KR20010012201A - 맥주의 숙성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 효모를 제거하고 열처리를 한 후, 숙성되지 않은 맥주를, 효모가 표면상에 고정된 담체 재료가 충전되어 있는 생물학적 반응기에 통과시켜서 주발효 공정 이후에 맥주를 계속적으로 숙성시키는 방법에 있어서, 상기 담체 재료가 목재 입자 및/또는 목질 입자인 맥주의 지속적 숙성방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1개 이상의 시브, 중간 바닥부들 또는 플랜지들을 구비하고, 효모가 표면상에 고정된 담체 재료로 충전되어 있는 직립 입방형 유통식 구조로 되어 있는 지속적 맥주숙성 반응기에 있어서, 상기 담체 재료가 목재 입자 및/또는 목질 입자인 지속적 맥주숙성 반응기에 관한 것이다.

Description

맥주의 숙성 방법{Method for the maturation of beer}
일반적으로 맥주 제조법은 이하의 주요 단계를 포함한다;
발아에 의해 곡물(일반적으로 보리)을 맥아제조하는 단계,
양조용 엿기름(malt grist)을 만들기 위해 맥아 곡물을 분쇄하는 단계,
매시(mash)를 형성하기 위해 엿기름(grist)에 물을 첨가하는 단계,
발효당으로 녹말을 분해시키도록 끓는 물을 타는 단계,
매시로부터 형성된 맥아즙을 분류하는 단계,
맛과 향기를 산출하고 효소의 활동을 중단시켜 맥아즙을 맥주로 만드는 단계,
맥아즙을 정화시키고 냉각시키는 단계,
숙성하지 않은 맥주를 만들기 위해 포도당 및 맥아당을 에탄올 및 이산화탄소(제 1 발효작용)로 변환되도록 효모로 맥아즙을 발효시키는 단계,
숙성하지 않은 맥주를 숙성시키는 단계(제 2 발효작용), 및
맥주를 여과하고 안정화시켜 적절한 용기로 옮겨놓는 단계를 포함한다.
맥주의 숙성은 맥주를 향기롭고 일정한 맛과 향을 나타내도록 하는데 중요한작용을 한다.
전통적으로, 맥주는 제 1 발효작용 후에 저온에서 몇 주간 비숙성 맥주를 저장함으로써 숙성된다. 이는 대체 저장으로 맥주를 숙성시키기 위한 신속하고 연속적인 방법의 개선을 이루도록하는데 저장 비용이 비싸다. 상기 방법에서, 효모는 종래의 제 1 발효작용 후에 비숙성 맥주로부터 제거되고, 비숙성 맥주는 가열처리(예를 들어, 5-15분간 80-90℃)를 한후 맥주를 냉각시켜(예를 들어 10-15℃) 담체상에서 효모가 움직이지 못하게 저장기에서 숙성된다. 마지막으로, 맥주가 완성되고, 즉 종래의 방식으로 안정화되고 여과된다. 연속적인 반응기에서 체류시간은 예를 들어 2시간이다.
열처리 공정중에, 비숙성 맥주에 함유된 α-아세토락테이트(acetolactate)는 디아세틸로 그리고 일부는 아세톤으로 변환된다. 디아세틸의 맛은 아세틸 농도가 단지 0.05mg/l일 때에도 맥주에서 느낄 수 있다. 강한 단맛 또는 태피(taffy)와 같은 맛 및 향료는 비숙성 또는 새롭게 제조된 맥주의 특성이 된다. 반응기에서, 효모는 디아세틸을 아세토인(acetoin)으로 환원시킨다. 동시에, 어떠한 다른 카보닐기 혼합물이 감소되어, 결과적으로 맛좋은 맥주가 된다. 아세토인은 순한 맛과 향이 있고, 50-1000mg/l의 한계 농도 이상에서는 디아세틸보다 상당히 강한 맥주의맛이 느껴진다.
종래 기술의 방법이 예를 들어 다음의 문헌에 공개되었다; Monograph XXIV of the European Brewery Convertion, E.B.C.-Symposium Immobilized yeast applications in the brewing industry, Espoo, Finland, October 1995(ISBN 3-418-00749-X): E. Pajunen: Immobilized yeast lager beer maturation: DEAE-cellulose at Sinebrychoff(Page 24-40) and I. Hyttinen: Use of porous glass at Hartwall brewery in the maturation of beer with immobilizd yeast(Page 55-56). 이전의 출원들에 있어서, 고정 효모에 사용되는 담체는 이산화물 티타늄 및 여기에 혼합된 폴리스틸렌이 있는 DEAE 셀룰로오스이다; 특허 명세서 US 4915959호가 동일 출원을 공개했다. 후자의 출원에서, 담체는 다공성 유리이다. 최소량의 알코올을 함유하거나 알코올이 함유되지 않은 맥주의 생산시에, DEAE 셀룰로오스(H.Lommi: Immobilized yeast for maturation and alcohol-free beer, brewing and Distilling International, May 1990, pp 22-23)에 효모가 고정된 칼럼이 사용된다.
이들 출원은 기술적 면에서 사용되며, 생산된 맥주는 종래 방식으로 숙성된 맥주와 동일하게 품질이 양호하다. 그러나, 공지된 출원에 있어 담체 재료의 비용이 고가라는 문제점이 있다. 담체 재료의 구매는 중요한 투자물로, 담체가 고가이기 때문에 일정기간 사용후에 다시 사용할 수 있도록 재생산되어야 한다.
용기에서 종래의 숙성방법에는, 400-500mm 길이 및 40-50mm 폭의 상당히 넓은 목재 스티립(strip)이 저장 용기속에 첨가된다. 스트립의 목적은 효모를 일부고정시켜 정화를 증진시키고, 일부 영역에는 맥주의 제 2 발효작용을 위한 것이다. 이는 종래의 느린 일괄 처리방식이다. 전통 유지를 위해서 일부 양조장에서는 아직 이 방법을 사용하고 있다.
연속적인 발효 공정에 의한 알코올의 생산시에, 효모의 고정은 목재, 즉 너도밤나무(M, Mooyoung, J. Lamptey and C.W. Robinson:Immobilisation of yeast cells on various supports for ethanol production, Biotechnology Letters 2 (1980) No. 12, pp541-545) 및 자작나무(M.A. Gencer and R. Mutharasan: Ethanol fermentation in a yeast immobilised tubular fermentor Biotechnology and Bioengineering 25 (1983) 2243-2262)의 조각을 사용함으로써 효과를 얻을 수 있다. 알코올의 생산은 맥주 제조와 완전히 다르다; 전자의 경우는 가능한한 효과적인 발효 공정을 달성하는 것이 목적인 반면, 후자의 경우는 제 1 목적은 원하는 양호한 맛과 향을 발효 공정과 연관하여 개발하는 것이다.
맥주의 생산시에, 소규모 실험이이 효모를 고정시키기 위해 제 1 발효 작용과 관련하여 사용되는 목재 칩에서 이루어진다: J. Kronlof and V.-P.Maatta; Main Fermentation using immobilised yeast in beer production, Mallas ja Olut 1993, No. 5, pp133-147)
본 발명은 효모를 제거하고 열처리를 한 후, 숙성되지 않은 맥주를, 효모가 표면상에 고정된 담체 재료가 충전되어 있는 생물학적 반응기에 통과시켜서 주발효 공정 이후에 맥주를 계속적으로 숙성시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1개 이상의 시브, 중간 바닥부들 또는 플랜지들을 구비하고, 효모가 표면상에 고정된 담체 재료로 충전되어 있는 직립 입방형 유통식 구조로 되어 있는 지속적 맥주숙성 반응기에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 상기 단점을 해결하는 것이다.
발명의 목적은 신속하고 연속적인 맥주 숙성 방법을 제공하는 것으로, 담체(carrier)상에 고정된 효모는 수용가능한 맛을 한계치 이하로 디아세틸 농도를 효과적으로 감소시키고 비숙성 맥주를 숙성시키는 공지된 맥주 생산 방법과 관련하여 사용하기에 적합하다.
본 발명의 또다른 목적은 담체 값이 경제적이고 위험이 없는 재료로 맥주를 숙성시키는 신속하고 연속적인 맥주 숙성 방법을 제공하는 것이다.
발명의 또다른 목적은 방법을 이행하기 위한 연속적인 숙성 반응기를 제공하는 것이다.
맥주를 숙성시키는 발명의 방법은 청구항 제 1항에 구체적으로 기재되었다.
발명의 숙성 반응기는 청구항 제 13 항에 구체적으로 기재되었다.
본 발명은 연구 작업을 기초로 하였으며, 효모를 고정화시키는 기술을 적용하는 목적은 제 2 발효 작용 및 맥주의 숙성을 위한 것이다. 목재 입자 및/또는 유사한 입자가 효모의 고정화를 위한 담체로서 사용하는데 특히 적합하다는 것이 예기치 않게 입증되었다.
맥주의 숙성을 위한 본 발명의 연속적인 방법은, 효모 제거 및 가열 처리 후에 비숙성 맥주가 고정된 효모를 갖는 주로 목재 입자 및/또는 유사한 입자로 채워진 생물학적 반응기를 통과한다. 본 발명의 방법의 원리는 담체로서 DEAE 셀룰로오스 또는 다공성 유리를 사용하는 산업상의 절차와 동일하다. 효모 제거 및 다른 제 2 처리 과정은 공지된 절차로써 행해진다.
본 발명의 방법은 예를 들어 바닥 효모 맥주 및 스크럼 효모 맥주와 같은 다양한 맥주 종류를 생산하는데 응용가능하다. 적합한 원료는 맥아(malt) 및 녹말의 다른 원료 및 설탕으로 맥주 생산에서는 공지된 것이다. 생산되는 맥주는 알코올 함량이 0-10% 사이일 수 있고, 피칭(pitching) 맥아즙 함량은 5-20% 이상, 심지어 30% 사이일 수 있다.
본 발명의 방법에서, 담체는 바람직하게는 상당히 작은 칩, 스틱으로 절단된 또는 규칙적 또는 불규칙한 대략 일정한 크기의 물체의 형상으로 절단된 어떠한 크기 및 형상의 목재 입자 및/또는 유사한 입자로 구성될 수 있다. 가장 큰 입자의 치수는 대략 1-100mm, 바람직하게는 1-50mm 및 보다 바람직하게는 2-20mm이다.
사용되는 목재 입자는 예를 들어, 미루나무, 나도밤나무, 야자수와 같은, 낙엽성의 목재 조각으로부터 산출할 수 있다. 또한 입자는 침엽수로부터 산출할 수 있다. 사용되는 목재 조각은 산출되는 맬주의 맛과 향에 따라 원하는 효과를 이루는 향료 물질을 함유한 것에서 선택할 수 있다. 또한 입자는 예를 들어, 대나무, 등나무 등과 같은 열대지방의 풀에서 산출할 수 있다.
연속적인 반응기에서, 효모 일부는 담체에 고정되고 일부는 자유롭게 부유된다. 종래에 공지된 양조 효모는 상기 반응기에서 사용하기에 매우 적합하다. 그러나, 고가의(highly) 양털모양의 효모가 사용되는 경우, 고농도의 효모가 신속하게 반응기에 이르게 되고, 고농도의 효모가 유지되어, 반응기의 효율이 개선된다.
효모의 고정은 미국 특허 US 4915959호에 공지된 방식으로 행해질 수 있다.
반응기에서 고정된 효모양은 기술상 공지된 것처럼 다양할 수 있고, 바람직한 양은 충전물(filler) 입자의 106-109효모 셀/l cm3이다. 효모에 사용되는 목재 입자의 사용 기한은 몇 달, 예를 들어 1-6개월이나, 1년 이상일 수도 있다.
비숙성 맥주가 바응기를 통과하는 비율 및 반응기에서의 체류 시간은 맥주의 디아세틸 함량에 영향을 준다. 비숙성 맥주의 흐름비는 충분한 양의 디아세틸을 반응기에서 아세토인으로 감소된 값으로 조절하며, 결과적으로 숙성된 맥주에서의 디아세틸은 수용가능한 맛 한계치를 초과하지 않는다. 반응기를 통과하는 비숙성 맥주의 흐름비는 반응기 체적/h 당 0.05-2 배 일 수 있다. 반응기 온도는 5-22℃, 바람직하게는 5-20℃이다. 더 높은 온도를 이용할 수 있다.
숙성 반응기는 반응기에서 용해된 상태에 있는 이산화 탄소를 유지하기 위해 가압될 수 있다. 유리된 이산화탄소는 반응기의 작용을 방해할 수 있다. 작용압은 온도, 원하는 맛과 맥주의 품질에 따라 선택할 수 있다.
숙성후에, 맥주를 원하는 안정한 온도로 냉각할 수 있고, 안정화, 여과 및 옮기기와 같은 맥주의 제 2 처리 단계는 자체 공지된 방식으로 행할 수 있다.
이들은 비용이 싸기 때문에, 충전물로서 사용되는 목재 입자 및/또는 유사한 입자는 사용후에 버릴 수 있다. 입자의 처분은 쉽고 위험이 없다. 충전물은 또한 이들을 뜨거운 물 또는 증기로 처리 및, 세정 또는 다른 적합한 처리방법으로써 사용후에 재생가능하다.
원한다면, 충전물로서 사용되는 목재 입자 및/또는 유사한 입자는 고정화에 앞서 처리될 수 있다. 입자들은 예를 들어 세정되거나 또는 원하는 바에 따라 다른 방식으로 처리 할 수 있다.
발명의 연속 숙성 반응기는 바닥에서 상부로 또는 상부에서 바닥으로 칼럼을 액체가 흐르는 수직 칼럼이다. 반응기의 직경은 1.5±1-2.5±1m 이고 높이는 2.5-10m이다. 칼럼은 1개 이상의 시브(sieve)가 제공되어, 중간 바닥 또는 플랜지가 반응기에 충전물 입자를 유지한다. 칼럼은 주로 여기에 고정된 효모를 갖는 목재 입자 및/또는 유사한 입자로 채워진다.
종래 기술과 비교할 때, 발명의 장점은 값싼 담체 재료를 사용한다는 점에 있고, 이는 값비싼 담체 재료를 사용할 때와 동일한 결과를 얻는다.
목재 입자 및/또는 유사한 입자의 저비용으로 입자를 재생성할 필요가 없다. 값비싼 담체를 사용할 경우에는, 담체의 사용 기한을 연장시키기 위해 재생성이 요구된다. 재생성은 직접적으로 간접적으로 추가 비용을 야기시킨다.
목재 및/또는 유사한 재료는 천연 재료로 위험성이 없다는 장점이 있다.
본 발명을 이하 실시예를 통해 상세히 설명한다.
실시예 1
테스트 준비:
라우체르골드(Rachergold) KL1 너도밤나무(beech) 칩을 1시간 동안 이온-교환된 물(5.5리터)에서 처리한다. 물을 제거하고 체적당 10% 알코올을 함유하는 에탄올에서 4시간동안 칩을 처리한다. 알코올액을 제거하고 마지막으로 칩을 이온-교환된 물에서 1시간 동안 처리한다.
반응기를 5.1 l 표시까지 적신 칩으로 채운다. 21분간 121℃에서 연결부 및 호스와 함께 반응기가 조립되고 고압처리된다(autoclaved). 냉각후에, 3리터의 효모 현탁액이 호스 펌프를 사용함으로써 6시간 동안 반응기로 펌프된다. 50 ml/min의 비율로 반응기속에 공기가 공급되고 20℃에서 밤새 100ml/h의 비율로 맥아즙이 공급된다. 이후에는 재료의 공급이 중단되고 반응기는 10℃로 냉각된다.
과정중에 공급된 비숙성 맥주는 고정화 제 1 발효작용을 경유하여 산출된 비숙성 맥주로, visinal 디케톤의 전체 함량은 약 0.8-0.3mg/ml이다. 제 1 발효작용 후에, 비숙성 맥주는 제 2 발효작용 반응기를 위한 공급 용기로서 사용되는 고압처리된(121℃, 20분) 음식점 용기로 Seitz K 여과지를 통해 여과된다.
방법 설명:
방법은 비숙성 맥주를 가열처리하고, 이를 10℃로 냉각시켜, 고정화된 효모로 제 2 발효작용, 및 산출물을 수용하는 단계를 포함한다.
용기 공급으로부터, 비숙성 맥주가 격판(diaphragm) 펌프(Prominent Mini Gamma)를 사용하는 가열처리로 펌프된다. 가열처리(80℃, 약 60분)는 약 80℃로 중탕 냄비에 침지된 얇은 벽이있는 금속 보유 파이프에서 이루어진다. 가열처리에서 제거된 맥주는 유리로 만들어진 냉각 재킷으로 흘러가, 10℃의 제 2 발효 온도로 냉각된다. 냉각된 맥주는 바닥에서 상부로 반응기를 통해 흐른다. 냉각기 상부로부터, 맥주는 수용 용기 속으로 분별 깔때기를 경유하여 흐른다. 사용되는 수용 용기는 50-l 음식점 용기이다.
분석:
가열처리된 비숙성 맥주 및 발효후 맥주에 공급된 비숙성 맥주로부터 전체 visinal 디케톤(전체 VDK), 프리 디케톤(free VDK), 향료 물질 및 확실한 추출물 농도를 분석한다. 반응기에서의 체류시간은 흐름비에 근거하여 추정한다. 부가적으로, 맥주 색상은 테스트 기간 동안 2번 분석된다.
결과:
반응기에서의 체류시간을 표 1에 나타냈다. 5.1 ℓ 표시까지 채워진 반응기를 사용하여, 반응기내의 액체 체적은 3.6 리터이다. 칩내의 액체의 함유량은 칩이 전시간에 걸쳐 적셔져 있어서 매우 적으므로 고려하지 않았고, 칩의 표면에 남아있는 액체의 양도 고려하지 않았다.
표 2-4는 상이한 유속에 따른 비지날(visinal) 디케톤류의 변환을 나타낸다.
표 5는 초기값의 퍼센테이지에 따른 처리방법중에 향료 물질에서의 평균치 변화를 나타낸다. 표 5는 처리공정중에 현저히 변화하는 아세트알데히드 농도만을 나타낸다. 이는 초과량의 알데히드 함량이 맥주에 용매(solvent)와 같은 향미를 부여하기 때문에 바람직한 변화이다. 결과는 상이한 유속에서 3번 측정한 평균치로 나타내었다.
표 6은 뚜렷한 추출 농도 및 색상의 측정결과를 나타낸 것이다. 맥주의 외견상 추출 농도및 색상을 시험 기간중에 2회 측정한 결과, 발효기간중에는 아무런 변화도 나타나지 않았고, 거무스름한 목재는 맥주에 아무런 색상을 전가하지 않은 것으로 나타났다.
본 발명은 상기 실시예에 제한되는 바 없으며, 당업자라면 하기 청구항에 정의된 발명의 사상의 범주내에서 다양한 변화와 변형이 가능함을 인식할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 효모를 제거하고 열처리를 한 후, 숙성되지 않은 맥주를, 효모가 표면상에 고정된 담체 재료가 충전되어 있는 생물학적 반응기에 통과시켜서 주발효공정 이후에 맥주를 계속적으로 숙성시키는 방법에 있어서, 상기 담체 재료가 목재 입자 및/또는 목질 입자인 것을 특징으로 하는 맥주의 지속적 숙성방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 입자들이 칩-형태 또는 막대 형태의 입자들이거나 치수가 1 내지 100mm, 바람직하게는 1 내지 50mm, 더욱 바람직하게는 2 내지 20mm 이내인 규칙적 또는 불규칙적 형태의 입자들인 것을 특징으로 하는 맥주의 지속적 숙성방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 목재 입자들이 낙엽수로부터 유래되는 것을 특징으로 하는 맥주의 지속적 숙성방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 목재 입자들이 칩엽수로부터 유래되는 것을 특징으로 하는 맥주의 지속적 숙성방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 목재 입자들이 열대성 초본 식물체로부터 유래되는 것을 특징으로 하는 맥주의 지속적 숙성방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기에 사용된 효모들이 맥주 효모 및/또는 고도의 서상성 효모인 것을 특징으로 하는 맥주의 지속적 숙성방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기에 사용된 효모 세포의 수가 입자 1㎤ 당 106내지 109개의 양(106∼ 109개 세포/입자 1㎤)인 것을 특징으로 하는 맥주의 지속적 숙성방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기내의 온도가 5 내지 25℃, 바람직하게는 5 내지 20℃인 것을 특징으로 하는 맥주의 지속적 숙성방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기를 통과하는 숙성되지 않은 맥주의 유속이 시간 당 반응기 용적의 0.05 내지 2배, 바람직하게는 0.5 내지 1배인 것을 특징으로 하는 맥주의 지속적 숙성방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기에 사용된 입자들이 뜨거운 물이나 증기를 사용하여 재생할 수 있는 것을 특징으로 하는 맥주의 지속적 숙성방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자들에 효소의 고정화 공정을 수행하기 전에 예비처리, 바람직하게는 물에 넣고 끓이는 처리 또는 에탄올 추출처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 맥주의 지속적 숙성방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 입자들을 세척하는 것을 특징으로 하는 맥주의 지속적 숙성방법.
  13. 1개 이상의 시브, 중간 바닥부들 또는 플랜지들을 구비하고, 효모가 표면상에 고정된 담체 재료로 충전되어 있는 직립 입방형 유통식 구조로 되어 있는 지속적 맥주숙성 반응기에 있어서,
    상기 담체 재료가 목재 입자 및/또는 목질 입자인 것을 특징으로 하는 지속적 맥주숙성 반응기.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 입자들이 칩-형태 또는 막대 형태의 입자들이거나 치수가 1 내지 100mm, 바람직하게는 1 내지 50mm 이내인 규칙적 또는 불규칙적 형태의 입자들인 것을 특징으로 하는 지속적 맥주숙성 반응기.
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