KR102443859B1 - 초고-그래비티 알코올성 음료를 생산하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

초고-그래비티 알코올성 음료를 생산하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

효율적이고 폐기물이 적은 역삼투 및 정삼투 시스템의 조합을 사용하여 고 그래비티 알코올성 음료 스트림으로부터 초고 그래비티 알코올성 음료를 제조하는 방법 및 시스템이 기술되어 있다. 고 그래비티 알코올성 음료 스트림으로부터 물 함량을 제거하는데 정삼투 시스템을 사용하기 전에 역삼투 시스템을 사용하면 정삼투 시스템을 단독으로 사용하는 공정 또는 임의의 다른 탈수 시스템을 사용하기 이전에 사용하는 공정과 비교할 때 유도 용액 부하량이 상당히 감소한다.

Description

초고-그래비티 알코올성 음료를 생산하기 위한 방법 및 시스템
본 발명은 일반적으로는 알코올 수용액에 관한 것으로, 특히 맥주, 사이다(cider), 및 알코올성 맥아 베이스(alcoholic malt base)와 같은 알코올 음료의 탈수에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 35 U.S.C. § 119(e)에 따라, 2017 년 12 월 7 일자로 출원된 "음료 중의 알코올 함량을 농축하기 위한 방법 및 시스템"이라는 발명의 명칭의 미국 가출원 제 62/595,950 호를 우선권으로 주장하며, 그의 전체 개시 내용은 교시하는 모든 내용 및 모든 목적을 위해 그의 전문을 본원에 참고로 인용한다.
물은 발효 맥아 음료, 발효 사이다(hard cider), 맥주, 알코팝(alcopop) 등을 포함한 대부분의 음료에서 주요 성분이다. 음료 내의 물의 양이 많을수록 음료 자체의 물리적인 중량은 증가한다. 인지하고 있는 바와 같이, 높은 수분 함량 및 증가된 중량을 갖는 음료를 선적 또는 운송하는 것은 음료 제품의 환경 및 단가에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
맥아 음료의 수분 함량을 감소시키면 탈수된 알코올성 음료 제품을 생산함으로써 제품의 전체 중량을 상당히 감소시킬 수 있다. 탈수된 알코올성 음료 제품의 중량을 감소시킴으로써, 제품을 효율적으로 운송, 선적 및 저장할 수 있다. 제품이 배달될 목적지에 도착되고 소비되기 전에, 간단히 탄산수를 첨가함으로써 탈수된 알코올성 음료 제품을 재구성할 수 있다. 다른 많은 이점들 중에서도, 탈수된 알코올성 음료 제품의 생산은 표준 그래비티 또는 판매 그래비티를 갖는 알코올성 음료 및 제품의 운송 및 저장과 관련된 비용 및 환경적인 영향을 감소시킬 수 있다.
특정 실시형태에서, 본 발명은 실질적으로 탈수되거나 무수 상태의 극초고 그래비티(ultra-high gravity)(UHG) 알코올성 음료 제품을 제공하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
하나의 실시형태에서, 상기 공정은 대략 5% 내지 14%의 알코올 부피(alcohol by volume)(ABV)를 갖는 고 그래비티(high-gravity)(HG) 알코올성 음료(예를 들면, 맥주, 사이다, 알코올성 맥아 베이스 등)를 수용하는 단계를 포함할 수 있다. HG 알코올성 음료는 정삼투(forward osmosis)(FO) 시스템으로 공급될 수 있으며, 여기서 UHG 알코올성 음료 제품(예를 들면, 대략 24% 이상의 ABV를 갖는 제품)은 FO를 사용하여 제조될 수 있다. 특히, HG 알코올성 음료가 FO 시스템에서 공정처리됨에 따라, HG 알코올성 음료 용액의 수분 함량이 현저하게 감소되어 UHG 알코올성 음료 제품이 생성될 수 있다. 일부 실시형태에서, FO 시스템으로부터의 사용된 유도 용액(draw solution)은 다단계 역삼투(reverse osmosis)(RO) 시스템으로 공급되어 FO 시스템으로 복귀될 수 있는 유도 용액을 생성할 수 있다. 이 경우, 다단계 RO 시스템으로부터 퍼지된 물은 시스템 내의 다른 곳(예를 들면, 다른 용도, 재활용, 재순환 등을 위해)으로 보내질 수 있다. 퍼지된 물은 재순환된 유도 용액과 별도로 별도의 유체 라인으로 운반될 수 있는 식수를 포함할 수 있다. UHG 알코올성 음료 제품을 생산할 수 있지만, FO 프로세스 자체는 일반적으로 대형 FO 유닛 및 탱크뿐만 아니라 대형 유도 용액 부하를 필요로 한다.
본원에서 제시되는 실시형태에서 고려했던 것은 상기 문제점 및 다른 문제점에 관한 것이다. 효율적이고 폐기물이 적은, RO 및 FO 탈수 시스템의 지시된 조합을 사용하여 HG 알코올성 음료에서 UHG 알코올성 음료를 생산하기 위한 시스템 및 공정이 제공된다. 특히, 본원에서 기술되는 실시형태는 초기 RO 시스템을 사용하여 HG 알코올성 음료(예를 들면, 대략 5% ABV 이상)를 수용하고, 상기 HG 알코올성 음료를 대략 16% 내지 22% ABV로 탈수시키는 것을 기술한다. 이러한 대략 16% 내지 22% ABV의 알코올성 음료는 초고 그래비티(very-high gravity)(VHG)의 알코올성 음료로 지칭될 수 있다. 이어서, VHG 알코올성 음료는 FO 시스템으로 공급될 수 있으며, 여기서 FO 시스템을 사용하여 추가 비율의 수분 함량이 VHG 알코올성 음료에서 제거된다. FO 시스템을 통해 추가량의 수분 함량을 제거하면 대략 24% 내지 46% ABV 이상의 UHG 알코올성 음료가 생성된다. 본원에서 기술되는 바와 같이, RO 및 FO 탈수 시스템의 조합은 알코올성 음료의 그래비티를 연속적으로 증가시키는 효율적인 접근 방법을 제공한다. 무엇보다도, 이러한 효율적인 방법 및 시스템은(예를 들면, FO 및 RO 탈수 접근법 등과 비교하였을 때) FO 유도 용액 부하를 80% 이상 감소시킬 수 있을뿐만 아니라 탈수 유닛, 탱크 및 장비의 필요한 크기를 감소시킬 수 있다. 또한, 새로운 조합 공정은 전술된 다단계 RO 시스템으로부터 다수의 RO 단계를 제거함으로써 유도 용액 재순환 공정의 복잡성을 감소시킨다.
추가의 특징 및 장점이 본원에서 설명되며, 하기의 설명 및 도면으로부터 자명해질 것이다.
도 1은 본 개시의 실시형태에 따른 정삼투 및 역삼투 시스템을 사용하여 알코올성 음료를 탈수하기 위한 시스템의 블록도이고;
도 2는 본 개시의 실시형태에 따른 역삼투 및 정삼투 시스템을 사용하여 알코올성 음료를 탈수하기 위한 시스템의 블록도이며;
도 3은 본 개시의 실시형태에 따른 알코올성 음료를 탈수하는 방법을 도시 한 흐름도이다.
본 개시의 실시형태는 알코올성 음료로부터 수분 함량을 제거하기 위한 임의의 단일 삼투형 탈수 접근법에 대한 효율적이고 낭비가 적은 대안과 관련하여 설명될 것이다. 일부 실시형태에서, 본원에서 기술되는 방법 및 시스템은 초기 RO 시스템에서 HG 알코올성 음료(예를 들면, 5% ABV 내지 14% ABV, 등)를 수용할 수 있으며, 여기서 VHG 알코올성 음료(예를 들면, 약 16% ABV 내지 약 22% ABV)는 RO 공정 및 시스템을 사용하여 생성된다. 이어서, VHG 알코올성 음료는 FO 시스템에 공급될 수 있으며, 여기서 UHG 알코올성 음료(예를 들면, 약 24% ABV 내지 46% ABV)는 FO 공정 및 시스템을 사용하여 생성된다. 일부 실시형태에서, FO 시스템으로부터의 사용된 유도 용액은 단순화된 RO 시스템 또는 증류 시스템으로 공급되어 FO 시스템으로 복귀될 수 있는 재순환된 유도 용액을 생성할 수 있다. 하나의 실시형태에서, RO 시스템으로부터의 퍼지된 물은 시스템을 사용하기 위해 재순환되거나, 포장되거나, 또는 다른 곳으로 보내질 수 있다.
본원에서 기술되는 바와 같이, 알코올-기반 음료에서 일정량의 수분 함량을 제거하면 생성되는 탈수 알코올성 음료의 전체 그래비티가 증가할 수 있다. "알코올성 음료(alcoholic beverage)", "알코올-기반 음료(들)(alcohol-based beverage(s))", "알코올 유체(들)(alcohol fluid(s))", "알코올 용액(들)(alcohol solution(s))" 등의 용어는 본원에서 임의의 맥주, 라거, 스타우트, 에일, 포터, 발효 맥아 음료, 사이다(예를 들면, 사과, 배, 등등), 알코올성 맥아 베이스 등, 및/또는 이들의 조합을 지칭하는데 상호교환적으로 사용될 수 있다. 또한, "고 그래비티(high gravity)" 또는 "HG", "초고 그래비티(very-high gravity)" 또는 "VHG", 및 "극초고 그래비티(ultra-high gravity)" 또는 "UHG"란 용어는 본원에서 알코올성 음료 중에 남아있는 물 중에 용해된 고체의 총량 또는 물과 대비되는 알코올성 음료의 상대 강도를 지칭하는데 사용된다. 예를 들면, UHG 맥주는 VHG 맥주보다 알코올성 음료 중에 남아있는 물 중에 용해된 더 많은 양의 고체를 가질 수 있으며, VHG 맥주는 HG 맥주보다 알코올성 음료 중에 남아있는 물 중에 용해된 더 많은 양의 고체를 가질 수 있다. 또한, UHG 맥주는 VHG 맥주보다 알코올성 음료 중에 남아있는 알코올의 양이 더 많으며, VHG 맥주는 HG 맥주보다 알코올성 음료 중에 남아있는 알코올의 양이 더 많다.
도 1을 참조하면, 알코올성 음료로부터 일정량의 물을 제거하기 위한 시스템(100)의 블록도가 본 개시의 실시형태에 따라 도시되어 있다. HG 알코올성 음료(102)는 UHG 알코올성 음료(110)를 생성하기 위해 정삼투(FO) 시스템(104)에 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, HG 알코올성 음료는 하나 이상의 유체 라인, 파이프, 탱크 등을 통해 제공될 수 있다. 하나의 실시형태에서, HG 알코올성 음료는 제조 공급원으로부터 유체 라인을 따라 펌핑되거나 달리 운반될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, FO 시스템(104)은 유도 용액을 이용하여 FO 시스템(104) 내에 필수적인(감소된) 삼투압을 제공할 수 있다. FO 시스템(104)은 FO 필터 막(FO filter membrane)의 하나 이상의 세트 또는 뱅크를 포함하는 FO 여과 장치에 해당할 수 있다. FO 시스템(104)에서, 필터 막(예를 들면, 반투과성 막, 및/또는 일련의 반투과성 막 등)의 하나의 측면은 탈수시킬 HG 알코올성 음료(102)와 접촉될 수 있으며, 필터의 다른 측면은 필터를 통해 물의 적어도 일부를 HG 알코올성 음료(102)의 밖으로 "풀링(pulling)"하는 유도 용액과 접촉될 수 있다. 일부 실시형태에서, FO 시스템(104)은 목적하는 생산 요건을 수용하기 위해 시스템(104)을 통해 목적하는 체적 흐름을 공정처리하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, FO 시스템(104)은 탈수 및 목적하는 처리량을 최적화하기 위해 HG 알코올성 음료(102)에 대한 유로(flow path)를 제공하는 하나 이상의 FO 막을 포함할 수 있다. 유로는 구불구불한 패턴 또는 임의의 다른 유형의 난류 통로를 포함할 수 있으며, 여기서 HG 알코올성 음료 스트림 및 유도 용액 둘 모두와 접촉하는 FO 막의 표면적은 목적하는 수준의 HG 알코올성 음료(102) 스트림 탈수를 보장한다. 또한, FO 시스템(104)은 목적하는 처리량 생산 요건을 해결하도록 직렬 또는 병렬로 배열된 복수의 FO 필터를 포함할 수도 있는 것으로 고려된다.
HG 알코올성 음료(102) 스트림 및 유도 용액 스트림은 FO 시스템(104)을 통해 목적하는 유량을 제공하도록 가압될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 펌프가 개개의 스트림을 가압하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 스트림 중의 하나 또는 둘 모두는 FO 시스템(104)을 통해 그래비티-공급될 수 있으며, 여기서 스트림은 시스템(104)을 통해 유동하기에 충분한 압력 헤드를 갖는다.
투과수(permeate water) 및 유도 용액은 재순환을 위해 RO 시스템(106)으로 후속적으로 전달될 수 있는 사용된 유도 용액을 규정하며, 여기서 사용된 유도 용액은 공정처리되어 과량의 수분 함량이 제거된다. 일부 실시형태에서, 제거된 과량의 물은 물 퍼지(108)시에 (예를 들면, 탱크, 파이프 또는 다른 유체 라인을 통해) 수거될 수 있다. FO 시스템(104)을 통해 생성된 UHG 알코올성 음료(110)는 패키징할 준비가 되어 있는 상태일 수 있으며, 여기서 추가의 공정처리 단계는 필요하지 않다. 하나의 실시형태에서, UHG 알코올성 음료(110)는, UHG 알코올성 음료가 대략 24% 내지 46%의 ABV 범위를 갖도록 감소된 수분 함량을 가질 수 있다.
사용된 유도 용액은 재사용을 위해 그의 본래의 강도로 복귀될 수 있으며, 이는 RO 단계의 계단식 세트를 통해 물 및 유도 용액을 통과시킴으로써 달성될 수 있다. 제 1 RO 단계에서, 제 1 RO 단계로부터의 잔류물(retentate) 용액은 다른 RO 여과 단계로 이송될 수 있다. 제 2 RO 단계로부터의 잔류물 용액은 또 다른 RO 여과 단계 등으로 이송될 수 있다. 사용된 유도 용액의 이러한 계단식 또는 연속 공정처리는 생성되는 용액이 목적하는 수분 함량을 가질 때까지 계속된다. 이러한 생성 용액은 FO 시스템(104)에서 FO 여과에 다시 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 RO 단계로부터의 투과액 스트림은, 목적하는 수분 함량으로 공정처리될 때까지 유도 용액의 순환이 계속되도록, 유사한 수분 함량을 갖는 이전의 RO 여과 단계로 복귀될 수 있다.
일부 실시형태에서, HG 알코올성 음료(102)는 HG 알코올성 음료(102)가 탈수되는 조건에 더 잘 배치되도록 전처리되거나 사전 조절될 수 있다. 예를 들면, HG 알코올성 음료(102) 중의 용존 산소를 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 HG 알코올성 음료(102)가 통과하는 질소 퍼지된 유체 라인을 사용함으로써 달성될 수 있다. HG 알코올성 음료(102)가 질소 가스로 퍼지된 유체 라인을 통과함에 따라, 용존 산소가 HG 알코올성 음료(102)로부터 제거된다.
일부 실시형태에서, FO 시스템(104)에 공급된 HG 알코올성 음료(102)는 (예를 들면, 탈수 등의 단계 이전에) 물리적으로 안정화될 수 있다. 일부 실시형태에서, HG 알코올성 음료(102)는 FO 시스템(104)에 도입하기 전에 "혼탁-방지(chill-proof)"될 수 있다. 임의의 경우에, 물리적 안정화는 탄닌산, SiOH, PVPP 처리, 단백질 분해 효소, 펙티나제 효소 및/또는 HG 알코올성 음료(102)를 -1℃ 내지 -7℃의 온도에서 소정의 시간 동안 유지하는 냉각 처리 중의 어느 하나 이상, 및/또는 이들의 조합을 선택적으로 추가함으로써 달성될 수 있다.
처리된 HG 알코올성 음료(102) 스트림은 UHG 알코올성 음료(110)로서 FO 시스템(104) 하류로 배출된다. 이어서, UHG 알코올성 음료(110)는 패키징 장소로 운송되어 UHG 알코올성 음료 제품을 제공할 수 있다.
UHG 알코올성 음료(110)가 소비를 위해 준비될 때, 계량된 양의 물이 목적하는 탄산화(예를 들면, 탄산수 등)와 함께 UHG 알코올성 음료(110)에 다시 첨가될 수 있다. 이러한 방식에서, UHG 알코올성 음료(110)는 특정 양의 물이 제거된 상태로 선적 및 운송되므로 제품의 전체 중량을 감소시킬 수 있으며, 소비 전에 제품은 재수화 및/또는 탄산화될 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시형태에 따라 공급된 알코올성 음료(예를 들면, HG 알코올성 음료(102) 및 VHG 알코올성 음료 등)로부터 일정량의 물을 효율적으로 제거하기 위한 시스템(200)의 블록도이다. 하나의 실시형태에서, 5% 내지 14% 사이의 ABV를 포함하는 HG 알코올성 음료(102) 스트림은 하나 이상의 유체 라인을 통해 RO 시스템(202)에 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, RO 시스템(202)은 거기에 공급된 HG 알코올성 음료(102)에 대한 초기 수분 함량 제거 작업을 제공할 수 있다. 예를 들면, HG 알코올성 음료(102)는 압력(예를 들면, 펌핑 등) 하에서 하나 이상의 반투과성 막을 포함하는 RO 시스템(202)(예를 들면, 시스템(200)의 초기 탈수 장소)으로 이송될 수 있다. 반투과성 막은 HG 알코올성 음료(102)로부터 수분 함량을 제거하는 역할을 할 수 있다. RO 시스템(202)에 의해 제거된 물은 물 퍼지(204) 탱크 또는 유체 라인에서 하나 이상의 반투과성 막의 하나의 측면으로부터 수거될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 물은 재사용되거나, 재순환되거나, 또는 패키징될 수 있다. HG 알코올성 음료(102)로부터 수분 함량을 제거할 때, RO 시스템(202)은 하나 이상의 반투과성 막의 다른 측면 상에 VHG 알코올성 음료를 제공한다. 일부 실시형태에서, 이러한 VHG 알코올성 음료는 16% 내지 22% 사이의 ABV를 가질 수 있다. 이어서, 이러한 VHG 알코올성 음료는 FO 시스템(206)(예를 들면, 시스템(200) 내의 2차 탈수 장소)으로 공급될 수 있으며, 이어서 이는, 예를 들면, 대략 24% 내지 46%의 ABV를 갖는 UHG 알코올성 음료(208)를 생성한다. 일부 실시형태에서, 도 2와 관련하여 설명된 FO 시스템(206)은 도 1과 관련하여 설명된 FO 시스템(104)과 유사할 수 있지만 동일하지는 않다.
하나의 실시형태에서, FO 시스템(206)은 유도 용액을 이용하여 상기 FO 시스템(206) 내에 필수적인(감소된) 삼투압을 제공할 수 있다. 사용된 유도 용액은 증류 또는 후속 RO 시스템(210)으로 이송되거나 달리는 제공될 수 있다. 증류 또는 RO 시스템(210)은 사용된 유도 용액을 탈수할 수 있으며, 과량의 물은 제 2 물 퍼지(212)에서 배출될 수 있다. 이어서, 증류 또는 RO 시스템(210)에서 배출되는 유도 용액은 FO 시스템(206) 내로 재도입될 수 있다. 일부 실시형태에서, 증류 또는 RO 시스템(210)과 FO 시스템(206) 사이의 유도 용액의 이러한 재순환 공정은 도 1과 관련하여 기술된 (예를 들면, RO 시스템(106)과 FO 시스템(104) 사이의) 유도 용액 재순환 공정과 동일하거나 유사할 수 있다. 임의의 경우에, 제 1 물 퍼지(204) 및/또는 제 2 물 퍼지(212)로부터의 퍼지된 물은 재사용되거나, 재순환되거나, 이송되거나 또는 다른 곳으로 보내질 수 있다.
도 3은 본 개시의 실시형태에 따른 알코올성 음료의 탈수 방법(300)을 도시 한 흐름도이다. 하나의 실시형태에서, 방법(300)은 HG 알코올성 음료의 수용하는 것으로부터 시작한다(단계 302). HG 알코올성 음료(102)는 투입 스트림(infeed stream)으로부터 제공되거나 HG 알코올성 음료(102) 탱크 등으로부터 펌핑될 수 있다. 하나의 실시형태에서, HG 알코올성 음료(102)는, 예를 들면, 알코올성 음료 공급원으로부터 직접 파이프라인을 통해 연속적으로 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, HG 알코올성 음료(102)는 트럭, 철도 차량, 파이프라인, 현장 저장소 또는 다른 용기를 통해 수용될 수 있다. 일부 경우에, HG 알코올성 음료(102)는 5% 내지 14%의 ABV를 가질 수 있다.
다음으로, HG 알코올성 음료(102)는 유체 라인을 따라 초기의 탈수 시스템으로 이송(예를 들면, 펌핑, 이동 등)된다. HG 알코올성 음료(102)는 RO 시스템(202)으로 이송될 수 있으며, 여기서 상기 HG 알코올성 음료(102)는 VHG 알코올성 음료로 전환된다(단계 304). 예를 들면, RO 시스템(202)은 HG 알코올성 음료(102)를 별도의 스트림으로 분리할 수 있다. 스트림은 VHG 알코올성 음료 스트림 및 제거된 물 스트림을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, RO 시스템(202)을 통해 제거된 물은 제 1 물 퍼지(204)에서 수거될 수 있다. 상기에서 제공된 바와 같이, 이러한 물은 재사용, 재순환 및/또는 패키징될 수 있다. VHG 알코올성 음료 스트림은 16% 내지 22%의 ABV를 가질 수 있다.
방법(300)은 VHG 알코올성 음료를 유체 라인을 따라 FO 시스템(206)으로 이송(예를 들면, 펌핑, 이동 등)함으로써 계속된다(단계 306). 단계(306)에서, VHG 알코올성 음료 및 유도 용액은 각각 UHG 알코올성 음료 및 사용된 유도 용액으로 전환된다. 이러한 단계는 16 내지 22%의 ABV를 갖는 VHG 알코올성 음료의 그래비티를 24 내지 46% 이상의 ABV를 갖는 UHG 알코올성 음료로 증가시킬 수 있다. VHG 알코올성 음료에서 UHG 알코올성 음료로의 전환은 도 2의 FO 시스템(206)과 관련하여 설명된 공정과 유사할 수 있지만 동일하지는 않다.
일부 실시형태에서, 사용된 유도 용액은 FO 시스템(206)으로 재도입하기 위해 (예를 들면, 증류 및/또는 RO 시스템(210)을 통해) 신선한 유도 용액으로 전환될 수 있다(단계 308). 무엇보다도, 이러한 공정은 시스템에서 물을 효율적으로 사용하고 여분의 물을 재사용, 재순환 및/또는 패키징할 수 있다.
단계(302)에 HG 알코올성 음료 스트림이 제공되는 한, 그리고 사용된 유도 용액/신선한 유도 용액이 존재하는 한, 전술된 공정(300)은 연속적으로 루프될 수 있다.
본 개시의 예시적인 시스템 및 방법은 탈수된 알코올성 음료(예를 들면, 맥주, 사이다, 발효 맥아 음료 등) 및 이를 제조하기 위한 효율적인 방법과 관련하여 설명되었다. 그러나, 본 개시가 불필요하게 모호하게 되는 것을 피하기 위해, 전술한 설명은 다수의 공지된 구조 및 장치를 생략한다. 이러한 생략은 특허청구된 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 특정 세부 사항은 본 개시의 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 본 개시는 본원에서 설명되는 특정 세부 사항을 능가하는 다양한 방식으로 실시될 수 있음을 이해해야 한다.
흐름도가 사건의 특정 순서와 관련하여 논의되고 예시되었지만, 이러한 순서에 대한 변경, 추가 및 생략은 개시된 실시형태, 구성 및 양태의 작동에 실질적으로 영향을 미치지 않으면서 발생할 수 있음을 이해해야 한다.
본 개시의 다수의 변형 및 수정이 사용될 수 있다. 다른 것들을 제공하지 않고서도 본 개시의 일부 특징을 제공할 수 있을 것이다.
또 다른 실시형태에서, 본 개시의 시스템 및 방법은 특수 목적 컴퓨터, 프로그램된 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컨트롤러 및 주변 집적 회로 요소(들), ASIC 또는 다른 집적 회로, 디지털 신호 프로세서, 이산 요소 회로와 같은 하드웨어 내장 전자 회로 또는 논리 회로; PLD, PLA, FPGA, PAL, 특수 목적 컴퓨터, 임의의 유사 수단 등과 같은 프로그램 가능 논리 소자 또는 게이트 어레이와 함께 구현될 수 있다. 일반적으로, 본원에서 예시되는 방법론을 구현할 수 있는 임의의 디바이스(들) 또는 수단들이 본 개시의 다양한 양태를 구현하는데 사용될 수 있다. 본 개시에 사용될 수 있는 예시적인 하드웨어는 컴퓨터, 휴대용 디바이스, 전화기(예를 들면, 휴대폰, 인터넷 가능 전화기, 디지털 전화기, 아날로그 전화기, 하이브리드 전화기 등) 및 당 업계에 공지된 다른 하드웨어를 포함한다. 이러한 디바이스들 중의 일부는 프로세서(예를 들면, 단일 또는 다수의 마이크로 프로세서), 메모리, 비휘발성 스토리지, 입력 장치 및 출력 장치를 포함한다. 또한, 분산 프로세싱 또는 컴포넌트/객체 분산 프로세싱, 병렬 프로세싱, 또는 가상 머신 프로세싱을 포함하는 대안적인 소프트웨어 구현 방법이 또한 본원에서 기술되는 방법을 구현하도록 구성될 수 있지만, 이에 국한되지는 않는다.
또 다른 실시형태에서, 개시된 방법은 다양한 컴퓨터 또는 워크스테이션 플랫폼 상에서 사용될 수 있는 휴대용 소스 코드를 제공하는 객체 또는 객체 지향 소프트웨어 개발 환경을 사용하는 소프트웨어와 함께 쉽게 구현될 수 있다. 대안적으로, 개시된 시스템은 표준 논리 회로 또는 VLSI 디자인을 사용하여 하드웨어에서 부분적으로 또는 완전하게 구현될 수 있다. 소프트웨어 또는 하드웨어가 본 개시에 따른 시스템을 구현하는데 사용되는지의 여부는 시스템의 속도 및/또는 효율 요건, 특정 기능, 및 사용되는 특정의 소프트웨어 또는 하드웨어 시스템 또는 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컴퓨터 시스템에 의존한다.
본 개시는, 다양한 실시형태, 구성 및 양태에서, 그의 다양한 실시형태, 하위 조합 및 서브 세트들을 포함하여 본원에서 실질적으로 도시되고 설명된 바와 같은 컴포넌트, 방법, 공정, 시스템 및/또는 장치를 포함한다. 당업자는 본 개시를 이해한 후에 본원에서 개시되는 시스템 및 방법을 제조하고 사용하는 방법을 이해할 것이다. 본 개시는, 다양한 실시형태, 구성 및 양태에서, 예를 들면, 성능의 향상, 용이성의 달성 및/또는 구현 비용의 감소를 위해 종래의 디바이스 또는 공정에서 사용되어 왔던 그러한 아이템의 부재를 포함하여 본원에서 또는 그의 다양한 실시형태, 구성 및 양태에서 도시되고/되거나 설명되지 않은 아이템이 없는 디바이스 또는 공정을 제공하는 것을 포함한다.
본 개시의 전술한 논의는 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 전술한 내용은 본원에서 개시되는 형태로 본 개시를 제한하려는 것이 아니다. 예를 들어, 전술한 상세한 설명에서, 본 개시의 다양한 특징은 본 개시를 간소화하기 위해 하나 이상의 실시형태, 구성 또는 양태로 함께 그룹화된다. 본 개시의 실시형태, 구성 또는 양태들의 특징들은 상기에서 논의된 것들 이외의 다른 대안적인 실시형태, 구성 또는 양태로 조합될 수 있다. 이러한 개시의 방법은 특허청구된 개시가 각각의 청구항에 명시적으로 인용된 것보다 더 많은 특징을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안된다. 그보다는 오히려, 하기의 특허청구범위가 반영하는 바와 같이, 본 발명의 양태는 단일의 전술한 개시된 실시형태, 구성 또는 양태의 모든 특징보다 더 적다. 따라서, 하기의 특허청구범위는 본 발명의 상세한 설명 내에 포함되며, 이때 각각의 청구항은 그 자체로 본 개시의 개별적인 바람직한 실시형태로서 존재한다.
또한, 본 개시의 설명은 하나 이상의 실시형태, 구성, 또는 양태 및 특정 변형 및 수정에 대한 설명을 포함하였지만, 본 개시를 이해한 후에, 예를 들면, 당업자의 기술 및 지식 내에 존재할 수 있는 다른 변형, 조합 및 수정도 본 개시의 범위내이다. 이러한 대안적인, 상호교환 가능한 및/또는 등가의 구조, 기능, 범위, 또는 단계들이 본원에서 개시되든지 아니든지 간에, 특허청구되는 것들에 대한 대안적인, 상호교환 가능한 및/또는 등가의 구조, 기능, 범위, 또는 단계들을 포함하여 허용되는 범위까지 대안적인 실시형태, 구조 또는 양태를 포함하는 권리를 획득하는 것이 의도되며, 임의의 특허가능한 요지를 공개적으로 제공하려고 의도하지는 않는다.
실시형태들은, 고 그래비티 알코올성 음료를 수용하고 상기 고 그래비티 알코올성 음료보다 더 높은 알코올 부피(ABV) 백분율을 갖는 초고 그래비티의 알코올성 음료를 생산하기 위한 역삼투 서브컴포넌트; 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 및 유도 용액을 투입액으로서 수용하고, 정삼투를 통해 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료보다 더 높은 ABV 백분율을 갖는 극초고 그래비티 알코올성 음료 및 사용된 유도 용액을 생산하기 위한 정삼투 서브컴포넌트; 및 역삼투를 통해 상기 사용된 유도 용액을 공정처리하여 신선한 유도 용액을 생성하는 역삼투 시스템을 포함하는 시스템을 포함한다.
상기 시스템의 양태는, 상기 신선한 유도 용액이 탈수된 사용된 유도 용액에 해당하는 것을 포함한다. 상기 시스템의 양태는, 상기 고 그래비티 알코올성 음료가 실질적으로 5% 내지 14% ABV인 것을 포함한다. 상기 시스템의 양태는, 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료가 실질적으로 16% 내지 22% ABV인 것을 포함한다. 상기 시스템의 양태는, 상기 극초고 그래비티 알코올성 음료가 실질적으로 24% 내지 46% ABV인 것을 포함한다. 상기 시스템의 양태는, 상기 신선한 유도 용액이 재순환된 유도 용액으로서 상기 정삼투 서브컴포넌트에 공급되는 것을 포함한다. 상기 시스템의 양태는, 상기 역삼투 서브컴포넌트가 상기 수용된 고 그래비티 알코올성 음료로부터 일정량의 물을 제거하고, 상기 일정량의 물이 물 퍼지 탱크에 저장되는 것을 포함한다. 상기 시스템의 양태는, 상기 정삼투 서브컴포넌트가 상기 고 그래비티 알코올성 음료와 접촉하는 적어도 하나의 정삼투 필터 막을 포함하고, 상기 적어도 하나의 정삼투 필터 막이 상기 고 그래비티 알코올성 음료로부터 일정량의 물을 분리하는 것을 포함한다.
실시형태들은, 고 그래비티 알코올성 음료를 공정처리하여 초고 그래비티의 알코올성 음료를 생산하는 단계로서, 이때 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료는 상기 고 그래비티 알코올성 음료보다 더 높은 알코올 부피(ABV) 백분율을 포함하는, 단계; 및 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료를 공정처리하여 극초고 그래비티 알코올성 음료를 생산하는 단계로서, 이때 상기 극초고 그래비티 알코올성 음료는 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료보다 더 높은 ABV 백분율을 포함하는, 단계를 포함하는 방법으로서, 여기서 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료를 상기 극초고 그래비티 알코올성 음료로 공정처리하는 단계는 유도 용액을 사용하고 그로부터 사용된 유도 용액을 생성하며, 상기 사용된 유도 용액은 역삼투 또는 증류 중의 적어도 하나에 의해 상기 유도 용액으로 공정처리되는 방법을 포함한다.
상기 방법의 양태는, 상기 고 그래비티 알코올성 음료를 공정처리하기 전에, 상기 방법이 상기 고 그래비티 알코올성 음료를 연속 투입 스트림의 일부로서 수용하는 단계를 포함하는 것을 포함한다. 상기 방법의 양태는, 상기 고 그래비티 알코올성 음료를 공정처리하여 초고 그래비티의 알코올성 음료를 제조하는 단계가 상기 고 그래비티 알코올성 음료를 초기 탈수 장소로 이송하는 단계를 포함하며, 이때 상기 초기 탈수 장소는 상기 고 그래비티 알코올성 음료를 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림 및 제거된 물 스트림으로 분리하는 적어도 하나의 반투과성 막을 포함하는 것을 포함한다. 상기 방법의 양태는, 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료를 공정처리하여 극초고 그래비티 알코올성 음료를 제조하는 단계가 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림을 제 2 탈수 장소로 이송하는 단계를 포함하고, 이때 상기 제 2 탈수 장소는 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료와 접촉하는 적어도 하나의 정삼투 필터 막을 포함하며, 상기 적어도 하나의 정삼투 필터 막은 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림으로부터 일정량의 물을 분리하는 것을 포함한다. 상기 방법의 양태는, 상기 고 그래비티 알코올성 음료가 5% 내지 14%의 ABV에서 수용되는 것을 포함한다. 상기 방법의 양태는, 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림이 실질적으로 16% 내지 22% ABV인 것을 포함한다. 상기 방법의 양태는, 상기 극초고 그래비티 알코올성 음료가 실질적으로 24% 내지 46% ABV인 것을 포함한다.
실시형태들은, 유체 라인을 따라 이송되는 고 그래비티 알코올성 음료; 이송된 상기 고 그래비티 알코올성 음료를 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림 및 제거된 물 스트림을 포함하는 별도의 스트림들로 분리하는 반투과성 막을 포함하는 역삼투 필터로서, 이때 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림은 수용된 상기 고 그래비티 알코올성 음료보다 더 높은 알코올 부피(ABV) 백분율을 갖는, 역삼투 필터; 및 상기 역삼투 필터에서 배출되는 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림과 접촉하는 정삼투 막을 포함하는 정삼투 필터로서, 이때 상기 정삼투 막은 정삼투를 통하여 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림으로부터 일정량의 물을 분리하여 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림보다 더 높은 ABV 백분율을 갖는 극초고 그래비티 알코올성 음료를 생성하는, 정삼투 필터를 포함하는 시스템을 포함한다.
상기 시스템의 양태는, 사용된 유도 용액을 포함하는 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림으로부터 분리된 일정량의 물을 역삼투를 통해 신선한 유도 용액으로 공정처리하는 역삼투 시스템을 추가로 포함하며, 이때 상기 신선한 유도 용액은 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림으로부터 추가의 물을 분리하는데 사용하기 위해 상기 정삼투 필터로 재순환 및 이송된다. 상기 시스템의 양태는, 상기 고 그래비티 알코올성 음료가 실질적으로 5% 내지 14% ABV이고, 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림은 실질적으로 16% 내지 22% ABV이며, 상기 극초고 그래비티 알코올성 음료는 실질적으로 24% 내지 46% ABV인 것을 포함한다. 상기 시스템의 양태는, 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림으로부터 분리된 공정처리된 양의 물이 신선한 유도 용액과는 별개로 별도의 유체 라인으로 이송되는 식수를 포함하는 것을 포함한다. 상기 시스템의 양태는, 상기 고 그래비티 알코올성 음료가 맥주, 사이다, 또는 알코올성 맥아 베이스인 것을 포함한다.
본원에서 실질적으로 개시되는 바와 같은 양태/실시형태들 중의 임의의 하나 이상.
본원에서 실질적으로 개시되는 바와 같은 임의의 하나 이상의 다른 양태/실시형태와 선택적으로 조합되는 본원에서 실질적으로 개시되는 바와 같은 양태/실시형태들 중의 임의의 하나 이상.
본원에서 실질적으로 개시되는 바와 같은 상기 양태/실시형태들 중의 임의의 하나 이상을 수행하도록 적응된 하나 이상의 수단.
"적어도 하나", "하나 이상", 및 "및/또는"이란 어구는 작동시에 결합적 및 분리적 둘 다인 개방형 표현이다. 예를 들면, "A, B 및 C 중의 적어도 하나", "A, B 또는 C 중의 적어도 하나", "A, B 및 C 중의 하나 이상", "A, B 또는 C 중의 하나 이상", "A, B 및/또는 C", 및 "A, B 또는 C"는 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B 함께, A 및 C 함께, B 및 C 함께, 또는 A, B 및 C 함께를 의미한다.
단수 표현의 개체는 하나 이상의 상기 개체를 지칭한다. 따라서, "하나", "하나 이상", 및 "적어도 하나"라는 용어는 본원에서 상호교환적으로 사용될 수 있다. 또한, "포함하는", "비롯한", 및 "갖는(having)"이라는 용어도 상호교환적으로 사용될 수 있음에 유의해야 한다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "자동식(automatic)"이란 용어 및 이의 변형은 공정 또는 작업이 수행될 때 전형적으로는 실질적인 사람의 입력없이 연속식 또는 반연속식으로 실행되는 임의의 공정 또는 작업을 지칭한다. 그러나, 공정 또는 작업을 수행하는데 유형 또는 무형의 사람의 입력을 이용하는 경우라 하더라도 공정 또는 작업을 수행하기 전에 입력된다면, 그러한 공정 또는 작업은 자동식일 수 있다. 사람의 입력이 공정 또는 작업을 수행하는 방법에 영향을 미치는 경우, 이러한 입력은 실질적인 것으로 간주된다. 공정 또는 작업의 수행과 일치하는 사람의 입력은 "실질적인" 것으로 간주되지 않는다.

Claims (20)

  1. 고 그래비티(high gravity, HG) 알코올성 음료(alcoholic beverage)를 수용하고 상기 고 그래비티 알코올성 음료보다 더 높은 알코올 부피(alcohol by volume)(ABV) 백분율을 갖는 초고 그래비티(very-high gravity, VHG) 알코올성 음료를 생산하기 위한 역삼투 서브컴포넌트(reverse osmosis subcomponent);
    상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 및 유도 용액(draw solution)을 투입액으로서 수용하고, 정삼투(forward osmosis)를 통해 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료보다 더 높은 ABV 백분율을 갖는 극초고 그래비티(ultra-high gravity, UHG) 알코올성 음료 및 사용된(spent) 유도 용액을 생산하기 위한 정삼투 서브컴포넌트; 및
    역삼투를 통해 상기 사용된 유도 용액을 공정처리하여 신선한(fresh) 유도 용액을 생성하는 역삼투 시스템
    을 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신선한 유도 용액이 탈수된 사용된 유도 용액에 해당하는, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고 그래비티 알코올성 음료가 5% 내지 14% ABV인, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 초고 그래비티의 알코올성 음료가 16% 내지 22% ABV인, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 극초고 그래비티 알코올성 음료가 24% 내지 46% ABV인, 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 신선한 유도 용액이 재순환된 유도 용액으로서 정삼투 서브컴포넌트에 공급되는, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 역삼투 서브컴포넌트는 수용된 고 그래비티 알코올성 음료로부터 일정량의 물을 제거하고, 상기 일정량의 물은 물 퍼지 탱크에 저장되는, 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 정삼투 서브컴포넌트는 상기 고 그래비티 알코올성 음료와 접촉하는 적어도 하나의 정삼투 필터 막(membrane)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 정삼투 필터 막은 상기 고 그래비티 알코올성 음료로부터 일정량의 물을 분리하는, 장치.
  9. 알코올성 음료를 탈수하는 방법으로서,
    고 그래비티(high gravity, HG) 알코올성 음료를 초고 그래비티(very-high gravity, VHG)의 알코올성 음료로 전환하는 단계로서, 이때 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료는 상기 고 그래비티 알코올성 음료보다 더 높은 알코올 부피(ABV) 백분율을 포함하는, 단계; 및
    상기 초고 그래비티의 알코올성 음료를 극초고 그래비티(ultra-high gravity, UHG) 알코올성 음료로 전환하는 단계로서, 이때 상기 극초고 그래비티 알코올성 음료는 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료보다 더 높은 ABV 백분율을 포함하고,
    이때, 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료를 상기 극초고 그래비티 알코올성 음료로 전환하는 단계는 유도 용액을 사용하고 그로부터 사용된 유도 용액을 생성하며, 상기 사용된 유도 용액은 역삼투 또는 증류 중의 적어도 하나에 의해 상기 유도 용액으로 공정처리되는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고 그래비티 알코올성 음료를 초고 그래비티의 알코올성 음료로 전환하기 전에, 상기 방법이,
    상기 고 그래비티 알코올성 음료를 연속 투입 스트림(infeed stream)의 일부로서 수용하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 고 그래비티 알코올성 음료를 초고 그래비티의 알코올성 음료로 전환하는 단계가, 상기 고 그래비티 알코올성 음료를 초기 탈수 장소로 이송하는 단계를 포함하며, 이때 상기 초기 탈수 장소는 상기 고 그래비티 알코올성 음료를 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림 및 제거된 물 스트림으로 분리하는 적어도 하나의 반투과성 막을 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 초고 그래비티의 알코올성 음료를 극초고 그래비티 알코올성 음료로 전환하는 단계가, 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림을 제 2 탈수 장소로 이송하는 단계를 포함하고, 이때 상기 제 2 탈수 장소는 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료와 접촉하는 적어도 하나의 정삼투 필터 막을 포함하며, 상기 적어도 하나의 정삼투 필터 막은 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림으로부터 일정량의 물을 분리하는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 고 그래비티 알코올성 음료가 5% 내지 14%의 ABV로 수용되는, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림이 16% 내지 22% ABV인, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 극초고 그래비티 알코올성 음료가 24% 내지 46% ABV인, 방법.
  16. 유체 라인을 따라 이송되는 고 그래비티(high gravity, HG) 알코올성 음료;
    이송된 상기 고 그래비티 알코올성 음료를 초고 그래비티(very-high gravity, VHG)의 알코올성 음료 스트림 및 제거된 물 스트림을 포함하는 별도의 스트림들로 분리하는 반투과성 막을 포함하는 역삼투 필터로서, 이때 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림은 수용된 상기 고 그래비티 알코올성 음료보다 더 높은 알코올 부피(ABV) 백분율을 갖는, 역삼투 필터; 및
    상기 역삼투 필터에서 배출되는 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림과 접촉하는 정삼투 막을 포함하는 정삼투 필터로서, 이때 상기 정삼투 막은 정삼투를 통하여 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림으로부터 일정량의 물을 분리하여 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림보다 더 높은 ABV 백분율을 갖는 극초고 그래비티(ultra-high gravity, UHG) 알코올성 음료를 생성하는, 정삼투 필터
    를 포함하는 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    사용된 유도 용액을 포함하는 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림으로부터 분리된 일정량의 물을 역삼투를 통해 신선한 유도 용액으로 공정처리하는 역삼투 시스템을 추가로 포함하며, 이때 상기 신선한 유도 용액은 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림으로부터 추가의 물을 분리하는데 사용되기 위해 상기 정삼투 필터로 재순환 및 이송되는, 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 고 그래비티 알코올성 음료가 5% 내지 14% ABV이고, 상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림은 16% 내지 22% ABV이며, 상기 극초고 그래비티 알코올성 음료는 24% 내지 46% ABV인, 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 초고 그래비티의 알코올성 음료 스트림으로부터 분리된 공정처리된 양의 물이 상기 신선한 유도 용액과는 별개로 별도의 유체 라인으로 이송되는 식수(potable water)를 포함하는, 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 고 그래비티 알코올성 음료가 맥주, 사이다, 또는 알코올성 맥아 베이스인, 장치.
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