KR20090028545A - 당화액 추출물의 연속 제조 방법 - Google Patents

당화액 추출물의 연속 제조 방법 Download PDF

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헨드리쿠스 멀더
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하이네켄 서플라이 체인 비.브이.
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Abstract

본 발명은 다음의 공정, 즉
a. 제1 맥아 효소 원료를 물과 혼합하여 수용성 맥아 효소 현탁액을 얻는 공정과,
b. 별도로, 전분의 현저한 겔화를 일으키지 않는 온도 조건을 유지하면서, 제2 효소 원료를 1종 이상의 전분 함유 부원료와 혼합하여 디콕션 현탁액을 얻는 공정과,
c. 상기 디콕션 현탁액에 60 내지 85℃에서의 제1 열처리를 수행하면서 상기 전분을 동시에 부분적으로 겔화 및 효소 분해시키는 공정과,
d. 상기 디콕션 현탁액에 상기 제1 열처리보다 더 높은 온도에서의 제2 열처리를 수행하여 상기 전분을 증가된 속도에서 더 높은 정도로 겔화시키는 공정과,
e. 상기 제2 열처리로부터 얻은 열처리된 디콕션 현탁액을 상기 공정 a로부터의 수용성 맥아 효소 현탁액과 혼합하여 당화액을 얻는 공정과,
f. 상기 당화액을 35 내지 85℃에서 20 분 이상 유지시키는 공정과,
g. 상기 열처리된 당화액으로부터 맥주박을 제거하여 당화액 추출물을 제조하는 공정
을 포함하는 디콕션 당화액 생성에 의한 당화액 추출물의 연속 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 매우 건전하고 제어하기 용이하다. 또한 이 방법은 일정한 품질의 당화액 추출물을 생성한다.

Description

당화액 추출물의 연속 제조 방법 {A CONTINOUS METHOD OF PRODUCING A MASH EXTRACT}
본 발명은 디콕션 (decoction) 당화액 (糖化液; mash) 생성에 의한 당화액 추출물의 연속 제조 방법에 관한 것이다. 더 상세하게 말하자면, 본 발명은 1종 이상의 전분 함유 부원료를 발효성 당(糖)의 원료로서 사용하는 디콕션 당화액 생성 방법에 관한 것이다.
디콕션 당화액 생성은 하면 발효 맥주의 제조에 널리 자주 사용되는 3 가지의 당화액 생성법 중의 한 가지인데, 나머지 2 가지 방법은 단일 주입 (single infusion) 당화액 생성법과 단계 주입 (step infusion) 당화액 생성법이다. 상기 방법에는 일반적으로 3개의 용기, 즉 당화액 혼합용 당화액통 (mash tun), 비등용 당화액솥 (또는 쿠퍼 또는 당화액 쿠퍼) 및 걸름용 로이터통 (lauter tun) (또는 정제통)이 요구된다. 당화액 생성은 당화액통 중에서 수행되고, 저온에서 시작되는 한편, 상기 당화액의 일부를 취해서 상기 당화액솥 중에서 끓이고나서 상기 당화액통으로 돌려보내서 전체 당화액의 온도를 점진적으로 상승시킨다. 이 공정은 2회 또는 3회 반복되는 것이 보통이고 2 내지 6 시간이 걸린다. 상기 당화액 온도는 35℃ 정도의 저온에서, 그러나 보통은 45 내지 50℃에서 시작되고 상기 당화액 생성 공정의 종말기(終末期)에는 70 내지 78℃에 도달할 수 있다. 이어서, 상기 당화액을 로이터통으로 알려져 있는 분리 용기 또는 특정한 경우에는 당화액통 자체 내의 천공된 바닥 위에서 여과시킨다.
당화액의 일부가 비등된다는 사실이 디콕션 당화액 생성법과 기타의 당화액 생성법간의 주된 차장점이다. 상기 비등으로 인하여, 전분 함유 곡물의 세포벽이 파괴된다. 이로 인하여 효소가 전분에 더 쉽게 접근하게 된다. 그 결과, 디콕션 당화액법의 효율성이 기타의 당화액법보다 일반적으로 더 높다. 디콕션 당화액법의 또 다른 장점은 고온에서의 겔화를 필요로 하는 곡물이 상기 디콕션 공정 중의 한 가지 공정 중에서 별도로 비등될 수 있다는 점이다. 이는 옥수수, 쌀 또는 호밀 등의 부원료가 상기 당화액에 사용되는 경우에 유용할 수 있다.
양조 산업 중에 사용되는 디콕션 당화액 생성법은 배치식으로 수행될 수 있다.
DE-A 1 442 292에는 다음의 공정, 즉
ⅰ. 맥아를 물 및 기타의 성분과 혼합하여 수용성 맥아 효소 현탁액을 얻는 공정과,
ⅱ. 맥아, 옥수수 가루 및 물을 혼합하여 디콕션 현탁액을 얻는 공정과,
ⅲ. 상기 디콕션 현탁액을 70℃에서 30 분간의 1차 가열 및 95 내지 100℃에서 10 분간의 후속되는 가열에 의하여 액화시키는 공정과,
ⅳ. 상기 가열된 디콕션 현탁액과 상기 맥아 효소 현탁액을 혼합하여 당화액을 얻는 공정과,
ⅴ. 상기 당화액을 70℃에서 45 분간 유지시키는 공정과,
ⅵ. 맥주박을 제거하는 공정
을 포함하는 배치 디콕션법이 기재되어 있다. 4 페이지의 맨 아래 단락에 "요리 도구 중에서의 고점성을 피하기 위하여, 전체 맥아 중의 약 10%를 상기 옥수수 가루에 첨가할 수 있다"라고 언급되어 있다.
디콕션 당화액 생성은 연속식으로 수행되는 것이 유리할 수 있다. 디콕션 당화액 생성의 연속 운전은 하기 장점을 비롯한 다수의 중요한 장점을 제공한다.
Figure 112008087622984-PCT00001
고생산성과 저투자액: 용기는 만재(滿載) 상태에서 장기간 운전할 수 있는데, 이는 동등한 생산량에 대하여 회분식 공정에서보다 더 소형의 용기가 필요하다는 것을 의미한다.
Figure 112008087622984-PCT00002
균질하고 양호한 품질: 공정은 공정 파라미터를 국소적이고 즉각적인 요건에 적응시키는 가능성으로 인하여 제어하기가 더 용이하고, 정상 상태 조건들이 훨씬 더 안정하기 때문이다.
Figure 112008087622984-PCT00003
고위생 기준: 연속 공정은 폐쇄계 중에서 운전된다.
Figure 112008087622984-PCT00004
저에너지: 에너지 소모량은 주요 최대 사용량을 나타냄이 없이 고르게 전개된다.
Figure 112008087622984-PCT00005
저노동: 연속 공정의 운전은 주의를 덜 요한다.
Figure 112008087622984-PCT00006
적은 휴지 및 세정: 연속 공정은 회분식 공정보다 훨씬 더 긴 가동 길이로 운전할 수 있다.
US 3,171,746에는 당화액을 혼합기-분리기 중에서 맥아와 물로부터 제조하고 진한 당화액과 묽은 당화액으로 분리시키는 이중 디콕션 공정을 사용하는 맥아즙의 연속 제조 방법이 기재되어 있다. 상기 진한 당화액에는 단백질 가수 분해 및 당화(糖化)가 일어나도록 하는 온도 조절이 수행되는 한편, 효소가 풍부한 상기 묽은 당화액은 졸인 다음, 상기 진한 당화액의 단백질 가수 분해 작용 및 당화 작용이 종료된 후에 상기 진한 당화액과 재결합시킨다.
DE-A 18 14 377에는 맥아즙의 연속 제조용 이중 디콕션 방법이 기재되어 있는데, 이 방법에서는 맥아와 물을 혼합시킴으로써 당화액을 제조하고, 상기 당화액의 일부를 용기에 공급하고, 이 용기 중에서 당화액에 가열 처리를 수행한 다음, 이 가열 처리된 당화액을 그러한 가열 처리가 수행되지 않은 당화액의 나머지와 혼합한다. 그 다음, 상기 당화액의 일부을 재차 용기에 공급하고, 이 용기에서 당화액을 가열 처리한 다음, 가열 처리되지 않은 당화액의 나머지와 혼합하고, 이어서 상기 당화액을 맥아즙과 맥주박으로 분리시킨다.
WO 92/12231에는 1개 이상의 회전 디스크 접촉기 중에서의 맥아의 연속 효소 전환 공정을 포함하는 맥아즙의 연속 제조 방법이 기재되어 있다. 이 특허 출원의 실시예에서, 옥수수와 맥아를 함유하는 디콕션 현탁액은 50℃에서 5 분간 유지되고, 회전 디스크 접촉기 중에서 95℃로 10 내지 15 분간 가열되며, 맥아/물 혼합물과 혼합된 다음, 그 결과 얻은 혼합물은 65℃로 30 분간 1차 가열되고, 이어서 76℃로 5 분간 가열된다. 이 공정에 있어서, 상기 디콕션 현탁액 중에 함유되어 있는 전분의 겔화 및 효소 분해는 단일 가열 처리 (즉, 95℃에서 10 내지 15 분간)에 의하여 달성된다.
전술한 바와 같이 디콕션 당화액 생성법은 맥아와 전분 함유 부원료로부터 당화액 추출물을 제조하는 데 유리하게 사용될 수 있다. 따라서, 연속 디콕션 당화액 생성법이 이용 가능하게 될 수 있다면, 그 생성법은 맥아와 1종 이상의 전분 함유 부원료로부터 당화액 추출물을 제조하는 데에 적절하게 사용될 수 있어서 유익할 것이다.
발명의 요약
본 발명의 발명자들은 디콕션 당화액 생성법에 의하여 당화액 추출물을 연속적 제조하는 방법을 고안하였는데, 이 방법은 쌀, 옥수수, 사탕수수, 보리, 밀 및/또는 호밀 등의 전분 함유 부원료를 실질적인 양으로 사용하면서도 고품질인 당화액 추출물을 제조하는 데 사용될 수 있다는 장점을 제공한다. 본 발명의 연속 방법은 다음의 공정, 즉
a. 제1 맥아 효소 원료를 물과 혼합하여 수용성 맥아 효소 현탁액을 얻는 공정과,
b. 별도로, 전분의 현저한 겔화를 일으키지 않는 온도 조건을 유지하면서, 제2 효소 원료를 1종 이상의 전분 함유 부원료와 혼합하여 디콕션 현탁액을 얻는 공정과,
c. 상기 디콕션 현탁액에 60 내지 85℃에서의 제1 열처리를 수행하면서, 동시에 상기 전분을 부분적으로 겔화 및 효소 분해시키는 공정과,
d. 상기 디콕션 현탁액에 상기 제1 열처리보다 더 높은 온도로 제2 열처리를 수행하여 상기 전분을 증가된 속도에서 더 높은 정도로 겔화시키는 공정과,
e. 상기 제2 열처리로부터 얻은 열처리된 디콕션 현탁액을 상기 공정 a로부터의 수용성 맥아 효소 현탁액과 혼합하여 당화액을 얻는 공정과,
f. 상기 당화액을 35 내지 85℃에서 20 분 이상 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 비등에 의하여 겔화되고, 이어서 상기 열처리된 디콕션 현탁액에 (재)혼합시킨 맥아 효소 현탁액 중에 함유되어 있는 아밀라제에 의하여 효율적으로 가수 분해될 수 있다. 비교적 온화한 제1 열처리 도중에, 조건은 전분 겔화의 속도가 전분 가수 분해의 속도와 보조를 마추도록, 즉 상기 디콕션 현탁액의 점도가 그 현탁액을 펌프질이 가능하도록 유지시키기에 충분히 낮은 수준에서 유지되도록 선택된다. 훨씬 더 격렬한 제2 열처리 도중에, 상기 전분은 신속하게 겔화되고, 상기 디콕션이 상기 수용성 맥아 효소 현탁액과 재혼합될 때 개시되는 효소 가수 분해 반응을 일으키기 더 쉽게 된다. 상기 다단계 열처리 전에, 온도는 현저한 겔화는 방지되고 점도는 상기 혼합 용기로부터 상기 펌프로의 적절한 이동 조건이 보장되는 낮은 수준에서 유지되도록 조절된다. 본 발명의 방법은 매우 건전성이 있고 제어하기 용이하다. 그 밖에, 상기 방법은 일정한 품질의 당화액 추출물을 생성한다.
따라서, 본 발명은 다음의 공정, 즉
a. 제1 맥아 효소 원료를 물과 혼합하여 수용성 맥아 효소 현탁액을 얻는 공정과,
b. 별도로, 전분의 현저한 겔화를 일으키지 않는 온도 조건을 유지하면서, 제2 효소 원료를 1종 이상의 전분 함유 부원료와 혼합하여 디콕션 현탁액을 얻는 공정과,
c. 상기 디콕션 현탁액에 60 내지 85℃에서의 제1 열처리를 수행하면서 상기 전분을 동시에 부분적으로 겔화 및 효소 분해시키는 공정과,
d. 상기 디콕션 현탁액에 상기 제1 열처리보다 더 높은 온도에서의 제2 열처리를 수행하여 상기 전분을 증가된 속도에서 더 높은 정도로 겔화시키는 공정과,
e. 상기 제2 열처리로부터 얻은 열처리된 디콕션 현탁액을 상기 공정 a로부터의 수용성 맥아 효소 현탁액과 혼합하여 당화액을 얻는 공정과,
f. 상기 당화액을 35 내지 85℃에서 20 분 이상 유지시키는 공정과,
g. 상기 열처리된 당화액으로부터 맥주박을 제거하여 당화액 추출물을 제조하는 공정
을 포함하는 디콕션 당화액 생성에 의한 당화액 추출물의 연속 제조 방법에 관한 것이다.
전술한 공정 a 내지 g의 각 공정은 실시예에 설명되어 있는 바와 같이 연속식으로 수행되는 것이 좋다.
본 명세서에서 사용되는 "부원료"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, 사탕수수, 호밀, 귀리, 밀, 콘 (corn), 타피오카 가루, 감자, 맥아, 보리 및 이들의 배합물이 이 목적을 위하여 사용될 수 있다. 좋기로는, 상기 부원료는 쌀, 옥수수, 사탕수수, 보리, 호밀 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 곡물로부터 유래된다. 본 발명의 방법에 사용되는 부원료에는 건물(乾物)의 중량을 기준으로 하여 전분이, 일반적으로 60% 이상, 좋기로는 70% 이상, 더 좋기로는 75% 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 현탁액의 제제 중의 맥아 및 상기 디콕션 현탁액의 제제 중의 상업용 효소를 사용하는 것도 본 발명의 범위 내이다.
본 발명의 특히 양호한 실시 상태에 따르면, 공정 a에서 제조되는 수용성 맥아 효소 현탁액의 일부는 공정 b 중의 제2 효소 원료로서 사용된다. 더욱 더 좋기로는, 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 500 g/ℓ의 범위 내, 좋기로는 250 내지 350 g/ℓ의 범위 내이다.
본 발명의 방법의 장점은 상기 당화액 추출물 중의 발효성 당의 실질적인 분획이 상기 1종 이상의 부원료에 의하여 제공되는 경우에 가장 현저하다. 따라서, 양호한 실시 상태에 따르면, 상기 당화액 추출물 중에 함유되어 있는 발효성 당의 5 중량% 이상, 좋기로는 10 중량% 이상, 더 좋기로는 20 내지 90 중량%가 상기 1종 이상의 전분 함유 부원료로부터 유래된다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 디콕션 현탁액은 상기 전분의 현저한 겔화가 일어나지 않는 온도 조건을 유지하는 동안 제조된다. 더 좋기로는, 이들 온도 조건은 전분의 겔화를 일으키지 않는다. 이러한 온도 조건은 상기 제1 열처리까지 유지되는 것이 유리하다.
전술한 바와 같이, 상기 제1 열처리 도중의 조건은 상기 겔화 반응 속도가 비교적 낮게 유지되는 것을 보장하고 상기 전분의 효소 분해를 가능하게 하기 위하여 비교적 온화하다. 상기 제1 가열 공정 도중의 전분의 부분적인 가수 분해는 일반적으로 전분 겔화에 수반되는 점성 증가를 방해한다. 따라서, 상기 제1 및 제2 가열 공정 도중에 관찰되는 점성 증가는 상기 현탁액을 펌프질할 수 없게 만드는 수준을 초과하지 않도록 제어될 수 있다. 일반적으로, 상기 제2 열처리까지의 디콕션 현탁액의 점성은 10 ㎩ㆍs를 초과하지 않는다. 상기 점성은, 좋기로는 5 ㎩ㆍs를 초과하지 않고, 더 좋기로는 1 ㎩ㆍs를 초과하지 않는다. 본 명세서에서 점성이 언급되는 모든 경우에, 상기 점성은 소정의 파이프 직경 및 유동 조건 (파이프 직경: 25 ㎜, 파이프 길이 5 m, 유속 200 ℓ/시간, 뉴턴 유체 거동으로 가정)에 대하여 측정된 압력 차이를 사용하여 측정된다.
상기 제1 및 제2 열처리 도중에 전분을 겔화시키는 데 필요한 가열 조건은 그 전분의 성질에 매우 크게 좌우된다. 보리 전분 등의 어떠한 전분은 비교적 저온, 예컨대 55 내지 62℃에서 겔화되기 시작한다. 쌀 전분 등의 기타 전분은 겔화에 대하여 훨씬 더 안정하여 70 내지 80℃ 훨씬 이하의 온도에서는 겔화되지 않는다. 결과적으로, 상기 제1 및 제2 가열 공정 중에 사용되어야 하는 가열 조건은 상기 디콕션 현탁액 중에 존재하는 전분의 종류에 맞출 필요가 있다.
일반적으로, 본 발명의 방법 중의 제1 열처리는 상기 디콕션 현탁액을 65 내지 82℃ 범위의 온도 내로, 좋기로는 65 내지 80℃ 범위의 온도 내로 가열하는 공정을 포함하는 것이 유리하다. 상기 제1 열처리의 지속 시간은, 좋기로는 1 내지 30 분의 범위 내, 더 좋기로는 2 내지 15 분의 범위 내이다.
개별적인 전분 과립은 온도 구간에 대하여 겔화하는 것으로 알려져 있다. 온도가 증가할수록 더 많은 전분 과립이 겔화된다. 온도가 더 증가하면, 상기 전분 과립은 파괴되기 시작하고 최고 점성에서 파괴 속도가 겔화를 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, 좋기로는 10 ㎩ㆍs를 초과하지 않고, 더 좋기로는 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, 좋기로는 100 내지 120℃의 온도 범위 내로 가열하는 공정을 포함하는 것이 유리하다. 상기 제2 열처리의 지속 시간은, 좋기로는 1 내지 30 분의 범위 내, 더 좋기로는 2 내지 15 분의 범위 내이다.
특히 양호한 실시 상태에 따르면, 상기 디콕션 현탁액의 제1 및 제2 열처리는 증기 주입을 포함한다. 증기 주입은 신속한 온도 증가가 열교환 표면의 폐쇄의 위험성이 없이 실현될 수 있는 장점을 제공한다. 본 발명의 방법의 제1 열처리 중에는 WO 92/12231에 기재되어 있는 회전 디스크 접촉기를 사용하지 않는 것이 좋다. 마찬가지로, 상기 제2 열처리에도 이 장치를 사용하지 않는 것이 좋다.
또 다른 양호한 실시 상태에 따르면, 상기 디콕션 현탁액은 상기 제2 열처리 후, 그리고 상기 수용성 맥아 효소 현탁액과의 혼합 전에 60 내지 100℃의 온도로 냉각된다. 상기 고온의 디콕션 현탁액을 상기 수용성 맥아 효소 현탁액과 혼합하기 전에 냉각시킴으로써, 그 결과 얻은 당화액의 온도를 효율적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 디콕션 현탁액은 상기 제2 효소 원료를 1종 이상의 전분 함유 부원료와 혼합함으로써 제조된다. 상기 디콕션 현탁액의 제조 중에 물을 더 혼합시키는 것이 유리하다. 상기 디콕션 현탁액은 고체 함량이, 일반적으로 200 내지 500 g/ℓ의 범위 내, 좋기로는 220 내지 400 g/ℓ의 범위 내이다. 특히 양호한 실시 상태에 따르면, 상기 수용성 맥아 효소 현탁액과 상기 디콕션 현탁액의 고체 함량은 250 내지 350 g/ℓ의 범위 내에 유지된다.
상기 제2 열처리 이후, 상기 디콕션 현탁액과 상기 맥아 효소 현탁액을 다시 한 데 합한 후에 얻은 당화액에는 상기 겔화된 전분의 효소 가수 분해를 촉진하는 조건하에 유지된다. 본 발명의 방법의 이 공정의 도중에, 전분은 2 단계, 즉 액화 및 당화에 의하여 발효성 당으로 전환된다. 액화는, 예컨대 α-아밀라제의 영향하에서 전분의 복합 당류 (덱스트린)로의 분해를 포함한다. 상기 액화 단계가 완료되면, 상기 당화액은 점성이 훨씬 낮아진다. 당화, 또는 복합 당류의 발효성 당으로의 분해는 글루코아밀라제 및 β-아밀라제 등의 효소의 영향하에 일어난다. 일반적으로, 액화 및 당화는 상기 당화액을 35 내지 85℃ 범위 내, 좋기로는 40 내지 80℃ 범위 내 온도에서 유지시킴으로써 본 발명의 방법 중에서 달성된다. 전분의 발효성 당류로의 충분한 전환을 달성하려면, 통상적으로 전술한 온도에서의 20 분 이상의 체류 시간이 요구된다. 이들 온도에서 적용되는 체류 시간은, 좋기로는 30 내지 120 분의 범위 내, 더 좋기로는 40 내지 110 분의 범위 내이다.
본 발명의 방법은 상기 수용성 맥아 효소 현탁액 및/또는 상기 디콕션 현탁액의 제조 중에 수돗물 또는 온천수를 적절하게 사용할 수 있다. 그러나, 특히 양호한 실시 상태에 따르면, 상기 수용성 맥아 효소 현탁액과, 또한 좋기로는 상기 디콕션 현탁액을 제조하는 데 사용되는 수용성 액체는 상기 당화액 추출물 제조로부터의 재순환되는 세척수 유동류이다. 그러한 재순환되는 세척수 유동류를 사용하면 물을 대량으로 사용할 필요가 없이 높은 추출물 수율을 가능하게 하는 장점이 제공된다. 동시에, 재순환으로 인하여 그러한 높은 추출물 수율을 달성하는 한편, 고비중 당화액 추출물을 동시에 제조하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 특히 양호한 실시 상태에 따르면, 상기 당화액 추출물은 다음의 공정, 즉
a. 상기 가열된 당화액을 제1 분리기에 이송하여 당화액 추출물과 맥주박으로 분리하는 공정과,
b. 상기 맥주박을 제1 혼합 용기에 이송하여 그 맥주박을 스파징 용수 (sparging water)와 혼합하는 공정과,
c. 상기 맥주박과 스파징 용수로 이루어진 혼합물을 제2 분리기에 이송하여 맥주박을 제거하는 공정과,
d. 상기 제2 분리기로부터의 수성류(水性流)를 상기 수용성 맥아 효소 현탁액의 생성 공정에 재순환시키는 공정
에 의하여 제조된다.
본 명세서에서 사용되는 "분리기"라는 용어는 액체로부터 고체를 분리하는 데 적절하게 사용될 수 있는 어떠한 장치라도 포함한다. 본 발명의 방법에 적절하게 사용될 수 있는 분리기의 예로서는, 원심 분리기, 디켄터 (decanter), 침전기 (sedimenter), 수력 사이클론, 시이브 (sieve), 여과기, 막 및 압착기를 들 수 있다. 물론, 상이한 종류의 분리기의 조합 (예컨대, 디켄터와 시이브)도 본 발명의 방법에 수용될 수 있다. 본 발명의 방법에 사용되는 분리기는 원심 분리기, 디켄터 및 시이브로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이 좋다. 더 좋기로는, 사용되는 분리기는 디켄터 및 원심 분리기로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 가장 좋기로는, 사용되는 분리기는 디켄터이다.
제1 분리기, 제2 분리기, 제3 분리기 등이 언급되는 경우, 그러한 제1, 제2 또는 제3 분리기는 실제로는 고체와 액체를 분리시키는 작용을 함께 수행하는 2개 이상의 분리 장치를 포함할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다. 이들 2개 이상의 분리 장치는 병렬 및/또는 직렬로 운전될 수 있다. 예를 들면, 시이브의 구멍 크기가 하향류 방향으로 감소되는 여러 개가 중첩된 시이브로 구성되는 분리기를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이와 유사하게, 인가되는 압력이 하향류 방향으로 증가되는 일련의 원심 분리기 및/또는 디켄터를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 특히, 상기 공정이 연속식으로 운전되는 경우, 다수의 분리 장치는 병렬식으로 운전되는 것도 역시 유리할 수 있다. 훨씬 총용량 이하에서의 병렬 가동시, 1개의 분리 장치의 고장 또는 가동 정지는 상기 당화액 추출 공정의 중단을 필연적으로 요하는 것은 아닌데, 이는 상기 공정이 장시간 중단되지 않고 운전될 수 있다는 것을 의미한다.
2개 이상의 분리 장치가 병렬로 운전되는 경우, 이 분리기로부터 얻은 당화액 추출물의 비중은 그 분리기를 구성하는 2개 이상의 분리 장치로부터 얻은 당화액 추출물의 무게 평균 비중을 말한다. 2개 이상의 분리 장치가 직렬로 작동되는 경우, 이 분리기로부터 얻은 추출물의 비중은 마지막 분리 장치로부터 얻은 추출물의 비중을 말한다.
상기 분리기와 마찬가지로, 본 발명의 방법에서 사용되는 혼합 용기도 역시 실제로는 직렬식 또는 병렬식으로 운전되는 2개 이상의 혼합 장치로 구성될 수 있다.
전술한 재순환된 세척수의 사용에 의하여 고비중 당화액 추출물, 예컨대 비중이 15˚P 이상인 당화액 추출물의 제조가 가능하게 된다. 본 발명의 방법의 특정의 실시 상태는 에너지 소모와 추출물 수율의 관점에서 매우 높은 효율성을 달성할 수 있다. 그 밖에, 본 발명의 방법은 양조장을 운전함에 있어서, 매우 높은 생산성을 달성할 수 있다.
본 발명의 방법의 장점은 상기 제1 분리기로부터 얻은 당화액 추출물의 비중이 18˚P 초과인 경우에 특히 현저하게 된다. 상기 당화액 추출물의 비중은 20˚P 초과인 것이 좋고, 25˚P 초과인 것이 더욱 더 좋다. 특히 양호한 실시 상태에 있어서, 상기 제1 분리기로부터 얻은 당화액 추출물의 비중은 28˚P 초과이고, 가장 좋기로는 30˚P 초과이다.
예상과는 달리, 본 발명의 방법으로 얻은 당화액 추출물 중에서 관찰되는 추출물의 손실률은, 일반적으로 5 중량% 미만, 좋기로는 4 중량% 미만, 더 좋기로는 3 중량% 미만, 가장 좋기로는 2 중량% 미만이다. 좋기로는, 가장 나중의 효율성은 당화액 분리 및 트럽 (trub) 분리의 양자를 비롯한 전체 맥아즙 제조 공정을 통하여 실현된다. 당화액 추출물의 제조 중의 추출물 손실량은 맥아즙 중의 추출물의 농도를 측정하기 위한 표준법 (예컨대, 안톤 파르 (Anton Paar)에 의한 밀도 측정법)에 의하여 맥주박 액층 중의 추출물 농도를 측정함으로써 적절하게 측정될 수 있다. 탈수된 맥주박 중에는 유리(遊離) 액체는 존재하지 않기 때문에, 상기 맥주박을 열수로 간편하게 추출시킨 다음, 여과에 의하여 배출된 맥주박을 분리시킬 수 있다. 상기 추출물 손실량은 첨가된 물의 양을 감안하여, 상기 추출액 중의 측정된 추출물 농도로부터 산출할 수 있다.
특히, 본 발명의 방법에 일련의 3개 이상의 분리기가 사용되는 경우, 추출물 손실률은 매우 효율적으로 최소화될 수 있다. 따라서, 본 발명의 양호한 실시 상태는 다음의 공정, 즉
a. 상기 제2 분리기로부터 얻은 맥주박을 제2 혼합 용기에 이송하고, 이를 스파징 용수와 혼합하는 공정과,
b. 상기 맥주박과 스파징 용수로 이루어진 혼합물을 제3 분리기에 이송하여 맥주박을 제거하는 공정과,
c. 상기 제3 분리기로부터의 수성류를 스파징 용수로서 상기 제1 혼합 용기에 재순환시키는 공정
을 더 포함하는 전술한 방법에 관련되어 있다.
상기 제2 분리기로부터 얻은 수성류의 비중은, 일반적으로 1 내지 10˚P 범위, 좋기로는 1 내지 8˚P 범위이다. 상기 제3 분리기로부터 얻은 수성류의 비중은 일반적으로 매우 낮고, 이는 맥주박이 본질적으로 배출되었다는 것을 나타낸다. 좋기로는, 상기 제3 분리기로부터 얻은 수성류의 비중은 0.1 내지 2˚P 범위이고, 더 좋기로는 0.1 내지 1.5˚P 범위이다. 제2 및 제3 분리기로부터 얻은 수성류 중에 실현되는 비중은 초기 당화액 추출물 중에 달성된 추출물 농도에 크게 좌우된다.
추출물 손실률을 최소로 하면서 고비중 당화액 추출물을 제조하려면, 상기 제2 분리기로부터 얻은 수성류를 전부 상기 당화액 생성 공정에 재순환시키는 것이 좋다. 상기 당화액 생성 공정에 있어서, 상기 제2 분리기로부터의 수성류 외에, 양조장의 하향류를 형성하는, 예컨대 효모 세척 공정으로부터 생성되는 수성류도 역시 사용될 수 있다. 상기 제2 분리기로부터의 재순환된 수성류는 상기 당화액 생성 공정 중에 사용되는 전체 액체 중의, 일반적으로 80 중량% 이상, 좋기로는 90 중량% 이상을 구성한다. 가장 좋기로는, 상기 제2 분리기로부터의 재순환된 수성류는 상기 당화액 생성 공정 중에 사용되는 당화액 생성 액체 전부를 제공한다.
다음의 실시예에 의하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.
실시예 1
햄머 분쇄한 맥아 분말의 유동류 136 ㎏/시간을 70 ℓ의 연속 교반 탱크 반응기 중에 도입하고 50℃ 온도의 양조수 313 ㎏/시간과 혼합한다. 그 후, "당화액"이라고 부르는 상기 혼합물의 일부를 수직 원주형의 관류 흐름형 반응기에 공급한다 (340 ℓ/시간). 이 맥아 당화액 유동류는 필요한 효소 (전분 분해 아밀라제)를 제공하여 이 반응기에서의 열처리 도중 점성을 감소시킨다. 사용되는 반응기 형식은 하이네켄 (Heineken)에 의한 선행 특허 (WO 92/12231)에 기재된 바 있다. 상기 당화액의 나머지 부분을 50 ℓ의 연속 교반 탱크 반응기 중에 압송하고 이 반응기에 옥수수 가루의 유동류 59 ㎏/시간을 물 140 ㎏/시간과 함께 도입한다. 상기 한 데 모은 유동류의 온도는 상기 옥수수 가루의 겔화 온도 훨씬 이하인 50℃이다. 상기 옥수수 중의 전분을 효소 작용에 의하여 겔화 및 액화하기 위하여, 맥아 당화액, 옥수수 가루 및 물로 이루어진 현탁액에 직접 증기 주입법을 수행하여 온도를 78℃로 상승시킨다. 이 온도에서 상기 전분의 상당량이 겔화되지만, 맥아 효소에 의하여 액화되기도 한다. 이들 효소가 없는 경우, 상기 전분은 즉시 걸쭉한 페이스트를 형성하여 장치를 막히게 한다. 이 제1 온도 상승 후에, 상기 효소는 길이가 1 m인 관류 흐름형 반응기 중에서 5 분간 상기 전분에 대하여 작용하게 된다. 그 다음, 또 다른 직접 증기 주입법 처리가 이어지는데, 이로 인하여 온도가 100℃로 상승하고 상기 전분 과립은 이 온도에서 5 분간의 휴지기에 의하여 유사한 관류 흐름형 반응기 중에서 완전히 겔화된다.
이제, 완전히 겔화된 전분 과립을 함유하는 유동류 (디콕션 유동류)도 역시 전술한 교반 관류 흐름형 반응기 중에 압송하고, 이 반응기에서 상기 유동류를 상기 맥아 당화액 유동류와 혼합한다. 온도가 100℃인 상기 디콕션 유동류를 온도가 50℃인 상기 맥아 당화액 유동류와 혼합하여 온도가 67℃인 전체 당화액 유동류를 얻는다. 가열 자켓 (heating jacket)을 사용하여 67℃의 당화 온도로 조절한다. 상기 컬럼의 정부에서, 상기 당화액을 가열 자켓에 의하여 78℃의 온도로 가열하고 반응기 전체를 단열시켜 열손실을 최소화한다. 상기 당화액의 칼럼 내 총체류 시간은 65 분이고 그 결과 얻은 당화액을 당화액 분리 구역 중에 도입한다.
상기 당화액로부터의 맥아 껍질과 기타의 고체의 분리를 2개의 디켄터에 의하여 수행한다. 이들 디켄터는 정제액과 농후(濃厚)한 맥주박을 연속 폐기하는 스 크롤형 보울 원심 분리기이다. 제1 디켄터는 3,500 rpm의 회전 속도 및 2 rpm의 차등(差等) 스크류 속도에서 운전된다. 이 디켄터는 이론적 용량 인자의 값이 1,700 ㎡이다.
원심 분리기의 이론적 용량 인자 (SIGMA 값)는 원주형 보울의 길이 (L), 중력 가속도 (g), 각속력 (ω), 댐 링 (dam ring) 또는 오버플로우 링 (overflow ring)의 반경 (r 1 ) 및 원주형 보울의 반경 (r 2 )간의 다음의 관계식에 따라 산출된다.
Figure 112008087622984-PCT00007
상기 생성물 (당화액 추출물)을 상기 제1 디켄터로부터 그 다음 단위 작업 (비등)에 배출시키고, 맥주박을 소형의 연속식 교반 탱크 반응기 중에 방출시킨다. 후자에 있어서, 80℃의 세척수 506 ℓ/시간을 13 분의 체류 시간으로 가하고, 맥주박 입자와 물을 균일하게 혼합한다.
그 결과 얻은 혼합물의 액층을 2 rpm의 차등 스크류 속도, 4000 rpm, 1,800 ㎡의 이론적 용량 인자에서 운전되는 제2 디켄터에 의하여 분리시킨다. 상기 정제액의 상층액을 재순환시키고 상기 당화액 생성 컬럼의 배출액과 혼합하는데, 이 혼합물이 상기 제1 디켄터의 공급액이다. 상기 제1 디켄터로부터의 생성물 유동류는 추출물 농도가 14.8˚P이다. 양자의 디켄터에는 모두 원심 분리형 팬이 장착되었고, 그 결과 상기 상층액 출력부에 대한 펌프로서 작동한다.
이제, 상기 당화액 분리로부터 얻은 생성물은 맥아즙이라 부르는데, 이는 유 속이 1030 ㎏/시간이다. 호프 추출물을 140 g/시간의 속도에서 연속하여 인-라인 (in-line)으로 투여하고, 그 혼합물을 직접 증기 주입법 의하여 102℃의 온도로 가열한다. 상기 제1 디켄터의 포지티브 헤드 (positive head)에 의하여, 상기 맥아즙을 관류 흐름형 반응기 중에 압송한다. 이 컬럼 반응기의 특성은 전술한 당화액 생성 전환 컬럼의 것과 동일하다. 이 반응기의 부피는 1 ㎥이고 체류 시간은 60 분이다. 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 구조의 스트리핑 컬럼 (stripping column) 중에서 처리한다. 1.5 bar의 증기를 역류식 운전 중에 사용하여 좋지 않은 맛의 화합물 (주로 DMS)을 15 ㎏/시간의 유속 및 상기 스트리퍼 (stripper)의 정부에서 대기압 조건으로 제거한다. 상기 스트리퍼의 저부로부터 나오는 맥아즙을 무시해도 좋은 부피의 소량의 완충제 중에 공급하고 불연속 배출형의 원심 분리기 중에 직접 공급한다. 이 기계는 회전 속력이 7,400 rpm이고 이론적 용량 인자가 13,000 ㎡이다.
원심 분리기의 이론적 용량 인자는 문헌 ["Solid-Liquid Separation", 2nd edition, 1981, by Ladislav Svarovsky, Butterworth-Heineman]에 기재되어 있는 방법에 기초하여 산출된다. 상기 인자는 디스크의 수 (n), 중력 가속도 (g), 각속력 (ω), 상기 디스크와 수직 공급관의 각도 (α), 디스크 용기의 내부 반경 (r 1 ) 및 디스크 용기의 외부 반경 (r 2 )간의 다음의 관계식에 따라 산출된다.
Figure 112008087622984-PCT00008
그 다음, 상기 맥아즙의 냉각 반응을 2개의 병렬 플레이트와 프레임 (frame) 맥아즙 냉각기 중에서 수행하여, 2 단계 물-글리콜 장치에 의하여 맥아즙의 온도를 95 내지 100℃로부터 8℃로 하강시킨다.
총량이 2.2 ㎥인 냉각된 맥아즙을 활성 효모가 2.5 g/ℓ의 농도로 혼합되어 있는 원주형/원추형 발효 탱크에 공급한다. 연속 산화 반응은 인-라인 에어레이션 (aeration)에 의하여 달성된다. 초기 배치 발효는 10℃에서 수행하였는데, 상기 추출물 농도가 6.5˚P에 도달하는 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 6 일간 유지시켰다.
이어서, 상기 맥주를 수직 디스크형의 키젤구르 브라이트 비어 필터 (kieselguhr bright beer filter)로 여과하였다. 이 여과 후, 상기 맥주를 통상의 PVPP의 투여 및 필요한 PVPP 여과로 안정화시켰다. 최종적으로, 상기 맥주를 적당한 용기 (유리병)에 포장하였다.
실시예 2
햄머 분쇄한 맥아 분말의 유동류 120 ㎏/시간을 70 ℓ의 연속 교반 탱크 반응기 중에 도입하고 50℃ 온도의 양조수 240 ㎏/시간과 혼합한다. 그 후, "당화액"이라고 부르는 상기 혼합물의 일부를 실시예 1에 기재되어 있는 수직 원주형의 관 류 흐름형 반응기에 공급한다.
맥아가 첨가되지 않은 쌀 분말 형태의 부원료를 100 ㎏/시간의 유속에서 50 ℓ의 연속 교반 탱크 반응기 중에 도입하고, 이 반응기 중에 물의 유동류 210 ㎏/시간을 가하였다. 내열성 전분 분해 아밀로이드 분해 효소의 유동류를 도입하여 연속 열처리 중에서 점성을 저하시킨다. 그 결과 얻은 혼합물의 온도는 상기 쌀 전분의 겔화 온도 훨씬 이하인 50℃이다. 상기 쌀 중의 전분을 효소 작용에 의하여 겔화 및 액화시키기 위하여, 쌀 분말, 효소 및 물로 이루어진 현탁액에 직접 증기 주입법을 수행하여 온도를 78℃로 상승시킨다. 이 온도에서 상기 전분의 상당량이 겔화되지만, 아밀로이드 분해 효소에 의하여 액화되기도 한다. 이들 효소가 없는 경우, 상기 전분은 즉시 걸쭉한 페이스트를 형성하여 장치를 막히게 한다. 이 제1 온도 상승 후에, 상기 효소는 길이가 1 m인 관류 흐름형 반응기 중에서 5 분간 상기 전분에 대하여 작용하게 된다. 그 다음, 또 다른 직접 증기 주입법 처리가 이어지는데, 이로 인하여 온도가 100℃로 상승하고 상기 전분 과립은 이 온도에서 5 분간의 휴지기에 의하여 유사한 관류 흐름형 반응기 중에서 완전히 겔화된다. 상기 적절한 당화 온도 (이 실시예에서는 67℃)를 달성하기 위하여, 상기 맥아 당화액과 혼합하자마자, 상기 디콕션 유동류를 다관형(多管型) 열교환기 중에서 적절한 온도로 냉각시킨다.
이 냉각된 유동류를도 역시 전술한 교반 관류 흐름형 반응기 중에 압송하고, 이 반응기에서 상기 유동류를 상기 맥아 당화액 유동류와 혼합한다. 가열 자켓을 사용하여 67℃의 당화 온도로 조절한다. 상기 컬럼의 정부에서, 상기 당화액을 가 열 자켓에 의하여 78℃의 온도로 가열하고 반응기 전체를 단열시켜 열손실을 최소화한다. 상기 당화액의 칼럼 내 총체류 시간은 60 분이고 그 결과 얻은 당화액을 당화액 분리 구역 중에 도입한다.
상기 당화액로부터의 맥아 껍질과 기타의 고체의 분리를 2개의 디켄터에 의하여 수행한다. 이들 디켄터는 정제액과 누적된 맥주박을 연속 폐기하는 스크롤형 보울 원심 분리기이다. 제1 디켄터는 3,500 rpm의 회전 속도 및 3 rpm의 차등 스크류 속도에서 운전된다. 이 디켄터는 이론적 용량 인자의 값이 1,700 ㎡이다. 상기 생성물 (당화액 추출물)을 상기 제1 디켄터로부터 그 다음 단위 작업 (비등)에 배출시키고, 맥주박을 소형의 연속식 교반 탱크 반응기 중에 방출시킨다. 후자에 있어서, 80℃의 세척수 510 ℓ/시간을 13 분의 체류 시간으로 적용하고, 맥주박 입자와 물을 균일하게 혼합한다.
그 결과 얻은 혼합물의 액층을 3 rpm의 차등 스크류 속도, 4,000 rpm, 1,800 ㎡의 이론적 용량 인자에서 운전되는 제2 디켄터에 의하여 분리시킨다. 상기 정제액의 상층액을 재순환시키고 상기 제1 디켄터에 도입 전에 상기 당화액 생성 컬럼으로부터의 당화액과 혼합한다. 상기 제1 디켄터로부터의 생성물 유동류는 추출물 농도가 16.4˚P이다. 양자의 디켄터에는 모두 원심 분리형 팬이 장착되었고, 그 결과 상기 상층액 출력부에 대한 펌프로서 작동한다.
이제, 상기 당화액 분리로부터 얻은 생성물은 맥아즙이라 부르는데, 호프 추출물을 120 g/시간의 속도에서 연속하여 인-라인 (in-line)으로 투여하고, 그 혼합물을 직접 증기 주입법 의하여 102℃의 온도로 가열한다. 상기 제1 디켄터의 양극 성 헤드 (head)에 의하여, 상기 맥아즙을 관류 흐름형 반응기 중에 압송한다. 이 컬럼 반응기의 특성은 전술한 당화액 생성 전환 컬럼의 것과 동일하다. 이 반응기의 부피는 1 ㎥이고 체류 시간은 60 분이다. 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 구조의 스트리핑 컬럼 (stripping column) 중에서 처리한다. 1.5 bar의 증기를 역류식 운전 중에 사용하여 좋지 않은 맛의 화합물 (주로 DMS)을 15 ㎏/시간의 유속 및 상기 스트리퍼 (stripper)의 정부에서 대기압 조건으로 제거한다. 상기 스트리퍼의 저부로부터 나오는 맥아즙을 무시해도 좋은 부피의 소량의 완충제 중에 공급하고 불연속 배출형의 원심 분리기 중에 직접 공급한다. 이 기계는 회전 속력이 7,400 rpm이고 이론적 용량 인자가 13,000 ㎡이다. 상기 맥아즙의 분석 결과는 최종 희석도 한계가 82 내지 83%라는 것을 나타내었다.
그 다음, 상기 맥아즙의 냉각 반응을 2개의 병렬 플레이트와 프레임 (frame) 맥아즙 냉각기 중에서 수행하여, 2 단계 물-글리콜 장치에 의하여 맥아즙의 온도를 95 내지 100℃로부터 8℃로 하강시킨다.
총량이 2.2 ㎥인 냉각된 맥아즙을 활성 효모가 2.5 g/ℓ의 농도로 혼합되어 있는 원주형/원추형 발효 탱크에 공급한다. 연속 산화 반응은 인-라인 에어레이션에 의하여 달성된다. 초기 배치 발효는 10℃에서 수행하였는데, 상기 추출물 농도가 6.5˚P에 도달하는 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 6 일간 유지시켰다.
이어서, 상기 맥주를 수직 디스크형의 키젤구르 브라이트 비어 필터 (kieselguhr bright beer filter)로 여과하였다. 이 여과 후, 상기 맥주를 통상의 PVPP의 투여 및 필요한 PVPP 여과로 안정화시켰다. 최종적으로, 상기 맥주를 적당한 용기 (유리병)에 포장하였다.
실시예 3
맥아 분말과 맥아를 가하지 않은 옥수수 분말의 혼합물을 사용하여, 맥아즙 생산 공정의 종말기(終末期)에 추출물 농도가 18˚P인 맥아즙 4.5 ㎥/시간의 유동류를 생성시킨다. 이 맥아즙을 연속 발효기 중에서 발효 및 숙성시킨 다음, 배치 저장 탱크 중에서 안정화시키고, 원심 분리기에서 분리하고 브라이트 비어 필터 (bright beer filter)로 여과한다.
상기 공정의 초기에, 1,620 ℓ/시간의 양조수 (47℃)를 720 ㎏/시간의 맥아 분말과 연속하여 혼합한다. 이 맥아 분말은 2.5 ㎜ 스크린이 장착된 햄머 분쇄기에 의하여 제조하였다. 이들 2개의 유동류를 모두 45℃의 온도에서 운전 용량이 80 ℓ인 연속 교반 탱크 반응기 중에 공급한다. 그 결과 얻은 맥아 당화액 유동류의 일부를 실시예 1에 기재되어 있는 것과 유사한 후속되는 관류 흐름형 당화액 생성 컬럼에 접속시킨다. 상기 맥아 당화액 유동류의 나머지 부분 (250 ℓ/시간)을 맥아를 가하지 않은 옥수수 분말을 최종 맥주 생성물용 첨가제로서 사용하는 것을 가능하게 하는 병렬된 공정 중에 공급한다.
이 연속 디콕션 공정에 있어서, 맥아를 가하지 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 ℓ의 용기 내의 온도는 50℃인데, 이는 상기 옥수수 전분의 과도한 겔화 및 이와 관련된 점성의 증가를 방지하기에 충분히 낮은 온도이다. 상기 혼합물을 직접 증기 주입점을 경유하여 제1 홀딩 컬럼 (holding column) 에 압송한다. 증기를 주입하여 상기 디콕션 유동류의 온도를 75 내지 78℃로 상승시키고, 상기 옥수수 전분의 일부를 겔화시킨다. 그러나, 상기 맥아 당화액이 일부 존재하기 때문에, 그 맥아로부터의 아밀라제에 의하여 중합체성 전분 스트레인 (strain)이 붕괴되고 점성이 낮아진다. 상기 특정 온도에서의 15 분간의 체류 온도에 의하여 점성은 또 다른 100℃로의 온도 증가가 수용할 수 없을 정도로 높은 점성이 발생하는 일이 없이 적용될 수 있는 수준으로 저하되는 것이 가능하다. 이 제2 공정은 또 다른 직접 증기 주입법과 단일한 관류 흐름형 반응기 중의 5 분간의 체류에 의하여 수행된다. 그 결과 얻은 겔화된 혼합물을 90℃로 냉각시킨 다음, 당화액 생성 컬럼 중에 도입하고, 이 컬럼에서 상기 혼합물을 분리된 맥아 당화액 유동류와 혼합하여 아밀라제 활성과 맥아 및 옥수수의 전분의 당으로의 완전한 전환을 위하여 최적인 온도의 혼합 유동류를 생성한다.
상기 당화액 생성 공정용 원주형의 관류 흐름형 반응기는 하이네켄 (Heineken)에 의한 선행 특허 (WO 92/12231)에 기재된 바 있다. 상기 컬럼의 정부의 소정의 높이에서, 당화액을 직접 증기 주입법에 의하여 가열한다. 온도는 맥아 전분이 발효성 당으로 전환되는 것이 목적 생성물에 적합하도록 선택한다. 이 실시예 중의 온도 프로파일에는 66℃에서의 당화 휴지기와 78℃의 매싱 오프 (mashing-off) 온도로 있다. 상기 당화액은 체류 시간이 100 분이고, 그 결과 얻은 당화액을 당화액 분리 구역에 공급한다.
상기 당화액 분리 구역은 정제액과 누적된 맥주박을 연속 폐기하는 2개의 스크롤형 보울 원심 분리기로 구성되는데, 일반적으로 디켄터로서 알려져 있다. 제1 디켄터는 3,650 rpm의 회전 속도 및 10 rpm의 차등 스크류 속도 및 6,200 ㎡의 이론적 용량 인자 값으로 운전한다. 상기 생성물 (당화액 추출물)을 상기 제1 디켄터로부터 그 다음 단위 작업 (비등)에 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 현탁액을 얻는다. 그 결과 얻은 혼합물의 액층을 4,000 rpm의 회전 속도, 20 rpm의 차등 스크류 속도 및 2,600 ㎡의 이론적 용량 인자에서 운전되는 제2 디켄터에 의하여 분리시킨다. 상기 정제액의 상층액을 재순환시키고 상기 당화액 생성 컬럼으로부터의 배출류와 한 데 합한다. 이로 인하여 상기 제1 디켄터의 공급액 중의 추출물 농도는 약 17˚P로 저하된다. 상기 제2 디켄터로부터의 맥주박은 사일로 (silo)에 배출한다. 양자의 디켄터에는 모두 원심 분리형 팬이 장착되었고, 그 결과 상기 상층액 출력부에 대한 펌프로서 작동한다.
이제, 상기 당화액 분리로부터 얻은 생성물은 맥아즙이라 부르는데, 유속은 4.5 ㎥/시간이다. 호프 추출물을 32 g/시간의 속도에서 인-라인 (in-line)으로 투여하고, 그 혼합물을 직접 증기 주입법 의하여 105℃의 온도로 가열한다. 상기 제1 디켄터의 양극성 헤드 (head)에 의하여, 상기 맥아즙을 관류 흐름형 반응기 중에 압송한다. 이 컬럼 반응기의 특성은 전술한 당화액 생성 전환 컬럼의 것과 동일한데, 다만 높이는 상기 공정의 이 부분에 있어서 유속이 증가함에 따라 비례하여 증가한다. 그러므로, 체류 시간은 67 분이다. 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 구조의 스트리핑 컬럼 (stripping column) 중에서 처리한다. 1.5 bar의 증기를 역류식으로 사용하여 좋지 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 직접 공급한다. 이 기계는 회전 속력이 7,400 rpm이고 SIGMA 값은 70,000 ㎡이다.
그 다음, 상기 맥아즙의 냉각 반응을 2개의 병렬 플레이트와 프레임 (frame) 맥아즙 냉각기 중에서 수행하여, 2 단계 물-글리콜 장치에 의하여 맥아즙의 온도를 95 내지 100℃로부터 4℃로 하강시킨다.
냉각된 맥아즙을 순운전 용량이 14 ㎥인 제1 교반 발효 용기 중에 공급한다. 이 용기는 물 이외에 농후한 효모를 주성분으로서 함유하는 이 공정의 하향류 말단으로부터의 공기가 주입된 재순환류(再循環流)의 연속 첨가에 의하여 10℃의 온도 및 호기성(好氣性) 조건하에서 운전된다. 이 용기 내의 비중은 13˚P이다. 발효를 위하여 필요한 효모를 전술한 재순환류의 형태로 첨가한다.
상기 제 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 원래 비중은 7˚P이고 상기 효모 농도는 80 g 젖은 효모/ℓ이다. 이 용기의 배출액은 2개의 유동류로 분할되는데, 한 부분은 이 공정의 말기로부터의 또 다른 유동류와 한 데 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 원래 비중은 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 젖은 효모/ℓ이다. 이 유동류의 일부는 이 발효 공정의 전방부에 재순환되고, 일부는 잉여의 폐기 효모 저장기에 이송된다. 잉여 효모 저장기에 이송된 효모의 부분은 상기 효모 침전 용기의 정부에서 나오는 양과 상기 발효 용기 중에서 생장하는 효모의 양에 의하여 조절된다. 상기 효모 침전 용기의 정부로부터의 미숙성 맥주를 배치 숙성 탱크 또는 연속 숙성 용기 중의 어느 한 가지 중에 연속 공급한다.
배치를 선택하는 경우에 있어서, 상기 숙성 탱크의 운전 용량은 24 시간 내에 생성되는 발효된 맥아즙의 총부피와 동일하다. 온도는 상기 숙성 탱크를 행하는 파이프 중에서의 열교환 및/또는 자연 발효열 발생에 의하여 15℃로 상승된다. 이 온도는 아세토락테이트 (신진 대사 발효 생성물)가 디아세틸로 전환되는 것을 돕는 다. 이 상태 중에 효모가 존재하기 때문에, 상기 효모는 디아세틸과 반응하여 디아세틸을 아세토인 또는 후속 대사 산물로 전환시킨다. 이에 따라, 상기 맥주 중의 디아세틸의 부정적인 영향은 제거되고 잔류하는 디아세틸의 농도는 일반적으로 <20 ppb로 측정된다. 아세틸의 농도가 수용할 수 있는 수준에 도달한 후, 상기 맥주를 -1.5℃로 냉각시키고 수 일간 저장한다. 이 기간 후, 상기 맥주를 여과 조제 키젤구르 (bodyfeed kieselguhr) 80 내지 100 g/ℓ가 들어 있는 키젤구르 위에서 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, 나무통, 깡통) 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 정부에 연속 공급한다. 이 실시예에 있어서, 상기 맥주를 다관형 열교환기를 사용하여 13℃로부터 15℃로 가열하였다. 이로 인하여 초기 발효 도중 생성된 α-아세토락테이트의 디아세틸로의 전술한 전환이 촉진되게 된다. 상기 효모는 맥주 전체에 걸쳐 침전하게 되고, 디아세틸 및 기타의 인접 케톤류의 아세토인 및 후속되는 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 효모 는 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 배치 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 분리기에 대하여 분리시킨다. 이 처리 직후, 맥주를 6,000 내지 8,000 hl의 여과 운전으로 4 내지 5.5 hl/㎡/시간의 일반적인 유속에서 키젤구르 여과기에 대하여 여과한다.
이 맥주를 PVPP 처리에 의하여 안정화시킨 다음, 목적하는 포장재 (병, 깡통, 나무통) 중에 포장한다.

Claims (13)

  1. 다음의 공정, 즉
    a. 제1 맥아 효소 원료를 물과 혼합하여 수용성 맥아 효소 현탁액을 얻는 공정과,
    b. 별도로, 전분의 현저한 겔화를 일으키지 않는 온도 조건을 유지하면서, 제2 효소 원료를 1종 이상의 전분 함유 부원료와 혼합하여 디콕션 현탁액을 얻는 공정과,
    c. 상기 디콕션 현탁액에 60 내지 85℃에서의 제1 열처리를 수행하면서 상기 전분을 동시에 부분적으로 겔화 및 효소 분해시키는 공정과,
    d. 상기 디콕션 현탁액에 상기 제1 열처리보다 더 높은 온도에서의 제2 열처리를 수행하여 상기 전분을 증가된 속도에서 더 높은 정도로 겔화시키는 공정과,
    e. 상기 제2 열처리로부터 얻은 열처리된 디콕션 현탁액을 상기 공정 a로부터의 수용성 맥아 효소 현탁액과 혼합하여 당화액을 얻는 공정과,
    f. 상기 당화액을 35 내지 85℃에서 20 분 이상 유지시키는 공정과,
    g. 상기 열처리된 당화액으로부터 맥주박을 제거하여 당화액 추출물을 제조하는 공정
    을 포함하는 디콕션 당화액 생성에 의한 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공정 a에서 제조된 수용성 맥아 효소 현탁액의 일부는 상기 공정 b의 제2 효소 원료로서 사용되는 것인 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공정 a에서 제조된 수용성 맥아 효소 현탁액의 1 내지 50 중량%는 상기 공정 b의 제2 효소 원료로서 사용되고, 상기 수용성 맥아 효소 현탁액의 나머지는 상기 제2 열처리로부터 얻은 가열된 디콕션 현탁액과 혼합되는 것인 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
  4. 전술한 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 당화액 추출물 중에 함유되어 있는 발효성 당의 5 중량% 이상은 상기 1종 이상의 전분 함유 부원료로부터 유래되는 것인 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
  5. 전술한 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 공정 a의 수용성 맥아 효소 현탁액의 조성과 상기 공정 b의 제2 효소 원료의 조성은 동일한 것인 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
  6. 전술한 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 전분 함유 부원료는 쌀, 옥수수, 사탕수수, 호밀, 귀리, 밀, 콘 (corn), 타피오카 가루, 감자, 맥아, 보리 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 곡물로부터 유래되는 것인 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
  7. 전술한 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 전분 함유 부원료는 토리피케이션 (torrification), 플래이킹 (flaking), 쿠킹 (cooking), 미크로화 (micronisation), 로스팅 (roasting)에 의하여 예비 처리되는 것인 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
  8. 전술한 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제2 열처리까지의 디콕션 현탁액의 점성은 10 Pa·s 이하, 좋기로는 5 Pa·s 이하, 좋기로는 1 Pa·s 이하인 것인 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
  9. 전술한 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 디콕션 현탁액의 제1 및 제2 열처리는 증기 주입법을 포함하는 것인 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
  10. 전술한 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 디콕션 현탁액은 상기 제2 열처리 후 그리고 상기 수용성 맥아 효소 현탁액과의 혼합 전에 60 내지 100℃의 온도로 냉각되는 것인 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
  11. 전술한 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 디콕션 현탁액은 상기 제2 효소 원료를 1종 이상의 전분 함유 부원료 및 추가의 수분과 혼합함으로써 제조되는 것인 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
  12. 전술한 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 맥아 효소 현탁액과 상기 디콕션 현탁액 중의 고형분 함량은 200 내지 500 g/ℓ의 범위 내에서 유지되는 것인 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
  13. 전술한 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용성 맥아 효소 현탁액과 상기 디콕션 현탁액을 제조하는 데 사용되는 물은 상기 당화액 추출물 제조로부터의 재순환된 세척수 유동류인 것인 당화액 추출물의 연속 제조 방법.
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