KR20220107248A - 에탄올-감소된 음료 및 에탄올-비함유 음료의 제조 동안 아로마 손실을 감소시키는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에탄올-감소된 음료 및 에탄올-비함유 음료의 제조 동안 아로마 손실을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 에탄올-감소된 음료 및 에탄올-비함유 음료의 제조 동안 아로마 손실을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
맥주 및 와인 소비의 일반적인 감소와 대조적으로, 에탄올 함량이 감소된 발효 및/또는 증류 음료의 수요는 지난 10년 동안 지속적으로 증가했다. 뮐러(Mueller) 등(Physikalische Verfahren zur Entalkoholisierung verschiedener Getraenkematrizes und deren Einfluß auf qualitaetsrelevante Merkmale; Chem. Ing. Tech. 2016, 88, No.12, 1911-1928)은 2010년에서 2016년 사이에 50% 초과의 증가를 언급한다. 여러 공정이 개발되었지만 아로마 손실은 여전히 주요한 난제이다. 뮐러 등은 열-기반 탈알코올화에 의해 맥주의 초기 에탄올 함량이 5vol%에서 0.51vol%로 감소하는 동안, 맥주 및 와인의 아로마 프로파일의 주요 부분을 나타내는, 고급 지방족 알코올의 94% 손실 및 에스테르의 100% 손실을 언급한다. 지금까지는 분리된 알코올 분획의 일부를 탈알코올화 맥주 또는 와인 제품으로 재순환시켜 아로마 손실을 보상했지만, 이러한 측정은 알코올 분획을 함유하는 아로마는 에탄올 함량이 약 96vol%이므로 매우 제한적이다. 뮐러 등의 이러한 발견은 만긴단(Mangindaan) 등(Beverage dealcoholization processes: Past, present, and future; Trends in Food Science & Technology, 71 (2018) 36-45)에 의해 확인되었다.
따라서, 본 발명의 발명자들은 에탄올-함유 음료의 열-기반 탈알코올화를 위해 현재 확립된 공정을 개선하고, 탈알코올화된 음료 제품에서 아로마 화합물(aromatic compound)의 상당히 증가된 최종 함량을 달성하기 위한 방법을 개발하기 위한 과제에 스스로 착수했다.
상기 과제는 다음 단계를 포함하는 에탄올-감소된 음료 및 에탄올-비함유 음료 생산 동안 아로마 손실을 감소시키는 방법에 의해 해결되었다:
(a) 열-기반 또는 멤브레인-기반 탈알코올화 공정에 의한, 1 내지 60vol%의 에탄올을 함유하는 음료의 탈알코올화 단계;
(b) 탈알코올화된 음료로부터 에탄올 함유 공정 스트림을 분리하는 단계;
(c)
(i) 분리된 상기 에탄올 함유 공정 스트림을, 응축기로, 적어도 하나의 스트리핑 컬럼으로, 그리고 후속적으로 적어도 하나의 흡착제 컬럼으로 운반하거나,
(ii) 분리된 상기 에탄올 함유 공정 스트림을 직접 적어도 하나의 흡착제 컬럼으로 운반하여,
상기 에탄올 함유 공정 스트림의 에탄올 함유 분획이 상기 적어도 하나의 흡착제 컬럼에 흡착되는 단계 및
(d) 잔류 공정 스트림을 상기 탈알코올화된 음료로 재순환시키는 단계.
본 발명의 방법은 우수한 아로마 풍미(aromatic flavor) 프로파일을 가진 탈알코올화된 음료를 생산하여 수십 년 동안 이미 존재하는 열-기반 또는 멤브레인-기반 탈알코올화 공정의 기존 문제를 극복할뿐만 아니라, 에너지 소비가 낮고 상기 방법을 연속적 방식으로 수행할 수 있으므로 비용 효율적이고 산업 규모의 생산에 적합하다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 이미 존재하는 기술을 변경할 필요 없이 임의의 기존 열-기반 또는 멤브레인-기반 탈알코올화 공정 및 플랜트에 통합될 수 있다. 또한, 분리된 에탄올을 탈착하여 별도로 사용/판매할 수 있으므로 상당한 용적 손실이 발생하지 않는다. 탈알코올화된 음료에 물을 추가할 필요가 없으며, 가스 스트림은 연속적으로 재순환 및 재사용된다.
본 명세서 내에서, 용어 "방법" 및 "공정"은 동의어로 사용되며 둘 모두 청구범위 내에서 청구되는 본 발명의 방법을 지칭한다.
본 발명의 범위 내에서, 단계 (a)에 따른 용어 "음료" (즉, 탈알코올화 공정을 거친 음료)는 맥주, 와인 및 매시(mash)를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 방법은 당업자에게 공지된 모든 종류의 맥주 및 와인, 예를 들면, 스트롱(strong) 맥주, 라거, 에일, 페일 맥주, 밀 맥주, 스타우트, 쌀 맥주, 사케, 사이다(cider), 화이트 와인, 레드 와인, 로즈, 시드르 및 스파클링 와인 및 임의의 종류의 증류주에 대해 특히 적합하다. 단계 (a)에 따른 특히 적합한 음료(즉, 탈알코올화 공정을 거친 음료)는 1 내지 60vol%의 에탄올 함량을 가지며, 여기서, 예시적인 농도 범위는 1 내지 50vol%, 2 내지 40vol%, 2 내지 30vol%, 2 내지 25vol% 및 2.5 내지 20vol% 및 3 내지 15vol%의 에탄올 함량이다. 단계 (a)에 따른 음료(즉, 탈알코올화 공정을 거침)가 0.01 내지 3.0mg/l mg/l, 0.01 내지 1mg/l 또는 0.01 내지 0.2mg/l 미만의 용존 산소 수준을 갖는 것이 더욱 특히 적합하다. 낮은 산소 수준은 최종 제품의 우수한 풍미 프로파일에 추가로 기여하는 음료 내 산화 반응에 의한 풍미 손실 및/또는 원치 않는 풍미 화합물의 생성을 방지할 것이다.
에탄올 함유 음료의 탈알코올화를 위한 열 공정 및 멤브레인 공정은 1970년대 후반부터 당업자에게 널리 공지되어 있으며, 예를 들면, DE1442269 B1 또는 WO 2010086184에 의해 1960년대 후반부터 이미 기술되고 특허를 받았다. 음료의 탈알코올화를 위한 열 및 멤브레인 공정은 또한 뮐러 등(상기 참조), 만긴단 등(상기 참조), 추팔(Zufall) 및 바커바우어(Wackerbauer)(Verfahrenstechnische Parameter bei der Entalkoholisierung von Bier mittels Fallstromverdampfung und ihr Einfluß auf die Bierquaelitat (Monatsschrift fuer Brauwissenschaft, Heft 7/8, 2000, S.124f)), 안드레아스-이글레시아스(Andres-Iglesias) 등(Simulation and flavor compound analysis of dealcoholized beer via one-step vacuum distillation; Food Research International, 76 (2015) 751-760), 브라니크(Branyik) 등(A review of methods of low alcohol and alcohol-free beer production, Journal of Food Engineering 108 (2012) 493-506) 및 벨리사리오-산체스(Belisario-Sanchez) 등(Aroma Recovery in Wine Dealcoholization by SCC Distillation; Article in Food and Bioprocess Technology August 2011, DOI: 10.1007/s11947-011-0574-y)에 의해 언급되고 설명된다. 이러한 모든 특허, 특허출원 및 간행물의 교시 및 내용은 본원에 참조로 포함된다. 열-기반 탈알코올화 공정의 예는 강하막 증발, 정류 또는 스피닝 콘 컬럼 증발에 의한 탈알코올화이다. 멤브레인 탈알코올화 공정의 예는 투과증발, 삼투 증류, 투석 및 역삼투이다.
본 발명에 따른 탈알코올화는 10 내지 100%, 20 내지 100%, 30 내지 100% 또는 40 내지 100%의, 음료의 원래 에탄올 함량의 에탄올 감소가 달성될 때까지 수행된다. 음료의 원래 에탄올 함량의 에탄올 감소는 또한 40 내지 99.9%, 50 내지 99.7%, 60 내지 99.8% 또는 70 내지 99.5%의 에탄올 감소가 달성될 때까지 수행될 수 있다. 특히 적합한 양태 내에서, 탈알코올화된 음료의 에탄올 함량은 따라서 0 내지 20%, 0 내지 15vol%, 0 내지 5vol%, 0 내지 1vol%, 0 내지 0.7vol%, 0 내지 0.5vol% 및 0 내지 0.05vol%의 범위로부터 선택된다. 탈알코올화된 음료의 에탄올 함량의 추가의 적합한 범위는 0.01 내지 7vol%, 0.01 내지 5vol%, 0.01 내지 2.5vol% 및 0.01 내지 1.5vol%로부터 선택된다.
본 발명의 방법의 단계 (a)는 1-스테이지 또는 2-스테이지 공정 단계로 수행될 수 있다. 단계 (a)가 2-스테이지 공정-단계로서 수행되는 양태 내에서, "에탄올 함유 공정 스트림"인 공정 스트림 1이 얻어져서 방법 단계 (b) 내지 (d)를 추가로 거치고; 또한, 공정 스트림 2가 얻어져서 폐기된다. 공정 스트림 2에 대한 공정 스트림 1의 용적비는 0.01 내지 1의 범위로부터 적합하게 선택되며, 여기서, 0.05 내지 0.9 및 0.1 내지 0.75 또한 적합한 범위이다.
본 발명의 방법의 단계 (b)에 따른 "분리"는 본 발명의 목적에 적합한 것으로 당업자에게 공지된 임의의 수단 또는 측정에 의해 수행될 수 있다. 탈알코올화된 음료 및 에탄올 함유 공정 스트림을 분리하기 위한 적합한 분리 수단 또는 측정은 당업자에게 공지되어 있으며, 열-기반 또는 멤브레인-기반 탈알코올화 공정을 위한 널리 공지된 공정의 일부이다.
1 내지 30 또는 2.5 내지 20vol%의 초기 에탄올 함량을 갖는 음료에 적합한 특히 적합한 양태 내에서, 본 발명의 방법의 단계 (b)에 따른 탈알코올화된 음료에 대한 에탄올 함유 공정 스트림의 용적비는 1 내지 50vol%, 2 내지 40vol%, 3 내지 35vol% 또는 5 내지 30vol%의 범위로부터 선택된다.
또 다른 특히 적합한 양태 내에서, 에탄올 함유 공정 스트림은 2 내지 40vol%의 에탄올을 함유하고, 여기서, 추가의 가능한 에탄올 함량은 2 내지 35vol%, 2 내지 30vol%, 2 내지 25vol%, 2 내지 20vol%, 3 내지 35vol%, 3 내지 30vol%, 3 내지 20vol% 및 2 내지 15vol%의 범위로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 방법의 또 다른 특히 적합한 양태 내에서, 에탄올 함유 공정 스트림은 2 내지 40vol%의 에탄올, 60 내지 98vol%의 H20 및 50 내지 200mg/l의 아로마 화합물을 함유한다. 추가 가능한 함량 범위는 2 내지 25vol%의 에탄올, 75 내지 98vol%의 H2O 및 75 내지 150mg/l의 아로마 화합물이다.
용어 "아로마 화합물"은 하기 화합물 중 적어도 하나를 나타내는 것으로 이해되어야 한다: 아세트알데하이드, n-프로판올, i-부탄올, 2-메틸부탄올, 3-메틸부탄올, 에틸아세테이트, 페닐에탄올, 3-메틸부탄산, 헥산산 및 카프릴산. 특히 적합한 에탄올 함유 공정 스트림은 상기 언급된 아로마 화합물중 적어도 3개를 함유한다. 또 다른 적합한 양태에서, 본 발명의 방법은 5 내지 70℃의 범위로부터 선택된 온도에서 수행되고, 다른 적합한 범위는 10 내지 65℃ 또는 15 내지 65℃이다. 이로써, 본 발명의 방법의 공정 단계가 상이한 온도에서 수행되는 것이 특히 적합하며, 여기서, 흡착은 20 내지 65℃ 및 25 내지 60℃의 범위로부터 선택된 온도에서 수행된다. 에탄올 함유 음료의 온도는 5 내지 25℃ 및 5 내지 20℃의 범위로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 방법의 특정한 적합한 양태 내에서, 에탄올 함유 음료의 온도는 5 내지 20℃이며, 에탄올 함유 공정 스트림의 온도는 15 내지 40℃이며, 적어도 하나의 흡착제 컬럼 내의 온도는 20 내지 65℃이다.
본 발명의 방법의 단계 (c)에 따른 "운반"은 본 발명의 목적에 적합한 것으로 당업자에게 공지된 임의의 수단 또는 측정에 의해, 예를 들면, 에탄올 함유 공정 스트림을 응축기(단계 (c) (i)) 또는 흡착제 컬럼(단계 (c) (ii))으로 펌핑함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 방법 내에서 사용되는 적어도 하나의 스트리핑 컬럼은 충전 물질을 포함하며, 이는 에탄올 함유 공정 스트림의 표면을 증가시켜, 에탄올 함유 공정 스트림에 대해 향류(counter-currently)로 구현되는 불활성 가스 스트림으로 큰 재료 교환 표면을 발생시킨다.
충전 물질은 새들(saddle), 폴 링(pall ring), 하케텐(hacketten) 및 라시히 링(Raschig rings)으로부터 유리하게 선택될 수 있다. 본 발명의 방법의 특히 적합한 양태 내에서, 적어도 하나의 스트리핑 컬럼의 충전 물질은 L의 스트리핑 컬럼 용량당 100 내지 5,000개의 라시히 링을 포함하며, 여기서, L의 스트리핑 컬럼 용량당 500 내지 4,500개 또는 1,000 내지 4,300개의 라시히 링이 특히 유리한 결과로 이어진다. 각각의 새들, 폴 링, 해켓(hacket) 또는 라시히 링의 크기가 스트리핑 컬럼 직경의 1/10 내지 1/50의 범위로부터 선택되는 충전 물질에 대해 특히 적합한 결과가 얻어질 수 있다. 다른 적합한 범위는 스트리핑 컬럼 직경의 1/15 내지 1/45 또는 스트리핑 컬럼 직경의 1/20 내지 1/40이다.
스트리핑 컬럼 내에서, 에탄올 함유 공정 스트림은 향류하는 불활성 가스 스트림과 접촉된다. 본 발명의 방법의 특히 적합한 양태 내에서, 불활성 가스 스트림의 구체적인 유속은 30 내지 600L 불활성 가스/시간/L 스트리핑 컬럼의 패킹된 용적의 범위로부터 선택된다. 다른 적합한 범위는 50 내지 500L 불활성 가스/시간/L 패킹된 용적 또는 75 내지 400L 불활성 가스/시간/L 패킹된 용적이다. 대안적인 적합한 양태 내에서, 불활성 가스 스트림의 구체적인 유속은 50 내지 950L 불활성 가스/시간/L 용적 흡착제 물질의 범위로부터 선택된다. 다른 적합한 범위는 80 내지 900L 불활성 가스/시간/L 용적 흡착제 물질 또는 120 내지 750L 불활성 가스/시간/L 용적 흡착제 물질이다. 본 발명의 방법의 또 다른 유리한 양태 내에서, 적어도 하나의 스트리핑 컬럼을 통과하는 불활성 가스 스트림의 유속은 0.05 내지 0.5㎥ 불활성 가스/(㎡ 스트리핑 컬럼 단면적ㆍs), 예를 들면, 0.075 내지 0.25㎥ 불활성 가스/(㎡ 스트리핑 컬럼 단면적ㆍs) 또는 0.09 내지 0.20㎥ 불활성 가스/(㎡ 스트리핑 컬럼 단면적ㆍs)이다
단계 (c) (i)에 따른 본 발명의 방법에 특히 적합한 예시적인 불활성 가스는 CO2 및 N2이다.
본 발명의 방법의 단계 (c) (i)에 따라 그리고 적어도 하나의 스트리핑 컬럼을 떠난 후에, 불활성 가스 스트림은 적어도 하나의 흡착제 컬럼과 접촉된다. 본 발명에 따른 방법의 단계 (c) (i)의 범위 내에서 용어 "접촉"은, 당업자에게 본 발명에 따른 목적에 적합한 것으로 보이는 임의의 유형의 접촉을 의미하는 것으로 이해된다. 단계 (c) (i)의 범위 내에서의 접촉은 유리하게는, 불활성 가스 스트림을 적어도 하나의 흡착제 컬럼을 통과시킴으로써 수행될 수 있다. 특별한 양태 내에서, 복수의 컬럼, 예를 들면, 2 내지 10개 또는 2 내지 6개의 흡착제 컬럼이 사용된다. 본 발명의 방법의 예시적인 양태는 3, 4, 5 또는 6개의 흡착제 컬럼을 사용한다. 이들 컬럼들은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다..
본 발명의 방법이 단계 (c) (i) 대신 단계 (c) (ii)를 수행하여 수행되는 경우, 에탄올 함유 공정 스트림은 응축되지 않고 직접 적어도 하나의 흡착제 컬럼으로 운반된다. 이 양태에서, 에탄올 함유 공정 스트림은 또한, 적어도 하나의 흡착체 컬럼에 들어가기 전에 응축이 일어나지 않음을 확인하기 위해, 적어도 하나의 흡착제 컬럼에 들어가기 전에 0.1/1 내지 25/1 비의 용적 에탄올 함유 공정 스트림 용적에 대한 불활성 가스 용적에 의해 농축될 수 있다. 불활성 가스 및 불활성 가스 스트림과 관련하여 상기 주어진 정의는 본 발명의 공정의 단계 c (ii)에 따른 양태에도 적용된다.
본 발명의 범위 내에서, 적어도 하나의 흡착제 컬럼은 흡착제 물질, 예를 들면, SiO2/Al2O3 몰비가 적어도 200인 MFI 제올라이트 및/또는 실리카라이트를 포함한다. 예시적인 SiO2/Al2O3 몰비는 200 내지 1,600, 350 내지 1,500, 400 내지 1,400, 500 내지 1,300 또는 800 내지 1,200이다. 하나 초과의 흡착제 컬럼을 갖는 양태에서, 컬럼은 동일하거나 상이한 흡착제 물질을 포함할 수 있다.
예시적인 양태의 범위 내에서, 흡착제 물질 중 제올라이트의 양은 (흡착제 물질의 총 중량을 기준으로 하여) 적어도 10wt%이고, 추가의 적합한 양은 적어도 25wt%, 적어도 50wt%, 적어도 75wt%, 적어도 85wt% 또는 적어도 90wt%이다. 적합한 범위는 10 내지 100wt%, 30 내지 100wt%, 50 내지 100wt%, 40 내지 95wt%, 50 내지 95wt%, 60 내지 95wt% 또는 60 내지 100wt%이다.
또 다른 예시적인 양태 내에서, MFI 제올라이트의 공극 직경은 8Å 이하 (또는 7.5Å 이하, 7Å 이하 또는 6.5Å 이하)이다. 공극 직경의 적합한 범위는 5 내지 8Å, 5.5 내지 7Å, 6 내지 6.5Å, 5 내지 6.5Å 또는 2.4 내지 3.4Å이다. 특히 적합한 양태 내에서, 상기 정의된 범위로부터 선택되는 공극 직경을 갖는 제올라이트의 양은 (흡착제의 총 중량을 기준으로 하여) 25 내지 100wt%, 50 내지 100wt%, 75 내지 100wt% 및 90 내지 100wt%의 범위에서 선택된다.
또 다른 적합한 양태에서, 공극 직경이 8Å 이하인 MFI 제올라이트 및/또는 실리카라이트의 질량에 대한 흡착된 화합물의 질량비는 1 내지 1,000, 2 내지 500 및 3 내지 200의 범위로부터 선택되고, 마찬가지로 적합한 범위는 4 내지 100 및 5 내지 50의 범위이다.
특히 적합한 양태에서, MFI 제올라이트는, 액체가 적어도 50g/l의 알코올 수용액인 경우, 40℃의 온도 및 1.013bar의 절대 압력에서, 물과 비교하여, 메탄올, 에탄올 또는 프로판올을 포함하는 알코올 질량의 적어도 2배, 바람직하게는 질량의 2.5배, 특히 바람직하게는 3배와 결합하는 제올라이트이다. MFI 제올라이트의 이러한 성질은, 적어도 50g/l의 알코올을 포함하는 500ml의 수용액을 1.013bar의 압력 및 30℃의 온도에서 분당 1L의 불활성 가스 용적으로 24시간 동안 스트리핑하고, 알코올이 풍부한 가스 스트림을 400g의 MFI 제올라이트로 충전된 컬럼을 통과시켜 측정할 수 있다. 알코올이 고갈된 가스 스트림은 재순환된다. 흡수된 총 질량은 시험 전 및 시험 후에 MFI 제올라이트의 중량을 측정하여 측정된다. 물의 양은 칼-피셔(Karl-Fischer) 적정에 의해 측정될 수 있다. 결합된 질량의 나머지는 흡착된 알코올에 기인한다. 50g/l의 물 중 에탄올로 이루어진 액체가 사용된다.
본 발명의 범위 내에서, 추가의 사용 가능한 흡착제 물질의 성분은, 실리카, 벤토나이트, 실리케이트, 클레이, 하이드로탈사이트, 알루미늄 실리케이트, 산화물 분말, 운모, 유리, 알루미네이트, 클리놉톨라이트, 기스몬딘, 석영, 활성 탄소, 동물성 차콜, 몬모릴로나이트 및 본 발명에 따른 방법에 적합한 것으로 당업자에게 공지된 유기 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, 테플론)은 흡착제 물질의 성분으로서 추가로 적합하다. 본 발명에 따른 방법의 범위 내에서, 흡착제 물질 중의 결합제 및/또는 PTFE의 적절한 양은 75wt% 이하, 50wt% 이하, 25wt% 이하, 20wt% 이하 또는 10wt% 이하이다. 특히 적합한 양태 내에서, 흡착제 물질 중의 결합제 및/또는 PTFE의 양은 10 내지 50wt%의 범위 및 10 내지 25wt%의 범위에서 선택된다.
표현 "공극 직경"은 제올라이트의 미세 공극에 매립될 수 있는 이론적인 구체의 최대 직경을 의미하는 것으로 이해된다.
표현 "분자 직경"은 분자의 최대 투영 직경(projection diameter)의 직경을 의미하는 것으로 이해된다.
상기 논의에 따르면, 음료에 원래 함유된 아로마 화합물의 대부분은 최신 열 또는 멤브레인 기반 탈알코올화 공정 동안 에탄올 함유 공정 스트림으로 전달될 것이고, 최신 방법 내에서 상기 공정 스트림은 부분적으로 또는 완전히 폐기된다. 이러한 중요한 아로마 화합물은 다음을 포함한다: n-프로판올, 3-메틸부틸아세테이트, 2-메틸-1-프로판올, 이소부틸, 이소아밀아세테이트, 아세트알데하이드, 에틸아세테이트, i-부탄올, 2-메틸부탄올, 3-메틸부탄올, 페닐에탄올, 에틸포르메이트, 페닐에틸아세테이트 및 이소아밀 알코올. 따라서, 본 발명의 방법에 따른 용어 "아로마 화합물"은 상기 열거된 화합물로부터 선택된 임의의 또는 그 이상의 화합물을 지칭한다.
음료의 에탄올 함량이 최신 열-기반 또는 멤브레인-기반 공정에 의해 0.05 내지 5vol%로 감소되는 경우, 본 발명에 따른 에탄올 함유 공정 스트림은 상기 열거된 화합물의 원래 함량의 85 내지 100%를 함유한다.
본 발명의 방법이 상기 정의된 바와 같이 단계 (c) (ii)를 구현함으로써 수행되는 경우, 본 발명의 방법의 단계 (d) 내에서, 적어도 하나의 흡착제 컬럼을 떠나는 잔류 가스 공정 스트림은 탈알코올화된 음료로 재순환된다. 본 발명의 방법의 단계 (d)를 수행함으로써, 최종 제품의 풍미 프로파일은, 최신 열-기반 또는 멤브레인-기반 탈알코올화 공정에 의해 분리된 아로마 화합물이 적어도 하나의 흡착제 컬럼의 흡착제 물질에 흡착되지 않기 때문에 재순환되고 탈알코올화된 음료로 분해될 수 있기 때문에, 복원된다. "재순환"은 본 발명의 방법에 적합한 것으로 당업자에게 공지된 임의의 수단 또는 측정에 의해 수행될 수 있다. 대안적인 양태 내에서, 적어도 하나의 흡착제 컬럼을 떠나는 가스 공정 스트림은 탈알코올화된 음료로 재순환되기 전에 응축된다.
본 발명의 공정이 본 발명의 방법의 단계 (d) 내에서 상기 정의된 바와 같은 단계 (c) (i)를 구현함으로써 수행되는 경우, 적어도 하나의 흡착제 컬럼을 떠나는 잔류 가스 공정 스트림은 적어도 하나의 스트리핑 컬럼을 통해 탈알코올화된 음료로 재순환된다. 상기 양태 내에서, 적어도 하나의 흡착제 컬럼을 떠나는 가스 공정 스트림은 적어도 하나의 스트리핑 컬럼을 통해 탈알코올화된 음료로 전달된다. 상기 양태는 최종 제품의 에탄올 함량이 0.5 내지 5vol%인 경우, 예를 들면, 라이트 맥주 또는 알코올-감소된 와인의 경우에 특히 적합한데, 이는 원래 음료의 아로마 화합물의 대부분뿐만 아니라 초기에 제거된 에탄올의 일부도 원하는 특정 함량까지 최종 제품으로 전달될 수 있기 때문이다. 본 발명의 방법의 단계 (d)를 수행함으로써, 최종 제품의 풍미 프로파일은, 최신 열-기반 또는 멤브레인-기반 탈알코올화 공정에 의해 분리된 아로마 화합물이 적어도 하나의 흡착제 컬럼의 흡착제 물질에 흡착되지 않기 때문에 재순환되고 탈알코올화된 음료로 분해될 수 있기 때문에, 복원된다. 또한, 최종 제품의 에탄올 함량은 정확하게 조정될 수 있다. "재순환"은 본 발명의 방법에 적합한 것으로 당업자에게 공지된 임의의 수단 또는 측정에 의해 수행될 수 있다. 대안적인 양태 내에서, 적어도 하나의 흡착제 컬럼을 떠나는 가스 공정 스트림은 탈알코올화된 음료로 재순환되기 전에 응축된다.
본 발명의 방법의 또 다른 양태 내에서, 적어도 하나의 흡착제 컬럼 상에 흡착된 에탄올 함유 공정 스트림의 분획이 상기 적어도 하나의 흡착제 컬럼으로부터 탈착될 수 있다. 상기 분획은 15 내지 90vol%의 에탄올을 함유하고, 이는 별도로 판매될 수 있으므로 추가 정제를 수행할 필요가 없기 때문에 본 발명의 방법의 수익성을 더욱 향상시킨다. 탈착은 20 내지 65℃의 온도 및 0.04 내지 0.3bar의 압력에서 수행하는 것이 특히 적합하다.
본 발명의 방법의 또 다른 양태 내에서, 단계 (c)를 적어도 1회 반복하고, 여기서, 단계 (c)를 2 내지 100회, 3 내지 80회 또는 3 내지 50회 반복하는 것이 특히 적합하다.
본 발명의 방법의 또 다른 양태 내에서, 단계 (c) 및 (b)를 적어도 1회 반복하고, 여기서, 단계 (c)를 2 내지 100회, 3 내지 80회 또는 3 내지 50회 반복하는 것이 특히 적합하다.
본 발명의 구체적인 양태
하기 구체적인 양태는 본 발명의 방법에 대해 특히 유리한 양태를 정의한다. 이들 양태는 어떠한 점에서도 본 출원의 범위를 제한하는 것을 의미하지 않는다.
구체적인 양태 A
에탄올-감소된 음료 및 에탄올-비함유 음료의 제조 동안 아로마 손실을 감소시키는 방법으로서,
(a) 열-기반 또는 멤브레인-기반 탈알코올화 공정에 의한, 1 내지 20vol%의 에탄올을 함유하는 맥주 및 와인으로부터 선택된 음료의 탈알코올화 단계;
(b) 탈알코올화된 음료로부터 에탄올 함량이 2 내지 25vol%인 에탄올 함유 공정 스트림을 분리하는 단계로서, 상기 에탄올 함유 공정 스트림은 2 내지 40vol%의 에탄올, 60 내지 98vol%의 H20 및 50 내지 200mg/l의 아로마 화합물을 함유하고, 상기 아로마 화합물은 n-프로판올, 3-메틸부틸아세테이트, 2-메틸-1-프로판올, 이소부틸, 이소아밀아세테이트, 아세트알데하이드, 에틸아세테이트, i-부탄올, 2-메틸부탄올, 3-메틸부탄올, 페닐에탄올, 에틸포르메이트, 페닐에틸아세테이트 및 이소아밀 알코올로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 상기 분리 단계;
(c)
(i) 분리된 상기 에탄올 함유 공정 스트림을, 응축기로, 적어도 하나의 스트리핑 컬럼으로, 그리고 후속적으로 적어도 하나의 흡착제 컬럼으로 운반하여,
상기 에탄올 함유 공정 스트림의 에탄올 함유 분획이 상기 적어도 하나의 흡착제 컬럼 상에 흡착되는 단계 및
(d) 잔류 공정 스트림을 사전 응축 없이 상기 탈알코올화된 음료로 재순화시키는 단계를 포함하는, 방법.
구체적인 양태 B
에탄올-감소된 음료 및 에탄올-비함유 음료의 제조 동안 아로마 손실을 감소시키는 방법으로서,
(a) 열-기반 또는 멤브레인-기반 탈알코올화 공정에 의한, 1 내지 20vol%의 에탄올을 함유하는 맥주 및 와인으로부터 선택된 음료의 탈알코올화 단계;
(b) 탈알코올화된 음료로부터 에탄올 함량이 2 내지 25vol%인 에탄올 함유 공정 스트림을 분리하는 단계로서, 상기 에탄올 함유 공정 스트림은 2 내지 40vol%의 에탄올, 60 내지 98vol%의 H20 및 50 내지 200mg/l의 아로마 화합물을 함유하고, 상기 아로마 화합물은 n-프로판올, 3-메틸부틸아세테이트, 2-메틸-1-프로판올, 이소부틸, 이소아밀아세테이트, 아세트알데하이드, 에틸아세테이트, i-부탄올, 2-메틸부탄올, 3-메틸부탄올, 페닐에탄올, 에틸포르메이트, 페닐에틸아세테이트 및 이소아밀 알코올로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 상기 분리 단계;
(c)
(ii) 분리된 상기 에탄올 함유 공정 스트림을 직접 적어도 하나의 흡착제 컬럼으로 운반하여,
상기 에탄올 함유 공정 스트림의 에탄올 함유 분획이 상기 적어도 하나의 흡착제 컬럼 상에 흡착되는 단계 및
(d) 잔류 공정 스트림을 사전 응축 없이 상기 탈알코올화된 음료로 재순화시키는 단계를 포함하는, 방법.
구체적인 양태 C
에탄올-감소된 음료 및 에탄올-비함유 음료의 제조 동안 아로마 손실을 감소시키는 방법으로서,
(a) 열-기반 또는 멤브레인-기반 탈알코올화 공정에 의한, 1 내지 20vol%의 에탄올을 함유하는 맥주 및 와인으로부터 선택된 음료의 탈알코올화 단계;
(b) 탈알코올화된 음료로부터 에탄올 함량이 2 내지 25vol%인 에탄올 함유 공정 스트림을 분리하는 단계로서, 상기 에탄올 함유 공정 스트림은 2 내지 40vol%의 에탄올, 60 내지 98vol%의 H20 및 50 내지 200mg/l의 아로마 화합물을 함유하고, 상기 아로마 화합물은 n-프로판올, 3-메틸부틸아세테이트, 2-메틸-1-프로판올, 이소부틸, 이소아밀아세테이트, 아세트알데하이드, 에틸아세테이트, i-부탄올, 2-메틸부탄올, 3-메틸부탄올, 페닐에탄올, 에틸포르메이트, 페닐에틸아세테이트 및 이소아밀 알코올로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 상기 분리 단계;
(c)
(i) 분리된 상기 에탄올 함유 공정 스트림을, 응축기로, 적어도 하나의 스트리핑 컬럼으로, 그리고 후속적으로 적어도 하나의 흡착제 컬럼으로 운반하여,
상기 에탄올 함유 공정 스트림의 에탄올 함유 분획이 상기 적어도 하나의 흡착제 컬럼 상에 흡착되는 단계 및
(d) 잔류 공정 스트림을 사전 응축하여 상기 탈알코올화된 음료로 재순화시키는 단계를 포함하는, 방법.
구체적인 양태 D
에탄올-감소된 음료 및 에탄올-비함유 음료의 제조 동안 아로마 손실을 감소시키는 방법으로서,
(a) 열-기반 또는 멤브레인-기반 탈알코올화 공정에 의한, 1 내지 20vol%의 에탄올을 함유하는 맥주 및 와인으로부터 선택된 음료의 탈알코올화 단계;
(b) 탈알코올화된 음료로부터 에탄올 함량이 2 내지 25vol%인 에탄올 함유 공정 스트림을 분리하는 단계로서, 상기 에탄올 함유 공정 스트림은 2 내지 40vol%의 에탄올, 60 내지 98vol%의 H20 및 50 내지 200mg/l의 아로마 화합물을 함유하고, 상기 아로마 화합물은 n-프로판올, 3-메틸부틸아세테이트, 2-메틸-1-프로판올, 이소부틸, 이소아밀아세테이트, 아세트알데하이드, 에틸아세테이트, i-부탄올, 2-메틸부탄올, 3-메틸부탄올, 페닐에탄올, 에틸포르메이트, 페닐에틸아세테이트 및 이소아밀 알코올로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 상기 분리 단계;
(c)
(ii) 분리된 상기 에탄올 함유 공정 스트림을 직접 적어도 하나의 흡착제 컬럼에 운반하여,
상기 에탄올 함유 공정 스트림의 에탄올 함유 분획이 상기 적어도 하나의 흡착제 컬럼 상에 흡착되는 단계 및
(d) 잔류 공정 스트림을 사전 응축하여 상기 탈알코올화된 음료로 재순화시키는 단계를 포함하는, 방법.
구체적인 양태 E
구체적인 양태 A 내지 D 중 어느 하나에 따라 정의된 바와 같은 에탄올-감소된 음료 및 에탄올-비함유 음료의 제조 동안 아로마 손실을 감소시키는 방법으로서, 단계 (a)는 2-스테이지 단계(2-stage step)로서 수행되고, 여기서, 상기 에탄올 함유 공정 단계인 공정 스트림 1이 얻어져서 방법 단계 (b) 내지 (d)를 거치고, 공정 스트림 2가 얻어져서 폐기되고, 공정 스트림 2에 대한 공정 스트림 1의 용적비가 0.01 내지 1의 범위로부터 선택된다.
구체적인 양태 F
구체적인 양태 A 내지 E 중 어느 하나에 따라 정의된 바와 같은 에탄올-감소된 음료 및 에탄올-비함유 음료의 제조 동안 아로마 손실을 감소시키는 방법으로서, 적어도 하나의 흡착제 컬럼의 흡착제 물질은 SiO2/Al2O3 몰비가 적어도 200인 MFI 제올라이트 및/또는 실리카라이트를 포함한다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 실시예는 특정 양태를 예시하고 어떤 식으로든 본 출원의 범위를 제한하지 않는다는 것이 강조된다.
도 1은 2-스테이지 단계로서 단계 (a)를 구현하고 에탄올 함유 음료 스트림의 응축을 구현하기 위한 본 발명의 방법을 수행하기 위한 설정의 흐름도를 나타낸다.
도 2는 2-스테이지 단계로서 단계 (a)를 구현하지만 에탄올 함유 음료 스트림의 응축은 없는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 설정의 흐름도를 나타낸다.
도 3은 실시예 1에 따른 80분의 순환 시간을 갖는 흡착제 컬럼 뒤의 가스 스트림 중의 에탄올 함량을 나타낸다
도 4는 실시예 1에 따른 20분의 순환 시간을 갖는 흡착제 컬럼 뒤의 가스 스트림 중의 에탄올 함량을 나타낸다.
도 5는 실시예 2의 결과를 나타낸다.
도 6은 음료, 탈알코올화된 음료 및 에탄올 함유 공정 스트림 중 아로마 화합물의 분포를 나타낸다.
도 7은 단계 (c) (i)를 수행하기 전의 에탄올 함유 공정 스트림 및 단계 (c) (i) 후의 잔류 공정 스트림 중 아로마 화합물의 분포를 나타낸다.
도 8은 단계 (c) (i)를 수행하기 전의 에탄올 함유 공정 스트림 및 단계 (c) (i) 후의 잔류 공정 스트림 및 에탄올 함유 분획 중 아세트알데히드의 분포를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 방법을 수행한 후 탈알코올화된 음료로 재순환될 수 있는 아로마 화합물의 양을 나타낸다.
도 10은 각각의 공정 단계 후에 탈알코올화된 음료로 재순환될 수 있는 아로마 화합물의 양을 나타낸다.
도 1은 2-스테이지 단계로서 단계 (a)를 구현하고 에탄올 함유 음료 스트림의 응축을 구현하기 위한 본 발명의 방법을 수행하기 위한 설정의 흐름도를 나타낸다.
도 2는 2-스테이지 단계로서 단계 (a)를 구현하지만 에탄올 함유 음료 스트림의 응축은 없는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 설정의 흐름도를 나타낸다.
도 3은 실시예 1에 따른 80분의 순환 시간을 갖는 흡착제 컬럼 뒤의 가스 스트림 중의 에탄올 함량을 나타낸다
도 4는 실시예 1에 따른 20분의 순환 시간을 갖는 흡착제 컬럼 뒤의 가스 스트림 중의 에탄올 함량을 나타낸다.
도 5는 실시예 2의 결과를 나타낸다.
도 6은 음료, 탈알코올화된 음료 및 에탄올 함유 공정 스트림 중 아로마 화합물의 분포를 나타낸다.
도 7은 단계 (c) (i)를 수행하기 전의 에탄올 함유 공정 스트림 및 단계 (c) (i) 후의 잔류 공정 스트림 중 아로마 화합물의 분포를 나타낸다.
도 8은 단계 (c) (i)를 수행하기 전의 에탄올 함유 공정 스트림 및 단계 (c) (i) 후의 잔류 공정 스트림 및 에탄올 함유 분획 중 아세트알데히드의 분포를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 방법을 수행한 후 탈알코올화된 음료로 재순환될 수 있는 아로마 화합물의 양을 나타낸다.
도 10은 각각의 공정 단계 후에 탈알코올화된 음료로 재순환될 수 있는 아로마 화합물의 양을 나타낸다.
실시예
1: 단계 (c) (i) 동안 순환 시간의 영향
5vol%의 에탄올 농도를 갖는 에탄올 함유 공정 스트림과 유사한 에탄올과 물의 1L의 합성 용액을 강화(tempered)(20℃) 용기에 제공하고, 연동 펌프(Watson Marlow, 520DU)를 사용하여 1.5L/h의 용적 유동으로 컬럼 상부의 스트리핑 컬럼(직경 60mm, 높이 1,400mm)으로 운반하였다. 스트리핑 컬럼은 충전 물질(테플론 라시히 링, 직경 6mm, 높이 6mm, Sigma-Aldrich, Z243477)로 충전하였다. 향류로 유동하는 N2 스트림(20L/min)은 스트리핑 컬럼의 저부로부터 상부로 운반되었다. 스트리핑 컬럼은 1.013bar의 압력 및 22℃의 온도에서 사용되었다. N2 가스 스트림은 흡착제 컬럼과 접촉시키고 스트리핑 컬럼으로 재순환시켰다. 흡착을 위해, 흡착제 물질로 충전된 3개의 흡착제 컬럼이 사용되었다(Clariant, TZP9028; MFI Zeolith, SiO2/Al2O3 몰비 1,000). 동시에 2개의 흡착제 컬럼이 흡착에 사용되었고, 하나는 탈착에 사용되었다. N2 가스 스트림으로부터 0.5L/min의 사이드스트림을 흡착제 컬럼 뒤에서 취하고, 흡착제 컬럼에 의한 에탄올 제거를 모니터링하기 위해 가스 스트림의 에탄올 함량을 질량 분석기(Thermo science PrimaPro Process MS)로 분석하였다. 흡착제 컬럼으로부터 에탄올을 탈착시키기 위해, N2 가스 유동(0.5L/min)이 사용되었다. 진공 펌프에 의해 흡착제 컬럼 내의 압력이 100mbar로 감소되었다.
흡착제 컬럼이 전환될 때 각각 20분 및 80분의 순환 시간으로 두 가지 실험이 수행되었다.
도 3은 80분의 순환 시간에서 흡착제 컬럼 뒤의 가스 스트림 중의 에탄올 농도 및 각 흡착제 컬럼 1 내지 3의 모드를 나타낸다. 0 내지 80분: 컬럼 1/2에서 흡착, 컬럼 3에서 탈착; 80 내지 160분: 컬럼 1/3에서 흡착, 컬럼 2에서 탈착; 160 내지 240분: 컬럼 2/3에서 흡착, 컬럼 1에서 탈착.
도 4는 20분의 순환 시간에서 흡착제 컬럼 뒤의 가스 유동 중의 에탄올 농도 및 각 흡착제 컬럼 1 내지 3의 모드를 나타낸다.
실시예 1의 결과로부터 순환 시간이 80분인 가스 스트림 중의 에탄올 농도는 각 순환의 20 내지 30분 후에 증가하여 에탄올의 흡착이 더 낮아짐을 알 수 있다. 20분의 순환은, 가스 스트림 중의 에탄올 농도가 0.01 내지 0.025%로 훨씬 낮다.
실시예
2: 단계 (c) (i) 동안 에탄올 농도의 영향
5vol%, 15vol%, 30vol% 및 40vol%의 상이한 에탄올 농도를 갖는 에탄올 함유 공정 스트림과 유사한 에탄올과 물의 1L의 합성 용액을 강화(20℃) 용기에 제공하고, 연동 펌프(Watson Marlow, 520DU)를 사용하여 1.5L/h의 용적 유동으로 스트리핑 컬럼 상부의 스트리핑 컬럼(직경 60mm, 높이 1,400mm)으로 운반하였다. 스트리핑 컬럼은 충전 물질(테플론 라시히 링, 직경 6mm, 높이 6mm, Sigma-Aldrich, Z243477)로 충전하였다. 향류로 유동하는 N2 스트림(20L/min)은 스트리핑 컬럼의 저부로부터 상부로 운반되었다. 스트리핑 컬럼은 1.013bar의 압력 및 22℃의 온도에서 사용되었다. N2 가스 스트림은 흡착제 컬럼과 접촉시키고 스트리핑 컬럼으로 재순환시켰다. 흡착을 위해, 흡착제 물질로 충전된 3개의 흡착제 컬럼이 사용되었다(Clariant, TZP9028; MFI Zeolith, SiO2/Al2O3 몰비 1,000). 동시에 2개의 컬럼이 흡착에 사용되었고, 하나는 탈착에 사용되었다. 흡착제 컬럼으로부터 에탄올을 탈착시키기 위해, N2 가스 유동(0.5L/min)이 사용되었다. 진공 펌프에 의해 흡착제 컬럼 내의 압력이 100mbar로 감소되었다. 실험은 20분의 순환 시간으로 수행되었다.
도 5는 상이한 합성 용액들의 탈알코올화를 나타낸다. 탈알코올화는 시간 t에서의 에탄올 농도로서 
을 사용하는 지수 함수(exponential function) 
로 피팅될 수 있다. A 는 공정 초기의 에탄올 농도로 표현될 수 있는 상수이고, B 는 에탄올 제거를 설명하는 상수이다. 피팅의 상수 및 피팅의 회귀 계수 R² 는 표 1에 나타낸다.
함수의 미분에 의해 에탄올 제거는 
에 의해 설명될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이 상수 B는 에탄올 농도와 무관하게 0.58 내지 0.72의 범위이다. 실시예 2의 결과로부터 농도에 따라 에탄올 제거가 증가하여 특히 고농도의 에탄올 함유 공정 스트림에서 보다 빠르고 비용 효과적인 본 발명의 공정이 생성됨을 알 수 있다.
실시예
3: 아로마 프로파일의 분석
도 1에 도시된 바와 같이 열-기반 탈알코올화를 수행하면, 탈알코올화된 음료 및 에탄올 함유 공정 스트림 1이 생성된다.
원래 음료에 함유된 아로마 화합물은 열-기반 탈알코올화 공정 동안 에탄올 함유 공정 스트림으로 전달된다. 이 전달은 도 6에 시각화되어 있다. 여기에는 음료의 아로마 화합물 분포 및 이로부터 유래되는 탈알코올화된 음료 및 에탄올 함유 공정 스트림이 도시되어 있다. 하기 아로마 화합물은 가스 크로마토그래피(FID 샘플러를 갖는 가스 크로마토그래피 헤드스페이스) 방법으로 측정하였다.
아세트알데하이드
n-프로판올
i-부탄올
2-메틸부탄올
3-메틸부탄올
에틸아세테이트
페닐에탄올
3-메틸부탄산
헥산산
카프릴산
에탄올 함유 공정 스트림은 도 1에 도시된 바와 같이 단계 (c) (i)을 거친다. 여기서, 아로마 화합물을 함유하는 에탄올 함유 공정 스트림은, 에탄올 함유 분획, 및 아로마 화합물이 축적되는 잔류 공정 스트림으로 분리된다. 아로마 화합물의 분포는 도 7에 도시된다. 풍미가 있는 것으로 간주되는 아로마 화합물 "아세트알데하이드"는 흡착제에 흡착되어 에탄올 함유 분획에 축적된다(도 8).
실험은 다음과 같은 방식으로 수행되었다:
1L의 에탄올 함유 공정 스트림을 강화(15℃) 용기에 넣고, 연동 펌프(Watson Marlow, 520DU)를 사용하여 2L/h의 용적 유동으로 컬럼 상부의 스트리핑 컬럼(직경 60mm, 높이 1,400mm)으로 운반되었다. 스트리핑 컬럼은 충전 물질(테플론 라시히 링, 직경 6mm, 높이 6mm, Sigma-Aldrich, Z243477)로 충전하였다. 향류로 유동하는 N2 스트림(N2, 12L/min)은 스트리핑 컬럼의 저부로부터 상부로 운반되었다. 스트리핑 컬럼은 1.013bar의 압력 및 22℃의 온도에서 사용되었다. 불활성 가스 스트림은 흡착제 컬럼과 접촉시키고 스트리핑 컬럼으로 재순환시켰다. 흡착을 위해, 흡착제 물질로 충전된 3개의 흡착제 컬럼이 사용되었다(Clariant, TZP9028; MFI Zeolith, SiO2/Al2O3 몰비 1,000). 동시에 2개의 컬럼이 흡착에 사용되었고, 하나는 탈착에 사용되었다. 흡착제 컬럼으로부터 에탄올을 탈착시키기 위해, 불활성 가스 스트림(N2, 0.6L/min)이 사용되었다. 진공 펌프에 의해 흡착제 컬럼 내의 압력이 100mbar로 감소되었다. 20분의 순환 시간 후에 컬럼의 역할이 변경되었다. 72회의 순환이 수행되었다.
실시예 3은 본 발명의 공정이 에탄올 함유 공정 스트림으로부터 에탄올을 선택적으로 분리하지만 잔류 공정 스트림 내에 아로마 화합물을 보유한다는 것을 나타낸다. 도 6 및 7은 최신 탈알코올화 공정에 의해 음료로부터 분리된 아로마 화합물의 대부분이 최종 제품으로 재순환될 수 있음을 나타낸다. 또한, 이취(off-flavor) 아세트알데히드를 상당히 감소시킬 수 있다.
실시예
4: 에탄올 함유 공정
스트림의
재순환과 비교한, 재순환된 잔류 공정
스트림의
측정
실시예 4에서, 재순환 가능한 잔류 공정 스트림의 양이 측정된다. 마지막으로, 에탄올 함유 공정 스트림의 직접 재순환과도 비교할 수 있을 것이다. 재순환 가능한 잔류 공정 스트림은 에탄올 농도에 따라 측정된다. 에탄올 함유 공정 스트림 중의 에탄올 농도가 낮을수록 음료로 더 많이 재순환될 수 있다. 두 가지 파라미터가 잔류 공정 스트림 중의 에탄올 농도에 대해 결정적이다. 본 발명의 방법의 추출물(에탄올 함유 공정 스트림)의 에탄올 농도 및 방법이 수행되는 온도.
본 실시예에서, 상기 파라미터를 변경하여 4개의 실험을 수행하였다. 실험은 실시예 3의 실험 설명에 기재된 바와 같이 수행하였다. 표 2, 컬럼 2 및 3은 파라미터를 나타낸다. 추출물의 에탄올 농도는 5% 내지 40%에서 변했고, 온도는 5℃ 내지 20℃에서 변했다. 이러한 방식으로, 4개의 잔류 공정 스트림이 생성되었다. 표 2는 컬럼 4에 상기 잔류 공정 스트림들에 대한 에탄올 농도를 나타낸다. 또한, 컬럼 5에서, 1L의 탈알코올화된 음료로 재순환된 잔류 공정 스트림의 양이 계산된다. 이 계산은 탈알코올화된 음료의 에탄올 농도가 0.01vol%이고 잔류 공정 스트림으로 0.5vol%까지 올릴 수 있다는 것을 기반으로 한다.
표 2는 실험에 적용된 파라미터, 잔류 공정 스트림 중 잔류 에탄올 농도 및 1L의 탈알코올화된 음료로 재순환될 수 있는 잔류 공정 스트림의 양을 나타낸다.
값을 최신 기술과 비교하기 위해, 표 3은 탈알코올화된 음료로 직접 재순환된 에탄올 함유 공정 스트림의 양의 목록을 나타낸다. 여기서 다시 재순환된 생성물의 양은 에탄올 농도에 따라 상이하다. 또한 여기에서, 계산은 탈알코올화된 음료의 에탄올 농도가 0.01vol%이고 에탄올 함유 공정 스트림으로 0.5vol%까지 올릴 수 있다는 것을 기반으로 한다
표 3은 탈알코올화된 음료로 직접 재순환될 때 상이한 에탄올 농도들에 대한 에탄올 함유 공정 스트림의 재순환 가능한 양을 나타낸다.
재순환된 공정 스트림(에탄올 함유 공정 스트림 또는 잔류 공정 스트림)의 양이 많을수록, 더 많은 아로마 화합물이 최종 음료 제품으로 재전달될 수 있다. 샘플 A를 샘플 1 및 2와 비교하고, 샘플 B를 샘플 3 및 4와 비교하면, 본 발명의 방법을 구현함으로써 1L의 탈알코올화된 음료로 전달되는 재순환된 공정 스트림의 양이 본 발명의 처리 없이 재순환될 수 있는 양보다 훨씬 더 많다는 것이 분명해진다. 5vol%의 에탄올 농도의 경우, 109ml의 에탄올 함유 공정 스트림(샘플 A)이 재순환될 수 있으며, 본 발명의 방법이 적용되는 경우 272ml(샘플 1) 또는 심지어 372ml(샘플 2)의 잔류 공정 스트림이 탈알코올화된 음료로 재순환될 수 있다. 이는 재순환 가능한 양을 2배 또는 심지어 3배로 늘리는 것을 의미한다. 따라서, 훨씬 더 높은 함량의 아로마 화합물을 탈알코올화된 음료로 재순환시킬 수 있다. 40vol%의 에탄올 농도를 갖는 에탄올 함유 공정 스트림의 경우, 증가가 훨씬 더 상당하다. 12ml를 탈알코올화된 음료(샘플 B)로 다시 재순환시키는 대신 51ml(샘플 3) 또는 181ml(샘플 4)의 잔류 공정 스트림을 재순환시킬 수 있다. 이것은 재순환된 양이 5배 또는 심지어 15배 더 높다는 것을 의미한다.
실시예
5: 재전달 가능한 아로마 화합물의 품질 및 물량(quantity)
실시예 4에서, 재순환 가능한 잔류 공정 스트림의 가능한 용적이 이미 계산되어 에탄올 함유 공정 스트림의 직접 재순환과 비교되었다. 본 실시예에서, 아로마 화합물의 품질 및 물량은 계산된 용적에 대해 측정되었다. 여기서 다시, 샘플 A는 샘플 1 및 2와 비교하고, 샘플 B는 샘플 3 및 4와 비교한다. 아로마 화합물은 질량 분석기로 분석되었다. 하기 아로마 화합물을 분석하였다.
아세트산 이소부틸 에스테르
에틸 부티레이트
에틸헥사노에이트
이소발레르산
헥산산
옥탄산
도 9는 샘플 A, 샘플 1 또는 샘플 2의 용적을 재순환하여 탈알코올화된 음료에 재첨가할 수 있는 아로마 화합물의 양을 나타낸다.
도 10은 샘플 B, 샘플 3 또는 샘플 4의 용적을 재순환하여 탈알코올화된 음료에 재첨가할 수 있는 아로마 화합물의 양을 나타낸다.
두 도면 모두에서 에탄올 함유 공정 스트림 대신 잔류 공정 스트림의 재순환이 5 및 20℃의 예시적인 잠재적 생산 온도에 대해 최종 음료 제품에서 상당히 더 많은 양의 코어 아로마 화합물을 초래한다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 샘플 B의 아로마 화합물의 양을 샘플 4의 아로마 화합물의 양과 비교하면 증가가 매우 강렬하게 나타날 수 있다.
최종 음료 제품으로 재순환되는 아세트산 이소부틸 에스테르의 양은 본 발명의 방법을 적용함으로써 인자 14만큼 증가될 수 있다. 에틸 부티레이트의 양은 인자 4만큼 증가될 수 있다. 에틸헥사노에이트의 양은 인자 3만큼, 이소발레르산, 헥산산 및 옥탄산의 양은 심지어 인자 35, 55 및 28만큼 증가될 수 있다.
Claims (12)
- 에탄올-감소된 음료 및 에탄올-비함유 음료의 제조 동안 아로마 손실을 감소시키는 방법으로서,
(a) 열-기반 또는 멤브레인-기반 탈알코올화 공정에 의한, 1 내지 60vol%의 에탄올을 함유하는 음료의 탈알코올화 단계;
(b) 탈알코올화된 음료로부터 에탄올 함유 공정 스트림을 분리하는 단계;
(c) (i) 분리된 상기 에탄올 함유 공정 스트림을, 응축기로, 적어도 하나의 스트리핑 컬럼으로, 그리고 후속적으로 적어도 하나의 흡착제 컬럼으로 운반하거나,
(ii) 분리된 상기 에탄올 함유 공정 스트림을 직접 적어도 하나의 흡착제 컬럼으로 운반하여,
상기 에탄올 함유 공정 스트림의 에탄올 함유 분획이 상기 적어도 하나의 흡착제 컬럼에 흡착되는 단계 및
(d) 잔류 공정 스트림을 상기 탈알코올화된 음료로 재순환시키는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 흡착제 컬럼의 흡착제 물질이 SiO2/Al2O3 몰비가 적어도 200인 MFI 제올라이트 및/또는 실리카라이트를 포함하는, 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 음료의 온도가 5 내지 20℃이고, 상기 에탄올 함유 공정 스트림의 온도가 15 내지 40℃이고, 상기 적어도 하나의 흡착제 컬럼 내의 온도가 20 내지 65℃인, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (c) (i) 또는 (c) (ii)에 따른 흡착이 0.5 내지 2bar의 압력에서 수행되는, 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (c)의 상기 에탄올 함유 공정 스트림의 운반이 50 내지 950(L/시간)/L 흡착제 용적의 유속으로 수행되는, 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (a)가 2-스테이지 단계(2-stage step)로서 수행되고, 여기서, 상기 에탄올 함유 공정 단계인 공정 스트림 1이 얻어져서 방법 단계 (b) 내지 (d)를 거치고, 공정 스트림 2가 얻어져서 폐기되는, 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 공정 스트림 2에 대한 공정 스트림 1의 용적비가 0.01 내지 1의 범위로부터 선택되는, 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탈알코올화된 음료에 대한 상기 에탄올 함유 공정 스트림의 비가 5 내지 20vol%의 범위로부터 선택되는, 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에탄올 함유 공정 스트림이 10 내지 90vol%의 에탄올, 10 내지 90vol%의 H20 및 50 내지 200mg/l의 아로마 화합물(aromatic compound)을 함유하는, 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (a)에 따른 상기 음료의 용존 산소 수준이 0.01 내지 3.0mg/l의 범위로부터 선택되는, 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (c)가 적어도 1회 반복되는, 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (c) 및 (b)가 적어도 1회 반복되는, 방법.
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