BE1025551B1

BE1025551B1 - Proces voor de productie van een bier- of ciderconcentraat

Info

Publication number: BE1025551B1
Application number: BE2017/5871A
Authority: BE
Inventors: Andre Joao; Miguel Monsanto
Original assignee: Anheuser-Busch Inbev S.A.
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-04-09
Also published as: BE1025551A1; AR110288A1; EP3330364A1; WO2018100046A1

Abstract

1.- Een werkwijze voor het bereiden van bierconcentraat, omvattende de volgende stappen: a) Het onderwerpen van bier of cider (1) aan een eerste concentratiestap omvattende ultrafiltratie (A) teneinde een retentaat (2) en een fractie omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten (3) te verkrijgen, waarbij het retentaat (2) is gekenmerkt door de concentratie van onfiltreerbare componenten gelijk aan of hoger dan 20 % (w/w), bij voorkeur 30 % (w/w), met de meeste voorkeur 40 % (w/w), zoals berekend door dichtheidsmeting gecorrigeerd voor het alcoholgehalte; b) Het onderwerpen van de fractie omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten (3) aan een volgende concentratiestap (B) omvattende vriesconcentratie, nanofiltratie, adsorptie, of omgekeerde osmose, teneinde een geconcentreerde fractie omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten (4) en een restfractie (5) te verkrijgen.

Description

Proces voor de productie van een bier- of ciderconcentraat

Technisch gebied

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van bier- of ciderconcentraat, bestaande uit alcohol- en smaakcomponenten, en respectievelijk bier of cider dat hiermee is bereid. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een concentratiewerkwijze van twee stappen, waarbij de eerste stap een ultrafiltratie kent dat resulteert in een geconcentreerd retentaat en een fractie van waterig permeaat bestaande uit alcohol- en vluchtige smaakcomponenten, en waarbij de tweede stap een daaropvolgende concentratiestap kent van het permeaat door vriesconcentratie, adsorptie, nanofiltratie, omgekeerde osmose en/of combinaties daarvan.

Achtergrond van de uitvinding

Het grote voordeel van de productie van concentraten is de vermindering van gewicht en volume dat het mogelijk maakt om te besparen op opslag- en transportkosten, alsmede het vaak voorkomende gunstige effect op de verbetering van de houdbaarheid van een product. Omdat bier en vele andere alcoholische dranken over het algemeen voor 80 tot 90 % uit water bestaan, is het alom erkend dat de meest economische manier om ze te bewaren en te verspreiden over grote afstanden in de vorm van een concentraat is.

In principe kan een concentraat op elke plaats of tijdstip gereconstitueerd worden tot het

BE2017/5871 aanvankelij ke product door toevoeging van het oplosmiddel, meestal water. Het is echter niet eenvoudig om een bier- of ciderachtig drankconcentraat te produceren, met als grootste obstakel het feit dat de meeste concentratieprocedures vermindering in vele bijzonder is bier concentraat dranken die vruchtensap leiden tot een van te smaak- of aromacomponenten.

een maken geproduceerd

In het zeer uitdagende drank omdat, in tegenstelling zijn uit de fermentatie om tot van zoals wijn en perencider, subtieler en minder geconcentreerd verlies van slechts een concentratiestap organoleptische gerehydrateerde gereconstitueerde klein een groot waarneming product.

effect van de aroma's in zijn, deel zal het bier waardoor tij dens hebben op het de de definitieve

Daarnaast wordt van de drank, dankzij de grote populariteit van de drank en het brede bierliefhebbers, verwacht dat doet met betrekking tot haar publiek van veeleisende het aan de verwachtingen kenmerkende geur, smaak, mondgevoel, schuimende eigenschappen, kleur, en waasperceptie. Gereconstitueerd bier kan simpelweg smaken als verdunt bier met missende eigenschappen;

acceptatie door de klant bevatten van echt onbewerkt

Werkwij zen voor zelfs niet voor moet het de kwaliteiten bier.

het produceren van bierconcentraten en definitieve dranken

Verschillende werkwij het zijn zen rehydrateren van deze in rn voor alcoholische dranken die bekend industrie omvatten processen als het vakgebied bekend.

het concentreren van zijn in de brouwerijvriesdrogen, omgekeerde osmose en filtratie. Al deze werkwijzen starten met een

BE2017/5871 in hoofdzaak afgewerkt bier waarna het water wordt verwijderd. De verkregen geconcentreerde dranken kunnen vervolgens kosteneffectief worden getransporteerd en gereconstitueerd worden op een eindbestemming door toevoeging van water, koolstofdioxide, en als alternatief ook alcohol.

Een voorbeeld van een werkwijze voor de voorbereiding van een reconstitueerbaar bierconcentraat kan worden gevonden in GB2133418. De werkwijze is gebaseerd op het onderwerpen van bier aan omgekeerde osmose en resulteert in een zwak alcoholconcentraat dat gehydrateerd kan worden tot een zwak alcoholisch bier.

US4265920 en US4532140 tonen daarentegen werkwijzen van twee stappen voor het verkrijgen van een sterk alcoholisch bierconcentraat dat gereconstitueerd kan worden tot bier met een normale alcoholgehalte. De werkwijze van US4265920 omvat een eerste distillatiestap om ethanol en vluchtige aromacomponenten te scheiden van het retentaat, bestaande uit de overige biercomponenten, gevolgd door een tweede stap dat bestaat uit een dure concentratieprocedure via invriezen om het retentaat van de eerste stap te concentreren. Uiteindelijk wordt het gedistilleerde ethanol uit stap 1 gecombineerd met het retentaat, verkregen via de concentratieprocedure via invriezen van stap 2, waardoor het uiteindelijke ethanol verrijkte bierconcentraat wordt verkregen. In de eerste stap van de werkwijze van US4532140 daarentegen wordt het bier onderworpen aan ultrafiltratie teneinde een geconcentreerd retentaat en een waterig permeaat te verkrijgen, dat vervolgens in een tweede stap wordt onderworpen aan omgekeerde osmose om ethanol en

BE2017/5871 vluchtige componenten te concentreren; de alcoholfractie uit stap 2 wordt tot slot samengetrokken met het retentaat uit stap 1 om het definitieve bierconcentraat te verkrijgen.

Hoewel ten minste enkele van de hierboven beschreven werkwijzen een algemene aanpak omschrijven voor het concentreren van bier met haar alcoholinhoud en, tot op een bepaalde hoogte, vluchtige componenten, behalen zij hun doel ten koste van het bereiken van hoge concentratiefactoren en verschaffen zij uiteindelijk slechts concentraten met een volume dat half, of op zijn hoogst, een derde van het volume van het aanvankelijke bier is. Derhalve bestaat er duidelijk ruimte voor verbetering en verschaffing van meer geconcentreerde bierbases, hetgeen leidt tot verdere reductie in transport- en opslagkosten.

De onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze voor het produceren van natuurlijk alcoholverrijkt bierconcentraat met een hoge dichtheid, waarbij de methode een voordelig concentratiefactor verschaft van ten minste 5, 10, 15, tot 20 of meer, terwijl tegelijkertijd wordt gezorgd voor hoog en optioneel selectief behoud van smaakcomponenten van natuurlijk bier, inclusief vluchtige componenten. Deze en andere voordelen van de onderhavige uitvinding worden hieronder weergegeven.

Samenvatting van de uitvinding

De onderhavige uitvinding is gedefinieerd in de bijgevoegde onafhankelijke conclusies. Voorkeursuitvoeringsvormen zijn gedefinieerd in de afhankelijke conclusies. In het bijzonder, heeft de

BE2017/5871 onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het bereiden van bierconcentraat, dat de stappen omvat van :

een

Het eerste ultrafiltratie (A) fractie onderwerpen van bier of concentratiestap omvattende teneinde een retentaat omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten (3) te verkrijgen, waarbij het retentaat (2) is gekenmerkt door de concentratie van onfiltreerbare componenten gelijk aan of hoger dan voorkeur zoals berekend door dichtheidsmeting gecorrigeerd voor het alcoholgehalte;

b) alcohol en

Het onderwerpen van de fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten (3) aan een volgende concentratiestap (B) omvattende vriesconcentratie, nanofiltratie, adsorptie, of omgekeerde osmose, teneinde een geconcentreerde fractie omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten (4) en te verkrij gen.

In het geval van een volgende concentratiestap omvattende nanofiltratie of omgekeerde osmose, verdient het de voorkeur dat het permeaat van die nanofiltratieof omgekeerde osmosestap in de invoer van de eerste concentratiestap wordt gerecirculeerd.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm wordt in de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding het permeaat van de eerste concentratiestap blootgesteld aan een fractioneringsstap, bij voorkeur distillatie, voor het invoeren van dit permeaat in de volgende

Overeenkomstig met deze

BE2017/5871 voorkeursuitvoeringsvorm zorgt de distillatie voor het verkrijgen van een fractie omvattende ethanol en vluchtige smaakcomponenten en een restfractie omvattende water en mogelijk bier- of ciderextract. Aan de ene kant kan de fractie omvattende ethanol en vluchtige smaakcomponenten in dit geval worden gebruikt in een volgende concentratiestap omvattende adsorptie, waarin de vluchtige smaakcomponenten selectief geadsorbeerd worden op een kolom en vervolgens worden geëlueerd in een hoeveelheid water of ethanol om een geconcentreerde fractie te verkrijgen van vluchtige smaakcomponenten. Aan de andere kant kan de restfractie van de fractioneringsstap worden blootgesteld aan de volgende concentratiestap omvattende vriesconcentratie, om een geconcentreerde extractfractie te verkrijgen.

Zowel de extractfractie verkregen uit de vrresconcentratre als de geconcentreerde vluchtrge smaakfracties kunnen, onafhankelijk van elkaar, aan het retentaat van de ultrafiltratie worden toegevoegd, of gebruikt worden als ingrediënt in bier of cider, als een component bier- of ciderreconstitutie, of als smaakcomponent worden toegevoegd aan bier of cider.

Korte beschrijving van de figuren

Voor een volledrger onderhavige uitvinding wordt gedetailleerde beschrijving bijbehorende tekeningen, waar:

Figuur 1 : toont belangrijkste stappen van onderhavige uitvinding. A omvattende ultrafiltratie; B begrrp van de aard van de verwezen naar de volgende

in	combinatie	met	de
.n :
een	blokschema	met	de
de	werkwijze volgens	de

eerste concentratiestap

- tweede concentratiestap

BE2017/5871 omvattende vriesconcentratie, nanofiltratie, omgekeerde osmose of adsorptie;

- bier blootgesteld aan ultrafiltratie; 2 retentaat; 3 - permeaat omvattende ethanol en vluchtige aromacomponenten; 4 - retentaat van de nanofiltratie of omgekeerde osmose; 5 - permeaat van de nanofiltratie of omgekeerde osmose; 6 - geconcentreerd bier of cider

Figuur 2 : toont een blokschema met de belangrijkste stappen van een alternatieve werkwijze volgens de onderhavige uitvinding. A eerste concentratiestap omvattende ultrafiltratie; B tweede concentratiestap omvattende vriesconcentratie fractioneringsstap, bij voorkeur distillatie

- bier blootgesteld aan ultrafiltratie; 2 retentaat; 3 - permeaat omvattende ethanol en vluchtige aromacomponenten; 6 - geconcentreerd bier of cider; 7 fractie van de distillatie omvattende alcohol- en vluchtige smaakcomponenten; 8 - fractie van de distillatie omvattende water en extract; 9geconcentreerde fractie van vluchtige smaakcomponenten; 10- geconcentreerde fractie van extract.

Figuur 3: toont een grafiek dat de relatie weergeeft tussen de concentratiefactoren van verschillende retentaten (4) verkregen van verschillende bieren (bier 1-4), en het aantal onfiltreerbare componenten (% vaste stoffen) verkregen zijn zoals gezegd retentaten na de eerste concentratiestap en retentaatconcentratiestap (RC), volgens de werkwijze van de uitvinding.

BE2017/5871

Definities

Zoals hierin gebruikt betekent de term concentraat zoals gedefinieerd in de Oxford dictionary: Een substantie gemaakt door het verwijderen of verminderen van het verdunningsmiddel; een geconcentreerde vorm van iets (cf.

http://www. oxforddictionaries.corn/definition/english/con centrate). In lijn hiermee heeft de term bier- of cider-concentraat of, alternatief (geconcentreerde) bier- of ciderbasis of bier- of cidersiroop, betrekking op bier of cider, respectievelijk, waaruit het grootste gedeelte van de oplosmiddelcomponent ervan - d.w.z. water - werd verwijderd terwijl het grootste gedeelte van de opgeloste componenten met eigenschappen zoals smaak, geur, kleur, mondgevoel enz. worden behouden.

Zoals hierin gebruikt dient de term bier te worden geïnterpreteerd volgens een brede definitie:

de drank verkregen door wort, bereid met grondstoffen, waaronder drinkbaar water. Naast fermentatie uit een

zetmeel-	of	suikerhoudende
hoppoeder	of	hopextracten en
gerstmout	en	tarwemout dient

worden gehouden voor alleen met het volgende rekening te het brouwen, gemengd met bv. tarwemout, zetmeel- of suikerhoudende grondstoffen waarin de totale hoeveelheid niet hoger mag zijn dan 80 %, bij voorkeur 40 % van het

totale gewicht van de	zetmeel-	of suikerhoudende
grondstoffen :
(a)	maïs,	rijst, suiker,
tarwe, gerst	en de	diverse vormen

ervan.

BE2017/5871 geconverteerde suiker, dextrose en (b) Sacharose, glucosesiroop.

Hoewel volgens bepaalde nationale wetgevingen niet alle gefermenteerde op mout gebaseerde dranken bier kunnen worden genoemd, worden, in de context van de onderhavige uitvinding, de termen bier en gefermenteerde op mout gebaseerde drankhierin gebruikt als synoniemen en zijn onderling verwisselbaar. Daardoor dienen, zoals hierin gebruikt, de termen gereconstitueerd bier en gereconstitueerde gefermenteerde op mout gebaseerde drank te worden geïnterpreteerd als dranken die wat de samenstelling betreft nagenoeg identiek zijn aan bier, maar verkregen werden door de toevoeging van het oplosmiddel, d.w.z. water of koolzuurhoudend.

Vervolgens dient, zoals hierin gebruikt, de term cider te worden geïnterpreteerd als elke alcoholische drank die resulteert uit de fermentatie van appelsap of appelsap gemengd met max. 10 % perensap. Deze term omvat ook elk product van dit gefermenteerde appelsap dat verder gemodificeerd werd door toevoeging van zulke standaard ciderproductie-additieven zoals zuren (citroen of wijnsteen) en/of suiker, filtering, koeling, verzadiging met koolstofdioxide, pasteurisering, enz., dat gecommercialiseerd is onder de term cider.

Zoals hierin gebruikt, dient de term onfiltreerbare componenten te worden geïnterpreteerd als alle verschillende componenten in en elk type bier of cider, dat niet kan passeren door een

BE2017/5871 nanofiltratiemembraan, d.w.z.

biercomponenten met een gemiddelde grootte van meer

200 Da, of met een grens van retentie van het moleculair gewicht, afhankelij k van een bepaalde nanofiltratiemembraan.

In tegenstelling tot filtreerbare componenten, omvattende water, eenwaardige en soms tweewaardige ronen, laagmoleculaire alcoholen zoals ethanol, laagmoleculaire esters en een aantal vluchtige smaakcomponenten, omvatten de onfiltreerbare componenten met name suikers, meestal polysachariden;

suikeralcoholen, polyfenolen, pentosanen, peptiden en eiwitten, hoogmoleculaire alcoholen, hoogmoleculaire esters, gedeeltelij k meerwaardige ionen, en vele andere met name organische en zeer uiteenlopende verbindingen die afhankelijk zijn van het type bier of cider. Vanwege de complexiteit en de verschillen tussen de verschillende bier- of cidersamenstellingen wordt de gezamenlijke concentratie van de onfiltreerbare componenten vaak concentratie van suikers of concentratie van vaste stoffen (in grote vereenvoudiging en zonder deze automatisch worden berekend uit de massabalans, rekening houdende met parameters zoals dichtheid, viscositeit, reologie, oorspronkelijk soortgelij k gewicht of extract, werkelijk soortgelijk gewicht of extract, vergistingsgraad (RDF) en/of alcoholgehalte. In de brouwerij wordt de concentratie van onfiltreerbare componenten routinematig bepaald uit de dichtheidmetingen (werkelijke gecorrigeerd voor de dichtheid van de gemeten hoeveelheid ethanol, waarbij ethanol het meest voorkomende component is met

BE2017/5871 een dichtheid van < 1 g/cm³ waardoor deze de dichtheidmeting het meest aanzienlijk beïnvloedt. Dergelijke metingen zijn welbekend in het vakgebied en worden routinematig uitgevoerd door standaard bieranalysesystemen zoals het Anton Paar Alcoholyzerapparaat, en kunnen derhalve gemakkelijk en eenvoudig worden uitgevoerd door een expert in het brouwen van bier.

De hoeveelheid componenten die in bier zijn opgelost kan ook worden uitgedrukt in soortgelijk gewicht (relatieve dichtheid) of schijnbaar soortelijk gewicht. Bij de eerste methode wordt de dichtheid (volumegewicht) van bier gemeten, gedeeld door de dichtheid van water als referentiestof; bij de tweede methode wordt de dichtheid gemeten als het gewicht van een volume van bier ten opzichte van het gewicht van een gelijke volume aan water. Bijvoorbeeld, een soortelijk gewicht van 1.050 (50 punten) betekent dat de oplossing 5 % zwaarder is dan een gelijk volume aan water. De dichtheden van water, en dus ook bier, variëren met de temperatuur; derhalve voor zowel het soortelijk gewicht als het schijnbare soortelijk gewicht wordt de meting van het monster en de referentiewaarde gedaan onder dezelfde specifieke temperatuur en drukomstandigheden.

Druk is bijna altijd 1 atm, gelijkwaardig aan 101,325 kPa, terwijl de temperaturen kunnen verschillen afhankelijk van de keuze voor aanvullende systemen voor het meten van de bierdichtheid. Voorbeelden van dergelijke systemen zijn twee empirische schalen: Plato- en de Brix-schaal, en worden vaak gebruikt in respectievelijk de brouwerij- en

BE2017/5871 wijnindustrieën. Beide schalen vertegenwoordigen de sterkte van de oplossing als een percentage van suiker graad

Brix (symbool °Bx) is 1 gram sucrose in 100 gram water.

Er is met name een verschil tussen deze eenheden doordat beide schalen zijn ontwikkeld voor sucrose-oplossingen van verschillende temperaturen maar onbeduidend dat beide door elkaar geb worden. Bijvoorbeeld, bier dat is gemeten bij 15,5 °C heeft dezelfde sucrose-oplossing bevattende hetgeen ongeveer hetzelfde is dichtheid als een water-sucrose-oplossing dichtheid al als 12° Brix,

dit	i	s zo
iruikt	kunnen
bij	12°	Plato
s een	water-
bij	15	,5 °C,
met	dezelfde
van	12	% per

een massa bij °C.

De Plato- en Brix-schalen hebben voordeel over soortelijk gewicht doordat ze de dichtheidmeting vertegenwoordigen betreffende de hoeveelheid fermenteerbare materialen, hetgeen met name nuttig is in de eerste stages van het brouwerijproces.

Omdat, natuurlijk, zowel bier als wort zijn samengesteld uit meer vaste stoffen dan sucrose, is dit niet precies. De verhouding tussen graden Plato en soortelijk gewicht is niet lineair, maar een goede benadering is dat 1°P gelijk is aan 4 brouwerpunten (4 x 0,001); dus 12° Plato komt overeen met een soortelijk gewicht van 1,048 [1+(12 x 4 x 0,001) ] .

De term origineel soortelijk gewicht of origineel extract verwijst naar soortelijk gewicht gemeten vóór fermentatie, terwijl de term finaal soortelijk gewicht of finaal extract betrekking heeft op soortelijk gewicht gemeten bij voltooiing van fermentatie. Over het algemeen verwijst soortelijk

BE2017/5871 gewicht naar het soortelijk gewicht van het bier in diverse fasen van de fermentatie. Initieel is, vóór alcoholproductie door de gist, het soortelijke gewicht van wort (d.w.z. het gemalen mout vóór bierfermentatie) vooral afhankelijk van de hoeveelheid sucrose. Daarom kan de aflezing van het origineel soortelijk gewicht aan het begin van de fermentatie worden gebruikt voor het bepalen van suikergehalte in Plato- of Brix-schalen. Als de fermentatie verder gaat, zet de gist suikers om in koolstofdioxide, ethanol, gist-biomassa en smaakcomponenten. Het verlagen van de hoeveelheid suiker en het verhogen van de aanwezigheid van ethanol, dat merkbaar een lagere dichtheid heeft dan water, dragen beide bij tot het verlagen van het soortelijk gewicht van het fermenterende bier. Het vergelijken van de aflezing van origineel soortelijk gewicht met de aflezing van finaal soortelijk gewicht kan worden gebruikt voor het bepalen van de hoeveelheid verbruikte suiker en dus de hoeveelheid geproduceerd ethanol.

Bijvoorbeeld, voor gewoon bier kan het origineel soortelijk gewicht

1,050 en het finaal soortelijk gewicht 1,010 zijn.

Evenzo kan het kennen van het origineel soortelijk gewicht van een drank en het alcoholgehalte worden gebruikt voor het bepalen van de hoeveelheid verbruikte suikers tij dens de fermentatie.

De mate waarin suiker werd gefermenteerd in alcohol wordt uitgedrukt met de term werkelijke mate van fermentatie of WMF, en wordt vaak gegeven als een fractie van origineel soortelijk gewicht getransformeerd in ethanol en CCg. De WMF van bier is in theorie

BE2017/5871 indicatief voor de zoetheid doordat bieren gewoonlijk meer restsuiker en dus een lagere WMF hebben.

Concentratiestappen kunnen elke van een waaier aan technieken omvatten die bekend zijn in het vakgebied, die gedeeltelijke of substantiële scheiding van water uit het bier en dus retentie van de meeste van de daarin opgeloste componenten in een lager dan initieel volume mogelijk maken. Vele technieken die momenteel worden gebruikt in de drankenindustrie steunen op de zogenaamde membraantechnologieën, die een goedkoper alternatief verschaffen voor conventionele warmtebehandelingsprocessen en omvatten scheiding van substanties in twee fracties met behulp van een semipermeabel membraan. De factie die deeltjes omvat kleiner dan de poriegrootte van het membraan passeert door het membraan en wordt, zoals hierin gebruikt, omschreven als permeaat of filtraat. Al het andere dat wordt vastgehouden aan de aanvoerzijde van het membraan zoals hierin gebruikt wordt omschreven als retentaat.

Typische membraanfiltratiesystem omvatten bijvoorbeeld door druk aangedreven technieken zoals microfiltratie, ultrafiltratie, nanofiltratie en omgekeerde osmose. Zoals hierin gebruikt verwijst de term microfiltratie naar een membraanfiltratietechniek voor het vasthouden van deeltjes met een grootte van 0,1 tot 10 μm en groter. Normaliter is microfiltratie een lagedruk-proces, meestal werkend op een bedrijfsdruk van 0,34 - 3 bar¹. Microfiltratie maakt scheiding mogelijk van deeltjes zoals gist, protozoa, grote bacteriën,

Waarbij de eenheid bar gelijk is aan 100.000 Pa volgens de definitie van IUPAC, [1 Pa = 1 N/m^A2 = 1 kg/m*s^A2 in Sl-eenheden.j

BE2017/5871 organische en anorganische afzettingen etc. Vervolgens verwijst de term ultrafiltratie, zoals hierin gebruikt, naar een membraanfiltratietechniek voor het vasthouden van deeltjes met een grootte van 0,01 μm of hoger. Ultrafiltratie houdt normaliter deeltjes vast met een molecuulgewicht dat groter is dan 1000 dalton, zoals de meeste virussen, eiwitten van bepaalde afmetingen, nucleïnezuren, dextrinen, pentosaanketens, etc. Normale bedrijfsdruk voor ultrafiltratie liggen tussen de 0,48 en 10 bar. Tevens, zoals hierin gebruikt, betekent de term nanofiltratie een membraanfiltratietechniek voor het vasthouden van deeltjes met een grootte van 0,001 μm tot 0,01 μm en groter. Nanofiltratie maakt het behoudt mogelijk van meerwaardige ionen, zoals divalente zouten, en de meeste organische bestanddelen groter dan ongeveer 180 dalton, waaronder oligosachariden en vele aromastoffen, terwijl water, ethanol eenwaardige ionen en sommige organische moleculen zoals veel aromatische esters worden doorgelaten. Een werkdruk van 8-41 bar is kenmerkend voor nanofiltratie. Waar nanofiltratie gebeurt onder inlaatdruk in het bovenste einde van dit bereik, dus vanaf 18 bar, zal deze, zoals hierin gebruikt, hoge-druk nanofiltratie worden genoemd. Als laatste dient, zoals hierin gebruikt, de term omgekeerde osmose te worden geïnterpreteerd als verwijzend naar een hoge-druk membraanproces waar de uitgeoefende druk wordt gebruikt om osmotische druk te overtreffen. Omgekeerde osmose maakt gewoonlijk het vasthouden mogelijk van deeltjes met een grootte van 0,00005 μm tot 0,0001 μm en groter, d.w.z. bijna alle deeltjes en ionische species. Substanties met een

BE2017/5871 molecuulgewicht hoger dan 50 Dalton worden bijna allemaal zonder uitzondering vastgehouden. De werkdruk ligt kenmerkend tussen 21 en 76 bar, maar kan bij speciale toepassingen tot 150 bar gaan.

Verder dient, zoals hierin beschreven, de term vluchtige smaakcomponenten te worden geïnterpreteerd als elke van de substanties aanwezig in bier die bijdragen tot het complexe olfactorische profiel ervan, waarbij genoemde substanties door hun chemische aard een kookpunt hebben lager dan dat van water. Voorbeelden van vluchtige biersmaakcomponenten omvatten, maar zijn niet beperkt tot, acetaldehyde, N-propanol, ethylacetaat, isobutylalcohol, isoamylalcohol, isoamylacetaat, ethylhexanoaat, ethyloctanoaat, fenylethylalcohol, 2methyl-l-butanol en vele andere.

Uitgebreide beschrijving van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de productie van een bier- of ciderconcentraat, waarbij de werkwijze stappen omvat van :

a) Het onderwerpen van bier of cider (1) aan een eerste concentratiestap omvattende ultrafiltratie (A) teneinde een retentaat (2) en een fractie omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten (3) te verkrijgen, waarbij het retentaat (2) is gekenmerkt door de concentratie van onfiltreerbare componenten gelijk aan of hoger dan 20 % (w/w), bij voorkeur 30 % (w/w), met de meeste voorkeur 40 % (w/w), zoals berekend door dichtheidsmeting gecorrigeerd voor het alcoholgehalte;

b) Het onderwerpen van de fractie omvattende

BE2017/5871 alcohol en vluchtige smaakcomponenten (3) aan een volgende concentratiestap (B) omvattende vriesconcentratie, nanofiltratie, adsorptie, of omgekeerde osmose, teneinde een geconcentreerde fractie omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten (4) en een restfractie te verkrijgen.

Over het onderworpen aan ultrafiltratie (A) volgens de uitvinding bij voorkeur helder bier dat is behandeld met een gebruikelij k bier-verhelderingstechniek om gist en andere deeltjes groter dan 0,2 μm te verwijderen.

Dergelijke technieken zijn gebruikelijk en bekend in het vakgebied van bierbereiding. Bijvoorbeeld, deze omvatten centrifugatie, filtratie door bijv.

door centrifugatie, of eventueel andere voorafgegaan gebruikelij ke microfiltratietechnieken.

Zoals kan worden begrepen uit de onderhavige beschrijving is de werkwijze van de uitvinding met name voordelig voor het verkrijgen van laag-volume bier- of ciderconcentraat met een hoge dichtheid met beperkte of idealiter geen verlies van vluchtige smaakcomponenten.

De concentratie van het eindproduct is grotendeels afhankelijk van de mate van concentratie van het retentaat dat via nanofiltratie is verkregen in stap

Derhalve verschaft de onderhavige uitvinding een werkwij ze waarbij het retentaat niet alleen een meerderheid van bier-(of cider) smaakcomponenten bevat, maar dat deze eventueel ook kan gekenmerkt worden door een hoge concentratiefactor van 5, 10, 15 of zelfs 20 of meer.

BE2017/5871

Zoals hierin gebruikt dient de term als concentratiefactor te worden begrepen de verhouding tussen het bierof cidervolume dat wordt onderworpen aan ultrafiltratie in stap A) tot de volume van het verkregen retentaat aan het einde van de ultrafiltratie in stap a) , d.w.z. de verhouding van het invoervolume tot het volume van het retentaat dat verkregen in stap

a) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding.In een bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm wordt een werkwijze overeenkomstig met de vorige uitvoeringsvormen verschaft, waarin het uit stap a) verkregen retentaat gekenmerkt wordt door een concentratiefactor van 5 of hoger, bij voorkeur 10 of hoger, bij meer voorkeur 15 of hoger, en met de meeste voorkeur van 20 of hoger. Een verhouding tussen het concentratiefactor binnen de hierboven gedefinieerde betekenis, en de verhouding van onfiltreerbare bestanddelen die mogelijk uit stap a) kunnen worden verkregen, is vanzelfsprekend afhankelijk van het type bier of cider dat aan ultrafiltratie wordt onderworpen, hetgeen wordt verduidelijkt in Figuur 3, waarbij elke lijn een andere drank voorstelt (lijnen 1-4 zijn verkregen uit verschillende bieren, lijn 5 is verkregen uit cider).

Bij dwarsstroomfiltratie kunnen we de concentratie altijd in één keer bereiken. Om de werking zuiniger te maken wordt gebruik gemaakt van meerdere stappen.

In overeenstemming met het bovenstaande is de onderhavige uitvinding gebaseerd op de vondst dat het concentreren van bier in de eerste concentratiestap

BE2017/5871 omvattende ultrafiltratie een hoge concentratiefactor mogelijk maakt, maar ten koste van sommige extract- en vluchtige smaakcomponenten.

Na de ultrafiltratiestap wordt het zeer geconcentreerde retentaat (2) verzameld terwijl het waterige permeaat (3) wordt verwerkt door ofwel nanofiltratie, omgekeerde osmose, vriesconcentratie of adsorptie om selectief vluchtige aromacomponenten en eventueel ethanol te verkrijgen.

Het permeaat uit de eerste concentratiestap door ultrafiltratie kan worden onderworpen aan een fractionering, bij voorkeur distillatie, voordat deze wordt gebruikt in de volgende concentratiestap, waardoor specifieke concentratieprocessen mogelijk worden gemaakt voor de terugwinning van het extract en de vluchtige aroma.

Figuur 1 toont schematisch een schema van de werkwij ze volgens de onderhavige uitvinding waarin een wordt onderwerpen aan een eerste concentratiestap omvattende ultrafiltratie (semipermeabel membraan als fysieke barrière om de doorvoer mogelijk te maken van de meeste biercomponenten met een gemiddeld molecuulgewicht (MW) > 1000 Da) om een retentaat (2) te verkrijgen omvattende geconcentreerd extract van het bier en een permeaat (3) voornamelijk omvattende water en ethanol, maar ook een hoeveelheid vluchtige smaakcomponenten en een hoeveelheid extract. Het permeaat wordt vervolgens verwerkt middels nanofiltratie of omgekeerde osmose om extract en vluchtige smaakcomponenten terug te winnen die aan het retentaat (2) van de ultrafiltratie kunnen worden

BE2017/5871 toegevoegd, of die kunnen worden gebruikt als ingrediënt in bier of cider, als een component bier- of ciderreconstitutie, of als smaakcomponent kunnen worden toegevoegd aan bier of cider. Het permeaat (5) van de nanofiltratie- of omgekeerde osmosestap (B) wordt bij voorkeur teruggevoerd aan de toevoer van de ultrafiltratiestap (A) zodat de alcohol- en vluchtige smaakcomponenten recirculeren.

Figuur 2 toont schematisch een schema van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding waarin een wordt onderwerpen aan een eerste concentratiestap omvattende ultrafiltratie (semipermeabel membraan als fysieke barrière om de doorvoer mogelijk te maken van de meeste biercomponenten van een gemiddeld molecuulgewicht (MW) > 1000 Da) om een retentaat (2) te verkrijgen omvattende geconcentreerd extract van het bier en een permeaat (3) voornamelijk omvattende water en ethanol, maar ook een hoeveelheid vluchtige smaakcomponenten en een hoeveelheid extract.

Het permeaat wordt vervolgens verwerkt door fractioneringsstap (C) , bij voorkeur distillatie. De distillatie zorgt voor het verkrijgen van een fractie (7) omvattende ethanol en vluchtige smaakcomponenten en een restfractie (8) omvattende water en mogelijk bier- of ciderextract. Aan de ene kant kan de fractie (7) omvattende ethanol en vluchtige smaakcomponenten in dit geval worden gebruikt in een volgende concentratiestap (B') omvattende adsorptie, waarin de vluchtige smaakcomponenten selectief geadsorbeerd worden op een kolom en vervolgens worden geëlueerd in een hoeveelheid water of ethanol om een

BE2017/5871 geconcentreerde fractie te verkrijgen van vluchtige smaakcomponenten (9) . Aan de andere kant kan de restfractie (8) van de fractioneringsstap worden blootgesteld aan de volgende concentratiestap (B) omvattende vriesconcentratie om een geconcentreerde extractfractie te verkrijgen (10).

Zowel de extractfractie (10) verkregen uit de vriesconcentratie als de geconcentreerde vluchtige smaakfractie (9) kan, onafhankelijk van elkaar, aan het retentaat van de ultrafiltratie worden toegevoegd, of gebruikt worden als ingrediënt in bier of cider, als een component bier- of ciderreconstitutie, of als smaakcomponent worden toegevoegd aan bier of cider.

De hierboven genoemde distillatie is een klassiek voorbeeld van een fractioneringstechniek die in het bijzonder geschikt is voor het scheiden van alcohol en vluchtige componenten van water.

De term distillatie zoals hierin gebruikt, verwijst naar de scheiding van een vloeibaar mengsel in componenten daarvan, door gebruik te maken van het verschil in relatieve vluchtigheid en/of kookpunt van de componenten, door het induceren van de opeenvolgende verdamping en condensatie in een proces van verwarmen en koelen. Voorbeelden van distillatie kunnen omvatten eenvoudige distillatie, fractionele distillatie, meerfasige-distillatie, azeotropische distillatie en stoomdistillatie. In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een werkwijze van de uitvinding verschaft waarbij de concentratie in stap b) bestaat uit aromatische distillatie, waarbij de distillatie is gedefinieerd als een distillatie met als doeleinde het sterk terughalen

BE2017/5871 van aromaproducerende bestanddelen. Figuur 2 toont een specifieke uitvoeringsvorm van de algemene werkwijze volgens de uitvinding, waarbij de tweede concentratie (B) wordt uitgevoerd door fractionele distillatie, zoals schematisch is weergegeven door de aanwezigheid van het fractioneringskolom.

Distillatie is onderdeel van een grotere groep van scheidingsprocessen die gebaseerd zijn op faseovergang, samen fractionering genoemd. Andere voorbeelden van fractionering omvatten kolomchromatografie die gebaseerd zijn op het verschil in affiniteit tussen de stationaire fase en de mobiele fase, en gefractioneerde kristallisatie en fractioneel invriezen, die beiden gebruik maken van het verschil in kristallisatie en smeltpunten van verschillende componenten van een mengsel bij een bepaalde temperatuur.

In een voordelige opstelling van de onderhavige uitvinding kan werkwij ze

b) een dergelijke fractioneringsopstelling omvatten, bij voorkeur distillatie, waarbij verschillende fracties worden geanalyseerd op de aanwezigheid van verschillende componenten zoals verschillende vluchtige smaakcomponenten en waarbij deze vervolgens selectief worden gebundeld met het worden weggegooid, hetgeen een grotere controle biedt over het aromaprofiel van het uiteindelij ke bierconcentraat van de uitvinding.

Naast de hierboven geopenbaarde werkwij zen kan het bier of de cider worden voorbehandeld alvorens te worden onderworpen aan de eerste concentratiestap.

De voorbehandeling omvat bij voorkeur een verwijdering van

BE2017/5871 koolstofdioxide uit het bier of de cider.

Alternatief kan de fractie omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten en/of de restfractie behandeld voor verwijdering van koolstofdioxide.

Decarbonatie uit de vloeistof kan worden verkregen door het eenvoudigweg blootstellen van het bier, de cider, gedurende verwijderen uit de of restfractie (5) aan een vacuüm een tijdsperiode die volstaat voor het van een gewenste hoeveelheid koolstofdioxide respectieve vloeistof.

Een dergelij ke decarbonatiewerkwijze heeft het nadeel dat naast koolstofdioxide ook vluchtige smaakcomponenten uit de vloeistof worden verwijderd. Daarom wordt verwijdering van koolstofdioxide bij voorkeur uitgevoerd over een membraan, waardoor bier, cider, of één zijde van het membraan wordt gericht, terwijl een vacuüm of stikstofstroom wordt verschaft aan de andere zijde van het membraan, zodat koolstofdioxide uit de vloeistof wordt verwijderd door het membraan. Dergelijke decarbonatiemembranen zijn in de handel verkrijgbaar bij, bijvoorbeeld, 3M (Liqui-Cel

Membrane Contractors). Idealiter wordt decarbonatie van het bier, de cider, het permeaat (3) of restfractie (5) uitgevoerd tot een niveau waarbij het koolstofdioxidegehalte van de vloeistof gelijk is aan of lager is dan 1 g/1, bij voorkeur gelijk aan of lager dan 0,5 g/1. De decarbonatie van het bier, de cider, het permeaat (3) of restfractie (5) tot een dergelijk niveau verdient vooral de voorkeur wanneer het bier, de cider, het permeaat (3) of de restfractie (5) wordt onderworpen aan vriesconcentratie.

Met andere woorden gebeurt

BE2017/5871 decarbonatie bij voorkeur tot een CO2 gehalte van 1 g/1 of minder, bij voorkeur kan 0,5 g/1 of minder van het bier, de cider, het permeaat (3) of restfractie (5) overblijven.

Claims

CONCLUSIES

1.- Een werkwijze voor het bereiden van bierconcentraat, omvattende de volgende stappen:

a) Het onderwerpen van bier of cider (1) aan een eerste concentratiestap omvattende ultrafiltratie (A) teneinde een retentaat (2) en een fractie omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten (permeaat 3) te verkrijgen, waarbij het retentaat (2) is gekenmerkt door de concentratie van onfiltreerbare componenten gelijk aan of hoger dan 20 % (w/w), bij voorkeur 30 % (w/w), met de meeste voorkeur 40 % (w/w), zoals berekend door dichtheidsmeting gecorrigeerd voor het alcoholgehalte;

b) alcohol en

Het onderwerpen van de fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten (3) aan een volgende concentratiestap (B) omvattende vriesconcentratie, nanofiltratie, adsorptie, of omgekeerde osmose, teneinde een geconcentreerde fractie omvattende alcohol en vluchtige smaakcomponenten (4) en te verkrijgen.
2.- De werkwij ze volgens conclusie 1, omvattende het recirculeren van ten minste een deel van de nanofiltratie of de omgekeerde osmose in de toevoer van de eerste concentratiestap.
3.- De werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het permeaat van de eerste concentratiestap wordt onderworpen aan een fractionering voorafgaand van de volgende concentratiestap (B), waarbij de genoemde fractionering een restfractie (5) verschaft dat hoofdzakelijk bestaat uit water en een fractie (6) omvattende ethanol en vluchtige smaakcomponenten.

BE2017/5871
4. - De werkwijze volgens conclusie 3, waarbij de fractie (6) omvattende ethanol en vluchtige smaakcomponenten (4) die zijn verkregen uit het fractioneringsproces wordt onderworpen aan de volgende concentratiestap (B), omvattende een adsorptieproces waarbij ten minste een deel van de vluchtige smaakcomponenten van de fractie (6) wordt geadsorbeerd, en waarna vervolgens de geadsorbeerde vluchtige smaakcomponenten worden geëlueerd in een volume van water of ethanol, om een geconcentreerde fractie van vluchtige smaakcomponenten te verkrijgen.
5. - De werkwijze volgens conclusies 3 of 4, waarbij de restfractie die uit het fractioneringsproces is verkregen, wordt onderworpen aan de volgende concentratiestap (B) omvattende vriesconcentratie, om een geconcentreerde extractfractie te verkrijgen.
6.- Gebruik van een fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten of een geconcentreerde fractie omvattende vluchtige smaakcomponenten verkregen door een werkwijze zoals aangegeven in conclusie 1 tot 4 als een ingrediënt voor bier of cider, als een component in bier- of ciderreconstitutie of als een smaakcomponent dat aan bier of cider kan worden toegevoegd.