KR20090040264A - 맥아즙의 발효법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 맥아즙 연속 발효법에 관한 것으로서, 이 방법은
- 생물학적으로 활성인 효모를 사용하여 맥아즙을 발효하여 알코올 함유 발효액을 생성하는 공정과,
- 생물학적으로 활성인 효모를 10 g/ℓ이상 함유하는 발효액을 숙성 용기에 도입하는 공정과,
- 침전 함유 효모와 상징액을 발효 용기로부터 각각 제거하는 공정과,
- 침전을 함유 효모의 적어도 일부를 맥아즙 발효에 임의로 재순환시키는 공정
을 포함하고, 숙성 용기 중에서의 발효액의 체류 시간은 6 시간을 초과한다. 본 발명에 의한 방법은, 종래의 연속법은 적어도 2 개의 분리 공정 단계, 즉 효모 분리 공정과 숙성 공정을 필요로 하는 반면, 본 발명은 숙성 단계와 효모 분리 단계를 하나의 공정으로 통합하는 장점을 제공한다. 따라서, 방법은, 숙성에 필요한 비교적 높은 체류 시간이 실질적으로 모든 조건하에서 효율적인 침전을 달성시키므로 매우 완전하다.
Description
본 발명은 맥아즙의 일련의 발효법에 관한 것으로서, 이 발효법은 생물학적으로 활성인 효모를 사용하여 알코올을 함유 발효액을 생성한 다음, 맥아즙을 발효시켜 효모를 제거하고 숙성하는 것을 포함한다. 본 발명의 발효법은 알코올성 맥주의 생산에 특히 적합하다. 본 발명은 상기 방법에 사용될 수 있는 장치도 역시 제공한다.
맥주를 제조하기 위해, 양조자들은 물과 보리를 사용하여 단맛의 액체 (맥아즙이라고 부르는)를 만들고, 호프 (hop)로 풍미를 낸 다음 효모로 발효한다. 기본적인 공정은 간단할 수 있으나, 이를 실행하는 것은 고도로 정교하다. 가장 중요한 단계는 제맥, 양조 및 발효, 숙성에 이은, 여과와 병입 (보틀링)을 하는 것이다. 발효 도중에 맥아즙 내에서 추출된 탄수화물은 효모에 의해 알코올과 이산화탄소로 전환되고, 새로운 효모 세포가 형성된다. 숙성 단계는 맥주 양조 과정의 주요 특징으로서, 숙성은 숙성되고 일관된 풍미를 만드는 데 필요하다. 초기의 발효 도중에, 제 1 단계들 중의 하나는 효모 성장이다. 이 단계 중에, 효모 세포는 증가하여, 아미노산 합성을 비롯한 모든 생화학적 활동이 "개시 (스위치-온)된다." 발린 합성(아미노산)의 생화학적 경로 중에서, 알파-아세토락테이트가 과도한 양으로 형성되 고 효모 세포에 의하여 맥아즙 중에 분비된다. 효모 세포 외부의 맥아즙 중에서 알파-아세토락테이트는 카르복시기 제거 반응에 의하여 화학적으로 디케톤, 디아세틸로 전환되는데, 알파-아세토락테이트의 디아세틸로의 전환은 pH, 온도 및 맥주의 산화-환원 상태에 의하여 조절된다.
디아세틸을 비롯한 다수의 디케톤은 강한 풍미 성분으로서, 미각 역치(taste sense threshold value)가 매우 낮다. 디아세틸은 미각의 역치가 약 0.10 내지 0.15 mg/ℓ이고, 강한 버터 맛 또는 버터 스카치 맛이 나는데, 이것이 "그린" 맥주 또는 "어린" 맥주 또는 미숙성 맥주의 특징이다. 초기 발효 후의 맥주 풍미의 균형을 잡으려면, 제2 발효 또는 다른 형태의 숙성을 이용하여, 인간의 미각 역치 이하로 디아세틸 농도를 감소시킨다. 전통적인 숙성법은 "제2 발효"가 관련된 이 단계 도중에, 효모 세포는 디아세틸을 소비하며, 효소적으로 디아세틸을 환원시켜 아세톤을 생성한다. 아세톤은 디아세틸보다 미각 역치가 매우 높다. 즉, 약 8 ~ 20 mg/ℓ이다.
디아세틸이 아세톤으로 전환되는 반응 속도는, 표준 양조 온도 및 조건하에서, 아세토락테이트의 디아세틸로의 반응 속도보다 훨씬 빠르다. 숙성 단계에서의 디아세틸의 형성을 방지하려면, 맥주가 숙성 단계에서 벗어날 때 존재하는 디아세틸 전구체들 (알파-아세토락테이트를 비롯한)의 양을 감소시키는 것이 필요하다. 이를 수행하지 않으면, 숙성 단계 후에 잔류하는 "잠재적인" 디아세틸이 맥주의 풍미를 변경시킬 수 있다.
제2 발효는 일반적으로 수일 또는 그 이상 지속될 수 있는 장기간 공정이며, "회분식(回分式)" 공정으로 수행된다. 양조업자들은 맥주를 더 신속하고, 더 저렴하게, 그리고 더 효율적으로 "숙성"하는 방법을 추구하여 왔다. 사용된 종래의 방법 중에서, 사용되는 것은 디아세틸 "레스트" (diacetyl "rest")이다. 이 공정에 있어서, 그린 맥주는 제1 발효에 이어 12 내지 18℃의 온도에서 수일 내지 약 일주일 동안 유지된다. 이 "레스트"는 모든 또는 실질적으로 모든 알파-아세토락테이트가 효모에 의해 분비되게 하고, 디아세틸로 환원되도록 하고, 이어서 디아세틸은 숙성 단계 효모에 의하여 효소적으로 환원시켜 아세톤을 생성한다.
연속 숙성 공정을 하면, 양조 효율을 증대시키고 양조 시간과 맥주 생산 비용을 감소시킬 수 있는 가능성이 있다.
맥주 등의 효모 발효 음료의 생산에 있어서, 연속식 숙성을 포함하는 연속 발효법은 다음과 같은 장점을 비롯한 여러 가지의 장점을 제공할 수 있다.
이들 연속 발효법의 잠재적인 장점은 오래 전부터 양조 산업 분야에서 인식되어 있었다. 따라서, 잠재적인 장점이 있는 연속 발효법을 고안하는 여러 가지 시도들이 있었다.
US 3,234,026은 마시기 좋은 맥주를 생산하기 위하여, 맥아즙을 연속적으로 발효하는 방법에 대하여 개시하고 있는데, 이 방법은, 별도의 용기들 내에서 별도의 효모 증식과 제품 형성 공정을 유지하는 공정, 효모 증식 단계에서 호기성 조건을 유지하는 공정, 제품 형성 단계에서 실질적으로 혐기성 조건을 유지하는 공정, 연속적으로 맥아즙을 효모 증식 단계에 도입하여, 여기서 효모 증식을 유지하는 공정, 효모 증식 단계로부터 제품 생산 단계의 유출물을 연속적으로 통과시키는 공정, 제품 형성 단계의 유출물로부터 효모를 분리하여, 분리된 효모의 일부를 제품 형성 단계로 재도입시킴으로써, 제품 형성 단계 내의 효모 농도를 인위적으로 고수준으로 유지하는 공정을 포함하고 있다. 이 US 특허는 효모가 신속하게 응집하여 저부에 침전하게 되는 분리 용기 중의 발효액으로부터 효모를 분리하는 방법을 교시하고 있다. 상기 US 특허는 정제된 발효액을 도관에 의하여 열교환기에 통과시켜서 감온(憾溫)시키고, 이어서 그 발효액을 소정 시간 유지할 수 있고 저장 및 마감 처리를 위해 꺼낼 수 있는 보유 용기에 통과시키는 방법도 역시 교시하고 있다.
GB-B 1 300 116은 연속 발효법을 기재하고 있는데, 이 발효법은 미발효 맥아 즙을 제1 발효 용기의 하부에 공급하는 공정, 본질적으로 이 발효법은 상향류로 통과 균질의 효모체를 함유하는 대역을 통하여 상기 발효 용기 내에서 맥아즙을 이동시키는 공정, 상기 부분 발효 맥아즙과 효모를 제2 용기 내의 중가 지점으로 통과시키는 공정, 상기 제2 용기의 상부로부터 발효 맥아즙을 제거하는 공정, 그리고 연속적으로 또는 간헐적으로, 상기 제2 용기의 저부에 침전된 효모를 제거하는 공정을 포함하고 있다. 상기 영국 특허는 부유 효모를 함유하는 발효 맥아즙을 제 2 용기로부터 제거하고 상기 부유 효모가 침강하는 침전조에 통과시켜 정제된 발효 맥아즙을 상기 침전조의 상부로부터 제거하는 실시 상태를 기재하고 있다.
EP-A 0 022 613은 연속 발효법을 기재하고 있는데, 이 발효법은 탄수화물 용액을 실질적으로 균질하게 분배된 효모와 탄수화물 용액이 들어 있는 발효 대역 중에 연속 공급하는 공정, 발효액의 일부를 가압 침전조에 연속 통과시키는 공정, 효모가 소진된 액을 상기 침전조의 상부로부터 제거하는 공정, 효모가 풍부한 액을 상기 침전조의 하부로부터 제거하여 발효 대역으로 복귀시키는 것을 포함한다.
DE-A 100 03 155는 그린 맥주가 고정 효모의 도움으로 생산되는 맥주의 생산을 가속시키기 위한 불연속 방법을 기재하고 있다. 그린 맥주는 0 내지 10℃로 냉각되는 2 개의 일련의 디칸터 내에서의 침강을 통하여 제거되는 비고정 효모를 약간 함유한다.
발명의 요약
본 발명자들은 맥아즙 연속 발효법을 개발하기에 이르렀는데, 이 발효법에서는 맥아즙을 생물학적으로 활성인 효모에 의하여 발효시킨 다음, 효모 분리 및 숙 성을 동일 용기 내에서 동시에 수행하는 개선된 맥아 연속 발효법을 개발하기에 이르렀다. 이러한 개선은 효모 함유 발효 맥아즙을 효모 함유 침전과 상징액이 별도로 제거되는 용기에, 이 용기 내에서의 6 시간 이상의 체류 시간 후에, 연속 도입함으로써 달성된다.
본 발명의 방법은 여러 가지 장점을 제공한다. 첫째로, 종래의 연속법은 적어도 두 가지 분리 공정, 즉, 효모 분리 공정 및 숙성 공정을 필요로 하는 반면, 본 발명은 숙성 공정 및 효모의 분리 공정은 하나의 공정으로 통합하였다. 따라서, 분리 공정 및 숙성 공정을 통합시킨 본 발명 방법에서는, 종래의 연속법에 비하여 총용기의 수에 있어서 1개의 용기가 절감된다. 둘째로, 본 발명의 방법은 숙성에 필요한 비교적 높은 체류 시간이 실질적으로 모든 조건하에서 효율적인 침전이 달성되도록 보장하므로, 매우 완전하다.
따라서, 본 발명은 맥아즙 연속 발효법에 관한 것으로서, 이 방법은,
- 생물학적으로 활성인 효모를 사용하여 맥아즙을 발효하여 알코올 함유 발효액을 생성하는 공정과,
- 생물학적으로 활성인 효모를 10 g/ℓ 이상 함유하는 발효액을 숙성 용기에 도입하는 공정과,
- 침전 함유 효모와 상징액을 발효 용기로부터 각각 제거하는 공정과,
- 침전을 함유하는 효모의 적어도 일부를 맥아즙 발효에 임의로 재순환시키는 공정
을 포함하고, 상기 숙성 용기에서의 발효액의 체류 시간은 6 시간, 좋기로는 12 시간, 가장 좋기로는 24 시간을 초과하는 방법이다.
특별히 지적하지 않는 한, "효모 함량" 또는 "효모 농도"라는 용어는 젖은 효모의 농도를 의미한다. 현탁액 중의 젖은 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.
본 발명은 일련의 2개 이상의 용기 중에서 숙성과 효모 침전이 동시에 달성되는 방법도 역시 포함한다. 따라서, "숙성 용기"라는 용어는 침전과 숙성이 동시에 일어나는 일련의 2개 이상의 숙성 용기도 역시 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"침전물을 함유하는 효모를 맥아즙 발효에 재순환"이라는 용어는, 침전물을 맥아즙 발효에 직접 재순환하는 것뿐만 아니라, 상기 맥아즙 발효를 유리하게 진행하는 효모 증식 단계에 재순환시키는 것도 포함한다.
본 공정은 특히, 맥주, 에일 맥주, 맥아주, 흑맥주, 섄디 (shandy)와 같은 발효된 효모 맥아즙 음료를 생산하는 데 적합하다. 좋기로는, 본 발명의 방법은 맥주, 특히 알코올성 맥주를 생산하는 데에 사용된다.
본 발명의 장점은 특히, 고농도의 효모를 함유하는 발효액인 경우이다. 따라서, 양호한 구체적인 실시 상태에 의하면, 발효액은 적어도 15 g/ℓ, 더 좋기로는 적어도 20 g/ℓ, 더욱 좋기로는 적어도 40 g/ℓ, 그리고 가장 좋기로는 적어도 60 g/ℓ의 효모를 함유한다. 보통 발효 용기 내의 효모 농도는 300 g/ℓ을 초과하지 않으며, 좋기로는 280 g/ℓ을 초과하지 않으며, 가장 좋기로는 250 g/ℓ을 초과하지 않는다.
본 발명의 방법에 있어서, 발효액은 숙성 용기의 상부로 적절히 도입되고, 효모를 함유하는 침전과 상징액이 모두 용기의 저부로부터 제거된다. 다른 방법으로서는, 발효액이 숙성 용기의 저부 가까이에 도입되고, 효모 함유 침전은 용기의 저부 영역으로부터 제거되며, 상징액은 용기의 상부역에서 제거된다. 효율적인 분리 단계와 효율적인 숙성 단계의 양자를 모두 수행하기 위해서는, 하항류 또는 상향류는 비와류류 (非渦流性)이어야 한다. 특히, 양호한 실시 상태에 따르면, 발효액은 수직 하향 또는 상향의 층류 (層流) 상태로 숙성 용기를 통과한다. 가장 좋기로는, 상기 발효액은 수직 하향류로 통과한다.
본 방법의 분리 효능은, 제거시 상징액 중의 생물학적으로 활성인 효모의 농도가, 숙성 용기에 도입되기 전의 발효액 중의 생물학적 활성 효소의 농도보다 적어도 5배 낮다는 사실로부터 명백하다. 좋기로는, 효소 농도의 감소는 적어도 7 인수, 더 좋기로는 적어도 10 인수이다.
숙성 용기로부터 제거시, 효모 침전은 보통 적어도 100 g/ℓ의 효모를 포함한다. 좋기로는, 제거된 침전의 효모 농도는 적어도 200 g/ℓ, 더 좋기로는 적어도 250 g/ℓ, 더욱 좋기로는 적어도 300 g/ℓ이다. 특히 양호한 실시 상태에 따르면, 제거된 침전의 효모 농도는 적어도 400 g/ℓ, 가장 좋기로는 적어도 500 g/ℓ이다. 특히 고농도의 효모로 발효를 수행하는 경우, 효모 함량이 높은 침전을 제거하고, 이것을 증식/발효에 재순환시키는 데에 유리하다.
효율적인 분리와 숙성을 수행하려면, 발효액은 효모 함유 침전이 형성되는 농도 (레벨)보다 충분히 높은 농도로 숙성 용기에 도입되어야 한다. 이 양호한 실시 시 상태는 다음과 같이 수학적으로 더 공식화할 수 있다.
- 농도 (x)는 숙성 용기에 함유된 액체의 농도인 경우,
- 농도 (y)는 숙성 용기 내의 효모 침전물의 농도인 경우,
- 농도 (a)는 숙성 용기에 도입된 발효 맥아즙의 농도인 경우, 다만 발효된 맥아즙이 농도 (x) 보다 높게 도입되는 경우, 농도 (a)는 농도 (x)와 일치하는 조건이고,
- 농도 (b)가 숙성 용기로부텨 상징액이 제거되는 농도를 나타내고,
- 농도 (x), (a) 및 (b)는 농도(y)보다 높고,
- 농도 (a)와 농도 (b) 사이의 수직 거리는 농도 (x)와 농도 (y) 사이 수직 거리의 적어도 50%, 좋기로는 60%, 더 좋기로는 적어도 70%를 나타낸다.
숙성의 효능은 숙성 중에 생성되는 알파-아세토락테이트와 디아세틸 농도의 감소에 의하여 적절히 설명된다. 본 방법에서, 제거 직후의 상징액 중의 알파-아세토락테이트와 디아세틸의 총농도는, 발효된 액체 내의 알파-아세토락테이트와 디아세틸의 총농도에 비하여 적어도 30%, 좋기로는 50%, 가장 좋기로는 70% 감소된다.
숙성 용기 내의 액체 온도는, 좋기로는 10 내지 30℃ 범위 내, 더 좋기로는 10 내지 20℃ 범위 내로 유지되는 것이 유리하다. 이 온도 범위 내에서 숙성이 매우 효율적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 발효는 현탁된 효모, 예를 들면 케리어 (carrier)에 고정되지 않은 현탁된 효모의 도움으로 수행되는 것이 좋다.
전형적으로, 발효액은 원래의 비중이 10 내지 35 °P 범위이다.
양호한 구체예에 의하면, 맥아즙 발효는 다음의 공정을 포함한다.
a. 맥아즙이 효모 함유 잔사의 재순환류와 혼합되고 효모가 현탁된 상태를 유지하는 호기성 조건 하에서 증식되도록 1개 이상의 일련의 증식 용기에 맥아즙을 도입하는 공정과,
b. 상기 증식 용기로부터 나온 효모 함유 맥아즙을 효모가 혐기성 조건하에서 현탁된 상태를 유지하고 맥아즙 내에 현존하는 탄수화물로 대사 할 수 있도록 하는 일련의 1개 이상의 발효 용기에 이동시키는 공정.
일련의 증식 용기 중의 효모의 농도는 10 g/ℓ을 초과, 더 좋기로는 20 내지 300 g/ℓ 범위 내이다.
맥아즙과 효모 함유 잔사의 혼합 후에, 예컨대 맥아즙이 증식 용기에서 나올 때 또는, 상기 1개 이상의 발효 용기 내에서 발효 중에, 더 다량의 맥아즙의 첨가에 의하여 효모 농도가 감소될 수 있다. 효모 농도는 증식 이후, 또한 효모 분리 전에 감소되지 않는 것이 좋다.
효모 침전의 일부를 숙성 용기로부터 1개 이상의 증식 용기에 재순환시킴으로써, 맥아즙의 발효가 고농도로 수행될 수 있다. 고농도 효모를 사용하면, 발효 시간 및/또는 발효기 용량을 실질적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 고농도의 효모로 계속적인 발효를 수행하는 것이 세균 감염에 덜 취약하다. 본 발명의 방법은 숙성 용기로부터 얻은 큰 덩어리의 효모 함유 잔사를 재순환시킴으로써 고효율로 실시할 수 있다. 양호한 실시 상태에 따르면, 발효 용기로부터 제거되는 10 내지 100%, 가장 좋기로는 50 내지 100%의 효모 침전이 발효에 재순환된다.
일반적으로, 상기 발효액 중에 존재하는 효모의 40% 이상이 발효 용기에 재순환된다. 더 좋기로는, 상기 발효액 중에 존재하는 효모의 60% 이상이 재순환되고, 가장 좋기로는 상기 발효액 중에 존재하는 효모의 75% 이상이 재순환된다. 상기 발효액 중에 존재하는 효모의 98% 이하가 재순환되는 것이 보통이다.
본 발명의 방법에서는, 상기 발효된 맥아즙 중에 존재하는 효모의 20% 이상, 특히 40% 이상이 상기 발효된 맥아즙을 정제하기 전에 또는 정제하지 않을 경우에는 그것을 충전(充塡)하기 전에 상기 발효된 맥아즙으로부터 제거된다. 상기 발효된 맥아즙 중에 존재하는 효모의, 좋기로는 60% 이상, 더 좋기로는 80% 이상, 더욱 더 좋기로는 90% 이상, 가장 좋기로는 95% 이상이 제거된다. 상기 효모는 침전법에 의하여 제거하는 것이 좋다.
높은 효모 증식률을 달성하기 위하여는, 효모가 현탁된 채로 유지되는 것이 중요하다. 이는 적당하게는 교반, 재순환, 이산화탄소 방출 및/또는 공기 공급에 의하여 달성될 수 있다. 일련의 1개 이상의 발효 용기 중의 효모의 생산성도 역시 효모가 현탁된 채로 유지되는 경우에 최적으로 된다. 좋기로는, 효모는 교반, 재순환 및/또는 이산화탄소 방출에 의하여 일련의 1개 이상의 발효 용기 중에서 현탁된 채로 유지된다. 특히 양호한 실시 상태에 있어서, 효모가 현탁된 채로 유지되고 용기들 내의 현탁액의 항상성이 보장될 수 있도록 본 방법에 사용된 증식 및 발효 용기는 모두 연속적으로 교반된다.
효모가 증식되기 위해서는 호기성 조건이 필요하기 때문에, 충분한 증식률을 달성하기 위해서는 증식 용기 중의 효모 세포가 충분한 산소를 사용할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 효모 함유 맥아즙에 공기나 산소가 연속적으로 도입될 수 있도록 하기 위하여 교반 및/또는 재순환이 사용될 수 있다. 본 발명의 유리한 실시 상태에 있어서, 가압된 산소 함유 가스 (예를 들어, 공기)가 효모 함유 맥아즙 또는 효모 함유 맥아즙 위의 공간에 연속적으로 도입된다. 별법으로서는, 증식 용기에 도입되기 전에 효모 함유 잔사의 재순환 유동류 또는 맥아즙 유동류에 상기 가압된 산소 함유 가스를 주입한다. 또 하나의 별법에서는, 산소 함유 가스를 효모 함유 맥아즙에 직접 도입하는데, 예를 들면 증식 용기의 저부 근처에 복수 개의 주입구를 통해서 가스를 주입함으로써 도입한다. 특히 양호한 실시 상태에 있어서, 산소는 증식 용기에 유입되기 전에 맥아즙 유동류에 도입시킴으로써 공급된다. 이러한 실시 상태는, 산소 농도를 정확히 조절할 수 있다는 장점이 있다. 산소는 주요 맥아즙 유동류를 기준으로 계산하여, 8 ppm 이상, 좋기로는 10 내지 40 ppm의 양으로 효모 함유 맥아즙에 도입된다.
증식 용기 중에 사용된 유리한 증식 조건에 기인하여, 상당량의 효모가 본 발명의 방법에서 생성된다. 보통은 발효된 맥아즙 1 리터 당 5 g 이상, 좋기로는 10 g 이상의 젖은 효모가 생성된다. 좋기로는, 발효된 추출물 1 g당 0.05 g 이상, 더욱 좋기로는 0.08 g 이상 및 가장 좋기로는 0.1 g 이상의 젖은 효모가 생성된다 (15°P는 kg 당 150 g 추출물과 동일). 증식 용기에서 고농도의 효모를 유지하기 위하여는 재순환된 효모 함유 잔사에 효모가 다량 함유되어 있어야만 한다. 보통은, 재순환된 효모 함유 잔사는 150 g/ℓ 이상, 좋기로는 200 g/ℓ 이상의 젖은 효모를 함유한다. 더욱 좋기로는, 재순환된 잔사는 250 g/ℓ 이상의 젖은 효모를 함유한다. 특히 양호한 실시 상태에 있어서, 재순환된 잔사의 효모 함량은 300 g/ℓ 이상이고, 더욱 좋기로는 400 g/ℓ 이상이며, 가장 좋기로는 500 g/ℓ 이상이다. 발효가 고농도의 효모에서 수행되는 경우에, 증식/발효 단계로 매우 높은 효모 함량의 잔사를 재순환시키는 것이 유리하다.
일련의 1개 이상의 증식 용기 내의 액체의 온도는 5 내지 40℃ 범위, 좋기로는 6 내지 25℃ 범위, 더 좋기로는 6 내지 18℃ 범위 내에 유지되는 것이 적절하다. 상기 증식 용기는, 특히 가압 공기 또는 산소를 상기 용기 중에 도입하는 경우, 초대기압에서 운전될 수 있다. 상기 증식 용기는 1 내지 1.5 대기압에서 운전하는 것이 좋다.
발효 용기 내에서 발효 맥아즙의 온도는 5 내지 25℃ 범위, 좋기로는 6 내지 25℃ 범위, 더 좋기로는 8 내지 18℃ 범위에서 적절하게 유지된다. 특히 양호한 실시 상태에 따르면, 본 발명의 방법에는 2개 이상의 발효 용기가 사용된다. 2개 이상의 발효 용기를 사용하면, 가장 마지막의 발효 용기 직전의 용기에서 더 높은 추출물 전환률이 달성될 수 있다는 장점이 있다. 일반적으로, 일련의 4개 이하의 발효 용기가 사용된다. 가장 좋기로는, 본 발명의 방법에는 일련의 2개 또는 3개의 발효 용기가 사용된다.
본 발명의 특히 유리한 실시 상태에 있어서, 일련의 1개 이상의 증식 용기에 도입되는 맥아즙의 비중은 10 내지 35 °P, 더욱 좋기로는 12 내지 30 °P, 가장 좋기로는 12 내지 25 °P 범위이다. 고비중의 맥아즙, 즉 발효가능한 추출물을 다량 함유하는 맥아즙을 사용함으로써, 본 발명의 방법에 사용된 고농도 효모로부터 최대의 장점을 얻을 수 있다. 고비중 및 고농도 효모를 함께 사용하면, 발효제 양에 비해서 매우 높은 출력량을 생성시키면서 발효된 맥아즙을 생성하도록 해 준다. 발효 후에는, 발효된 고비중의 맥아즙을 희석시켜서, 가령 알콜 함량이 약 5 vol.%인 맥주를 제조할 수 있다.
본 발명의 방법은 저농도 효모를 사용하는 회분식 공정 및 연속식 공정에 비하여 발효 시간을 크게 감축시킬 수 있다는 장점을 제공한다. 보통은 증식 및 발효 용기 중의 총체류 시간은 80 시간을 초과하지 않고, 좋기로는 40 시간을 초과하지 않는다. 특히 양호한 실시 상태에 있어서, 증식 및 발효 용기에서의 총체류 시간은 30 시간을 초과하지 않는다.
일련의 1개 이상의 증식 용기 중의 체류 시간은 보통 10 시간을 초과하지 않고, 좋기로는 5 시간을 초과하지 않는다. 보통, 일련의 1개 이상의 증식 용기 중의 체류 시간은 0.5 시간을 초과하지 않는다. 용기 내의 체류 시간은 상기 발효 용기의 총운전 체적을 상기 방법에 대한 맥아즙의 유속으로 나눔으로써 산출될 수 있다. 일련의 2개 이상의 용기가 사용된 경우라면, 이러한 일련의 용기 중의 총체류 시간은 각 용기 내의 체류 시간을 합하여 산출될 수 있다.
본 방법에 있어서, 증식 및 발효는 좋기로는 폐쇄계에서 실행된다. 폐쇄계를 사용하는 것은, 감염 및/또는 오염의 위험을 감소시키는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 폐쇄계를 사용하면 효모에 의해 발생되는 이산화탄소를 용이하게 모을 수 있도록 해 준다. 증식 및/또는 발효 용기로부터 모은 이산화탄소는 예를 들면, 효모 발효된 음료를 탄산화시키는 데 사용할 수 있다. 탄산화시키는 용례에서는 보통 음료에 첨가하기 전에 이산화탄소를 회수하는 것이 요구된다.
발효액으로부터 효모 함유 잔사를 제거한 다음, 제거된 액체 상징액에는 추가 공정을 가할 수 있다. 맥주를 생산하는 경우, 상기 추가 공정은 좋기로는 저온 저장, 정제, 안정화, 탄산화 및 충전을 포함한다. 좋기로는, 또한 저온 저장, 탄산화 및 충전이 연속식으로 행해진다.
본 발명의 또 다른 관점은 전술한 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 방법은,
- 발효액 중에 현탁되어 있는 생물학적으로 활성인 효모를 함유하는 알콜 함유 발효액을 유지하는 발효 용기와,
- 입구가 상기 발효 용기에 접속되고 효모 함유 침전과 상징액을 유지하는 숙성 용기를 포함하고,
상기 숙성 용기는 그의 상부 또는 저부에 생물학적으로 활성인 효모를 함유하는 발효액을 수용하기 위한 입구를 구비하고, 상기 숙성 용기는 효모 함유 침전과 상징액을 연속 분리하기 위한 분리기 부재를 구비하며, 이 분리기 부재는 상징액을 숙성액 배출구에 공급하고, 상기 효모 함유 침전을 효모 배출구에 공급하며, 상기 효모 배출구는 상기 상징액 배출구가 상부에 있는 경우에는 상기 숙성 용기의 하부 구역에 위치하고, 발효액 수용 입구가 숙성 용기의 하부에 있는 경우에는 발효액 수용 입구는 상부 구역에, 상징액 배출구는 하부 구역에 위치하는 것이 좋다.
발효액 중에 함유된 생물학적으로 활성인 효모는 케리어에 고정되지 않는다. 발효 용기는, 효모가 현탁 상태를 유지하는 데에 사용할 수 있는 교반기를 구비하는 것이 유리하다.
효모를 함유하는 발효액은 이와 같이, 숙성 용기에 도입시키기에 적합할 수 있다. 따라서, 발효액을 숙성 용기로 유입하기 전 어떤 효모도 제거하는 것이 불필요하다. 따라서, 발효 용기와 숙성 용기 사이에 삽입되는 필터 부재가 더 이상 존재하지 않는다.
전술한 바와 같이, 상징액과 효모 함유 침전은 숙성 용기의 저부에서 제거하는 것이 좋다. 따라서, 상징액과 효모 배출구는 숙성 용기의 하부 구역에 위치하는 것이 좋다. 본 발명의 특히 양호한 실시 상태에 따르면, 숙성 용기는 원추형 하부 구역을 포함한다. 상기 원추형 하부 구역은 전형적으로 150° 미만, 특히 130°미만의 원추각을 가진다. 상기 원추각은 100°미만, 더욱 좋기로는 90°미만, 가장 좋기로는 70°미만이다.
더 유리한 실시 상태에 있어서, 분리기 부재는 1개 이상의 입구 개공을 함유하는 상징액용 배출관을 포함하는데, 상기 입구 개공은 숙성 용기의 저부에 있는 효모 함유 침전 위에 위치한다.
효모 함유 침전의 적어도 일부를 맥아즙 발효에 재순환시키려면, 효모 배출구를 발효 용기 또는 상기 발효 용기의 상향류에 배치되는 증식 용기에 접속시키는 것이 유리하다.
본 발명을 하기의 실시예에 의해 더욱 설명한다.
이 실시예는 1개의 증식 용기, 2개의 발효 용기 및 1개의 침전/숙성기를 사용하는 공정에서의 맥아즙의 연속 발효를 설명한다.
산소가 첨가된 비중 15 °P의 맥아즙을 유속 0.8 hl/시간으로 증식 용기에 연속 공급한다. 이 맥아즙은 이 증식 용기에 유속 0.5 hl/hr로 혼가한 재순환 유동류를 공급함으로써 조절되고, 상기 혼가된 재순환 유동류는 숙성기로부터 침전된 효모를 함유한다. 증식 용기는 온도가 약 12℃인 0.5 hl의 액체 부피를 함유한다. 증식 용기 중의 효모 농도는 81 g/ℓ(젖은 효모 기준) 이다.
증식 용기 중의 액체 부피는 제1 발효 용기에 발효액을 이송함으로써 일정하게 유지되는데, 이는 7.7 hl의 액체 부피를 유지한다. 제1 발효 용기 중의 온도는 15℃로 일정하게 유지된다. 효모 생장으로 인하여, 이 용기 중의 효모 농도는 젖은 효모 86 g /ℓ(젖은 효모 기준)로 증가된다.
제1 발효 용기 중의 액체 부피는 7.7 hl의 액체 부피를 함유하는 제2 발효 용기에 발효액을 이송함으로써 유지된다. 제2 발효 용기 중의 온도는 15.5℃로 일정하게 유지된다. 효모 생장으로 인하여, 이 용기 중의 효모 농도는 90 g /ℓ(젖은 효모 기준)로 증가된다. 제2 발효 용기 중의 겉보기 비중은 2 내지 3 °P이다.
제2 발효 용기 중의 디아세틸 총함량 (아세토락테이트 + 디아세틸)은 0.83 mg/ℓ 이고, 펜타네디온 총함량 (아세토부티레이트 + 펜타네디온)은 0.91 mg/ℓ 이다.
제2 발효 용기 내의 액체 부피는 숙성/침전기의 상부에 발효 배양액을 이동 시킴으로써 일정하게 유지한다. 이 원추형 용기는 대략 90 hl의 액체 부피를 함유하고, 원추각이 60°, 직경이 2 m이다. 침전되는 효모 (0.5hl/ℓ)의 일부는 증식 용기에 재순환된다. 효모 함량이 감소된 발효 배양액은 추가의 가공 처리용으로 맥주 저장 용기에 이동된다. 침전/숙성기의 상징액 중의 디아세틸 총함량 (아세토락테이트 + 디아세틸)은 0.21 mg/ℓ이고, 펜타네디온 총함량 (아세토부탈레이트 + 펜타네디온)은 0.4mg/ℓ이다.
Claims (15)
- 맥아즙의 연속 발효법에 있어서,- 생물학적으로 활성인 효모를 사용하여 맥아즙을 발효하여 알코올 함유 발효액을 생성하는 공정과,- 생물학적으로 활성이고, 농도가 원심 분리에 의하여 상기 발효액으로부터 단리시킬 수 있는 수분 함량 73%의 효모 케이크의 양과 동등한 효모 10 g/ℓ 이상을 함유하는 발효액을 숙성 용기에 도입하는 공정과,- 침전 함유 효모와 상징액을 발효 용기로부터 각각 제거하는 공정과,- 침전을 함유하는 효모의 적어도 일부를 맥아즙 발효에 임의로 재순환시키는 공정을 포함하고,상기 숙성 용기 중의 상기 발효액의 체류 시간은 6 시간, 좋기로는 12 시간, 가장 좋기로는 24 시간을 초과하는 것인 맥아즙의 연속 발효법.
- 제1항에 따른 방법에 있어서, 발효액은 수직 하향의 층류(層流) 상태로 숙성 용기를 통과하는 것인 방법.
- 제1항 또는 제2항에 따른 방법에 있어서, 제거시 상징액 중의 생물학적으로 활성인 효모의 농도는 숙성 용기에 도입되기 전의 발효액 중의 생물학적으로 활성 인 효모의 농도보다 5배 이상 낮은 것인 방법.
- 전술한 청구항 중 어느 한 하나의 항에 따른 방법에 있어서, 제거시 효모 침전은 100 g/ℓ 이상, 좋기로는 20 g/ℓ 이상, 가장 좋기로는 250 g/ℓ 이상의 효모를 함유하는 것인 방법.
- 전술한 청구항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 있어서,- 농도 (x)는 숙성 용기에 함유된 액체의 농도를 나타내고,- 농도 (y)는 숙성 용기 내의 효모 침전물의 농도를 나타내고,- 농도 (a)는 숙성 용기에 도입된 발효 맥아즙의 농도를 나타내고, 다만 발효된 맥아즙이 농도 (x) 이상으로 도입되는 경우, 농도 (a)는 농도 (x)와 일치하는 것으로 보며,- 농도 (b)는 숙성 용기로부터 상징액이 제거되는 농도를 나타내고,- 농도 (x), (a) 및 (b)는 농도(y)보다 높고,- 농도 (a)와 농도 (b) 사이의 수직 거리는 농도 (x)와 농도 (y) 사이 수직 거리의 적어도 50%를 나타내는 것인 방법.
- 전술한 청구항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 있어서, 제거 직후의 상징액 중의 알파-아세토락테이트와 디아세틸의 총농도는 숙성 용기에 도입되기 전의 발효액 중의 알파-아세토락테이트와 디아세틸의 총농도에 비해 30% 이상, 좋기로는 50% 이상, 가장 좋기로는 70% 이상이 감소되는 것인 방법.
- 전술한 청구항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 있어서, 숙성 용기로부터 제거된 효모 침전물은 10 내지 100%, 가장 좋기로는 50 내지 100%가 발효에 재순환되는 것인 방법.
- 전술한 청구항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 있어서, 맥아즙은 효모로 발효되고, 케리어에 고정되지 않는 것인 방법.
- 전술한 청구항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 있어서, 발효액은 10 g/ℓ 이상, 좋기로는 적어도 20 g/ℓ 이상, 가장 좋기로는 40 g/ℓ 이상의 효모를 함유하는 것인 방법.
- 전술한 청구항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 있어서, 숙성 용기 중의 액체 온도는 10 내지 30℃, 좋기로는 10 내지 20℃의 범위인 방법.
- 전술한 청구항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 있어서, 발효액은 발효 전 비중이 10 내지 35°P 인 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서,- 선택적으로, 액체 중에 현탁되어 있는 생물학적으로 활성인 효모를 함유하는 산소가 도입된 액체를 수용하는 증식 용기와,- 발효액 중에 현탁되어 있는 생물학적으로 활성인 효모를 함유하는 알콜 함유 발효액을 유지하는 발효 용기와,- 입구가 상기 발효 용기에 접속되고 효모 함유 침전과 상징액을 유지하는 숙성 용기를 포함하고,상기 숙성 용기는 그의 상부 또는 하부에 생물학적으로 활성인 효모를 함유하는 발효액을 수용하기 위한 입구를 구비하고, 상기 숙성 용기는 효모 함유 침전과 상징액을 연속 분리하기 위한 분리기 부재를 구비하며, 이 분리기 부재는 상징액을 숙성액 배출구에 공급하고, 상기 효모 함유 침전을 효모 배출구에 공급하며, 상기 배출구는 상기 숙성 용기의 하부에 위치하고, 상기 상징액에 대한 배출구는, 발효액 수용 입구가 숙성 용기의 상부에 있는 경우에는 상기 숙성 용기의 하부 구역에 위치하거나, 발효액 수용 입구가 숙성 용기의 하부에 있는 경우에는 숙성 용기의 상부에 위치하는 것인 장치.
- 제12항에 따른 장치에 있어서, 상징액 배출구와 효모 배출구는 숙성 용기의 하부 구역에 위치하는 것인 장치.
- 제13항에 따른 장치에 있어서, 숙성 용기는 원추형 하부 구역을 포함하고, 분리기 부재는 분리기는 1개 이상의 입구 개공이 있는 상징액 배출관을 포함하며, 상기 입구 개공은 효모 함유 침전보다 위에 위치하는 것인 장치.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 따른 장치에 있어서, 효모 배출구는 발효 용기 또는 이 발효 용기의 상향류에 배치되는 증식 용기에 접속되는 것인 장치.
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