가 7,400 rpm이고 이론적 용량 인자가 13,000 ㎡이다.배출 빈도는 상기 기계 내부의 케익 침전물에 의하여 조절된다.

그 다음, 상기 맥아즙의 냉각을 2개의 병렬 플레이트와 프레임(frame) 맥아즙 냉각기 중에서 수행하여, 2 단계의 물-글리콜 셋-업에 의하여 맥아즙의 온도를 95 내지 100℃로부터 8℃로 하강시킨다.

총량이 2.2 ㎥인 냉각된 맥아즙을 2.5 g/ℓ 농도의 활성 효모와 함께 원주형/원추형 발효 탱크에 공급한다. 연속 산화 반응은 인-라인 에어레이션에 의하여 달성된다. 초기 뱃치 발효는 10℃에서 수행하였는데, 상기 추출물 농도가 6.5 ˚P에 도달할 경우 온도는 13℃로 상승하였다. 상기 디아세틸의 농도가 30 ppm의 수준으로 감소한 후, 상기 탱크의 내용물을 24 시간 내에 -1.5℃로 냉각시켰다. 이 저온 상태를 5 일간 유지시켰다.

이어서, 맥주를 0.6-1.0m³/시간의 유속으로, 1300m²의 시그마 값을 가지는 불연속 디스차지 타입의 분리기로 이송시켰다. 맥주는 -1.5℃의 온도에서 24시간 동안 냉각하고 저장하였다. 맥주를 수직 디스크형의 규조토 브라이트 비어 필터(kieselguhr bright beer filter)로 여과하였다. 평균 0.2bar/시간으로 압착 하면서 0.8m³/시간/m² 유속으로 수행하였다. 이 여과 후, 상기 맥주를 통상의 PVPP (폴리비닐폴리피롤리돈)의 투여 및 필요한 PVPP 여과로 안정화시켰다. 최종적으로, 상기 맥주를 적당한 용기(유리병)에 포장하였다.

발효 후 분리기(separator)를 사용하는 것을 제외하고는 앞선 실시예의 공정을 반복한다. 필터의 평균 압착은 대략 12 bar/시간 일 수 있다.

실시예 2

맥아즙 생산 공정의 종말기에 추출물 농도가 18˚P인 맥아즙 4.5 m³/시간의 유동류를 생성시킨다. 이 맥아즙을 연속 발효기 중에서 발효, 숙성시키고 이어서 뱃치 저장 탱크에서 안정화시키고, 원심분리하여 분리하고, 브라이트 맥주 필터(bright beer filter)에서 여과한다.

상기 공정의 초기에, 1620 ℓ/시간의 양조수(47℃)를 7200 ㎏/시간의 맥아 분말과 연속 혼합한다. 이들 2개의 유동류를 모두 45℃의 온도에서 운전 용량이 80 ℓ인 연속 교반 탱크 반응기 중에 도입한다. 혼합물의 일부는 그 후 실시예 1에 기술된 바와 마찬가지로 관류 흐름형 당화 컬럼으로 공급한다. 혼합물의 다른 일부(250 ℓ/시간)는 병렬 공정으로 유입되는데, 이는 맥아처리되지 않은 옥수수 분말(maize grist)이 최종 맥주 생산물의 부속물로서 이용될 수 있도록 한다.

이 연속 디콕션 공정에 있어서, 맥아처리되지 않은 옥수수 분말(350 ㎏/시간)을 52℃의 양조수의 유동류(790 ㎏/시간) 및 맥아 당화액의 전술한 유동류와 함께 연속 교반 탱크 반응기 중에 공급한다. 그 결과 얻은 상기 혼성 유동류가 들어있는 120 ℓ 용기 내의 온도는 50℃인데, 이는 상기 옥수수 전분의 과도한 호화 및 이와 관련된 점성의 증가를 방지한다. 상기 혼합물을 직접 증기 주입점을 경유하여 제1유지 컬럼으로 펌핑한다. 증기를 주입하여 상기 디콕션 유동류의 온도를 75 내지 78℃로 상승시키고, 상기 옥수수 전분의 일부를 호화시킨다. 그러나, 상기 맥아 당화액이 일부 존재하기 때문에, 그 맥아로부터의 아밀라아제에 의하여 중합성 전분 스트레인(strain)이 붕괴되어 점성이 낮아진다. 상기 특정 온도에서의 15 분간의 체류 시간에 의하여 점성은, 다시 100℃로의 온도 증가를 수용할 수 없을 정도로 높은 점성을 발생시키지 않고, 적용할 수 있는 수준으로 저하되는 것이 가능하다. 이 제2 공정은 또 다른 직접 증기 주입법과 단일한 관류 흐름형 반응기 중의 10 분간의 체류에 의하여 수행된다. 그 결과 얻은 호화된 혼합물을 90℃로 냉각시킨 다음, 당화액 생성 컬럼 중에 도입하여 온도를 아밀라제 활성과 맥아 및 옥수수 전분의 당으로의 완전한 전환을 위하여 최적 온도 수준으로 상승시킨다.

상기 당화액 형성 공정용 원주형의 관류 흐름형 반응기는 하이네켄(Heineken)에 의한 선행 특허(WO 92/12231)에 기재된 바 있다. 상기 컬럼 선단의 소정의 높이에서, 당화액을 직접 증기 주입법에 의하여 가열한다. 온도는 맥아 전분의 발효성 당으로의 전환이 목적 생성물에 적합하도록 선택한다. 이 실시예 중의 온도 프로파일은 66℃에서의 당화 휴지기와 76℃의 매싱 오프(mashing-off)를 갖고, 상기 당화액은 체류 시간이 80 분이고, 그 결과 얻은 당화액을 당화액 분리 구역에 공급한다.

이 구역은 정제액과 농축된 맥주박을 연속 배출하는 2개의 스크롤형 보울 원심 분리기로 구성되는데, 일반적으로 디캔터로서 알려져 있다. 제1 디캔터는 3,650 rpm의 회전 속도 및 10 rpm의 차등 스크류 속도 및 6,200 ㎡의 이론적 용량 인자 값으로 운전한다. 상기 생성물을 상기 제1 디캔터로부터 그 다음 유닛 작업(비등)을 위해 배출시키고, 맥주박을 소형의 연속식 교반 탱크 반응기 중에 방출시킨다. 후자에 있어서, 72℃의 세척수 1,150 ℓ/시간을 적용하고, 체류 시간을 2 분으로 하여 균일한 맥아입자와 물의 현탁액을 얻는다. 그 결과 얻은 혼합물의 액상층을 4,000 rpm의 회전 속도, 20 rpm의 차등 스크류 속도 및 2,600 ㎡의 이론적 용량 인자에서 운전되는 제2 디캔터에 의하여 다시 분리시킨다. 상기 정제액의 상층액을 재순환시키고 상기 당화액 생성 컬럼으로부터의 배출류와 합한다. 이로 인하여 상기 제1 디캔터의 공급액 중의 추출물 농도는 약 17˚P로 저하된다. 상기 제2 디캔터로부터의 맥주박은 사일로 (silo)에 배출한다. 양자의 디캔터에는 모두 원심 분리형 팬이 장착되었고, 그 결과 상기 상층액 출구에 대한 펌프로서 작동한다.

이제, 상기 당화액 분리로부터 얻은 생성물은 맥아즙이라 부르는데, 이는 유속이 4.5 m³/시간이다. 호프 추출물을 32 g/시간의 속도에서 연속하여 인-라인으로 투여하고, 그 혼합물을 직접 증기 주입법에 의하여 105℃의 온도로 가열한다. 상기 제1 디캔터의 포지티브 헤드(positive head)에 의해, 상기 맥아즙을 관류 흐름형 반응기 중에 펌핑한다. 이 컬럼 반응기의 특성은 전술한 당화액 생성 전환 컬럼의 것과 동일하지만, 높이가 공정의 이 부분에서 증가된 유속에 비례하여 증가된다. 이 반응기의 부피는 5m³이고, 체류 시간은 67 분이다. 이 반응기에서 일어나는 일반적인 반응은, 단백질 변성 및 응고, 살균, 호프 이성질체화, 색상 형성, 그의 맥아계 전구체(S-메틸메티오닌)로부터의 디메틸술피드(DMS) 생성이다.

그 후에, 상기 맥아즙을 하이네켄 특허 (WO 95/26395)에 이미 기재되어 있는 시이브 플레이트 구조의 스트리핑 컬럼(stripping column) 중에서 처리한다. 1.5 bar의 증기를 역류식 운전 중에 사용하여, 바람직하지 않은 맛의 화합물(주로 DMS)을 100 ㎏/시간의 유속 및 대기압 조건에서 제거한다. 상기 스트리퍼의 저부로부터 나오는 맥아즙을 무시해도 좋은 부피의 소량의 완충제 중에 공급하고 불연속 배출형의 원심 분리기 중에 공급한다. 이 기계는 회전 속도가 7,400 rpm이고 이론적 용량 인자가 70,000 ㎡이다. 배출 빈도는 상기 기계 내부의 케익 침전물에 의하여 조절된다.

그 다음, 상기 맥아즙의 냉각을 2개의 병렬 플레이트와 프레임 맥아즙 냉각기 중에서 수행하여, 2 단계의 물-글리콜 셋-업에 의하여 맥아즙의 온도를 95 내지 100℃로부터 4℃로 하강시킨다.

냉각된 맥아즙을 순 운전 용량이 14 ㎥인 제1 교반 발효 용기 중에 공급한다. 이 용기는 약 10℃의 온도에서 운전된다. 이 용기는 물 이외에 농후한 효모를 주성분으로서 함유하는 이 공정의 하향류 말단으로부터의 공기 주입된 재순환류의 연속 첨가에 의하여 호기성 조건 하에서 운전된다. 이 용기 내의 비중은 13˚P이다. 발효를 위하여 필요한 효모를 전술한 재순환류의 형태로 첨가한다.

상기 제1 발효 용기로부터의 발효액(fermentation broth)을 제2 용기에 이송한다. 이 용기의 운전 용량은 160 ㎥이고 벽면 냉각에 의하여 온도를 13℃로 유지시킨다. 이 용기 내의 겉보기 추출 레벨은 7˚P이고 상기 효모 농도는 80 g 습윤 효모/ℓ이다. 이 용기의 배출액은 2개의 유동류로 분할되는데, 한 부분 (2.5 ㎥/시간)은 이 공정의 말기로부터의 또 다른 유동류와 합하여 상기 제1 발효 용기에 재순환시키는 한편, 나머지 부분 (5.3 ㎥/시간)은 제3 발효 용기 중에 공급한다.

상기 제3 용기의 운전 용량은 140 ㎥이고 그 내용물의 겉보기 추출 레벨은 3.5˚P이다. 이 용기의 생성물을 운전 용량이 7 ㎥인 효모 침전 용기에 이송한다. 이 효모 침전 용기에 의하여 상기 미숙성 맥주로부터 상기 효모의 주요 부분 (90 내지 95%)을 분리시킨다. 상기 효모 침전 용기의 저부 중의 침전된 효모의 효모 농도는 200 g 습윤 효모/ℓ이다. 이 유동류의 일부는 이 발효 공정의 전방부에 재순환되고, 일부는 폐기 잉여 효모 저장기에 이송된다. 잉여로 이송된 효모의 부분은 상기 효모 침전 용기의 상부에서 나오는 양과 상기 발효 용기 중에서 생장하는 효모의 양에 의하여 조절된다. 상기 효모 침전 용기의 상부로부터의 미숙성 맥주를 뱃치 숙성 탱크 또는 연속 숙성 용기 중의 어느 한 가지 중에 연속 공급한다.

뱃치를 선택하는 경우에 있어서, 상기 숙성 탱크의 운전 용량은 24 시간 내에 생성되는 발효된 맥아즙의 총부피와 동일하다. 온도는 상기 숙성 탱크를 향하는 파이프 중에서의 열교환 및/또는 자연 발효열 발생에 의하여 15℃로 상승된다. 이 온도는 아세토락테이트(대사 발효 생성물)가 디아세틸로 전환되는 것을 돕는다. 이 상태 중에 효모가 존재하기 때문에, 상기 효모는 디아세틸을 흡수하여 디아세틸을 아세토인 또는 후속 대사 산물로 전환시킨다. 이에 따라 상기 맥주 중의 디아세틸의 부정적인 영향은 제거되고, 잔류하는 디아세틸의 농도는 일반적으로 <20 ppb로 측정된다. 아세틸의 감소가 수용할 수 있는 수준에 도달한 후, 상기 맥주를 -1.5℃로 냉각시키고 수 일간 저장한다. 이 기간 후, 상기 맥주를 바디 피드(body feed)로서 규조토 80 내지 100 g/ℓ를 이용하여 규조토로 여과한다. 여과 전, 상기 맥주를 70,000 ㎡의 이론적 용량 인자로 운전되는 디스크형 분리기로 원심 분리하여 모든 현탁된 고체를 95 내지 98%의 효율로 제거한다. 일반적인 여과 운전은 4 내지 5.5 hl/㎡/시간의 유속에서 6,000 내지 8,000 hl로 수행된다. 이 여과 후, 상기 맥주를 PVPP의 통상의 투여와 필요한 PVPP 여과에 의하여 안정화시킨다. 최종적으로, 상기 맥주를 임의의 적절한 용기(병, 케그, 캔) 내에 포장한다.

연속 숙성 공정을 사용하는 경우, 상기 미숙성 맥주를 이 맥주를 상기 탱크의 표면적 위로 분배하는 스프레이 볼(spray ball)에 의하여 520 ㎥ 용기의 상부에 연속 공급한다. 이 실시예에 있어서, 상기 맥주를 셀(shell) 및 관형 열교환기를 사용하여 13℃로부터 15℃로 가열하였다. 이로 인하여 초기 발효 도중 생성된 α-아세토락테이트의 디아세틸로의 전술한 전환이 촉진되게 된다. 상기 효모는 맥주를 통해 가라앉게 되고, 디아세틸 및 기타의 인접 케톤류의 아세토인 및 후속 대사 산물로의 전환을 일으키게 된다. 이 실시예에서 상기 맥주의 체류 시간은 100 시간이고 상기 잔류하는 디아세틸 농도는 7.3 ± 2.3 ppb (95% CI, n=6)이다. 상기 효모는 상기 숙성 탱크의 원추형 저부에 가라앉고 제거되어 잔여 맥주로서 처리된다. 상기 숙성 맥주를 상기 가라앉은 효모 원추의 바로 위로부터 제거하고 연속 열교환기를 통하여 온도가 -1.5℃인 뱃치 저온 저장 탱크에 이송한다.

저온 저장 탱크에 1일 저장한 다음, 그 맥주를 -1.5℃의 온도에서 2일 이상 저장한다. 이 저장 기간 후, 탱크의 저부로부터 침전된 효모를 제거하고 잔류하는 맥주를 전술한 디스크형 원심 분리기로 분리시킨다. 이 처리 직후, 맥주를 6,000 내지 8,000 hl의 여과 운전으로 4 내지 5.5 hl/㎡/시간의 일반적인 유속에서 규조토 여과기로 여과한다.

이 맥주를 PVPP 처리에 의하여 안정화시킨 다음, 목적하는 포장재 (병, 케그, 캔) 중에 포장한다.

Claims

브라이트(bright) 효모 발효 음료를 제조하는 방법으로서,

a. 전분을 함유하는 원료를 물과 함께, 입자로 매싱(mashing)하고, 그 결과 얻은 당화액을 가열하여 상기 전분을 발효성 당으로 효소 가수 분해하는 공정과,

b. 연속식으로 다음의 단계를 수행함으로써 가열된 당화액으로부터 발효성 맥아즙을 연속적으로 생산하는 공정과,

상기 가열된 당화액으로부터 맥주박(spent grain)을 제거하여 당화액 추출물을 얻는 단계,

상기 당화액 추출물을 5 내지 120 분 동안 60 내지 140 ℃로 가열하여 당화액 추출물을 맥아즙으로 전환시키는 단계,

압력의 감소, 기체나 증기에 의한 스트리핑, 또는 이들의 조합에 의해 고온 맥아즙으로부터 유기 휘발성 물질을 제거하는 단계,

1 m³/시간의 유속으로, 1000 m²이상의 이론 용량 인자(∑)의 원심력으로 작동되는 원심 분리기에서의 원심에 의하여 상기 맥아즙으로부터 트럽(trub)을 제거하는 단계,

c. 상기 맥아즙을 발효기에 도입하여 맥아즙을 생물학적으로 활성인 효모의 도움으로 발효하는 공정과,

d. 침전에 의해 발효체로부터 효모를 제거하기 위하여 상기 발효기로부터의 발효체를 침전기에 이송시키는 공정과,

e. 다음의 단계에 의해 저농도 효모 발효체를 정제하여 브라이트, 효모 발효 음료를 제공하는 공정

여과 전에 원심 분리기, 디캔터 원심 분리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 분리기에서 1 m³/시간의 유속과 1000 m² 이상의 이론 용량 인자 (SIGMA 값)로 수행되는 저농도 효모 (low-yeast) 발효체를 처리하여 현탁 물질을 제거하는 단계,

처리된 발효체를 여과하는 단계,

의 공정을 포함하고,

침전에 의해 발효체로부터 제거된 적어도 일부의 효모는 발효기에 재순환되는 것인 브라이트 효모 발효 음료의 제조 방법.
제1항에 있어서, 공정 c 및 공정 d 에서 사용되는 생물학적으로 활성인 효모는 자가 응집에 의해 고정되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 침전기로부터 제거된 효모 침전의 10 내지 100 중량 %가 맥아즙 발효에 재순환되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 맥아즙은 연속식으로,

효모의 생장을 개시하기 위해 산소가 공급되는 증식 용기에 맥아즙을 도입하는 단계와,

효모가 교반, 재순환에 의하거나, 이산화탄소 방출에 의해, 또는 이들의 조합에 의하여 현탁된 상태로 유지되는 증식 용기로부터 맥아즙을 1개 이상의 일련의 발효 용기에 이송하는 단계

에 의해 발효되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 발효체 내에 존재하는 효모의 80 중량% 이상이 침전에 의하여 제거되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 트럽은 1m³/시간의 유속에서 이론적 용량 인자(Σ)가 2,500 m²이상인 원심력으로 작동되는 원심 분리기에서 제거되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 저농도 발효체는 여과 전에 1개 이상의 원심 분리기에서 처리되고, 상기 1개 이상의 원심분리기에서의 원심은 1m³/시간의 유속에서 이론적 용량 인자(Σ)가 2,500 m²이상으로 수행되는 것인 방법.
제7항에 있어서, 저농도 발효체는 여과 전에 1개 이상의 원심 분리기에서 처리되고, 상기 1개 이상의 원심분리기에서의 원심은 1 m³/시간의 유속에서 이론적 용량 인자(Σ)가 5,000 m²이상으로 수행되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저농도 효모 발효체의 정제는 케이크 여과 또는 크로스-플로우 막여과를 포함하는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 저농도 효모 발효체는 본질적으로 0.2 bar/h 이하의 압력으로 4 hl/시간/m² 보다 큰 처리량으로 정제되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 맥아즙은

발효된 효모 맥아즙의 재순환류와 결합되고, 효모의 증식을 개시하기 위한 산소가 공급되는 증식 용기에 맥아즙을 공급하는 단계,

교반, 재순환에 의하거나, 이산화탄소 방출에 의해, 또는 이들의 조합에 의하여 효모가 현탁된 상태로 유지되는 증식 용기로부터 맥아즙을 일련의 1개 이상의 발효 용기로 이송하는 단계,

발효된 맥아즙을 1개 이상의 침전기에 공급하여 효모 함유 잔사를 제거하는 단계,

효모 함유 잔사의 적어도 일부를 증식 용기, 1개 이상의 발효 용기 또는 이들 양자에 재순환시키고, 발효된 맥아즙의 나머지는 브라이트 효모 발효 음료로 전환시키는 단계;

에 의하여 연속식으로 발효되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 공정 b 내지 공정 d는 연속식으로 수행되는 것인 방법.
제12항에 있어서, 공정 a 내지 공정 d는 연속식으로 수행되는 것인 방법.
제12항에 있어서, 연속식으로 수행되는 모든 공정은 2주 이상 중단되지 않고 수행되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 맥주박은 원심 분리기와 디캔터로 구성되는 군으로부터 선택되는 1개 이상의 분리기에 의하여 가열된 당화액으로부터 제거되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 글루카나제를 당화액 또는 맥아즙에 첨가하는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 저농도 효모 발효체는 적어도 40 hl/hr 의 유속으로 정제되는 것인 방법.