TW202012612A - 澄清的發酵飲料及其方法 - Google Patents
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Abstract
用於製備澄清的發酵飲料的方法和系統，該澄清的發酵飲料包括中性麥芽飲料，並且相對於黃啤和其它未經處理的發酵飲料，具有降低或可忽略水平的有機酸性污染物，特別是乙酸。使用苛性鹼定量給料系統來中和通常存在於未經處理的發酵飲料中的天然存在的有機酸，並將它們轉化為它們各自的作為鹽的共軛鹼，從而製備澄清的發酵飲料。然後從經處理的發酵飲料中除去或分離經中和的有機酸的鹽以形成澄清的發酵飲料。
Description
本發明關於澄清的發酵飲料的製備。
傳統的發酵飲料(fermented beverage；FB)製備方法經歷若干處理步驟，以將麥芽和其它穀物轉化為可發酵的糖提取物以產生可飲用產品。FB的一個實例是中性麥芽基料(NMB)，其為理想的無色、無味道和無氣味的溶液，可被進一步加工以配製不同味道的麥芽飲料。在美國專利第4440795、5294450、5618572和7008652號以及美國專利公開2014/0127354中詳細描述了這些方法，其公開內容通過引用整體併入本文。然而，NMB僅僅是FB的一個實例，FB的其它實例包括但不限於：啤酒、葡萄酒、烈性酒、利口酒、蜂蜜酒、蘋果酒、米酒和發酵茶。
基於大麥的飲料歷史上是在將大麥轉化為麥芽的麥芽廠和將麥芽轉化為麥芽提取物(也稱為麥芽汁)的釀酒廠中生產的。麥芽處理包括浸泡大麥粒以促進發芽，然後在高溫下窯乾。本領域技術人員公知，以釀酒廠為中心的方法處理麥芽以將麥芽中的澱粉分解為主要由單糖、二糖和三糖組成的較小的糖以形成麥芽汁。然後可以將麥芽汁進一步煮沸並與其它糖和添加的酒花以特定的百分比混合以產生最終的發酵底物，該發酵底物可與酵母組合以產生乙醇。發酵完成後，隨後可將發酵產物過濾、處理、脫色，以得到澄清無色的NMB。
在加拿大專利第1034064號中已經描述了利用加酒花的麥芽汁製備中性味道的酒精飲料，該專利通過引用整體併入本文。該方法中作為原料的低窯麥芽的可溶性蛋白含量為30重量%至37重量%，水分含量為5重量%至6重量%，澱粉酶值為150至240。然後將該低窯麥芽與水在66°C至77°C 下混合，以形成麥芽漿，並保持在該溫度範圍內，以產生麥芽汁。然後將由此製備的麥芽汁煮沸10至40分鐘，與碳水化合物助劑和補充氮源混合並用啤酒酵母發酵。美國專利第4495204號(其通過引用整體併入本文)也公開了中性味道的酒精飲料的製備方法，該飲料通過使經充分改良的標準啤酒麥芽糖化來製備，該麥芽以2%至20%的量與80%至98%的量的可發酵碳水化合物和水在80°C 至90°C的溫度下混合，以獲得可發酵溶液，然後將該可發酵溶液冷卻，加入啤酒酵母，並發酵。
天然存在於調味麥芽飲料中的有機酸如乙酸、檸檬酸或酒石酸可提供可影響風味的酸味、甜味和/或澀味水平。另一方面，由存在於NMB內的特定酸引起的過度的酸味、甜味和/或澀味可產生消費公眾不可接受的風味特徵。用於處理NMB的常規技術不影響這種有機酸類的去除。
NMB的酸度可追溯到麥芽的糖化過程，該過程將澱粉轉化為可發酵的糖。通常，磨碎的穀物與熱水在麥芽漿桶中混合以產生穀物麥芽漿。在發生該過程的高溫下，可形成不溶性鈣鹽，從而有助於降低麥芽漿的pH(參見 South, J.B., “Variation in pH and Lactate Levels in Malts” (1996) J. Inst. Brew. 102:155-159，其公開內容通過引用整體併入本文)。根據麥芽類型和鈣含量，所產生的麥芽汁的pH為約5.4至約5.8。類似地，也存在於麥芽中的有機酸，特別是乳酸，可以對所產生的麥芽汁具有額外的pH降低作用。此外，有機酸可以在間歇式發酵或連續發酵過程中形成(參見Whiting, GC “Organic Acid Metabolism of Yeasts During Fermentation of Alcoholic Beverages – A Review” (1976) J. Inst. Brew.82:84-92，其公開內容通過引用整體併入本文)。
因此，仍然需要製備降低或消除有機酸類水平的FB的澄清方法。
本發明提供了用於製備中性的或澄清的FB的方法和系統，該FB相對於未經處理的發酵產物或FB具有降低的或可忽略的酸性污染物水平。
在本發明的實施方案中，一種或多於一種酸性污染物是對 FB的香氣和/或口味產生負面影響的有機酸性污染物。在另一個實施方案中，減少或除去一種或多於一種有機酸性污染物改善了得到的FB的香氣和/或口味。
在另一個實施方案中，在根據本發明的方法和系統進行澄清之前，未經處理的發酵產物或FB可以由任何可發酵的碳水化合物源製備。
在另一個實施方案中，可發酵的碳水化合物源可以選自穀物、水果、蜂蜜、糖漿或植物汁液、含澱粉的植物、糖、及其任何混合物或組合。
在另一個實施方案中，可發酵的碳水化合物源是選自大麥、小麥、黑麥、小米、大米、高粱、玉米及其任何混合物或組合的穀物。在一些實施方案中，穀物是不含穀蛋白的穀物，並且可以選自小米、大米、高粱、玉米及其任何混合物或組合。在一些實施方案中，可發酵的碳水化合物源基本上不含穀蛋白。
在另一個實施方案中，用於製備根據本發明的方法和系統可被中和和/或澄清的FB的穀物可通過麥芽製造工藝發芽以形成麥芽。在一些實施方案中，麥芽可被進一步糖化以形成麥芽汁。在一些實施方案中，麥芽汁可被濃縮以形成提取物。然而，在一些實施方案中，用作可發酵碳水化合物源的穀物不經歷麥芽製造工藝。因此，在一些實施方案中，任何形式的穀物可用作可發酵的碳水化合物源以製備未經處理的FB。
在另一個實施方案中，可發酵的碳水化合物源是可以完全發酵的糖，其選自L-葡萄糖和/或D-葡萄糖、麥芽糖、果糖、蔗糖、轉化糖、比利時坎迪糖、紅糖、金黃糖漿、楓糖、原糖及其任何混合物或組合。在一些實施方案中，可發酵的碳水化合物源是糖混合物，在該糖混合物中，並非所有的糖都可以發酵，該糖混合物選自分離砂糖、糖蜜、大米糖漿固體及其任何混合物或組合。在一些實施方案中，糖可包含上述完全可發酵糖和部分可發酵糖的任意組合。
在另一個實施方案中，可以根據下文描述的本發明的一種或多於一種方法和系統使用任何未經處理的發酵產物或FB。FB的非限制性實例包括但不限於：NMB、啤酒、葡萄酒、蜂蜜酒、蘋果酒、米酒和發酵茶，但本領域技術人員將會理解該列表並非詳盡列舉。在一些實施方案中，未經處理的發酵產物或FB是下文“定義”部分中所定義的任何FB。在一些實施方案中，FB可包括一種或多於一種調味劑和/或穩定劑，包括酒花、香料、藥草、巧克力、咖啡、甜味劑等。在一些實施方案中，FB包含酒花。在一些實施方案中，FB基本上不含酒花。
在一個實施方案中，通過以下方法和系統製備的中和或澄清的FB，特別是澄清的NMB，可用於製備風味特徵可與有機酸性污染物相衝突的調味麥芽飲料(FMB)，該有機酸性污染物通常天然存在於通過常規方法製備的未經處理的FB中。在一些實施方案和一個非限制性實例中，有機酸性污染物可包含乳酸、酒石酸、丙酸、丁酸和/或乙酸。
在本發明的實施方案中，提供了用於製備具有降低或可忽略的酸性污染物水平的澄清FB的方法，其包括以下步驟：(a)通過將鹼性處理劑添加到FB中來處理FB以中和存在於FB中的酸性污染物，和(b)從經處理的FB中除去經中和的酸性污染物以製備澄清的FB。
在本發明的另一個實施方案中，提供了用於製備具有降低或可忽略的有機酸性污染物水平的澄清FB的方法，其包括以下步驟：(a)通過將鹼性處理劑添加到FB中來處理包含一種或多於一種有機酸性污染物的FB，以中和存在於FB中的一種或多於一種有機酸性污染物的至少一部分，和(b)從經處理的FB中分離經中和的有機酸性污染物以製備澄清的FB。在另一個實施方案中，FB中基本上所有的有機酸性污染物被中和。在另一個實施方案中，基本上所有經中和的有機酸性污染物從經處理的FB中分離。
在本發明的另一個實施方案中，提供了用於製備具有降低或可忽略的有機酸性污染物水平的澄清FB的方法，其包括以下步驟：(a)提供包含至少一種有機酸性污染物的FB；(b)通過滴定FB或向FB中加入足量的鹼性處理劑來中和至少一種有機酸性污染物的至少一部分，以將至少一種酸性污染物轉化為有機鹽，從而形成中和的FB；和(c)濾出至少一部分有機鹽，從而製備澄清的FB。在一些實施方案中，基本上所有的有機酸性污染物被中和成有機鹽。在一些實施方案中，從中和的FB中過濾出基本上所有的有機鹽。
在另一個實施方案中，提供了用於製備澄清的FB的方法，其中基本上所有的有機酸性污染物被中和並從FB溶液中除去，該方法包括以下步驟：(a)提供包含至少一種有機酸性污染物的FB溶液；(b)通過向FB溶液中加入足量的鹼性處理劑以將基本上所有的至少一種有機酸性污染物轉化為有機酸性污染物的鹽，從而通過中和至少一種有機酸性污染物來處理FB溶液；和(c)從經處理的FB 溶液中分離有機酸性污染物的鹽，從而製備澄清的FB。在其他實施方案中，足量的鹼性處理劑將FB溶液中和至pH為至少約5.5或在至少約5.5的範圍內，包括pH為至少約5.7、5.9或6.1和至多約6.5，特別是pH為至多約6.7、6.5、6.3或6.1。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，鹼性處理劑包括I族或II族金屬氫氧化物，特別是氫氧化鈉。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一實施方案中，鹼性處理劑包含至多約50體積%的食品級碳酸氫鈉。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，至少一種有機酸性污染物包含一種或多於一種有機酸。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，FB溶液是黃啤。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，處理FB溶液的步驟包括以下步驟：(i)提供包含至少一種有機酸性污染物的控制量的FB溶液；(ii)用足以將樣品中的至少一種有機酸性污染物中和成鹽形式的鹼性處理劑來滴定控制量的 FB溶液的樣品；和(iii)將一定量的鹼性處理劑加入到控制量的FB溶液中，從而通過以控制量將至少一種有機酸性污染物中和成鹽形式來處理FB溶液，其中所加入的鹼性處理劑的量基於樣品的滴定來確定。在其他實施方案中，用於處理控制量的FB溶液的鹼性處理劑是與用於滴定樣品相同的鹼性處理劑，或者是化學計量當量的量的不同的鹼性處理劑。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，中和至少一種有機酸性污染物的步驟使用在線苛性鹼定量給料系統進行，該系統包括：(a)用於將FB供應至苛性鹼定量給料系統的裝置；(b)用於檢測FB的pH的至少一個pH計；(c)用於鹼性處理劑的容器；(d)用於提供鹼性處理劑在鹼性處理容器和供應的FB之間的液體連通的輸送裝置；和(e)與至少一個pH計和鹼性處理劑輸送裝置連通的中央可程式化邏輯控制器。在其他實施方案中，使用在線苛性鹼定量給料系統，根據以下步驟中和FB溶液中的至少一種有機酸性污染物：(i)將FB流引入在線苛性鹼定量給料系統中；(ii)使用至少一個pH計檢測FB流的pH；(iii)使用中央可程式化邏輯控制器來確定用於中和FB流中的一種或多於一種有機酸性污染物所需的鹼性處理劑的化學計量量；和(iv)使用輸送裝置將化學計量量的鹼性處理劑從鹼性處理劑容器分配到FB流中。在其他實施方案中，在線苛性鹼定量給料系統包括在鹼性處理劑的輸送上游的pH計和在鹼性處理劑輸送進入FB流的下游的pH計。
在另一個實施方案中，提供了用於製備具有降低或可忽略的有機酸性污染物水平的澄清FB的方法，其包括以下步驟：(a)提供包含至少一種有機酸性污染物的FB溶液；(b)通過向FB溶液中加入足量的鹼性處理劑以將基本上所有的至少一種有機酸性污染物轉化為有機酸性污染物的鹽，從而通過中和至少一種有機酸性污染物來處理FB溶液；和(c)從經處理的FB 溶液中分離有機酸性污染物的鹽，從而製備澄清的FB。在其他實施方案中，足量的鹼性處理劑將FB溶液中和至pH為至少約5.5或在至少約5.5的範圍內，包括pH為至少約5.7、5.9或6.1且至多約6.5。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，鹼性處理劑包括I族或II族金屬氫氧化物，特別是氫氧化鈉。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一實施方案中，鹼性處理劑包含至多約50體積%的食品級碳酸氫鈉。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，至少一種有機酸性污染物包含一種或多於一種有機酸。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，FB溶液是黃啤。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，分離步驟包括從經處理的FB中過濾有機酸性污染物的鹽。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，分離步驟由從經處理的FB中過濾有機酸性污染物的鹽組成。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，FB包含至少約10體積%且至多約20體積%的乙醇，且至少一種有機酸性污染物包含乙酸。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，處理FB溶液的步驟包括以下步驟：(i)提供包含至少一種有機酸性污染物的控制量的FB溶液；(ii)用足以將樣品中的至少一種有機酸性污染物中和成鹽形式的鹼性處理劑來滴定控制量的 FB溶液的樣品；和(iii)將一定量的鹼性處理劑加入到控制量的FB溶液中，從而通過以控制量將至少一種有機酸性污染物中和成鹽形式來處理FB溶液，其中所加入的鹼性處理劑的量基於樣品的滴定來確定。在其他實施方案中，用於處理控制量的FB溶液的鹼性處理劑是與用於滴定樣品相同的鹼性處理劑，或者是化學計量當量的量的不同的鹼性處理劑。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，中和至少一種有機酸性污染物的步驟使用在線苛性鹼定量給料系統進行，該系統包括：(a)用於將FB供應至苛性鹼定量給料系統的裝置；(b)用於檢測FB的pH的至少一個pH計；(c)用於鹼性處理劑的容器；(d)用於提供鹼性處理劑在鹼性處理容器和供應的FB之間的液體連通的輸送裝置；和(e)與至少一個pH計和鹼性處理劑輸送裝置連通的中央可程式化邏輯控制器。在其他實施方案中，使用在線苛性鹼定量給料系統，根據以下步驟來中和FB溶液中的至少一種有機酸性污染物：(i)將FB流引入在線苛性鹼定量給料系統中；(ii)使用至少一個pH計檢測FB流的pH；(iii)使用中央可程式化邏輯控制器來確定用於中和FB流中的一種或多於一種有機酸性污染物所需的鹼性處理劑的化學計量量；和(iv)使用輸送裝置將化學計量量的鹼性處理劑從鹼性處理劑容器分配到FB流中。在其他實施方案中，在線苛性鹼定量給料系統包括在鹼性處理劑的輸送上游的pH計和在鹼性處理劑輸送進入FB流的下游的pH計。下面更詳細地描述用於中和FB中的有機酸性污染物並從FB中除去有機酸性污染物的系統，其包括在線苛性鹼定量給料系統。
在另一個實施方案中，提供了用於製備具有降低或可忽略的有機酸性污染物水平的澄清FB的方法，其包括以下步驟：(a)提供包含酸性污染物的FB溶液；(b)通過向發酵飲料溶液中加入鹼性處理劑以中和酸性污染物來處理FB溶液；和(c)從經處理的FB溶液中除去經中和的酸性污染物，從而製備澄清的FB。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，經中和的酸性污染物是鹽。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，酸性污染物是有機酸。在其他實施方案中，酸性污染物是乙酸。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，除去經中和的酸性污染物的步驟包括從經處理的發酵飲料中過濾經中和的酸性污染物。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，除去經中和的酸性污染物的步驟由從經處理的發酵飲料中過濾經中和的酸性污染物組成。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，鹼性處理劑的加入使發酵飲料溶液的pH升高到至少約5.5且至多約8.5。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，鹼性處理劑包括I族或II族金屬氫氧化物。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，澄清的發酵飲料的pH為約5.5至約6.5。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一實施方案中，澄清的發酵飲料包含至少約10體積%且至多約20體積%的乙醇。在可與上述任何一個或多於一個實施方案組合使用的另一個實施方案中，澄清的發酵飲料是無味的。
在一些實施方案中，通過任何上述方法製備的澄清FB保留了一部分來自未經處理的FB的酸性污染物。在一些實施方案中，通過任何上述方法製備的澄清FB基本上不保留來自未經處理的FB的酸性污染物。在一些實施方案中，澄清的FB是下文“定義”部分中所定義的任何FB的澄清形式。
在一些實施方案中，澄清的FB是澄清的啤酒。在一些實施方案中，澄清的FB是澄清的葡萄酒。在一些實施方案中，澄清的FB是澄清的烈性酒。在一些實施方案中，澄清的FB是澄清的利口酒。在一些實施方案中，澄清的FB是澄清的蜂蜜酒。在一些實施方案中，澄清的FB是澄清的蘋果酒。在一些實施方案中，澄清的FB是澄清的米酒。在一些實施方案中，澄清的FB是澄清的發酵茶。在一些實施方案中，作為非限制性實例，發酵茶是康普茶。在一些實施方案中，康普茶包含酒精。在一些實施方案中，澄清的FB是澄清的NMB。在一些實施方案中，澄清的FB基本上不含穀蛋白。在一些實施方案中，澄清的FB是穀蛋白降低的或除去穀蛋白的FB。在一些實施方案中，澄清的FB基本上不含酒花。在一些實施方案中，澄清的FB基本上不含麥芽。
使用澄清的NMB作為實例，在本發明的實施方案中，提供了用於製備具有降低或可忽略的酸性污染物水平的澄清NMB的方法，其包括以下步驟：(a)提供包含至少一種酸性污染物的黃啤；(b)通過滴定黃啤或向黃啤中加入足量的鹼性處理劑來中和至少一種酸性污染物，以將至少一種酸性污染物的至少一部分轉化為鹽，從而形成經中和的黃啤；和(c)從經中和的黃啤中分離一些鹽或全部鹽，從而製備澄清的NMB。在一些實施方案中，基本上所有的至少一種酸性污染物被中和。在一些實施方案中，基本上所有的鹽從經中和的黃啤中分離。在一些實施方案中，酸性污染物是有機酸性污染物。在一些實施方案中，從經中和的黃啤中分離鹽包括過濾。在一些實施方案中，上述或下文“定義”部分中描述的任何其它澄清的FB可以簡單地通過以下步驟來製備：用期望的未經處理的FB替代上述步驟(a)中的黃啤，並進行中和至少一種酸性污染物以形成鹽並分離出鹽的相同步驟。
在另一個替代實施方案中，經中和的酸性污染物、有機酸性污染物和/或它們的鹽可以任選地保留，而不進行後續分離、過濾或以其它方式從經中和的FB中除去。在本發明的實施方案中，提供了用於製備具有降低或可忽略的有機酸性污染物水平的經中和的FB的方法，其包括以下步驟：(a)提供包含至少一種有機酸性污染物的FB；和(b)通過滴定FB或向FB中加入足量的鹼性處理劑來中和至少一種有機酸性污染物的至少一部分，以中和FB中存在的一種或多於一種有機酸性污染物的至少一部分並形成經中和的FB。不受特定理論的限制，認為只有當有機酸性污染物處於它們的酸性形式時，才可以通過味道檢測到有機酸性污染物，而已經被中和的有機酸性污染物對味道的影響降低或可忽略，即使經中和的有機酸性污染物和/或其鹽仍然存在於FB中。下面更詳細地描述酸性污染物對FB的味道和氣味的影響。
在另一個實施方案中，上述方法製備具有降低或可忽略的乙酸水平的澄清FB，而乙酸使FMB中具有通常不期望的醋樣味道和氣味。在一些實施方案中，相對於未經處理的黃啤或FB，澄清的FB是無色的並且具有減少的醋樣味道和氣味。在一些實施方案中，澄清的FB的醋樣味道和/或氣味對於飲用或聞到飲料的人來說基本上是難以察覺的。在一些實施方案中，澄清的FB不包含醋樣味道和/或氣味。在一些實施方案中，澄清的FB是NMB。
鹼性處理劑可以包含能夠與有機酸性污染物反應的任何鹼性化合物，包括強鹼和弱鹼。在一些實施方案中，鹼性處理劑是包含至少一種阿列紐斯(Arrhenius)鹼的苛性鹼，該阿列紐斯鹼增加了含水溶液中氫氧根離子的濃度。非限制性實例包括I族和II族金屬氫氧化物，例如氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋇、氫氧化銫、氫氧化鍶、氫氧化鈣、氫氧化鋰和氫氧化銣。在一些實施方案中，鹼性處理劑包含至多約50重量%的氫氧化鈉。在一些實施方案中，鹼性處理劑包含至多50重量%的氫氧化鉀。
在另一個實施方案中，鹼性處理劑包含弱鹼，其中鹼及其共軛酸彼此平衡地存在。在一些實施方案中，鹼性處理劑包含至多50重量%的碳酸氫鈉。
在另一個實施方案中，鹼性處理劑可包含一種或多於一種苛性鹼、一種或多於一種弱鹼、和/或一種或多於一種苛性鹼和一種或多於一種弱鹼的組合。
在本發明的實施方案中，提供了用於中和FB溶液中的至少一種有機酸性污染物的方法，該FB溶液可以包括黃啤溶液，該方法包括以下步驟：(1)提供一定量的含有至少一種有機酸性污染物的FB流；(2)將中和量的鹼性處理劑引入FB流中，以將FB流的pH調節至足以中和FB流中的至少一部分有機酸性污染物的目標pH範圍內；(3)檢測經處理的FB流的pH；和(4)基於經處理的FB流的檢測到的pH來調節鹼性處理劑的中和量，以將經處理的FB的pH維持在目標pH範圍內。
在另一個實施方案中，FB流的量具有品質流速或體積流速，鹼性處理劑的中和量具有品質流速或體積流速。在一個實施方案中，FB流的品質流速或體積流速基本恆定。在另一個實施方案中，檢測FB流的品質流速或體積流速，並且鹼性處理劑的中和量的調節是基於經處理的FB的檢測到的pH和黃啤FB的品質流速或體積流速。
在本發明的實施方案中，處理FB以中和FB中存在的酸性污染物的步驟包括以下步驟：(i)提供包含酸性污染物的控制量的 FB；(ii)用足以將樣品中的酸性污染物中和成鹽形式的鹼性處理劑滴定控制量的FB的樣品；和(iii)將一定量的鹼性處理劑加入到控制量的FB中，以通過以控制量將至少一部分酸性污染物中和為鹽形式來處理FB，其中所加入的鹼性處理劑的量基於樣品的滴定來確定。用於處理控制量的FB的鹼性處理劑可以是與用於滴定樣品相同的鹼性處理劑，或者可以是化學計量當量的量的不同的鹼性處理劑。
在本發明的另一個實施方案中，中和至少一種有機酸性污染物的步驟在間歇式(或連續間歇式)系統中進行，該系統包括：(a)用於包含酸性污染物的一定量的FB的容器；(b)用於檢測控制量的FB的 pH的pH計；(c)用於將受控量的鹼性處理劑引入到控制量的FB中的計量裝置；和(d)與pH計和計量裝置連通的控制器，例如中央可程式化邏輯控制器。計量裝置可以是計量泵或液體流量控制器。
在本發明的實施方案中，中和至少一種有機酸性污染物的步驟在在線苛性鹼定量給料系統中進行，該系統包括：(a)用於FB流的管道系統；(b)用於檢測FB流的pH的一個或多於一個pH 計，或用於檢測經處理的FB流的pH的一個或多於一個pH計，或兩者；(c)用於鹼性處理劑的鹼性容器；(d)用於將受控量的鹼性處理劑引入FB流中的計量裝置；和(e)與一個或多於一個pH計和計量裝置連通的控制器，例如中央可程式化邏輯控制器。計量裝置可以是計量泵或液體流量控制器。在一些實施方案中，在線苛性鹼定量給料系統還包括用於使鹼性處理劑在FB流中均勻化的混合裝置。混合裝置可包括在線混合器、保留管道和在線混合容器或再循環系統。
在另一個實施方案中，在線苛性鹼定量給料系統還包括電導儀，其用於檢測FB流或經處理的FB流或兩者的電導率。
在一些實施方案中，FB中的至少一種有機酸性污染物在在線苛性鹼定量給料系統中根據以下步驟被中和：(1)將包含有機酸的FB流引入在線苛性鹼定量給料系統中；(2)使用pH計檢測FB流的pH；(3)使用控制器確定足以中和FB流中的有機酸性污染物的鹼性處理劑的中和量；和(4)使用計量裝置將中和量的鹼性處理劑從鹼性容器分配到pH計檢測的FB流下游中，以形成經處理的FB流。在一些實施方案中，在線苛性鹼定量給料系統可包括pH計，該pH計用於檢測位於鹼性處理劑被引入並混合到FB流處的下游位置的FB流的pH，或用於檢測經處理的FB流的pH，或用於檢測兩者。經處理的FB流的檢測到的pH被控制器用來確定足以進行中和的鹼性處理劑的量。
在另一個實施方案中，使用在線苛性鹼定量給料系統來中和FB的任何上述方法還可以包括使用電導儀檢測FB流的電導率的步驟。在一些實施方案中，檢測到的經處理的FB流的電導率被控制器用來確定足以進行中和的鹼性處理劑的量。在一些實施方案中，檢測到的經處理的FB流的電導率和pH被控制器用來確定足以進行中和的鹼性處理劑的量。
在一些實施方案中，上述任何中和方法還可包括一個或多於一個鹽去除或分離步驟，該步驟可在中和FB中的有機酸性污染物之後進行，以除去中和過程中產生的有機酸性污染物的鹽形式。在實施方案中，去除步驟包括過濾步驟，並使經處理的FB通過過濾器以分離並除去有機酸性污染物的鹽形式。通常，合適的過濾器可包括足以使海水脫鹽的過濾器或分離裝置。用於從經中和的FB中分離鹽以形成澄清FB的過濾系統的非限制性實例包括：超濾、反滲透過濾和奈米過濾。在一些實施方案中，該方法還可包括在中和FB中的有機酸性污染物之前過濾FB，以除去其它顆粒或可過濾組分。在一些實施方案中，除過濾之外分離還包括但不限於以下分離步驟或代替過濾的分離步驟包括但不限於：蒸餾塔；真空蒸餾；多級閃蒸；多效蒸餾；蒸氣壓縮蒸餾；離子交換色譜，特別是陽離子交換色譜；引力；離心；傾析；凍融系統；太陽能蒸發系統；和電滲析反轉。
在另一個實施方案中，在不使用蒸餾的情況下，從經處理的FB流中分離有機酸性污染物的鹽形式以形成澄清的FB。在一些實施方案中，僅使用過濾從經處理的FB流中除去有機酸性污染物的鹽形式。
本發明還可包括澄清酒及其製備方法，其中包含乙醇和酸性污染物的發酵飲料被中和以將至少一部分酸性污染物轉化為鹽形式，並且被中和的發酵飲料隨後被蒸餾以將乙醇與鹽形式分離，從而形成可飲用的澄清的酒。澄清的酒在餾出物中具有降低或可忽略的酸性污染物水平，從而改善了感官特性。在一些實施方案中，可以在濾出至少一部分酸性污染物的鹽形式之後蒸餾澄清的FB，以從過濾後殘留的任何痕量有機酸性污染物或有機酸性污染物的中和鹽形式或其它與水混溶的污染物中分離乙醇以及共沸物形式的水。
在另一個實施方案中，不受其他理論的限制，認為與通過直接蒸餾黃啤製備的蒸餾酒相比，在進行或不進行過濾的情況下，中和之後進行蒸餾從FB中除去了醋樣味道和氣味，並且實現了澄清酒的總體改善的味道特徵。在一些實施方案中，澄清酒的可滴定酸度小於未被中和的蒸餾酒的可滴定酸度。在一些實施方案中，與乙酸相關的澄清酒的可滴定酸度小於未被中和的蒸餾酒的可滴定酸度。在一些實施方案中，澄清酒的可滴定酸度小於約0.3克/升(g/L)，包括小於約0.2g/L、0.1g/L或0.05g/L，低至小於約0.01g/L。在一些實施方案中，澄清酒的可滴定酸度基本上為零或不可檢測。
因此，在一些實施方案中，用於製備具有降低或可忽略的有機酸性污染物水平的澄清酒的方法可包括以下步驟：(a)提供包含乙醇和至少一種有機酸性污染物的FB；(b)通過滴定FB或向FB中加入足量的鹼性處理劑來中和至少一種有機酸性污染物的至少一部分，以將至少一種酸性污染物轉化為有機鹽，從而形成中和的FB；和(c)從含有酸性污染物的有機鹽的經中和的FB中蒸餾乙醇，從而製備澄清的酒。在一些實施方案中，用於製備澄清酒的方法還包括在蒸餾步驟之前從經中和的FB中過濾至少一部分有機鹽的步驟。在一些實施方案中，用於製備澄清酒的包含乙醇的FB是啤酒。
在一些實施方案中，通過常規方法製備和蒸餾的酒可以含有殘餘量的一種或多於一種在蒸餾之前存在於FB中的酸性污染物或有機酸性污染物。在本發明的實施方案中，提供了用於製備具有降低或可忽略的有機酸性污染物水平的澄清酒的方法，其包括以下步驟：(a)提供包含乙醇和至少一種有機酸性污染物的蒸餾飲料；(b)通過滴定蒸餾飲料或向蒸餾飲料中加入足量的鹼性處理劑來中和至少一種有機酸性污染物的至少一部分，以將至少一種酸性污染物轉化為有機鹽，從而形成中和的蒸餾飲料；和(c)從經中和的蒸餾飲料中分離有機鹽以產生澄清的酒。在一些實施方案中，從經中和的蒸餾飲料中分離有機鹽包括過濾。在一些實施方案中，從經中和的蒸餾飲料中分離有機鹽由過濾組成。在一些實施方案中，從經中和的蒸餾飲料中分離有機鹽包括第二蒸餾。在一些實施方案中，從經中和的蒸餾飲料中分離有機鹽包括過濾和第二蒸餾。在一些實施方案中，基本上所有的有機酸性污染物從經中和的蒸餾飲料中分離以形成澄清酒。
在另一個實施方案中，本發明還提供了用於中和並除去FB中的有機酸性污染物以製備澄清FB的中和系統，該系統包括：(a)在線苛性鹼定量給料系統，其被配置為通過滴定FB或向FB中加入鹼性處理劑以中和有機酸性污染物來處理FB；和(b)至少一個分離裝置，其被配置為從經處理的FB中分離經中和的有機酸性污染物，從而製備澄清的FB。
在另一個實施方案中，中和系統可包括：(a)用於中和黃啤流中的有機酸性污染物的在線苛性鹼定量給料系統；和(b)用於從經處理的FB流中分離出有機酸性污染物的鹽形式的過濾器或其它裝置。
在可與上述中和系統的任何一種或多於一種組合使用的另一實施方案中，在線苛性鹼定量給料系統可包括：一個或多於一個pH計，其被配置為用於監測FB流、經處理的FB流或兩者的pH；用於鹼性處理劑的容器；用於鹼性處理劑的計量裝置；和中央可程式化邏輯控制器，其被配置為用於監測由一個或多於一個pH計檢測的FB流、經處理的FB流或兩者的pH，並控制由計量裝置從容器分配的鹼性處理劑的量。
在另一個實施方案中，在上述任何方法或系統中被滴定到FB中的鹼性處理劑的量是足以中和存在於FB中的至少約10%的有機酸性污染物，多達存在於FB中的至少約99.9%的有機酸性污染物的量。在一些實施方案中，將足夠的鹼性處理劑滴定到FB中，使得基本上所有存在於FB中的有機酸性污染物被中和。在一些實施方案中，將足夠的鹼性處理劑滴定到FB中，使得存在於FB中的少於約99.9%的有機酸性污染物，低至存在於FB中的少於約25%的有機酸性污染物被中和。在一些實施方案中，存在於FB中的酸性污染物的約90%至約99%被中和。
類似地，被中和的有機酸性污染物的量可以通過鹼性處理劑，特別是氫氧化鈉的量來控制，該鹼性處理劑被添加到FB中以獲得在經中和或經處理的FB中得以維持的目標pH。在一些實施方案中，經處理或經中和的FB的目標pH為至少約5.0，高達至少約8.7。在一些實施方案中，經處理或經中和的FB的目標pH小於約8.7，低至小於約5.0。在一些實施方案中，經處理或經中和的FB的目標pH為約5.5至最高約7.0。在一些實施方案中，經處理或經中和的FB的目標pH為約5.8至最高約6.5。在一些實施方案中，在不脫離本發明的精神的情況下，可以選擇以上列出的5.0至8.5之間並包括5.0和8.5的任何兩個pH值，以形成用於中和FB的目標pH範圍。
在另一個實施方案中，當在製備澄清酒的去除或分離步驟期間單獨使用蒸餾或與一個或多於一個過濾器組合使用時，在製備澄清酒時，經處理或經中和的FB的目標pH為至少約5.0，高達至少約8.7。在一些實施方案中，當製備澄清酒時，經處理或經中和的FB的目標pH小於約8.7，低至小於約5.0。在一些實施方案中，當製備澄清酒時，經處理或經中和的FB的目標pH為約5.5至最高約7.0。在一些實施方案中，當製備澄清酒時，經處理或經中和的FB的目標pH為約5.8至最高約6.5。在一些實施方案中，在不脫離本發明的精神的情況下，可以選擇以上列出的5.0至8.5之間並包括5.0和8.5的任何兩個pH值，以形成用於中和FB的目標pH範圍從而形成澄清酒。
在另一個實施方案中，不管是否對未經處理的FB、經處理的FB或經中和的FB進行蒸餾，澄清的FB都可以具有至少約5.0，最高至少約8.7的pH。在一些實施方案中，澄清的FB的pH小於約8.7，低至小於約5.0。在一些實施方案中，澄清的FB的pH為約5.5至最高約7.0。在一些實施方案中，澄清的FB的pH為約5.5至最高約6.5。在一些實施方案中，澄清的FB的pH為約5.8至最高約6.5。在一些實施方案中，在不脫離本發明的精神的情況下，澄清的FB的pH值可以在以上列出的5.0至8.5之間並且包括5.0和8.5的任何兩個pH值之間的範圍內。
在另一個實施方案中，基於存在於FB中的有機酸的pKa
，被滴定到FB中的鹼性處理劑的量是足以使pH升高至足以使至少約50%的有機酸，最高至少約60%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%或99.9%的有機酸以其共軛鹼形式存在於經處理的FB中的量。在一些實施方案中，滴定到FB中的鹼性處理劑的量是足以使pH升高至足以使少於約99.9%的有機酸，低至少於約99.5%、99%、98%、97%、96%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、60%或50%的有機酸以其共軛鹼形式存在於經處理的FB中的量。在一些實施方案中，經處理的FB中的約80%至最高約99.9%的有機酸為其共軛鹼形式。在一些實施方案中，經處理的FB中的約90%至最高約99%的有機酸性污染物為其共軛鹼形式。在一些實施方案中，經處理的FB中的約92%至最高約97%的有機酸性污染物為其共軛鹼形式。在一些實施方案中，經處理的FB中的約95%的有機酸性污染物為其共軛鹼形式。
在另一個實施方案中，上述任何方法或系統可針對一種或多於一種所選有機酸性污染物的中和。在一些實施方案中，該方法或過程可用於中和和/或除去作為酸性污染物的乙酸。加入鹼性處理劑後，隨後將乙酸中和成其共軛鹼的鹽，即乙酸鹽。通過比較經處理的FB的pH與乙酸的pKa
，可以計算經處理的FB中乙酸鹽相對於乙酸的相對豐度。在一些實施方案中，經處理的FB中乙酸鹽相對於乙酸的相對豐度為至少約50:50，最高至少約99.9:0.1。在一些實施方案中，經處理的FB中乙酸鹽相對於乙酸的相對豐度為約90:10至約99:1。在一些實施方案中，FB中基本上所有的乙酸被中和成乙酸鹽。在一些實施方案中，當FB的pH升高到至少8.7時，基本上所有的乙酸被中和。
在另一個實施方案中，添加到FB中的鹼性處理劑的量是足以減少FB中由乙酸的存在所引起的醋樣味道和/或氣味的量。在一些實施方案中，添加到FB中的鹼性處理劑的量是足以使來自乙酸的醋樣味道基本上難以察覺的量。在一些實施方案中，添加到FB中的鹼性處理劑的量是足以使來自乙酸的醋樣氣味基本上難以察覺的量。在一些實施方案中，添加到FB中的鹼性處理劑的量是足以使所得經處理或經中和的FB在感官上純淨的量。
在另一個實施方案中，在不使用蒸餾的情況下，通過任何上述中和方法或系統製備的澄清FB的酒精含量(ABV)為至少約0.05體積%，最高至少約65體積%。在一些實施方案中，澄清FB的ABV小於或等於約65體積%，低至小於或等於約0.1體積%。在一些實施方案中，痕量的酒精可以保留在澄清的FB中，該澄清的FB的ABV小於0.05體積%。在一些實施方案中，澄清的FB的ABV為約4體積%至最高約20體積%。在一些實施方案中，澄清的FB的ABV為約10體積%至最高約20體積%。在一些實施方案中，在不脫離本發明的精神的情況下，澄清的FB的ABV可以在以上列出的0.05體積%至65體積%之間的任何兩個ABV值之間並且包括該兩個ABV值的範圍內。
在另一個實施方案中，通過任何上述中和方法或系統產生的澄清酒的ABV為至少約5體積%，最高至少約95體積%。在一些實施方案中，澄清酒的ABV小於或等於約95體積%，低至小於或等於約8體積%。在一些實施方案中，少量酒精可以保留在澄清酒中，該澄清酒的ABV小於5體積%。在一些實施方案中，在不脫離本發明的精神的情況下，澄清酒的ABV可以在以上列出的5體積%至95體積%之間的任何兩個ABV值之間並且包括該兩個ABV值的範圍內。
通過下面的詳細描述，本發明的這些和其它實施方案對於本領域普通技術人員將變得明顯。
定義
如本文所用的術語“和/或”在用於列舉實體的情況下是指單獨存在或組合存在的實體。因此，例如，短語“A、B、C和/或D”單獨地包括A、B、C和D，但也包括A、B、C和D的任何和所有組合和子組合。
如本文所用的術語“酸性污染物”是指酸，通常是有機酸，其可存在於發酵飲料中並在食用發酵飲料時影響pH、味道、氣味和/或總體感官體驗。術語“酸性污染物”可以指發酵飲料中存在的所有酸或有機酸，或者其可以指所存在的酸或有機酸的子集，具體到單個酸或有機酸。可存在於發酵飲料中的酸性污染物的非限制性實例包括乙酸、乳酸、丙酸、酒石酸和丁酸。
如本文所用的術語“黃啤”(“bright beer”或“brite beer”)是指在經過傾析、過濾或以其它方式除去酵母之後的飲料級、含乙醇的液體發酵粗產品，術語“經處理的黃啤”是指用鹼性處理劑中和或處理後的黃啤溶液。
如本文所用的術語“苛性鹼”是指在與水相互作用時完全解離產生氫氧根離子以形成具有強鹼性pH的溶液的化合物。這些化合物包括但不限於I族和II族氫氧化物，例如氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋇、氫氧化銫、氫氧化鍶、氫氧化鈣、氫氧化鋰和氫氧化銣。
如本文所用的關於“澄清的發酵飲料”中的術語“澄清的”，其可以指釀造工業中描述從麥芽汁、啤酒或其它發酵飲料中除去固體的任何過程的一般術語，或者可以指通過本發明的方法和系統製備的發酵飲料，其中發酵飲料中的一種或多於一種酸性污染物已被包括苛性鹼在內的鹼性處理劑中和，並且隨後從發酵飲料中除去以製備“澄清的”發酵飲料。在一些實施方案中，可以使用任何機械、化學或物理分離技術使發酵飲料或經中和或經處理的發酵飲料變得澄清。非限制性實例包括：超濾；反滲透過濾；奈濾；顆粒活性炭分離；蒸餾塔；真空蒸餾；多級閃蒸；多效蒸餾；蒸氣壓縮蒸餾；離子交換色譜，特別是陽離子交換色譜；引力；離心；傾析；凍融系統；太陽能蒸發系統；和電滲析反轉。
如本文所用的術語“發酵飲料”(FB)是指一種液體飲料溶液，它是來自任何可發酵糖源，通常在所有酵母被除去之後的發酵產物，而不管其是否含有乙醇。FB可以包括但不限於，嗜酸飲料(acidophiline)、Agkud、阿裡勃萊酒(aleberry)、發酵乳(amasi)、阿裡勃萊酒(aleberry)、日本甘酒(amazake)、Apo、Ara、Bahalina、Bais、甘蔗酒、啤酒、比格尼葡萄酒、Bikkle、比奧納德(bionade)、Blaand、Boj、波紮(boza)、Brottrunk、可爾必思(Calpis)、Cauim、青稞酒、Chibuku Shake Shake、吉開酒(chicha)、蘋果酒、科約爾葡萄酒(coyol wine)、Doogh、海南蒲桃酒(duhat wine)、Fassbrause、薑啤、枸杞酒、Handia、Hardaliye、黃酒、Ibwatu、Intus、Jabol、Jun、Kabarwaran、Kasiri、克非爾(kefir)、Kilju、Kinutil、康普茶、馬奶酒、格瓦斯、Kwete、菲律賓椰酒、拉西酸奶奶昔(lassi)、Mageu、麥芽飲料、麥芽酒飲料、乳凍(matzoon)、莫比酒(mauby)、Mbege、米麗薩(merisa)、Neera、Nihamanchi、Oshikundu、Palek、棕櫚酒、Pangasii、Parakaria、梨酒、Podpiwek、監獄酒(pruno)、龍舌蘭酒、Purl、Pejvelac、米酒、 Pyazhenka、薩爾幹、食醯(sikye)、Tapuy、特胡一諾(tejuino)、丹板奇酒(tepache)、Tesgüino、Thwon、緹比茶(tibicos)、中心酒(tiswin)、冬巴酒(tongba)、Tono、Tubâ、Umqombothi、葡萄酒和Zincica。術語“發酵飲料”還包括經蒸餾形成酒的FB。
如本文所用的術語“調味麥芽飲料”(FMB)是指一旦中性麥芽基料被過濾、處理和加工以製備可引用飲料產品而形成的最終麥芽飲料產品。
如本文所用的術語“不含穀蛋白” 是指FB或澄清的FB基本上不含穀蛋白。不含穀蛋白的發酵飲料(GFB)可以通過發酵來自任何可發酵糖源的糖來製備，該可發酵糖源包括不含有穀蛋白的穀物。這種不含穀蛋白的穀物包括但不限於：小米、大米、高粱、蕎麥和/或玉米。在一些實施方案中，在沒有麥芽或酒花的情況下製備GFB。
如本文所用的術語“穀蛋白降低”或“穀蛋白去除”是指FB或澄清的FB含有少於20ppm的穀蛋白。典型地，穀蛋白降低和穀蛋白去除的FB由大麥、黑麥和其它可發酵的糖源製備，該糖源確實含有穀蛋白，但其中的穀蛋白在發酵完成後從飲料中除去。然而，谷蛋白降低和穀蛋白去除的飲料可由可發酵糖源製備，該可發酵糖源含有總量小於20ppm的最小量的穀蛋白。
如本文所用的術語“糖化”是指將麥芽中通常存在的澱粉轉化為適合用於酵母發酵以產生乙醇的低級糖分子的過程，低級糖分子包括單糖、二糖和三糖。
如本文所用的術語“中和”是指用鹼性處理劑中和發酵飲料中的至少一部分酸，包括有機酸，以由此形成有機鹽。
本文所用的術語“中性麥芽基料”(NMB)或“麥芽飲料基料”是指通過對黃啤或其它發酵飲料進行過濾、處理和/或脫色而形成的含乙醇的液體。在一些實施方案中，通過本發明的方法和系統製備的NMB是無色、無味道和/或無氣味的。
如本文所用的術語“感官上純的”是指經處理的或澄清的FB，其中在中和和/或分離之後，即使一部分有機酸性污染物仍然以其酸性形式存在，但基本上沒有來自在中和之前最初存在於FB中的有機酸性污染物的可感知的味道或氣味。
如本文所用的術語“可滴定酸度”是對溶液中可滴定酸的總品質的度量，通常以克/升表示。可滴定酸的總品質包括水合氫離子和仍然被質子化的弱酸，例如乙酸(CH3COOH)。在釀造工業中，通常使用可滴定酸度來定量給定FB、GFB、穀蛋白降低或穀蛋白去除的FB、NMB、FMB、飲用酒或其它中和產品中存在的有機酸，以評估飲料中可感知的酸度。
如本文所用的術語“麥芽汁”或“麥芽提取物”是指由糖化和/或蒸煮過程得到的富含糖的溶液或混合物，其適合用於酵母發酵以產生乙醇。
中性麥芽基料的製備
本發明提供了從含有可測量水平的酸性污染物，特別是有機酸性污染物的原始或未經處理的FB和其它發酵產物製備中和和/或澄清的FB的方法和系統。上述FB的許多實例中的任何一個可以用於製備中和的FB或澄清的FB，除了特別指出的以外，在處理步驟方面幾乎沒有改變或沒有改變。本文提供的方法通常包括向發酵產物FB或黃啤中加入鹼性處理劑，以與發酵產物FB或黃啤中的酸性污染物反應或中和發酵產物FB或黃啤中的酸性污染物從而形成鹽的步驟。然後可以將鹽從經處理的黃啤或FB中分離，以產生澄清的FB。
為了說明本發明的用於FB的系統和方法，下面描述由黃啤溶液或黃啤流製備澄清NMB的系統或方法的實例。在一些實施方案中，與未經處理的發酵產物和FB中有機酸性污染物的水平或量相比，澄清的NMB是無色、無味道和/或無氣味的，並且含有降低的或可忽略的水平或量的有機酸性污染物。不受特定理論的限制，由澄清的NMB產生的FMB可具有更令人愉悅的味道特徵，這是由於除去了釀造和發酵過程之後天然存在的有機酸。類似地，從NMB中除去有機酸產生更通用的NMB，可以向其中加入各種調味劑，特別是在不去除酸的情況下會與傳統NMB中天然存在的有機酸組合產生味道不好的FMB的調味劑。另外，相對於未通過加入鹼性處理劑中和的NMB，認為需要更少的調味劑，特別是糖，以與通過本發明方法製備的NMB組合，從而最終製備具有相同或相當感官品質的FMB。
釀造NMB的傳統方法在本領域是廣泛已知的，並且在美國專利第4440795、5294450、5618572和7008652以及美國專利公開2014/0127354中特別詳細地進行了描述，其公開內容通過引用整體併入本文。通常，為了製備常規的NMB，必須首先獲得麥芽的供應。麥芽可以是本領域已知的適於製備啤酒和其它釀造飲料的任何常規類型。合適的麥芽的一個非限制性實例是可從Briess Malt & Ingredients公司獲得的“啤酒麥芽”。然後將麥芽與去離子水混合並在高溫下加熱以製備麥芽漿。在這一階段，麥芽漿含有各種麥芽衍生的可發酵糖(例如包括但不限於麥芽糖和麥芽三糖)，它們可被酵母發酵成乙醇；以及若干麥芽衍生的不可發酵糖(例如包括但不限於麥芽四糖和麥芽戊糖)，它們不能被酵母分解成乙醇。
然而，在糖化過程中，麥芽中的磷酸鹽和蛋白質的沉澱可導致不溶性鈣鹽的形成，該不溶性鈣鹽與麥芽漿產物的pH降低強烈相關。另外，一些麥芽品種含有高水平的乳酸鹽(參見South, J.B. “Variation in pH and Lactate Levels in Malts” (1996) J. Inst. Brew. 102:155-159，其公開內容通過引入整體併入本文)、乙酸鹽、丁酸鹽、丙酸鹽，這些鹽最終被轉移到麥芽漿中。例如，South測定了幾種麥芽品種中乳酸鹽的濃度為17.6至126.3毫克/100克麥芽(乾重)。乳酸鹽濃度與麥芽汁的pH成反比，範圍為最高乳酸鹽濃度下的5.59至最低乳酸鹽濃度下的6.02。
在產生糖化產物之後，本領域已知的幾種方法可用於製備適於發酵的富含糖的麥芽汁。這些方法包括但不限於，加入能夠分解澱粉的酶和/或順序加熱麥芽漿以催化澱粉化學轉化為糖。
接下來，使用釀造領域已知的用於過濾麥芽漿的任何裝置，對麥芽漿進行物理處理以從其中除去固體。然後可以在附加的可發酵糖(例如葡萄糖、蔗糖和/或玉米糖漿)和任選的“酒花材料”存在下，收集通常被稱為麥芽汁或麥芽提取物的液體濾液並將其轉移到釀造鍋中，所述酒花材料可以包括各種不同的產品，包括但不限於酒花毬果、預異構化的粒狀酒花和/或溶劑萃取的濃縮酒花提取物。然後可以向麥芽汁中加入酵母以開始發酵，繼續發酵直到沒有可發酵的糖殘留。通常，發酵過程可持續7-11天，但發酵時間最終取決於許多因素，包括但不限於溫度。較溫暖的溫度通常會導致更快的發酵，但過多的熱量會產生一些問題並且通常會被避免。
在發酵完成後，使來自含醇發酵產物的酵母從產物中沉澱出來並通過常規的傾析或過濾技術除去，從而形成黃啤。基於存在的有機酸的特性和總濃度，黃啤的pH通常為約4.0+/-0.25，並且黃啤通常是有色的、芳香的，並且不適合用於製備FMB。然而，麥芽漿產物中的包括有機酸在內的酸保留在整個釀造過程中，並且當與某些風味添加劑混合以形成FMB時，沒有過濾或純化技術能解決有機酸性污染物導致不希望的味道或氣味的問題。相反，通過下述本發明的任何方法製備的NMB可以是無色、無味道和/或無氣味的。更一般地，使用下面描述的任何方法和系統從任何類型的FB中除去酸性污染物以製備中和的FB和/或澄清的FB可以為飲用飲料的人創造更愉快的感官體驗。
本發明的實施方案
在一個實施方案中，本發明提供了由包含一種或多於一種有機酸性污染物的FB溶液製備澄清的FB或NMB的方法，該方法包括以下步驟：(a)通過滴定FB或向FB中加入鹼性處理劑來中和FB溶液中包含的一種或多於一種有機酸性污染物，鹼性處理劑的量足以將一種或多於一種有機酸性污染物的至少一部分轉化為其共軛鹼以形成有機鹽；和(b)除去有機鹽，從而製備澄清的FB或澄清的NMB。在本發明的實施方案中，足量的鹼性處理劑足以使FB溶液的pH升高到至少約5.0，包括至少約5.5、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.5、6.8、7.0、7.5、7.8、8.0、8.2或8.5，包括至少約8.7。在一些實施方案中，足量的鹼性處理劑足以使FB溶液的pH升高到小於約8.7，包括小於約8.5、8.2、8.0、7.8、7.5、7.0、6.8、6.5、6.4、6.3、6.2、6.1、6.0、5.9、5.8或5.5，低至小於約5.0。在一些實施方案中，足量的鹼性處理劑足以使FB溶液的pH升高到約5.5至最高約5.8、或約5.5至最高約5.9、或約5.5至最高約6.0、或約5.5至最高約6.1、或約5.5至最高約6.2、或約5.5至最高約6.3、或約5.5至最高約6.5、或約5.5至最高約6.8、或約5.5至最高約7.0、或約5.5至最高約7.5、或約5.5至最高約7.8、或約5.5至最高約8.0、或約5.5至最高約8.2、或約5.5至最高約8.5的pH範圍。在一些實施方案中，足量的鹼性處理劑足以使FB溶液的pH升高到約5.8至最高約5.9、或約5.8至最高約6.0、或約5.8至最高約6.1、或約5.8至最高約6.2、或約5.8至最高約6.3、或約5.8至最高約6.5、或約5.8至最高約6.8、或約5.8至最高約7.0、或約5.8至最高約7.5、或約5.8至最高約7.8、或約5.8至最高約8.0、或約5.8至最高約8.2、或約5.8至最高約8.5的pH範圍。在一些實施方案中，足量的鹼性處理劑足以使FB溶液的pH升高到約6.0至最高約6.1、或約6.0至最高約6.2、或約6.0至最高約6.3、或約6.0至最高約6.5、或約6.0至最高約6.8、或約6.0至最高約7.0、或約6.0至最高約7.5、或約6.0至最高約7.8、或約6.0至最高約8.0、或約6.0至最高約8.2、或約6.0至最高約8.5的pH範圍。在一些實施方案中，經處理或經中和的FB的目標pH為約6.5至最高約6.8、或約6.5至最高約7.0、或約6.5至最高約7.5、或約6.5至最高約7.8、或約6.5至最高約8.0、或約6.5至最高約8.2、或約6.5至最高約8.5。在一些實施方案中，在不脫離本發明的精神的情況下，足量的鹼性處理劑足以使FB溶液的pH升高到以上列出的5.0至8.5之間並且包括5.0和8.5的任何兩個pH值之間並且包括該兩個pH值的pH範圍內。有機酸性污染物可以包括但不限於有機羧酸，例如乙酸、乳酸、丙酸、酒石酸和丁酸。
從pH處理的FB溶液中除去或分離有機酸性污染物的鹽形式之後，基於澄清的FB中剩餘的任何有機酸的pKa
，所得澄清的FB的pH相比於未過濾和中和的黃啤的pH可以稍微不同且部分更低，或部分更高。在一些實施方案中，澄清的FB具有比pH處理的FB更低的pH，在pH處理的FB中有機酸性污染物已經被中和但未被除去。在一些實施方案中，經中和的有機酸性污染物可以保留在pH處理的FB內，而不經歷隨後的去除步驟。
鹼性處理劑可包含一種或多於一種能夠與有機酸反應並中和有機酸的鹼性化合物，包括強鹼和弱鹼。合適的強鹼可以包括但不限於包含至少一種阿列紐斯鹼的苛性鹼溶液，該阿列紐斯鹼增加了含水溶液中氫氧根離子的濃度，例如為，I族和II族金屬氫氧化物：氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋇、氫氧化銫、氫氧化鍶、氫氧化鈣、氫氧化鋰和氫氧化銣。苛性鹼溶液的儲備溶液可以是任何濃度，但在一些實施方案中，該濃度足夠高以安全地加入最小量的苛性鹼溶液從而中和黃啤內的酸性污染物而基本上不影響其體積。在一些實施方案中，苛性鹼溶液包含最多50%(體積/體積)的氫氧化鈉溶液。在一些實施方案中，苛性鹼溶液包含最多50%(體積/體積)的氫氧化鉀溶液。
當與上面列出的任何一種金屬氫氧化物反應時，根據下面方程式1中的淨離子方程式，至少一種有機酸性污染物被轉化為鹽和水。
在非限制性實例中，當有機酸性污染物是乙酸時，中和反應根據下面所示的方程式2進行。
在其它實施方案中，鹼性處理劑可包含弱鹼。通常，弱鹼在水中不完全解離，並且可以與其共軛酸平衡地存在。與強鹼一樣，可以加入足夠的弱鹼來中和FB中的部分酸性污染物。在一些實施方案中，加入足夠的弱鹼以完全中和所有存在的酸性污染物。合適的弱鹼可以包括但不限於乙酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化銨。在一些實施方案中，鹼性處理劑包含氫氧化銨。作為非限制性實例，乙酸和氫氧化銨之間的中和反應的方程式如下文方程式3所示。
然而，在弱酸和弱鹼之間的任何反應中，根據下面的方程式4，所得到的淨離子方程式導致水的產生。
在另一個實施方案中，至少一種酸性污染物的中和可以通過將足量的鹼性處理劑滴定到黃啤中來實現，以將FB中的至少一部分有機酸性污染物轉化為有機鹽或其可過濾形式。在一些實施方案中，FB中基本上所有的有機酸性污染物被中和成其有機鹽或可過濾形式，這可以通過將pH升高到足以達到或超過FB內每種有機酸性污染物的等當量點，並將它們轉化成它們各自的共軛鹼來實現。當用強鹼如NaOH滴定弱酸時，等當量點出現在pH為7以上。作為非限制性實例，乙酸的pKa
為4.75，並且在基本上所有乙酸都已轉化為乙酸鹽的等當量點處的pH通常為約8.7至8.8。用強鹼使FB的pH增加到超過等當量點，簡單地將額外的氫氧根離子添加到溶液中，而不會對乙酸的濃度產生可測量的影響。
在一些實施方案中，例如當需要完全無味道、無氣味和無色的飲料時，可以製備基本上沒有可測量的有機酸的澄清NMB。這種澄清的NMB可以廣泛地用作各種各樣調味飲料的基料，而不與調味飲料的製備中引入的任何調味劑產生衝突。然而，在一些實施方案中，需要其中在中和後一些有機酸得以保留的澄清FB或NMB。在一些實施方案中，由一些有機酸提供的調味劑可以補充或增強在調味過程中添加的化合物的氣味和/或味道以製備調味飲料，並且這些酸的完全中和可能對人的感官體驗產生負面影響。
因此，在一些實施方案中，至少一種酸性污染物的中和可通過將足量的鹼性處理劑滴定到FB或黃啤中來實現，以將FB或黃啤中的至少一部分有機酸轉化為有機鹽或其可過濾形式。在一些實施方案中，添加到FB中的鹼性處理劑的量是足以中和FB中至少約10重量%的有機酸性污染物的量，包括FB中至少約25重量%、50重量%、60重量%、70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%、95重量%、96重量%、97重量%、98重量%、99重量%或99.5重量%，最高至少約99.9重量%的有機酸性污染物。在一些實施方案中，FB中少於約99.9重量%的有機酸性污染物被中和，包括少於約99.5重量%、99重量%、98重量%、97重量%、96重量%、95重量%、90重量%、85重量%、80重量%、75重量%、70重量%、60重量%、50重量%或25重量%，最低少於10重量%的有機酸性污染物被中和。
確定FB中有機酸中和程度的一種方法是比較未經處理的FB與經處理或澄清的FB的可滴定酸度，可滴定酸度是溶液體積中的水合氫離子(H3
O+
)和質子化弱酸的總品質的計算值，通常表示為克/升或百萬分率。可滴定酸度通常用於釀造和釀酒工業中，因為pH僅描述溶液中H3
O+
離子的量。相反，可以從H3
O+
離子和質子化弱酸兩者感知酸度。可滴定酸度通過計算必須添加到飲料中以將飲料的pH升高到預定值的鹼(通常是NaOH)的量來確定，該預定值通常接近滴定的等當量點。在釀造工業中，基於存在的有機酸的特性和相對量，預定的pH值通常為約8.0至8.5。
此外，可以使用可滴定酸度來評估澄清FB本身的感知酸度。當澄清FB的可滴定酸度降低時，所感知的酸度也降低，並且最終可以達到人不能感知澄清FB內的酸的味道和/或氣味的點。在一些實施方案中，澄清FB的可滴定酸度小於約1克/升(g/L)，包括小於約0.75g/L、0.5g/L、0.4g/L、0.3g/L、0.2g/L、0.1g/L或0.05g/L，最低小於約0.01g/L。
在一些實施方案中，可以定量單一有機酸性污染物的中和，包括上面列出的乙酸、乳酸、丙酸、酒石酸和丁酸污染物。在一些實施方案中，被定量的單一有機酸性污染物是乙酸。在向FB中加入鹼性處理劑後，乙酸隨後轉化為乙酸鹽。在約4.75的乙酸的pKa
下，溶液中乙酸鹽與乙酸的比例為50:50。隨著溶液pH的增加，乙酸鹽相對於乙酸的相對豐度也增加，因此在pKa
以上的一個pH單位5.75下，乙酸鹽與乙酸的比例為90:10，在pKa
以上的兩個pH單位下，乙酸鹽與乙酸的比例為99:1，以此類推。因此，在一些實施方案中，添加到FB中的鹼性處理劑的量可以是足以將乙酸鹽相對於乙酸的相對豐度提高到至少約50:50的量，包括至少約60:40、70:30、75:25、80:10、85:15、90:10、95:5、96:4、97:3、98:2、99:1或99.5:0.5，最高至少約99.9:0.1。在一些實施方案中，經處理的FB中乙酸鹽相對於乙酸的相對豐度為約90:10至約99:1，或約92:8至約98:2，或約95:5。在一些實施方案中，FB中基本上所有的乙酸被中和成乙酸鹽。在一些實施方案中，當FB的pH升高到至少8.7時，基本上所有的乙酸被中和。
類似地，可以通過分析確定FB中乙酸的濃度。確定FB中乙酸濃度的分析方法的非限制性實例包括高效液相色譜(HPLC)和酶測定。一種用於確定乙酸濃度的這類酶測定試劑盒是可從Megazyme®獲得的K-ACETRM乙酸測試試劑盒。在測定條件下，FB樣品中存在的基本上所有的乙酸被轉化為乙酸鹽。然而，如上所述，如果FB樣品的pH是已知的，則可以基於pKa
來確定存在多少乙酸。例如，如果澄清FB的pH為6.35，並且確定樣品中乙酸鹽的濃度為300ppm，則經處理的FB中約4%的乙酸以質子化形式存在，或為約12ppm。
因此，在一些實施方案中，在分離和除去中和過程中形成的有機酸性污染物的鹽之後，澄清FB中的乙酸和乙酸鹽的總濃度可以小於約1000ppm，包括小於約900ppm、800ppm、700ppm、600ppm、500ppm、400ppm、300ppm、200ppm或100ppm，最低小於約50ppm。在一些實施方案中，澄清FB中乙酸和乙酸鹽的總濃度為約200ppm至約500ppm。在一些實施方案中，澄清FB中乙酸和乙酸鹽的總濃度為約300ppm至約400ppm。
在另一個實施方案中，基於澄清FB的pH，澄清FB中質子化形式的乙酸的濃度小於約500ppm，包括小於約400ppm、300ppm、200ppm、100ppm、75ppm、50ppm、25ppm、10ppm或5ppm，最低小於約1ppm。在一些實施方案中，澄清FB中質子化乙酸的濃度為約10ppm至約100ppm，或約25ppm至約75ppm。在一些實施方案中，在澄清的FB中基本上沒有質子化的乙酸。
在工業釀造過程中，黃啤和其它未經處理的FB可以在單獨的批次中進行中和，這些批次必須在泵送到下一站/下一個處理步驟之前達到特定的pH，或者可以隨著FB不斷地從一個位置泵送到另一個位置的連續過程的進程中進行中和。用於監測和調節液體pH的幾種儀器和電極系統是本領域已知的。這樣的非限制性實例包括批次處理、在線處理和連續攪拌槽pH監測和定量給料系統，例如可從位於康涅狄格州斯坦福德的Omega® Engineering獲得。
在本發明的實施方案中，如圖1所示，苛性鹼定量給料系統和方法可包括用於容納確定量的含有有機酸性污染物的FB的混合容器。確定量的FB可以基於品質，例如通過用於容器33的內容物的稱重秤35確定，通過容器33中的體積指示器確定，或者通過將體積量的FB或黃啤輸送到容器33中確定。在處理確定量的FB以中和有機酸之後，可以將經處理的FB或確定量的FB從容器33排到後過濾或分離裝置4以除去有機酸的鹽形式。
為了確定加入到混合容器中以中和FB中的有機酸性污染物的鹼性處理劑的量，可以將已知濃度的鹼性處理劑滴定到已知量的已等分加入到單獨容器中的FB中，直到達到目標pH。目標pH可以包括上面列出的任何pH值。一旦達到目標pH，可以使用已知濃度和體積的滴定到FB中的鹼性處理劑，通過公知的計算來確定FB中鹼性處理劑與有機酸性污染物的摩爾比。一旦已知鹼性處理劑與有機酸性污染物的摩爾比，就可以確定向混合容器內已知體積的FB中加入並混合的鹼性處理劑的量以達到相同的pH。用於處理控制量的FB的鹼性處理劑可以是用於滴定樣品的相同鹼性處理劑，或者可以是化學計量當量的量的不同的鹼性處理劑。然後可將經處理的控制量的FB從容器排到後過濾或分離裝置以除去有機酸的鹽形式。
在另一個實施方案中，後過濾或分離裝置4可包括一個或多於一個過濾器，用於除去最初存在於未經處理的FB中的經中和的有機酸鹽和其它污染物，包括但不限於小分子和金屬螯合物、大分子如蛋白質和核酸、微生物如細菌和/或病毒、和顆粒。過濾器的孔徑可以基於澄清FB的期望性質來選擇，並且可以為小於1000微米至最低小於1微米，包括小於0.1微米。此外，可以使用一種或多於一種過濾機制，包括但不限於：粗濾膜、微濾膜、奈濾膜和超濾膜；反滲透過濾；矽藻土過濾；和木炭過濾。在一些實施方案中，後過濾或分離裝置4可以包括反滲透過濾裝置。其它分離裝置可以包括離子交換色譜，特別是陽離子交換色譜；重力分離；離心；和/或傾析。
在另一個實施方案中，後過濾或分離裝置4可包括一個或多於一個蒸餾裝置，其可用於製備澄清酒的方法中，其中含有乙醇的餾分與含有經中和的有機酸鹽的含水餾分以及在糖化過程中產生或存在的其它次要化學成分分離。蒸餾裝置可包括但不限於：蒸餾塔、真空蒸餾、多級閃蒸、多效蒸餾和蒸氣壓縮蒸餾裝置。
在另一個實施方案中，過濾裝置和蒸餾裝置可以組合使用或彼此完全分開使用。例如，在一個實施方案中，可以在不使用蒸餾的情況下通過濾出有機酸性污染物來產生澄清的FB。在一些實施方案中，可以在不使用過濾的情況下，通過從含有鹽形式的有機酸性污染物的經中和FB溶液中蒸餾出醇來產生澄清酒。在一些實施方案中，可以通過以下步驟來產生澄清酒，首先從經處理的FB中濾出有機酸性污染物的鹽形式，然後蒸餾濾液以產生澄清酒。
在一些實施方案中，本發明提供了用於產生具有降低或可忽略的有機酸性污染物水平的澄清FB的方法，其包括以下步驟：(a)提供包含至少一種酸性污染物的FB；(b)通過將足量的鹼性處理劑滴定到FB中來中和FB，以將來自FB的基本上所有的至少一種酸性污染物轉化為有機鹽，從而產生經處理的FB；和(c)從中性FB 中分離有機酸的鹽形式以產生FB。
在一些實施方案中，本發明提供了用於產生具有降低或可忽略的有機酸性污染物水平的澄清酒的方法可包括以下步驟：(a)提供包含乙醇和至少一種有機酸性污染物的FB；(b)通過滴定FB或向FB中加入足量的鹼性處理劑來中和至少一種有機酸性污染物的至少一部分，以將至少一種酸性污染物轉化為有機鹽，從而形成中和的FB；和(c)從含有酸性污染物的有機鹽的經中和的FB中蒸餾乙醇，從而產生澄清酒。在一些實施方案中，用於產生澄清酒的方法還包括在蒸餾步驟之前從經中和的FB中過濾至少一部分有機鹽的步驟。
在一些實施方案中，澄清酒可以由已經蒸餾過的飲料產生，但其仍然含有可測量水平的酸性污染物，特別是有機酸。在一些實施方案中，用於產生具有降低或可忽略的有機酸性污染物水平的澄清酒的方法可以包括以下步驟：(a)提供包含乙醇和至少一種有機酸性污染物的蒸餾飲料；(b)通過滴定蒸餾飲料或向蒸餾飲料中加入足量的鹼性處理劑來中和至少一種有機酸性污染物的至少一部分，以將至少一種酸性污染物轉化為有機鹽，從而形成中和的蒸餾飲料；和(c)從經中和的蒸餾飲料中分離有機鹽以產生澄清的酒。在一些實施方案中，從經中和的蒸餾飲料中分離有機鹽包括過濾。在一些實施方案中，從經中和的蒸餾飲料中分離有機鹽由過濾組成。在一些實施方案中，從經中和的蒸餾飲料中分離有機鹽包括第二蒸餾。在一些實施方案中，從經中和的蒸餾飲料中分離有機鹽包括過濾和第二蒸餾。在一些實施方案中，基本上所有的有機酸性污染物從經中和的蒸餾飲料中分離以形成澄清酒。
在另一個實施方案中，如圖2所示，苛性鹼定量給料系統10可包括混合裝置，該混合裝置包括連續間歇式或間歇式混合容器33，該容器33保持一定體積的經處理的FB溶液；用於使保持在容器33中的溶液均勻化的混合裝置34和用於檢測其pH的pH計。與控制器26通訊的pH計32檢測保持在罐中的經處理的FB溶液的pH，並且控制器26基於FB流20的速率或量、以及由pH計32測量的經處理的FB溶液的pH、或FB流20的pH、或兩者來調節計量加入到容器33中的足量的苛性鹼溶液。在該實施方案中，經處理的FB溶液的流出物24可以是基本上連續的。
在容器33是間歇式混合罐的實施方案中，將一定量的FB溶液1裝入罐33中，並將控制量的苛性鹼溶液輸送或計量加入到批量的FB溶液中，直到達到目標pH範圍內的pH。然後將經pH處理的FB批次從罐33排放到後過濾裝置4。
在另一個實施方案中，如圖3所示，pH監測和定量給料系統是在線苛性鹼定量給料系統。在線苛性鹼定量給料系統110將FB流1處理成澄清的FB或NMB 6的流出物。FB流1進入在線苛性鹼定量給料系統110，並且在在線苛性鹼定量給料系統110中對FB流1進行pH處理之後，通過後過濾裝置4處理所得到的中和的FB 24，以除去或過濾有機酸的鹽形式，從而產生澄清的FB 6。
在線苛性鹼定量給料系統110包括計量裝置，圖示為計量泵12，其用於將一定量的苛性鹼溶液從容器14計量加入到設置在兩個pH計之間的管道系統16的連接處，兩個pH計包括檢測進入在線苛性鹼定量給料系統110的FB流20的pH的第一pH計18和檢測加入苛性鹼溶液後經處理的FB流24的pH的第二pH計22。兩個pH計18和22以及計量泵12與可程式化邏輯控制器(PLC)26進行資料信號傳輸和控制通訊，以形成通訊和控制回路28，該通訊和控制回路28檢測FB流的pH，確定足以中和FB中的有機酸性污染物的苛性鹼溶液的量，並控制添加到FB流中足以將FB流中和至足以中和FB流20中的有機酸性污染物的目標pH範圍的苛性鹼溶液的量和/或速率。在一些實施方案中，濃縮的苛性鹼儲備組合物可以是50%(重量/體積)的氫氧化鈉溶液。
FB流20的流速由用於製備FB 1的上游處理條件來確定。雖然體積流速通常是恆定的，但是可以預期存在一些變化。在本發明的實施方案中，可以將FB 1的上游流捕獲到保持容器中，並且以更恆定的體積速率將其從容器泵送至在線苛性鹼定量給料系統110。保持容器將具有足夠的體積以允許FB流入的波動，同時維持或調節FB流20到在線苛性鹼定量給料系統110的流速。
通常，進入苛性鹼定量給料系統的FB的pH小於約6.0。在一些實施方案中，FB的pH小於約5.0，或小於約4.0，或小於約3.0。然而，pH可以根據FB中酸性污染物的特性和濃度而變化。例如，乙酸、乳酸、丙酸和丁酸的pKa
值分別為4.75、3.86、4.87和4.82。如Smith所報導的(參見上文“Variation in pH and Lactate Levels in Malts”)，各種麥芽品種中乳酸鹽的濃度為17.6至126.3毫克/100克麥芽。基於pH計18所確定的進入苛性鹼定量給料系統的FB的pH，PLC 26確定通過計量泵12添加到FB流中的苛性鹼溶液的量，以將pH升高到目標pH範圍內從而中和有機酸性污染物。
下面討論的位於混合裝置的流出側的第二pH計22通過將pH傳送到PLC 26來提供回饋控制，該pH為注入或加入苛性鹼溶液之後pH處理的FB流的pH。在本發明的實施方案中，在FB流已經通過在線苛性鹼定量給料系統110之後，經中和或處理的FB具有足以中和有機酸性污染物的pH。PLC 26可被配置為增加或降低由在線苛性鹼定量給料系統110注入的苛性鹼溶液的量或速率，直到經中和(處理)的FB的pH在目標pH範圍內。
在線苛性鹼定量給料系統110還可包括混合裝置，該混合裝置用於將FB流和苛性鹼溶液混合成具有已調節到目標pH範圍內的pH的均勻經pH處理的溶液。混合裝置確保pH處理過的溶液的均勻性，並改善中和控制和結果。混合裝置的一個實施方案是在線混合器30，例如靜態在線混合器，如圖3所示。在另一個實施方案中，如圖5所示，混合裝置可包括保留管道，以增加苛性鹼溶液與FB流接觸的時間長度。保留管道可包括一定長度的流動管道31，該流動管道31可包括管道中的一個或多個彎管或匝，流動管道和/或一個或多個彎管的長度足以使經pH處理的溶液均勻化。
在在線苛性鹼定量給料系統110的替代實施方案中，如圖4所示，使用流量控制閥(FCV)38控制足量的苛性鹼溶液，該流量控制閥38在來自壓力泵36的壓力下調節溶液。
在另一個替代實施方案中，如圖5所示，在線苛性鹼定量給料系統210可包括用於使FB流1轉移而不進入過濾系統並進入pH監測和定量給料系統的裝置，該過濾系統如上文描述的後過濾裝置4所示，該pH監測和定量給料系統如在線苛性鹼定量給料系統所示。轉移裝置包括三通選擇閥40，該三通選擇閥40具有FB流1的入口、與過濾系統流體連通的第一出口41、以及與在線苛性鹼定量給料系統流體連通的第二出口42。三通選擇閥40可以手動或機械致動，並且機械致動可以由控制系統控制。三通選擇閥40還包括用於檢測其位置的感測器或開關，該感測器或開關可以包括用於在FB 1轉移至過濾系統時檢測第一位置，在FB 1轉移至在線苛性鹼定量給料系統時檢測第二位置的開關。還可以檢測任選的其它位置，其可以包括截斷通過選擇閥40的流動的截斷位置。
當FB流20啟動並處於常規運行狀態時，三通選擇閥40定位在其第一位置以將FB 1轉移至過濾系統。當在線苛性鹼定量給料系統準備好運行時，由三通選擇閥40實現的轉移裝置被致動到其第二位置，以將FB 1轉移至在線苛性鹼定量給料系統，並且啟動開關，該開關向PLC 26發送FB流20已經轉移至在線苛性鹼定量給料系統的信號。一旦實現穩定流動，PLC 26開啟計量泵12的啟動和pH計118(和122)的檢測，以使經處理的溶液的pH達到目標pH範圍。
如圖3所示例和描述的，計量泵12在pH計上游的連接點16處將苛性鹼溶液分配到FB 1中，該pH計圖示為一對鄰近的pH計18和22。苛性鹼溶液在保留管道31內充分混合到FB流中。如前所述，PLC 26控制計量泵12的操作和苛性鹼流速，以將經pH處理的溶液的所得pH維持在其目標pH範圍內。
保留管道31包括一定長度的流動管道31，該流動管道31可包括管道中的一個或多個彎管或匝，流動管道和/或一個或多個彎管的長度足以使經pH處理的溶液均勻化，並確保對流動流的pH進行可重複的組合式測量。在所示例的實施方案中，保留管道包括多個長度的管道和多個90度彎管，以為流提供一定量的湍流，用於經pH處理的溶液的均勻混合。
在使用兩個pH計的一些實施方案中，第一pH計118和第二pH計122相鄰，並且第二pH計122位於第一pH計118的下游。PLC 26可以接收並比較來自兩個pH計118和122的pH讀數，以評估經pH處理的FB的均勻性。當pH計18和22處的經pH處理的FB的pH相同或幾乎相同時，則認為經pH處理的FB是均勻的，而如果pH計18和22處的pH讀數不同，則認為經pH處理的FB不是均勻的，並表明需要在保留管道40內進一步混合。在這樣的實施方案中，保留管道可以包括輔助管道，混合流可以被引導至該輔助管道中用於進一步混合。
同樣如圖5所示，在線苛性鹼定量給料系統210還可包括電導儀42，其可用於確定經pH處理的FB或啤酒流中的有機酸性污染物是否已被中和。通常，電導儀通過測量溶液中離子化物質的量來測量溶液的電導率。測量電導率對於恆定溫度下的在線酸鹼滴定通常是有用的，因為電導率可以快速測量，並且不同生產運行之間的電導率通常是可比較的。
例如，在將強鹼滴定到一種或多於一種弱酸溶液中的酸鹼滴定中，強鹼的加入改變了弱酸溶液的電導率。首先，NaOH的加入產生緩衝溶液，其中溶液的H+
濃度僅緩慢降低，並且電導率略微下降。當溶液中引入更多的鹼並且隨著弱酸的共軛鹼產生更多的Na+
時，使溶液的電導率增加，從而電導率的降低被抵消。在所有的酸被中和並達到等當量點之後，再加入NaOH通常會急劇增加體系的電導率，因為OH-
離子開始積累並預先支配溶液中的離子種類。
計量泵12和電導儀42與PLC 26在通訊和控制回路28內進行資料信號傳輸和控制通訊。PLC 26可被配置為增加或降低由在線苛性鹼定量給料系統110注入的苛性鹼溶液的量或速率，直到經處理的FB的電導率在目標電導率範圍內。在另一個實施方案中，可以利用在一次生產運行中計量加入到未經處理的FB流中的苛性鹼溶液的流速和/或體積來設定在連續生產運行中計量加入到未經處理的FB流中的苛性鹼溶液的初始流速和/或體積。
對於本領域普通技術人員來說清楚和明顯的是，存在可用於控制苛性鹼溶液的足夠量和/或速率的其它裝置、設備和系統。類似地，儘管上述圖1至圖5使用苛性鹼溶液作為鹼性處理劑，但是本領域普通技術人員將認識到，在上述任何系統中，可以用包含弱鹼的鹼性處理劑部分或全部代替苛性鹼溶液，以中和FB中的有機酸性污染物。
在另一實施方案中，由上述系統產生的澄清的FB是澄清的NMB。在一些實施方案中，澄清的NMB的酒精含量(ABV)為NMB的至少約0.05體積%，包括至少約0.1體積%、至少約0.5體積%、至少約1體積%、至少約2體積%、至少約3體積%、至少約4體積%、至少約5體積%、至少約6體積%、至少約7體積%、至少約8體積%、至少約9體積%、至少約10體積%、至少約12體積%、至少約15體積%、至少約17體積%、至少約20體積%、至少約25體積%、至少約30體積%、至少約35體積%、至少約40體積%、至少約45體積%、至少約50體積%、至少約55體積%、至少約60體積%、和至少約65體積%。在其他實施方案中，澄清的NMB的ABV為NMB的小於或等於約65體積%，包括小於或等於約60體積%、小於或等於約55體積%、小於或等於約50體積%、小於或等於約45體積%、小於或等於約40體積%、小於或等於約35體積%、小於或等於約30體積%、小於或等於約25體積%、小於或等於約20體積%、小於或等於約15體積%、小於或等於約10體積%、小於或等於約9體積%、小於或等於約8體積%、小於或等於約7體積%、小於或等於約6體積%、小於或等於約5體積%、小於或等於約4體積%、小於或等於約3體積%、小於或等於約2體積%、小於或等於約1體積%、小於或等於約0.5體積%、小於或等於約0.1體積%、和小於或等於約0.05體積%。可用的範圍可以選自上述NMB的約0.05體積%至約65體積%之間並且包括約0.05體積%和約65體積%的ABV值中的任一個，包括約5%至約20%體積、約10 體積%至20體積%、約12體積%至20體積%、約15體積%至約20體積%、約17體積%至約20體積%、約10體積%至約17體積%、或約12體積%至約15體積%。在一些實施方案中，澄清的NMB還包含酒花。在一些實施方案中，NMB基本上不含酒花。在一些實施方案中，NMB是無穀蛋白的基料(GFB)。在一些實施方案中，NMB是穀蛋白降低的或穀蛋白去除的基料。
在一些實施方案中，通過任何上述中和方法或系統產生的澄清酒的ABV為澄清酒的至少約5體積%，包括至少約8體積%、至少約10體積%、至少約15體積%、至少約20體積%、至少約25體積%、至少約30體積%、至少約35體積%、至少約40體積%、至少約45體積%、至少約50體積%、至少約55體積%、至少約60體積%、至少約65體積%、至少約70體積%、至少約75體積%、至少約80體積%、至少約85體積%、至少約90體積%、和至少約95體積%。在一些實施方案中，通過任何上述中和方法或系統產生的澄清酒的ABV為NMB的小於或等於約95體積%、小於或等於約90體積%、小於或等於約85體積%、小於或等於約80體積%、小於或等於約75體積%、小於或等於約70體積%、小於或等於約65體積%，包括小於或等於約60體積%、小於或等於約55體積%、小於或等於約50體積%、小於或等於約45體積%、小於或等於約40體積%、小於或等於約35體積%、小於或等於約30體積%、小於或等於約25體積%、小於或等於約20體積%、小於或等於約15體積%、小於或等於約10體積%、小於或等於約8、和小於或等於約5體積%。可用的範圍可以選自上述約1體積%至約95體積%之間並且包括約1體積%和約95體積%的ABV值中的任一個，包括20體積%至30體積%、20體積%至40體積%、20體積%至50體積%、20體積%至60體積%、20體積%至70體積%、20體積%至80體積%、20體積%至90體積%、40體積%至45體積%、40體積%至50體積%、40體積%至60體積%、40體積%至70體積%、或40體積%至80體積%。
在一些實施方案中，本發明提供了用於中和黃啤的中和系統以產生具有基本上中性pH有機酸形式的澄清的NMB，該中和系統包括：啤酒流、在線苛性鹼定量給料系統、和至少一個過濾或分離裝置，該過濾或分離裝置被配置為從啤酒流中過濾出酸性污染物的鹽形式。在線苛性鹼定量給料系統可包括至少一個用於監測啤酒流的pH 的pH計、用於鹼性處理劑的容器、計量泵、和中央可程式化邏輯控制器(PLC)，該PLC被配置為監測由至少一個pH計收集的啤酒流的pH並控制由計量泵從容器中分配的鹼性處理劑的量。
儘管已經描述了本發明的特定實施方案，但是可以在本公開的精神和範圍內進一步修改本發明。本領域技術人員將認識到或者能夠僅僅使用常規實驗來確定本文描述的特定過程、實施方案、申請專利範圍和實例的許多等同物。因此，這樣的等同方案被認為在本發明的範圍內，並且因此本申請旨在涵蓋使用其一般原理的本發明的任何變型、應用或修改。此外，本發明旨在涵蓋屬於本發明所屬領域已知或慣例並且落入所附申請專利範圍之範圍內的與本公開內容的差別方案。
應當理解，為了清楚起見，在單獨實施方案的上下文中描述的本發明的某些特徵也可以在單個實施方案中組合提供。相反，為了簡潔起見，在單個實施方案的上下文中描述的本發明的各種特徵也可以單獨地提供或以任何合適的子組合形式提供或在本發明的任何其它描述的實施方案中合適地提供。在各種實施方案的上下文中描述的某些特徵不應被認為是那些實施方案的基本特徵，除非該實施方案在沒有那些要素的情況下不起作用。
在本說明書中提及的所有參考文獻、專利和專利申請的內容通過引入併入本文，並且不應被解釋為承認這類參考文獻可用作本發明的現有技術。本說明書中所有併入的出版物和專利申請指示本發明所屬領域普通技術人員的水平，並且其併入的程度如同每個單獨的出版物或專利申請通過引用而具體並單獨地指出。
實施例
以下實施例闡釋目前最熟知的本發明的實施方案。然而，應當理解，以下僅是本發明原理的應用的示例或說明。在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，本領域技術人員可以設計出許多修改和替代的組成、方法和系統。因此，儘管上文已經具體描述了本發明，但以下實施例提供了與目前被認為是本發明最實用和較佳的實施例有關的更多細節。
實施例1：使用苛性鹼定量給料系統製備NMB
使用上述任何苛性鹼定量給料系統，根據本公開的實施方案來製備NMB。將含有酸性污染物的黃啤引入到苛性鹼定量給料系統中，並將一定量的氫氧化鈉加入到黃啤中並混合，直到達到經處理的FB的預定目標pH，約6.0。經處理的FB隨後通過反滲透膜過濾以從經處理的FB中除去中和的有機酸並形成NMB。除了目標pH分別為7.0和8.0之外，使用相同的方法製備其他 NMB。
實施例2：NMB酸度的理化分析
根據本公開的實施方案進行研究，以確定由實施例1的苛性鹼定量給料系統製備的NMB的有機酸，特別是乙酸的酸度以及中和和去除的程度。評估實施例1中製備的三種NMB中的每一種以及未經處理的黃啤樣品的pH、可滴定酸度和乙酸含量。每個FB樣品的pH使用pH計來測定，該pH計作為獨立的儀器或者位於苛性鹼定量給料系統內。基於FB樣品的初始pH，通過滴定已知濃度的氫氧化鈉以達到預定pH，例如8.2、8.5或8.7，來估計每個FB樣品的可滴定酸度。根據試劑盒所包含的說明書，通過使少量FB樣品與包括在Megazyme® K-ACETRM乙酸測試試劑盒中的試劑反應來測定每個FB樣品中的乙酸濃度，該乙酸為其質子化(乙酸)或去質子化(乙酸鈉)形式。
預期黃啤的pH為約4.0，NMB樣品的pH分別在各目標pH ：6.0、7.0和8.0的0.25 pH單位內。另外，預期黃啤的可滴定酸度大於1.00g/L，特別是大於2.00g/L，而每個NMB樣品的可滴定活性相對於黃啤的可滴定活性表現出至少80%的降低。預期由每個NMB樣品的可滴定酸度表現出的中和程度會根據樣品的pH而增加，其中中和至pH 8.0的NMB相對於其它樣品具有最小的可滴定活性。最後，預期相對於黃啤樣品，每個NMB和FB樣品中質子化和去質子化形式的乙酸的總濃度將降低至少75%，並且最大效果再現於pH 8.0的FB樣品中。然而，基於NMB樣品的實際pH，每個NMB樣品中質子化乙酸的濃度預期相對於黃啤樣品降低至少95%。
實施例3：NMB味道特性的測定
根據本公開的實施方案進行研究，以確定由黃啤中乙酸的中和和去除所引起的感官效果。小組的參與者被訓練以區分由質子化乙酸存在而產生的醋味的感覺，要求這些參與者品嘗實施例1中製備的每種NMB，並根據李克特式量表對它們進行評分。在味道和氣味評價中使用的李克特式量表可以要求參與者給出0到5的分數，其中每個分數被特別定義，通常不允許半分數。特別是關於醋味的說明，李克特式量表可以具有以下定義：0＝沒有明顯的醋味；1＝醋味跡象可察覺；2＝醋味輕微可察覺；3＝醋味輕微至中度可察覺；4＝醋味中度可察覺；和5＝醋味中度至強烈可察覺。
預期具有相對高濃度的質子化乙酸的未經處理的黃啤將表現出的平均味道評分表明輕微至中度到中度的醋味感覺。用氫氧化鈉處理後，每個經處理的樣品的平均味道評分預期相對於黃啤降低，並表現出與實施例2中測定的可滴定酸度和乙酸濃度相對於pH相同的關係，因為相對於其它NMB樣品，pH為8.0的NMB在醋味感覺方面具有最大的降低。還預期經處理的NMB中的至少一種，特別是處理至pH為8.0的NMB，沒有可察覺的醋味。
1:FB溶液/FB(流)
4:後過濾或分離裝置
6:FB或NMB
10、110、210:苛性鹼定量給料系統
12:計量泵
14:容器
16:管道系統
18:(第一)pH計
20:FB流
22:(第二)pH計
24:流出物/FB/FB流
26:(PLC)控制器/PLC
28:通訊和控制回路
30:在線混合器
31:流動管道/保留管道
32:pH計
33:容器/罐
34:混合裝置
35:稱重秤
36:壓力泵
38:流量控制閥(FCV)
40:(三通)選擇閥
42:電導儀
118、122:pH計
圖1示出了使用間歇式中和系統來中和FB溶液中的有機酸的苛性鹼定量給料系統和方法的示意圖。
圖2示出了使用連續間歇式中和系統來中和FB溶液中的有機酸的苛性鹼定量給料系統和方法的示意圖。
圖3示出了使用在線連續中和系統、採用苛性鹼溶液計量泵來中和FB溶液中的有機酸的苛性鹼定量給料系統和方法的示意圖。
圖4示出了類似於圖3的使用苛性鹼流量控制閥式泵的苛性鹼定量給料系統和方法。
圖5示出了用於中和FB溶液中的有機酸的苛性鹼定量給料系統和方法的另一示意圖，其包括用於將黃啤流轉移至pH監測和定量給料系統的裝置。
1:FB溶液/FB(流)
6:FB或NMB
14:容器
33:容器/罐
34:混合裝置
35:稱重秤
Claims (20)
- 一種製備具有降低或可忽略的酸性污染物水平的澄清發酵飲料的方法，其包括以下步驟： a. 提供包含酸性污染物，較佳有機酸，更佳乙酸的發酵飲料溶液； b. 通過向發酵飲料溶液中加入鹼性處理劑來處理發酵飲料溶液，以中和酸性污染物，較佳使酸性污染物中和成鹽，更佳使酸性污染物中和成有機鹽，甚至更佳使酸性污染物中和成乙酸鹽；和 c. 從經處理的發酵飲料溶液中除去經中和的酸性污染物的至少一部分，較佳全部，從而製備澄清的發酵飲料。
- 如請求項1所述之方法，其中所述除去經中和的酸性污染物的步驟包括從經處理的發酵飲料中過濾經中和的酸性污染物，較佳所述除去經中和的酸性污染物的步驟由從經處理的發酵飲料中過濾經中和的酸性污染物組成。
- 如請求項1或2所述之方法，其中加入鹼性處理劑使發酵飲料溶液的pH升高到至少約5.5至最多約8.5。
- 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中所述鹼性處理劑包含I族或II族金屬氫氧化物，較佳氫氧化鈉，或所述鹼性處理劑包含弱鹼，較佳乙酸鈉。
- 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中所述處理發酵飲料溶液的步驟包括以下步驟： (i) 提供包含酸性污染物的控制量的發酵飲料溶液； (ii) 用足以將酸性污染物中和成鹽的鹼性處理劑滴定控制量的發酵飲料溶液的樣品；和 (iii) 向控制量的發酵飲料溶液中加入一定量的鹼性處理劑，從而通過以控制量將酸性污染物中和成鹽來處理發酵飲料溶液，其中所加入的鹼性處理劑的量基於樣品的滴定來確定， 其中用於處理控制量的發酵飲料溶液的所述鹼性處理劑是與用於滴定樣品相同的鹼性處理劑，或是化學計量當量的量的不同的鹼性處理劑。
- 如請求項1至5中任一項所述之方法，其中所述發酵飲料溶液包含多於一種酸性污染物，並且： (i) 用鹼性處理劑處理發酵飲料溶液的步驟中和至少一部分酸性污染物，較佳中和基本上所有的酸性污染物，和 (ii) 除去經中和的酸性污染物的步驟除去至少一部分經中和的酸性污染物，較佳除去基本上所有經中和的酸性污染物。
- 如請求項1至6中任一項所述之方法，其中所述澄清發酵飲料是中性麥芽飲料，或基本上不含穀蛋白的飲料、穀蛋白降低的飲料或穀蛋白去除的飲料。
- 如請求項1至7中任一項所述之方法，其中所述澄清發酵飲料包括以下性質： (i) pH為約5.5至約8.5，較佳約5.8至約6.5； (ii) 乙醇為至少約10體積%至最多約20體積%； (iii) 相對於發酵飲料溶液，醋樣味道更少；和/或 (iv) 相對於發酵飲料溶液，醋樣氣味更少。
- 一種澄清的發酵飲料，其相對於未經處理的發酵飲料具有降低或可忽略水平的有機酸性污染物，較佳乙酸，所述澄清的發酵飲料具有約5.5至約8.5，較佳5.8至約6.5的pH，和至少約10體積%至最多約20體積%的乙醇。
- 如請求項9所述之澄清的發酵飲料，其中所述澄清的發酵飲料相對於乙酸的可滴定酸度為每升澄清的發酵飲料小於約0.5克，較佳每升澄清的發酵飲料小於約0.25克，且所述澄清的發酵飲料中質子化乙酸的濃度小於約百萬分之100，較佳小於約百萬分之50，更佳小於百萬分之25，甚至更佳所述澄清的發酵飲料基本上不含乙酸。
- 如請求項9或10所述之澄清的發酵飲料，其中所述澄清的發酵飲料的醋樣味道和/或從所述澄清的發酵飲料中散發的醋樣氣味是基本上不可感知的。
- 如請求項9至11中任一項所述之澄清的發酵飲料，其中所述澄清的發酵飲料是中性麥芽飲料，或基本上不含穀蛋白的飲料、穀蛋白降低的飲料或穀蛋白去除的飲料，並且所述澄清的發酵飲料較佳基本上不含有機酸性污染物。
- 一種用於減少並除去發酵飲料中的酸性污染物以製備澄清的發酵飲料的中和系統，所述中和系統包括： a) 在線苛性鹼定量給料系統，其被配置為通過滴定發酵飲料或向發酵飲料中添加鹼性處理劑以中和有機酸性污染物來處理發酵飲料；和 b) 至少一個分離裝置，其被配置為從經處理的發酵飲料中分離經中和的有機酸性污染物，從而製備澄清的發酵飲料。
- 如請求項13所述之中和系統，其中所述在線苛性鹼定量給料系統包括： a) 一個或多於一個pH計，其被配置用於監測發酵飲料、經處理的發酵飲料或兩者的pH，較佳位於計量裝置上游的pH計和位於計量裝置下游的pH計； b) 用於鹼性處理劑的容器； c) 用於鹼性處理劑的計量裝置；和 d) 中央可程式化邏輯控制器，其被配置為監測一個或多於一個pH 計的pH輸出，並通過所述計量裝置控制從鹼性處理劑容器分配的鹼性處理劑的量。
- 如請求項13或14所述之中和系統，其中所述至少一個分離裝置包含一個或多於一個過濾膜，較佳反滲透過濾膜。
- 如請求項13至15中任一項所述之中和系統，其中所述至少一個分離裝置包含一個或多於一個蒸餾系統，特別是選自塔蒸餾系統、真空蒸餾系統、多級閃蒸系統、多效蒸餾系統和蒸氣壓縮蒸餾系統的蒸餾系統。
- 如請求項13至16中任一項所述之中和系統，其中所述中和系統還包含用於使鹼性處理劑在FB流中均勻化的混合裝置，較佳保留管道或在線混合器。
- 如請求項13至17中任一項所述之中和系統，其中所述計量裝置是壓力泵，並且所述中和系統還包含流量控制閥，所述流量控制閥調節來自壓力泵的鹼性處理劑在壓力下的添加。
- 如請求項13至18中任一項所述之中和系統，其中所述中和系統還包含位於所述在線苛性鹼定量給料系統上游的轉移裝置，所述轉移裝置被配置為選擇性地將發酵飲料引導進入所述在線苛性鹼定量給料系統或使發酵飲料轉移而不進入所述在線苛性鹼定量給料系統。
- 如請求項13至19中任一項所述之中和系統，其中所述中和系統還包含位於所述計量裝置下游的電導儀，並且所述中央可程式化邏輯控制器被配置為監測由所述電導儀測量的經處理的發酵飲料的電導率。
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