CN120826458A - 去除麦芽汁中不期望物质的方法及啤酒生产工艺设备 - Google Patents
去除麦芽汁中不期望物质的方法及啤酒生产工艺设备Info
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Abstract
本发明涉及用于啤酒生产中从麦芽汁中去除不期望的挥发性物质的方法。该方法包括对产生的麦芽汁进行煮沸和加啤酒花工艺;以及将煮沸并调味后的麦芽汁经由管道系统输送至旋流槽。将气提气体引入管道系统的第一部分,以与流经其中的麦芽汁混合。然后,将现在与被气提的挥发性物质混合的气提气体从位于管道系统第一部分下游的管道系统的第二部分中去除,和/或从旋流槽中去除。
Description
技术领域
本发明涉及啤酒生产。
背景技术
麦芽汁蒸煮
在酿造车间,麦芽、啤酒花和其他原料在煮沸期间转化为啤酒麦芽汁。麦芽汁包含发酵成啤酒的成分。啤酒麦芽汁还包括挥发性化合物二甲基硫醚(DMS),它对最终产品的风味特征发挥负面作用。DMS的味道和气味类似于煮熟的玉米和蔬菜混合物。DMS主要是在用于麦芽制造的大麦的烘干期间由热分解S-甲基蛋氨酸(SMM)而形成。
使用旋流槽(whirlpool tank)时与DMS相关的问题
在烘干期间,大麦受热时SMM会转化为DMS,因此麦芽干燥过程会影响DMS的水平。除了DMS之外,大麦包含DMS前体,这些被称为DMS-P。这些前体是水溶性的,并且因此也溶于啤酒麦芽汁。DMS-P在高温下会转化为DMS。DMS的热分解为一级反应,半衰期在100℃时为80分钟,以及在80℃时为747分钟。
对于许多类型的麦芽来说,DMS会在干燥过程期间蒸发,但在生产皮尔森(pilsner)麦芽和其他淡色麦芽时,干燥过程非常温和,以至于通常会有较大量的DMS和DMS-P残留在麦芽中。因此,在酿造皮尔森啤酒或者主要以皮尔森麦芽和淡色麦芽为基础的其他啤酒类型时,可能需要减少啤酒麦芽汁中的组分的量。
在引入旋流槽作为去除热凝固物(hot trub)和啤酒花残余物的经济有利的解决方案之前,DMS对酿造厂来说并不是一个问题。在旋流槽中,处理时间为约两小时,且没有驱动力(蒸煮)来去除DMS,由前体形成的DMS会导致在成品啤酒中可能尝到DMS的异味。为了避免这种情况,需要在麦芽汁锅中蒸煮啤酒麦芽汁,直到DMS的前体转化为DMS并蒸发,然后再将啤酒麦芽汁泵入旋流槽。替代地,可以缩短蒸煮时间,并且同时在成品啤酒中接受一定量的DMS,这样就可能尝到DMS的异味。
“高温麦芽汁煮沸”期间DMS的问题
在高温麦芽汁煮沸的示例过程中(压力、温度和热交换器数量可能会有所不同),麦芽汁从过滤容器收集到收集容器中,在收集容器中添加啤酒花。随后,通过泵送将压力升至约6巴,并通过三个热交换器将热麦芽汁逐步加热至140℃,并在保温区中保持在140℃下约5分钟。保温区通常采用盘管构建。处理后,麦芽汁的压力通常会通过2个泄压罐释放,然后在大气压下被输送至旋流槽。
在140℃下,啤酒花中的α-酸在5分钟内异构化,并且几乎所有的DMS-P都会转化为DMS。
该工艺的优点是速度快,并且麦芽汁不会被氧化。缺点是成品啤酒麦芽汁中的DMS和其他挥发性组分的量通常将较高。由于DMS问题,则不使用高温煮沸工艺。该工艺的经济优势在于,它采用盘管系统,且产能基本只需与过滤槽的输出相匹配。这显著节省了能源和构建成本。
已知技术Krones GmbH
Krones GmbH开发了一种从旋流后的成品麦芽汁中去除DMS的技术。采用克朗斯(Krones)技术,麦芽汁以降膜形式与CO2逆流。该解决方案的缺点是,酿造厂必须在旋流后安装额外的酿造设备。
已知技术WO 99/06525 A2 Anton Steinecker Maschinenfabrik GMBH
描述了一种从啤酒麦芽汁中气提二甲基硫醚(DMS)的工艺,包括以下步骤:将氮气(N2)和/或二氧化碳(CO2)吹入旋流后的麦芽汁中;随后的步骤为可将DMS分离到单独的容器中。
已知技术DE 102008056795 A1 GEA Brewery Systems GMBH
描述了一种从啤酒麦芽汁中气提二甲基硫醚(DMS)的工艺,包括将氮气(N2)和/或二氧化碳(CO2)吹入旋流后的麦芽汁中的步骤;随后的步骤为可以将DMS分离到单独的容器中。
发明内容
本发明的目的是提供酿造车间中缩短的工艺时间,以及降低的工艺能耗。
申请人发现,在热麦芽汁从麦芽汁锅输送到旋流槽期间,通过将气提气体直接吹入热麦芽汁管线中,可以简单且有效地降低DMS的含量,从而可以缩短麦芽汁的煮沸时间。
本发明的优点在于缩短酿造车间中的工艺时间并降低能耗。两者都具有显著积极的经济和环境优势。此外,用CO2气提热麦芽汁将去除加工期间引入麦芽汁的氧气,从而导致增加成品啤酒的感官货架期和品质。
第一方面涉及一种用于从麦芽汁中去除不期望挥发性物质的方法,包括:
- 在糖化槽中由磨碎的麦芽生产糖化醪(mash);
- 将糖化醪从糖化槽输送至过滤槽,以去除磨碎的麦芽的固体残余物,从而获得麦芽汁;
- 对来自过滤槽的麦芽汁进行煮沸和加啤酒花工艺;以及
- 将煮沸并调味的麦芽汁经由管道系统输送至旋流槽;
其中,将气提气体引入所述管道系统的第一部分,以与流经所述管道系统的所述麦芽汁混合,并且其中,与被气提的挥发性物质混合的所述气提气体在位于管道系统的所述第一部分的下游的所述管道系统的第二部分处去除,和/或从所述旋流槽中去除。
另一方面涉及一种用于从麦芽汁中去除不期望挥发性物质的方法,包括:
- 任选地,在糖化槽中由磨碎的麦芽生产糖化醪;
- 任选地,将糖化醪从糖化槽输送至过滤槽,以去除磨碎的麦芽的固体残余物,从而获得麦芽汁;
- 对生产的麦芽汁(优选从过滤槽中获得的)进行煮沸和加啤酒花工艺;以及
- 将煮沸并调味的麦芽汁经由管道系统输送至旋流槽;
其中,将气提气体引入所述管道系统的第一部分,以与流经所述管道系统的所述麦芽汁混合,并且其中,与被气提的挥发性物质混合的所述气提气体在位于管道系统的所述第一部分的下游的所述管道系统的第二部分处去除,和/或从所述旋流槽中去除。
第二方面涉及一种啤酒加工系统,包括:
- 糖化槽;
- 过滤槽;
- 麦芽汁煮沸装置;以及
- 旋流槽;
其中,所述麦芽汁煮沸装置经由管道系统与所述旋流槽液体(麦芽汁)连通;
其中,所述啤酒加工系统还包括与所述管道系统进行气提气体连通的气提气体单元。
另一方面涉及一种啤酒加工系统,包括:
- 任选地糖化槽;
- 任选地过滤槽;
- 麦芽汁煮沸装置;以及
- 旋流槽;
其中,所述麦芽汁煮沸装置经由管道系统与所述旋流槽液体(麦芽汁)连通;
其中,所述啤酒加工系统还包括与所述管道系统进行气提气体连通的气提气体单元。
如在说明书和所附权利要求中所用,除上下文另有明确规定,否则单数形式“一个/种(a)”、“一个/种(an)”和“该/所述(the)”包括复数指示物。范围在本文中可以表示为从“约”或“大约”一个特定值和/或至“约”或“大约”另一个特定值。当表达这样的范围时,另一实施方式包括从一个特定值和/或到其他特定值。类似地,当通过使用前缀“约”将值表示为近似值时,将理解的是该特定值形成了另一实施方式。
应当注意,在本发明的一个方面的上下文中描述的实施方式和特征也适用于本发明的其他方面。
附图说明
图1为根据本发明的工艺设备的示意图。
具体实施方式
如所述的,二甲基硫醚(DMS)是存在于麦芽汁和啤酒中的化合物,并且它对最终产品的风味特征产生负面作用。然而,如果管理不当,它可能会造成问题。DMS来源于麦芽。它主要是在烘干期间由热分解S-甲基蛋氨酸(SMM)而形成。SMM在加热时会转化为DMS,因此麦芽干燥过程可影响DMS水平。
工业啤酒生产是一个复杂且严格控制的过程,其将基本成分转化为全球消费者享用的最终产品。该过程开始于麦芽生产,在麦芽厂,大麦粒经过浸泡、发芽和干燥过程来进行麦芽制造。该麦芽制造会产生必要的酶,来将谷物中的淀粉转化为可发酵的糖。被制成麦芽的大麦然后经过干燥(烘干)以形成麦芽的特性(诸如颜色、风味和香气),并延长其货架期,并且然后被运输至筒仓储存。
烘干过程是麦芽生产中必不可少的步骤,并且涉及干燥被制成麦芽的大麦粒来终止发芽过程,并基于颜色、风味和香气形成期望的麦芽特性。烘干之前,大麦粒会进行发芽。在此阶段期间,谷物被浸泡在水中并使其萌芽。这一过程激活了谷物中的酶,将淀粉转化为可发酵的糖和不可发酵的化合物,从而赋予啤酒浓郁的风味。发芽约5-6天后,将小根(rootlet)从萌发芽的谷物(现在称为绿麦芽)中去除,并然后将其转移至烘干室。这一转移发生在已产生足够的酶活性但在谷物芽长得太长之前的关键点。烘干的初始阶段是温和干燥过程。绿麦芽在烘干室中铺成薄层,并在低温下缓慢干燥(通常在约30-50℃)。这种逐渐干燥防止酿造过程中所需的酶被破坏。当水分含量充分降低后,逐渐升高温度。在这个固化阶段,麦芽的特性得以形成。根据所生产的麦芽类型,使用不同的温度和持续时间。对于淡色麦芽,温度保持在相对低(约80℃)。对于深色麦芽,使用更高的温度(最高达220℃),这产生更多的烘烤风味和更深的颜色。一旦达到期望的颜色和风味特征,麦芽就被冷却以停止烘干过程。
经磨碎的麦芽在称为糖化的过程中与热水混合。在糖化槽中,这种混合物激活酶,该酶将淀粉转化为被称为麦芽汁的含糖液体。糖化后,麦芽汁在称为过滤的过程中与麦芽的固体残余物分离。这些被称为“麦糟(spent grain)”的固体通常会被重新利用,常作为动物饲料。麦糟主要是谷壳和其他谷物残余物。
然后,麦芽汁被转移至煮沸容器中进行煮沸(在传统麦芽汁锅中(该麦芽汁锅可以以多种形式配置),或是使用一种名为高温麦芽汁煮沸的方法),在该步骤期间,添加啤酒花。啤酒花对于增加啤酒的苦味、风味和香气至关重要。麦芽汁的煮沸是降低DMS水平的关键步骤。DMS在沸腾温度下易挥发,因此剧烈且长时间的煮沸可有助于蒸发存在于麦芽汁中的大部分DMS。此外,DMS的前体会转化为DMS,因此长时间煮沸会同时降低DMS及其前体的含量。煮沸不充分会导致成品啤酒中DMS水平较高。煮沸过程还能对麦芽汁进行灭菌并浓缩其风味。DMS赋予独特的香气和风味,通常被描述为类似煮熟的玉米或蔬菜。虽然在某些啤酒类型(如某些拉格(lager)啤酒)中低水平的DMS可能是可接受的,但更高浓度的DMS会令人反感,并且通常被认为是大多数啤酒类型的缺陷。由于本发明的目的是提供酿造车间中缩短的工艺时间和降低的工艺能耗,因此煮沸时间是需要重点缩短的环节。因此,将必须采用不同的方式来去除DMS。
一旦煮沸完成后,则将麦芽汁输送到旋流槽中。在旋流槽中,麦芽汁被涡旋,使固体颗粒诸如啤酒花残余物(包括啤酒花-树脂复合物)和凝聚的蛋白质沉淀。这使麦芽汁澄清,然后再另外过滤、调节温度并输送至发酵罐(传统发酵罐或圆柱圆锥罐)。
本发明的发明人发现,在热麦芽汁从麦芽汁锅输送到旋流槽期间,通过将气提气体直接吹入热麦芽汁管线中,可以简单且有效地降低DMS的含量。当通过例如阀门或喷嘴注入热麦芽汁管线时,实现了热麦芽汁和气提气体的完全混合。注入的气提气体现在包含DMS和其他不需要的挥发性化合物,可以直接从热麦芽汁管道系统中收集(也用于重复使用),或者可以将其输送至旋流槽并在那里释放。取决于气提气体通入速率,可以调节DMS的去除率。在略低于100摄氏度的温度下,并且在麦芽汁与气提气体充分混合期间,使用煮沸时间已进行30分钟的麦芽汁,在热麦芽汁管道系统的末端处,在15分钟内即可获得DMS量减少50%。这一结果已经例如通过在三百升(hl)的测试系统中使用每百升热麦芽汁400克二氧化碳(CO2)得以证明。相应地,在10 hl工业设备中,当将热麦芽汁从麦芽汁锅泵入旋流槽持续八分钟时已经获得了DMS降低70%。在这种情况下,在麦芽汁锅之后立即添加了相同相对量的CO2。热麦芽汁管道系统在CO2入口(阀门或喷嘴)后延伸18米。进行的麦芽汁煮沸时间为30分钟。随后,得到的经气提的麦芽汁用于啤酒生产并装瓶。两周后,对所得啤酒(皮尔森型)进行味道评价,并与市售产品进行比较。结果是口感相对更清新纯净,且具有常见风味特性的啤酒。
在重复利用CO2的酿造厂中,在热麦芽汁管线中使用CO2气提热麦芽汁具有优势,因为气提出来的CO2可以通过简单的方式收集、清洗/压缩并再利用。
本发明的优点在于缩短酿造车间中的工艺时间并降低能耗。两者都具有显著积极的经济和环境优势。此外,用CO2气提热麦芽汁将去除加工期间引入麦芽汁的氧气,从而导致增加成品啤酒的感官货架期和品质。
第一方面涉及一种用于从麦芽汁中去除不期望的挥发性物质的方法,该方法包括:
- 在糖化槽中由磨碎的麦芽生产糖化醪;
- 将糖化醪从糖化槽输送至过滤槽,以去除磨碎的麦芽的固体残余物,从而获得麦芽汁;
- 对来自过滤槽的麦芽汁进行煮沸和加啤酒花工艺;以及
- 将煮沸并调味的麦芽汁经由管道系统输送至旋流槽;
其中,将选自二氧化碳气体、氮气、惰性气体或其混合物的气提气体引入所述管道系统的第一部分,以与流经所述管道系统的所述麦芽汁混合,并且其中,与被气提的挥发性物质混合的所述气提气体在位于管道系统的所述第一部分的下游的所述管道系统的第二部分处去除,和/或从所述旋流槽中去除。
另一方面涉及一种用于从麦芽汁中去除不期望挥发性物质的方法,包括:
- 任选地,在糖化槽中由磨碎的麦芽生产糖化醪;
- 任选地,将糖化醪从糖化槽输送至过滤槽,以去除磨碎的麦芽的固体残余物,从而获得麦芽汁;
- 对生产的麦芽汁(优选从过滤槽中获得的)进行煮沸和加啤酒花工艺;以及
- 将煮沸并调味的麦芽汁经由管道系统输送至旋流槽;
其中,将气提气体引入所述管道系统的第一部分,以与流经所述管道系统的所述麦芽汁混合,并且其中,与被气提的挥发性物质混合的所述气提气体在位于管道系统的所述第一部分的下游的所述管道系统的第二部分处去除,和/或从所述旋流槽中去除。
第二方面涉及一种啤酒加工系统,包括:
- 糖化槽;
- 过滤槽;
- 麦芽汁煮沸装置;以及
- 旋流槽;
其中,所述麦芽汁煮沸装置经由管道系统与所述旋流槽液体(麦芽汁)连通;
其中,所述啤酒加工系统还包括与所述管道系统进行气提气体连通的气提气体单元。
另一方面涉及一种啤酒加工系统,包括:
- 任选地糖化槽;
- 任选地过滤槽;
- 麦芽汁煮沸装置;以及
- 旋流槽;
其中,所述麦芽汁煮沸装置经由管道系统与所述旋流槽液体(麦芽汁)连通;
其中,所述啤酒加工系统还包括与所述管道系统进行气提气体连通的气提气体单元。
然后将酵母添加到冷却的麦芽汁中,启动发酵过程。在发酵期间,酵母将麦芽汁中的糖转化为醇和二氧化碳,从而产生啤酒。然后,将啤酒在调节罐中熟化,这一步骤使啤酒能够充分发挥其风味特征。替代地,并且也许通常地,发酵过程和调节过程在同一个罐(圆柱圆锥罐)中进行。
啤酒熟化后,通常会进行过滤以去除任何残留的酵母或颗粒物,并且如果发酵产生的自然碳酸化不足,则需要进行碳酸化。
在一种或更多种实施方式中,煮沸过程在麦芽汁锅或盘管中进行。在常规的麦芽汁锅中,麦芽汁会被加热至滚沸,通常在约100℃,例如使用蒸汽夹套或直接加热。如所述的,这种煮沸过程有多种目的,诸如麦芽汁灭菌、酶促活性终止、啤酒花的异构化、啤酒花苦味提取、不希望的挥发性化合物的蒸发以及蛋白质凝聚以便更容易地去除。煮沸通常持续60至90分钟,取决于啤酒的风格和酿造师的偏好。传统的煮沸由于需要大量热量来维持麦芽汁的煮沸温度,因此能源效率较低。因此,为了降低能耗,围绕中央麦芽汁锅开发了多种不同的煮沸系统。
在一种或更多种实施方式中,煮沸过程通过高温麦芽汁煮沸(High TemperatureWort Boiling, HTWB)进行。HTWB涉及以远高于水的正常沸点的温度(通常为约140摄氏度)煮沸麦芽汁,这是在密闭系统中在加压下实现的。这种方法增强了啤酒花苦味的提取。它还可以通过促进蛋白质更好地凝聚,使麦芽汁更清澈。
与传统方法相比,HTWB的煮沸时间要短得多,因为更高的温度加速了必要的物理过程。HTWB具有更高的能效,因为它需要的时间更少,并且可以更有效地利用热回收系统。冷凝器用于在煮沸后冷却麦芽汁并降低压力。这也有助于回收煮沸过程中使用的部分能量,从而提高整体效率。HTWB最核心的部分是盘管状区域,其中,沸腾过程在几分钟内完成。麦芽汁在热交换器系统中的盘管上游被加热,并在盘管下游压力被降低(通常分两步骤进行)。
在一种或更多种实施方式中,管道系统的至少一部分被配置成盘管。这种配置在管道系统内提供了更多的湍流,从而使气提气体与麦芽汁更好地混合。基于理论考量,发明者预计,产生的湍流越多,气提气泡就会越小。
在啤酒生产中,使氧气吸收最小化对于避免氧化至关重要,氧化会影响风味和稳定性。因此,惰性气体是优选的。此外,气体与现有设备的兼容性及其对生产成本和效率的总体影响也是重要的考虑因素。
在一种或更多种实施方式中,气提气体选自由以下组成的组:二氧化碳气体、氮气气体、惰性气体及其混合物。氮气(N2)是惰性的、非反应性的,并且广泛用于食品工业。它特别适用于去除氧气和其他挥发性化合物,且不影响产品的风味或品质。二氧化碳(CO2)在发酵期间自然产生,因此在气提过程中可以使用额外的CO2。氩气和氦气是可用于气提的其他惰性气体的实例。由于成本较高,它们的使用不如氮气普遍,但可用于类似的应用。
在一种或更多种实施方式中,麦芽汁煮沸装置包括麦芽汁锅或盘管,例如,配备外部或内部锅炉。
在一种或更多种实施方式中,麦芽汁煮沸装置包括高温麦芽汁煮沸锅或盘管,优选包括加热盘管。
图1为根据本发明的工艺设备的示意图。在此,经煮沸并调味的麦芽汁经由管道系统2从麦芽汁收集容器1输送至旋流槽5。气提气体经由气提气体入口3引入管道系统2的第一部分,以与流经其中的麦芽汁混合。将与被气提的挥发性物质4诸如DMS混合的气提气体,在位于管道系统2的第一部分下游的管道系统2的第二部分处去除,和/或从旋流槽中去除。现已从被气提的挥发性物质、热凝固物和啤酒花残余物中纯化的麦芽汁,现从旋流槽5输送至冷却装置6。
参考标记
1麦芽汁收集容器
2管道系统
3气体入口
4与气提的挥发性物质混合的气提气体
5旋流槽
6用于冷却纯化的麦芽汁的装置。
Claims (10)
1.一种用于从麦芽汁中去除不期望的挥发性物质的方法,所述方法包括:
- 对产生的麦芽汁进行煮沸和加啤酒花工艺;以及
- 将煮沸并调味的麦芽汁经由管道系统输送至旋流槽;
其中,将气提气体引入所述管道系统的第一部分,以与流经所述管道系统的所述麦芽汁混合,并且其中,与被气提的挥发性物质混合的所述气提气体在位于管道系统的所述第一部分的下游的所述管道系统的第二部分处去除,和/或从所述旋流槽中去除。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述煮沸工艺在麦芽汁锅或盘管中进行。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述煮沸工艺通过高温麦芽汁煮沸进行。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,所述气提气体选自由以下组成的组:二氧化碳气体、氮气气体、惰性气体及其混合物。
5.一种啤酒加工系统,包括:
- 麦芽汁煮沸装置;以及
- 旋流槽;
其中,所述麦芽汁煮沸装置经由管道系统与所述旋流槽液体连通;
其特征在于,所述啤酒加工系统还包括与所述管道系统进行气提气体连通的气提气体单元。
6.根据权利要求5所述的啤酒加工系统,还包括:
- 糖化槽;以及
- 过滤槽。
7.根据权利要求5-6中任一项所述的啤酒加工系统,其中,气提气体被引入所述管道系统的第一部分,以与流经所述管道系统的所述麦芽汁混合,并且其中,与被气提的挥发性物质混合的所述气提气体在位于管道系统的所述第一部分的下游的所述管道系统的第二部分处去除,和/或从所述旋流槽中去除。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的啤酒加工系统,其中,所述管道系统的至少一部分被配置为盘管。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的啤酒加工系统,其中,所述麦芽汁煮沸装置包括麦芽汁锅或盘管。
10.根据权利要求5-8中任一项所述的啤酒加工系统,其中,所述麦芽汁煮沸装置包括高温麦芽汁煮沸锅或盘管。
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2024
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| Publication number | Publication date |
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| WO2024193861A1 (en) | 2024-09-26 |
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |