專利名稱：一種使麥芽汁連續(xù)沸騰的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使麥芽汁連續(xù)沸騰的方法，此外還涉及一種用所述沸騰的麥芽汁釀造啤酒的方法。
當(dāng)用谷物制造飲料，特別是釀造啤酒時(shí)，經(jīng)常使用麥芽汁。傳統(tǒng)的制造麥芽汁的方法是將起始物料，例如包括未制成麥芽的谷物(玉米)和水，混合進(jìn)行的。首先將固體物料粉碎，然后與水混合。所得漿液在至少40℃的溫度和有酶源，如麥芽存在的條件下保持一段時(shí)間。由此，發(fā)生糊化和液化。在下一步中，在補(bǔ)充麥芽和/或外部酶源后，混合物(麥芽漿)繼續(xù)進(jìn)行酶促轉(zhuǎn)化。它也可以以麥芽和水為基礎(chǔ)制造麥芽汁。然后省略第一步。
如此獲得的產(chǎn)品主要含有水和起始物料的不可溶組分，此外，還含有其可溶組分，如可發(fā)酵的和不能發(fā)酵的糖和蛋白質(zhì)。在傳統(tǒng)方法中，是將這些混合物過(guò)濾，以除去不可溶組分、用完的谷物。濾液或者萃出物就是麥芽汁。為了釀造啤酒，然后向沸騰的麥芽汁中添加啤酒花。除去形成的凝固物，將麥芽汁冷卻到約8℃進(jìn)行發(fā)酵。
麥芽汁的沸騰操作包括多個(gè)目的· 提取出啤酒花中的苦味組分；· 使酶和蛋白質(zhì)失活；· 為后續(xù)的分離形成和聚結(jié)凝固物，· 將麥芽汁滅菌，· 除去揮發(fā)性臭味組分，和· 蒸發(fā)淋洗(sparging)水。
沸騰過(guò)程的效果通常由三個(gè)參數(shù)確定時(shí)間，強(qiáng)度(如蒸發(fā))和沸騰溫度。
為得到希望的效果所需的沸騰時(shí)間是由蒸發(fā)速率和沸騰溫度所決定的。啤酒花的相對(duì)慢的異構(gòu)化(isomerisation)是速度的決定步驟。在常壓和約100℃下，啤酒花的良好異構(gòu)化最少需要45分鐘。在較高的溫度和壓力下，該異構(gòu)化可以在兩到三分鐘的短時(shí)間內(nèi)完成。
沸騰的效果除影響沸騰的均勻性外，對(duì)除去揮發(fā)性物質(zhì)具有特別的重要性。沸騰越劇烈，就越能更好地除去含硫臭味。特定的含硫化合物，如二甲基硫醚(DMS)在最終啤酒中可嘗出的味道限度很低，而且只有在沸騰過(guò)程中才能除去。事實(shí)上，由于酵母的排泄，這種化合物的的濃度在以后的麥芽汁發(fā)酵過(guò)程會(huì)進(jìn)一步提高。
通過(guò)沸騰時(shí)的總蒸發(fā)量可確定沸騰的汽提效果，并且根據(jù)放麥芽汁的鍋的幾何形狀，可得到很好的“滾動(dòng)(rolling)”沸騰。在釀造工廠里使用的蒸發(fā)速率通常是6-8％/hr。因?yàn)橛写罅康乃坏貌槐徽舭l(fā)以達(dá)到所要求的臭味降低，所以沸騰步驟是釀造工廠里最大的能量損耗過(guò)程中的一個(gè)過(guò)程。
雖然在提高的溫度下，沸騰過(guò)程可得到極大的加速，但是也可通過(guò)外部換熱器或加壓蒸煮器或用多效蒸發(fā)器(叫HTW高溫麥芽汁沸騰)，已知麥芽汁的過(guò)熱會(huì)對(duì)最后的產(chǎn)品啤酒的質(zhì)量的幾個(gè)方面有不希望的影響，其中包括顏色和泡持力。
雖然此HTW過(guò)程是一個(gè)連續(xù)過(guò)程，還有其固有的優(yōu)點(diǎn)，但是此過(guò)程由于以下兩個(gè)原因而不能被接受(a)由于使用了120-130℃的溫度，會(huì)對(duì)啤酒質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，此溫度范圍大大高于啤酒工業(yè)在這一時(shí)間內(nèi)所使用的溫度，如100-108℃，(b)由于HTW保溫管道中的蛋白質(zhì)沉淀會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的惡臭，這就需要長(zhǎng)時(shí)間的徹底的清洗，不能滿足連續(xù)操作的需要。
如果麥芽汁能連續(xù)地沸騰則是有利的，然后，這一個(gè)連續(xù)步驟就能引入麥芽汁的連續(xù)生產(chǎn)中了。這一過(guò)程包括，例如在歐洲歐洲專利申請(qǐng)NO.563283和565608中所公開的處理步驟，這些文獻(xiàn)的內(nèi)容在這里引入作為參考。
為了能夠連續(xù)操作，要求僅有短的或可忽略的清洗中斷，并在常壓下沸騰，正如目前在工業(yè)上大量采用的沸騰操作一樣。
本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)沸騰的過(guò)程，它是連續(xù)化啤酒車間的一部分，其中，現(xiàn)有技術(shù)方法中的缺點(diǎn)被消除，這種方法能生產(chǎn)沸騰的麥芽汁，因此能釀造出具有與傳統(tǒng)間歇方法可比的啤酒質(zhì)量的啤酒。
本發(fā)明涉及一種使麥芽汁連續(xù)沸騰的方法，所述方法包括將未沸騰的麥芽汁送入麥芽汁加熱器，在這里它被加熱到70-125℃；將加熱后的麥芽汁引入到活塞式流動(dòng)反應(yīng)器，優(yōu)選是一旋轉(zhuǎn)盤式滯留反應(yīng)器(holding reactor)，接著，在汽提塔中通過(guò)與蒸汽逆流接觸，處理從所述反應(yīng)器中獲得的麥芽汁。
麥芽汁加熱器或換熱器是優(yōu)選為用蒸汽加熱的板式或殼管式換熱器。在這一加熱器中，引入的麥芽汁從過(guò)濾溫度(通常是75℃)加熱到沸騰的溫度。由于連續(xù)流動(dòng)，所需要的加熱面積比傳統(tǒng)的換熱器小。
為了這一目的，使用蒸發(fā)器(如降膜型)也是合適的，不僅能加熱麥芽汁，還能產(chǎn)生在后面的汽提部分使用的蒸汽。
然后將麥芽汁轉(zhuǎn)移到滯留塔(holding column)，以獲得在接近沸騰溫度的溫度下進(jìn)行幾個(gè)反應(yīng)所需的滯留時(shí)間，該塔的操作溫度為75-125℃，在壓力為1-2巴。旋轉(zhuǎn)盤式塔(或旋轉(zhuǎn)盤式接觸器)配備有一旋轉(zhuǎn)軸，軸上安裝有許多盤，這些盤有兩個(gè)作用(1)施加輕微的攪拌，輔助凝固物的絮凝和聚結(jié)，以使之保持懸浮，從而防止塔內(nèi)過(guò)度發(fā)臭；(2)獲得可控制的滯留時(shí)間分布，使所有的麥芽在高溫下都經(jīng)受相同的時(shí)間。作為活塞流反應(yīng)器，可以使用各種類型的反應(yīng)器，它具有特別的重要性，沒(méi)有不可接受的組分返混和或預(yù)混發(fā)生。其例子有管式反應(yīng)器和或多或少的幾個(gè)理想攪拌缸式反應(yīng)器的串級(jí)反應(yīng)器。優(yōu)選的反應(yīng)器有所謂的旋轉(zhuǎn)盤式接觸器，它是已知的垂直塔式反應(yīng)器，例如，被描述在Kirk-Othmer的Encyclopediaof Chemical Technology的第三版第九卷第702頁(yè)上。
這種反應(yīng)器通常包括具有中心攪拌軸的垂直塔，軸上固定有10個(gè)或更多的盤或板。這些盤或板覆蓋了塔橫截面的80％。通常這一面積不超過(guò)95％。由于塔內(nèi)的軸和盤的旋轉(zhuǎn)，使液體內(nèi)的固體物料保持適當(dāng)?shù)姆稚ⅰ?br> 使用接觸器代替保溫管道式裝置，由于攪拌作用而具有優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)麥芽汁低速(必需獲得可接受的滯留時(shí)間)通過(guò)滯留管時(shí)，與來(lái)自麥芽或啤酒花中的啤酒花樹脂或多酚結(jié)合的、聚結(jié)的變性蛋白質(zhì)和酶不會(huì)沉積下來(lái)。
在過(guò)去，管中的殘留物在高溫和長(zhǎng)時(shí)間下引起的沉積形成的堅(jiān)硬的沉淀需要通過(guò)交替使用熱水和冷水的清洗循環(huán)來(lái)從表面“破碎”這些沉淀。由于攪拌，旋轉(zhuǎn)盤接觸器防止了沉淀的形成，沒(méi)有隔板保證了塔內(nèi)的死角最少。
選擇活塞流反應(yīng)器，具體地說(shuō)是旋轉(zhuǎn)盤式接觸器的體積，以使滯留時(shí)間達(dá)到45-75分鐘，在這一時(shí)間內(nèi)，所有希望的反應(yīng)都已充分地進(jìn)行了。
在本發(fā)明的第三步中，麥芽汁被送入蒸餾型汽提塔中，該塔的操作溫度為75-125℃，操作壓力為1-2巴。塔內(nèi)安裝有塔盤，麥芽汁在塔盤上汽提，優(yōu)選與飽和新鮮的蒸汽逆流接觸。
由于有大量的塔盤(至少5塊)和連續(xù)的平衡級(jí)，揮發(fā)性組分在很短的時(shí)間內(nèi)被高度有效地除去。在塔內(nèi)的滯留時(shí)間通常僅為10秒-10分鐘，優(yōu)選0.5-2分鐘。由于效率高，汽提蒸汽的使用量比在傳統(tǒng)的麥芽汁沸騰中所用的凈蒸發(fā)少。因此在能耗上的收益是很大的。連續(xù)操作還能重復(fù)利用汽提蒸汽以加熱引入的麥芽汁。麥芽汁被加熱并且在蒸發(fā)單元中被部分蒸發(fā)，所產(chǎn)生的蒸汽在汽提塔中作為汽提介質(zhì)。
作為汽提塔，可以使用各種汽提和/或蒸餾設(shè)備，如塊式塔或使用所謂“蘇采爾”填料的填料塔，或擋板塔(baffled column)。
汽提塔優(yōu)選具有至少5塊以上的塔板，或至少2米高的填料。
具有降液管的塊式塔能確保蒸汽與麥芽汁的良好混合，具有寬的操作范圍。因?yàn)檫@種塔型的體積非常小，所以能很容易地通過(guò)正向或反向流動(dòng)連續(xù)注滿和排空塔對(duì)其進(jìn)行清洗。在麥芽汁沸騰之前漿液(mash)過(guò)濾中要特別小心，因?yàn)椴怀浞值臐{液分離所導(dǎo)致的顆粒會(huì)堵塞上部塔盤。
從塔盤或填料下面的底部進(jìn)口送入飽和蒸汽。由于高效的傳質(zhì)，蒸汽流量可設(shè)為低至麥芽汁質(zhì)量流量的4-6wt％。
為了維持麥芽汁和蒸汽溫度之間的平衡，防止蒸汽在麥芽汁中冷凝，導(dǎo)致麥芽汁的不必要的稀釋和降低蒸汽的效率，良好的經(jīng)保溫的塔是必要的。
從過(guò)程技術(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看，結(jié)合使用汽提塔和滯留塔得到了意想不到的好處。作為其中最重要的一種臭味組分，二甲基硫醚(DMS)，是從非揮發(fā)性前體形成的，滯留步驟確保了最大量的前體轉(zhuǎn)化為DMS進(jìn)入汽提塔，這意味著得到的DMS水平很低，這是因?yàn)镈MS本身在汽提部分被高效地除去了。
離開蒸發(fā)器的汽提過(guò)的麥芽汁能以連續(xù)的或傳統(tǒng)的方式進(jìn)一步處理(通過(guò)離心或回旋池分離凝固物，麥芽汁冷卻、曝氣和發(fā)酵)。離開沸騰裝置的麥芽汁的進(jìn)一步的連續(xù)處理意味著通過(guò)利用離心作用以連續(xù)的方式分離凝固物，使在高溫下的滯留時(shí)間甚至進(jìn)一步縮短至幾分鐘。使用傳統(tǒng)的回旋池意味著麥芽汁要在95-100℃下經(jīng)歷20-100分鐘的滯留時(shí)間，對(duì)麥芽汁的質(zhì)量不利。
冷卻的麥芽汁可以進(jìn)行發(fā)酵，或者在緩沖容器中停留一段時(shí)間后才進(jìn)行發(fā)酵。因此本發(fā)明還涉及一種使用上述方法制備的麥芽汁釀造啤酒的方法。
本發(fā)明方法提供了如下優(yōu)點(diǎn)- 連續(xù)操作- 常壓下沸騰的條件- 利用低剪切條件的最優(yōu)凝固物的形成- 高效率的臭味汽提取代高蒸發(fā)率- 高熱量回收的高能效率- 良好的低氧化條件不與空氣接觸- 在整個(gè)裝置中有良好確定的滯留時(shí)間，不會(huì)導(dǎo)致混合不充分或局部過(guò)熱- 設(shè)備的體積小，能有效地清洗，不必使用清洗劑- 與傳統(tǒng)沸騰銅器相比設(shè)備所需的面積小- 有臭味的汽提蒸汽的重復(fù)利用和接下來(lái)的冷凝防止其釋放到大氣中- 由于較短的處理時(shí)間，降低了麥芽汁的熱負(fù)荷現(xiàn)在參照附圖
詳細(xì)描述本發(fā)明，該附圖展示了本發(fā)明具體方案的方法流程的一個(gè)實(shí)施例。
在附圖中描述了本發(fā)明的方法，包括三個(gè)由用于接受來(lái)自漿液過(guò)濾或漿液過(guò)濾緩沖容器的麥芽汁的麥芽汁進(jìn)料口1構(gòu)成的基本沸騰部分。這一麥芽汁的溫度為75℃，用換熱器2和3加熱，換熱器可以是殼管式、蛇管式或板式換熱器。換熱器2中的加熱介質(zhì)是從汽提塔排出的蒸汽，而換熱器3輸入的是新鮮蒸汽。在換熱器中，麥芽汁加熱到100℃或稍高(1-3℃)以在抵消在滯留塔4中的熱損失。麥芽汁通過(guò)克服該塔凈壓頭的泵6被送入塔3。滯留塔3是垂直旋轉(zhuǎn)盤式的，安裝有用帶有齒輪的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的攪拌軸。
滯留塔4可以從頂部或底部進(jìn)料口進(jìn)料，在本實(shí)施方案中選擇底部進(jìn)料口，因?yàn)樵谶@一情況下汽提塔5是從頂部進(jìn)料使之利用重力向下流動(dòng)的。在滯留塔中的滯留時(shí)間可以通過(guò)在該塔的選擇高度上添加一出口來(lái)設(shè)定。
汽提部分5的飽和蒸汽是從底部進(jìn)料的，蒸汽通過(guò)一減壓閥和與流量調(diào)節(jié)閥結(jié)合的流量測(cè)量裝置控制。蒸汽的流量被設(shè)置為進(jìn)入汽提部分中的麥芽汁流量的一個(gè)固定的百分?jǐn)?shù)，以獲得最優(yōu)的操作工況，防止塔盤上出現(xiàn)淋降或液泛。離開汽提塔的蒸汽含有高濃度的汽提組分，或者通過(guò)煙囪排放，也可以部分冷凝(通過(guò)在換熱器2中加熱進(jìn)料麥芽汁)或通過(guò)使用換熱器2，并結(jié)合冷凝器6完全冷凝，之后，冷凝物在污水處理廠進(jìn)行處理。由于壓力表7和調(diào)節(jié)閥8，可以一盡管不是必需的一在提高的壓力和溫度下操作設(shè)備，從而提供了以較高的產(chǎn)率運(yùn)行設(shè)備的可能。當(dāng)然，這僅由汽提塔的操作工況內(nèi)最大的可能流量所決定。從底部塔盤離開降液管的麥芽汁可以被泵9泵到凝固物分離部分10以進(jìn)一步處理麥芽汁。當(dāng)在提高的壓力下使用設(shè)備時(shí)，從汽提部分中排出的麥芽汁必須在一個(gè)分離緩沖容器中閃蒸到環(huán)境條件。汽提塔底部的液面控制器將塔內(nèi)的較高壓力與接受和/或閃蒸容器內(nèi)的大氣壓力隔離開來(lái)。
本發(fā)明將用實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的描述，但不僅限于此。實(shí)施例和比較例經(jīng)過(guò)濾的麥芽汁以傳統(tǒng)方式生產(chǎn)，漿液是用浸漬方式生產(chǎn)的，接著，這一漿液利用濾桶過(guò)濾。來(lái)自濾桶的麥芽汁的溫度為74℃。將從濾桶中收集的濾液，比重為12.5°P，送入到殼管式換熱器，在其中加熱麥芽汁，殼層用新鮮蒸汽溫度達(dá)到103℃，來(lái)自熱交換器的麥芽汁引入到容積為600L，速率為1200L/h的回旋盤式接觸塔的底部。這個(gè)接觸塔具有裝有40個(gè)盤的垂直旋轉(zhuǎn)軸。
在滯留反應(yīng)器(回旋盤式接觸塔)中S-甲基甲硫氨酸(SMM)會(huì)令人滿意地轉(zhuǎn)化成二甲基硫醚(DMS)。
麥芽汁連續(xù)地流入到裝有12個(gè)塔盤和降液管的板式塔頂部。塔的滯留容積大約為20L。新鮮飽和蒸汽進(jìn)到塔的底部，汽提比率為5％。
沸騰的麥芽汁連續(xù)地進(jìn)到分離器中來(lái)除去凝固物并被冷卻。這些麥芽汁進(jìn)一步加工生產(chǎn)啤酒并灌瓶。
在此工藝的各個(gè)步驟確定DMS的水平。
作為比較，來(lái)自濾桶的一部分濾液在傳統(tǒng)的間歇麥芽汁沸騰鍋中煮沸，并進(jìn)一步加工成啤酒。分析和感官比較顯示沒(méi)有明顯的區(qū)別，只是傳統(tǒng)方法獲得的啤酒的顏色稍微暗一點(diǎn)。這可能是由于在高溫下的較長(zhǎng)的滯留時(shí)間所引起的，已知這會(huì)使麥芽汁變暗。
權(quán)利要求
1.一種使麥芽汁連續(xù)沸騰的方法，包括將未沸騰的麥芽汁送入麥芽汁加熱器，在其中被加熱到80-110℃，將加熱后的麥芽汁引入到優(yōu)選為旋轉(zhuǎn)盤式滯留塔的活塞流反應(yīng)器中，再在汽提塔中以蒸汽逆流處理從所述反應(yīng)器獲得的麥芽汁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中活塞流反應(yīng)器具有多個(gè)出口，以在固定進(jìn)口流量下控制麥芽汁的滯留時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中活塞流反應(yīng)器在1-2巴的壓力和75-125℃的溫度下操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的方法，其中所述麥芽汁加熱器是用所述汽提塔排出的蒸汽間接加熱的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4的方法，其中可以將預(yù)先異構(gòu)化的啤酒花粉末和/或啤酒花提取物在所述麥芽汁加熱器前面和/或后面加入。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5的方法，其中所述汽提塔在1-2巴的壓力和75-125℃的溫度下操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6的方法，其中汽提蒸汽用作麥芽汁加熱器的和/或其它加工流體的加熱介質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7的方法，其中來(lái)自所述汽提塔的麥芽汁被閃蒸到緩沖容器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8的方法，其中麥芽汁在蒸發(fā)單元中被加熱并部分蒸發(fā)，所產(chǎn)生的蒸汽用作汽提塔中的汽提介質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9的方法，其中沸騰后的麥芽汁，任選地在澄清后，被冷卻和發(fā)酵。
11. 一種釀造啤酒的方法，包括用權(quán)利要求1-10所述方法得到的麥芽汁進(jìn)行發(fā)酵。
12. 一種用權(quán)利要求11所述方法獲得的啤酒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使麥芽汁連續(xù)沸騰的方法，包括將未沸騰的麥芽汁送入麥芽汁加熱器，在其中加熱到75-125℃；將加熱后的麥芽汁引入到優(yōu)選為旋轉(zhuǎn)盤式滯留塔的活塞流反應(yīng)器，再在汽提塔中以蒸汽逆流處理從所述反應(yīng)器獲得的麥芽汁。
文檔編號(hào)C12C7/14GK1147832SQ9519228
公開日1997年4月16日 申請(qǐng)日期1995年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月25日
發(fā)明者克里斯蒂安·威廉·費(fèi)斯特克, 亨德里克·揚(yáng)·菲斯海爾 申請(qǐng)人:海內(nèi)肯技術(shù)服務(wù)公司