CN110462016A - 使用从不同于麦芽的淀粉源获得的可发酵糖溶液制备基于麦芽的饮料的方法以及根据该方法制备基于麦芽的饮料的酿造系统 - Google Patents

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Abstract

制备基于麦芽的饮料，特别是啤酒的方法，包括以下步骤：(a)原位制备可发酵糖溶液；(b)将麦芽捣碎，得到麦芽浆；(c)过滤麦芽浆，得到麦芽汁；(d)煮沸麦芽汁；(e)在麦芽浆的过滤之后，将可发酵糖溶液加入麦芽汁中；(f)发酵麦芽汁/可发酵糖溶液混合物，获得基于麦芽的饮料。

Description

使用从不同于麦芽的淀粉源获得的可发酵糖溶液制备基于麦 芽的饮料的方法以及根据该方法制备基于麦芽的饮料的酿造 系统
技术领域
本发明涉及一种从麦芽和辅料开始来制备基于麦芽的饮料(malt basedbeverage)，特别是啤酒的方法。特别地，该方法集中于从麦芽和一种或更多种辅料开始来制备可发酵麦芽汁。
发明背景
在传统的酿造工艺中，辅料被胶凝化并且然后与麦芽浆(malt mash)合并，其中麦芽淀粉酶(malt enzyme)会将来自辅料和麦芽的淀粉转化为可发酵糖(fermentablesugar)。然后在煮沸和发酵之前过滤全部麦芽浆。在麦芽浆中合并辅料和麦芽两者以及随后过滤麦芽浆对酿酒厂的生产能力有很大影响，因为麦芽浆过滤是酿酒厂中的重要瓶颈。此外，过滤全部麦芽浆导致谷物糟(spent grain)中重要的提取物损失。
为了增加生产能力，一些酿酒厂在麦芽汁煮沸锅或麦芽汁冷却器中将一定量的高麦芽糖浆(high maltose syrup)(HMS)加入麦芽汁中。尽管这种解决方案有效地减少了待过滤的麦芽浆的量并且因此增加了酿酒厂的生产能力，但是由于HMS的成本超过了包含麦芽和胶凝化辅料淀粉(gelatinised adjunct starch)的全部麦芽浆的过滤的提取物损失和生产能力影响，所以HMS的使用对酿造成本具有很大的影响。为此原因，HMS仅被认为是在高需求时期增加酿造厂产量的临时解决方案。
从上文清楚的是，仍然需要增加酿酒厂的生产能力和减少酿造工艺中的提取物损失，同时允许酿酒厂使用传统的辅料源而不是高成本的诸如HMS的特种淀粉碳水化合物源。
发明概述
本发明通过用于制备基于麦芽的饮料，特别是啤酒的方法来解决上文的市场需求，该方法包括以下步骤：
(a)原位制备可发酵糖溶液；
(b)将麦芽捣碎(mash)，得到麦芽浆；
(c)过滤麦芽浆，得到麦芽汁；
(d)煮沸麦芽汁；
(e)在麦芽浆的过滤之后或甚至在麦芽汁煮沸之后，将可发酵糖溶液加入麦芽汁中；
(f)发酵麦芽汁/可发酵糖溶液混合物，获得基于麦芽的饮料。
可发酵糖溶液优选地通过包括以下步骤的方法制备：
(a)提供淀粉源；
(b)使淀粉水合以得到浆料；
(c)在5和6之间的pH、在60℃和85℃之间的温度、用包含麦芽糖淀粉酶活性和α-淀粉酶活性和支链淀粉酶活性和/或α-淀粉葡萄糖苷酶活性的酶或酶混合物来处理淀粉浆料，从而获得胶凝化的、液化的并且糖化的可发酵糖溶液。
这样，获得了包含以等于或大于80％麦芽糖/总糖和/或至少90％可发酵糖/总糖的量的麦芽糖的可发酵糖溶液。
用于根据本发明的上述方法的淀粉源优选地选自：全粒玉米(whole corn)、玉米淀粉、玉米粗粉(corn grit)、玉蜀黍粗粉(maize grit)、黑麦粗粉、高粱粗粉、无麦芽的大麦粗粉(unmalted barley grit)、粗米粉(rice grit)、木薯粗粉和/或其混合物。淀粉优选地包含小于0,5w％的蛋白质、小于0,15w％的脂肪和小于0,15w％的灰分。
根据本发明的用于制备饮料的优选实施方案，在糖化之后和在煮沸麦芽汁/可发酵糖溶液混合物之前，不过滤可发酵糖溶液。
本发明还涉及酿造系统，酿造系统包括浆桶(mash tun)、麦芽浆过滤器(maltmash filter)(或过滤桶(lauter tun))单元、麦芽汁加工单元、发酵单元和辅料浆桶，其特征在于所述辅料浆桶包括流体联接至麦芽汁加工单元、绕过麦芽浆过滤器单元的出口。此外，酿造系统可以包括与麦芽浆过滤器单元分离的辅料浆过滤器单元，所述辅料浆过滤器单元或分离单元具有流体联接至麦芽汁加工单元、绕过麦芽浆过滤器单元的出口。
此外，本发明还涉及麦芽糖淀粉酶用于从不含麦芽的淀粉源产生可发酵糖溶液的用途。
附图简述
图1示意性图示了根据本发明的酿造系统；
图2示意性图示了根据本发明的酿造系统的可选择的实施方案。
发明详述
为了本申请的目的，当辅料与术语淀粉、粗粉或粉中的一个组合命名时，这应当被理解为来源于所关注的辅料类型的所关注的淀粉的纯度的指示。换句话说，当提及“辅料淀粉”例如玉米淀粉或木薯淀粉时，这指示所关注的淀粉源包含基于干物质的约99,5w％的量的淀粉；当提及“辅料粉”例如木薯粉时，这指示所关注的淀粉源包含基于干物质的在约99,5w％和约95w％之间；并且当提及“辅料粗粉”例如玉米粗粉或高粱粗粉时，这指示淀粉源包含在约85％和95w％之间的量的淀粉。淀粉源中的杂质通常包括以下或甚至由以下组成：不同于淀粉的谷物部分例如脂类、外壳部分或胚乳或类似物。
图1图示了根据本发明的酿造系统，其包括用于捣碎麦芽的浆桶1、用于过滤捣碎的麦芽的麦芽浆过滤器单元2(或麦芽浆过滤单元(mash lautering unit))、用于煮沸麦芽汁的麦芽汁加工单元3，特别是麦芽汁煮沸锅，以及用于发酵煮沸的麦芽汁的发酵单元4。根据本发明，酿造系统还包括辅料浆桶5，辅料浆桶5具有与麦芽汁加工单元3流体联接并绕过麦芽浆过滤器单元2的输出部6。
根据本发明的这种酿造系统提供了以下的益处：其允许比传统酿造系统更高的生产量，在传统酿造系统中，麦芽和辅料两者在被收集在麦芽汁煮沸锅之前都经过麦芽浆过滤器单元2。
通过对于捣碎操作步骤保持辅料或辅料的至少一部分与麦芽分离以获得麦芽浆和辅料浆两者并且通过随后使辅料浆绕过麦芽浆过滤器单元2，对于每体积生产的啤酒，麦芽浆过滤器单元的负荷被减少，并且因此可以被减小尺寸或被用于每操作时间制备更大体积的啤酒。此外，本发明允许减少在麦芽浆过滤器单元中的提取物(可发酵糖)损失，从而进一步提高酿造效率。
为了不危及麦芽浆过滤器下游的酿造效率和生产能力，要求辅料浆满足严格的要求，在传统酿造方法中，所述要求在辅料与麦芽一起被捣碎和过滤时被满足。
因此，根据本发明，优选的是，辅料(淀粉源)不含麦芽并且选自以下的组：全粒玉米、玉米淀粉、木薯淀粉、玉米粗粉、玉蜀黍粗粉、黑麦粗粉、高粱粗粉、无麦芽的大麦粗粉、粗米粉、木薯粗粉或木薯粉和/或其混合物。在不意图进行辅料浆过滤的情况下，进一步优选的是，淀粉源包含以下或被预处理成包含以下：
(a)小于0,5w％的蛋白质；
(b)小于0,15w％的脂肪；和
(c)小于0,15w％的灰分。
这样的用于预处理辅料的方法在本领域中是已知的，并且将不被更详细地公开。
辅料优选地在将辅料浆进料至麦芽汁锅3之前被胶凝化、液化和糖化，或者—在糖化的辅料中的固体和脂质的量足够低的情况下—被直接进料至麦芽汁冷却器。根据本发明，这种捣碎在酿造室中原位进行，以确保捣碎的辅料的完全新鲜性和质量。根据本发明的优选方法，辅料通过以下步骤被转化成可发酵糖溶液：
(a)提供淀粉源；
(b)将淀粉浸泡在水中(优选地在约60℃)以获得浆料；
(c)在5和6之间的pH、优选地在碱土金属离子(例如CaCl2)的存在下、在60℃和70℃之间的温度、用包含麦芽糖淀粉酶(也称为麦芽糖α-淀粉酶)活性和支链淀粉酶活性和/或α-淀粉葡萄糖苷酶活性的酶或酶混合物来处理淀粉浆料，并且随后在75℃和85℃之间的温度、用包含(热稳定的)α-淀粉酶活性的酶或酶混合物来处理淀粉浆料，从而获得胶凝化的、液化的并且糖化的可发酵糖溶液。
上文提及的酶全部都可以作为酶混合物(enzyme cocktail)同时被加入，在这种情况下，α-淀粉酶和支链淀粉酶和/或α-淀粉葡萄糖苷酶在60℃至70℃的处理期间将是活性的，这有可能允许限制浆料将被保持在75℃-85℃的较高温度的时间。
用于将辅料转化成可发酵糖溶液的方法优选地不包括其中将淀粉加热至100℃或更高的温度的工艺步骤。
这种制备可发酵糖溶液的方法允许辅料在没有煮沸辅料浆的工艺中胶凝化、液化和糖化，这在一方面是节能的并且在另一方面降低了由于美拉德反应(Maillardreaction)或其他高温相关的反应产生异味的风险。
可发酵糖溶液优选地包含以至少50％麦芽糖/总糖的量，更优选地以等于或大于80％麦芽糖/总糖的量的麦芽糖，并且最优选地包含基于其中的糖的总量的至少90％的可发酵糖。可发酵糖据此被定义为由啤酒酵母可发酵的糖，并且由葡萄糖、麦芽糖和麦芽三糖组成。
图2图示了根据本发明的酿造系统的可选择的实施方案，其中在辅料浆桶5和麦芽汁加工单元6之间设置辅料浆过滤器单元7(或辅料浆过滤单元)，该辅料浆过滤器单元7(或麦芽浆过滤单元)是与麦芽浆过滤器单元4分离的单元，并且其中浆桶输出部6流体联接至辅料浆过滤器单元7并且绕过麦芽浆过滤器单元2。
通过设置分离的辅料浆过滤器单元7，可以加工具有较高的蛋白质、脂肪、灰分和/或纤维含量的淀粉源，而不影响下游的酿造效率和质量。
总之，根据本发明的用于制备基于麦芽的饮料，特别是啤酒的方法包括以下步骤：
(a)原位制备可发酵糖溶液；
(d)将麦芽捣碎，得到麦芽浆；
(e)过滤麦芽浆，得到麦芽汁；
(f)煮沸麦芽汁；
(g)在麦芽浆的过滤之后，将可发酵糖溶液加入麦芽汁中；
(h)发酵麦芽汁/可发酵糖溶液混合物，获得基于麦芽的饮料。
实施例1
作为根据本发明的用于制备可发酵糖溶液的方法的第一实施例，淀粉(玉米淀粉)颗粒在约60℃在水中水合以获得淀粉浆料。该混合物随后在60℃-70℃优选地65℃、用包含β-淀粉酶活性(优选地麦芽糖淀粉酶)、热稳定的α-淀粉酶活性、支链淀粉酶活性和任选地α-淀粉葡萄糖苷酶活性的酶混合物(Ceremix Flex)处理持续50至60分钟，此后温度被升高至75℃-85℃，优选地80℃，持续约40分钟的处理，导致糖化的淀粉溶液，该糖化的淀粉溶液可以作为可发酵糖溶液被应用于根据本发明的用于制备基于麦芽的饮料，特别是啤酒的方法中。
实施例2
作为第二实施例，粗米粉被用作淀粉源。该粗粉在约60℃在水中被水合以得到淀粉浆料。该混合物随后在60℃-70℃优选地65℃、用包含β-淀粉酶活性(优选地麦芽糖淀粉酶)、α-淀粉酶活性、支链淀粉酶活性和任选地α-淀粉葡萄糖苷酶活性的酶混合物(例如Ceremix Flex)处理持续20分钟，此后在20分钟的时间段内温度被升高至72℃以允许淀粉的逐渐胶凝化。随后，浆料的温度被升高至80℃，并且保持在该温度约15分钟。所得的糖化的淀粉溶液可以作为可发酵糖溶液、通过加入麦芽汁锅中(麦芽汁煮沸步骤)被应用于根据本发明的用于制备基于麦芽的饮料，特别是啤酒的方法中。在本实施例中，Ceremix Flex和Thermamyl SCDS两者分别以3000ppm和300ppm被加入。
对所得的糖化的淀粉的分析示出，其中所含的糖的90％以上是可发酵糖，并且灰分水平低于0,15w％。固体和脂肪的含量高于优选的要求。然而，在包含辅料浆和麦芽浆的麦芽汁的煮沸期间，观察到在麦芽汁煮沸容器中蛋白质的凝固期间，固体和脂肪的水平降低至可接受的水平。
实施例3
作为第三实施例，玉米粗粉被用作淀粉源。该粗粉在约60℃在水中被水合以得到淀粉浆料。该混合物随后在60℃-70℃优选地65℃、用包含β-淀粉酶活性(优选地麦芽糖淀粉酶)、α-淀粉酶活性、支链淀粉酶活性和任选地α-淀粉葡萄糖苷酶活性的酶混合物(例如Ceremix Flex和任选地Thermamyl SCDS)处理持续60分钟。浆料的温度随后被升高至80℃，并且保持在该温度约40分钟。所得的糖化的淀粉溶液可以作为可发酵糖溶液、通过加入麦芽汁锅中(麦芽汁煮沸步骤)被应用于根据本发明的用于制备基于麦芽的饮料，特别是啤酒的方法中。在本实施例中，Ceremix Flex和Thermamyl SCDS两者均分别以3000ppm和300ppm被加入。
所得的糖化的淀粉的分析示出，其中所含的糖的90％以上是可发酵糖，并且灰分水平低于0,15w％。固体和脂肪的含量高于优选的要求。然而，在包含辅料浆和麦芽浆两者的麦芽汁的煮沸期间，观察到在麦芽汁煮沸容器中蛋白质的凝固期间，固体和脂肪的水平降低至可接受的水平。
当从具有小于0,5w％的蛋白质；小于0,15w％的脂肪；和小于0,15w％的灰分的玉米淀粉或木薯淀粉开始时，在加入麦芽汁锅之前不需要过滤辅料浆。

Claims (15)

1.一种制备基于麦芽的饮料，特别是啤酒的方法，包括以下步骤：
(a)原位制备可发酵糖溶液；
(b)将麦芽捣碎，得到麦芽浆；
(c)过滤所述麦芽浆，得到麦芽汁；
(d)煮沸所述麦芽汁；
(e)在所述麦芽浆的过滤之后，将所述可发酵糖溶液加入所述麦芽汁中；
(f)发酵所述麦芽汁/可发酵糖溶液混合物，获得基于麦芽的饮料。
2.根据权利要求1所述的方法，所述可发酵糖溶液通过用包含至少以下酶活性的酶混合物来处理包括玉米淀粉、木薯淀粉、玉米粗粉、玉蜀黍粗粉、黑麦粗粉、高粱粗粉、无麦芽的大麦粗粉、粗米粉、木薯粗粉、木薯粉和/或其混合物的淀粉源而获得：
(a)麦芽糖淀粉酶活性；
(b)α-淀粉酶活性，优选地热稳定的α-淀粉酶活性；
(c)支链淀粉酶活性。
3.根据权利要求2所述的方法，所述酶混合物包含α-淀粉葡萄糖苷酶活性。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述可发酵糖溶液从不含麦芽的淀粉源获得。
5.根据权利要求2的方法，所述玉米淀粉包含：
(a)小于0,5w％的蛋白质；
(b)小于0,15w％的脂肪；和
(c)小于0,15w％的灰分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法不具有在煮沸所述麦芽汁/可发酵糖溶液混合物之前过滤所述可发酵糖溶液的步骤。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述可发酵糖溶液包含以等于或大于50％麦芽糖/总糖，优选地等于或大于80％麦芽糖/总糖的量的麦芽糖。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述可发酵糖溶液包含至少90％可发酵糖/总糖。
9.麦芽糖淀粉酶用于从不含麦芽的淀粉源产生可发酵糖溶液的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其中所述可发酵糖溶液由玉米淀粉制备。
11.根据权利要求9或10所述的用途，所述淀粉源包含：
(a)小于0,5w％的蛋白质；
(b)小于0,15w％的脂肪；和
(c)小于0,15w％的灰分。
12.一种酿造系统，包括浆桶、麦芽浆过滤器(或浆过滤)单元、麦芽汁加工单元、发酵单元和辅料浆桶，其特征在于所述辅料浆桶包括流体联接至所述麦芽汁加工单元、绕过所述麦芽浆过滤器单元的出口。
13.根据权利要求12所述的酿造系统，包括与所述麦芽浆过滤器单元分离的辅料浆过滤器单元，所述辅料浆过滤器单元具有流体联接至所述麦芽汁加工单元、绕过所述麦芽浆过滤器单元的出口。
14.制备可发酵糖溶液的方法，包括：
(a)提供淀粉源；
(b)使所述淀粉在水中水合以得到浆料；
(c)在5和6之间的pH、在60℃和70℃之间的温度、用包含麦芽糖淀粉酶活性的酶或酶混合物来处理淀粉浆料并且随后在75℃和85℃之间的温度、用包含α-淀粉酶活性和支链淀粉酶活性的酶或酶混合物来处理所述淀粉浆料，从而获得胶凝化的、液化的并且糖化的可发酵糖溶液。
15.根据权利要求14所述的方法，所述可发酵糖溶液包含以等于或大于80％麦芽糖/总糖的量的麦芽糖。
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