KR0182605B1 - 비알코올성 맥주의 제조방법 - Google Patents

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Description

비알코올성 맥주의 제조방법

제1도는 본 발명의 방법에서 사용되는 팩킹된 컬럼 반응기의 제조 과정을 도시한 것이다.

본 발명은 저온에서 연속적으로 효모 처리하여 거의 비알코올성인 맥주(즉, 맥주의 독특한 맛을 지닌 음료)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 바람직하게는 2 내지 30일 간격으로 재활성화되는 고정된 효모를 함유하는 팩킹된 컬럼 반응기를 사용한다. 컬럼 반응기의 온도 범위는 맥아즙의 빙점 내지 +10℃이며, 이때 맥아즙은 시간당 반응기 용적의 0.1 내지 2.5배의 속도로 반응기 속으로 도입된다.

여러나라에서 사용되고 있는 비알코올성 맥주에 관한 개념은 서로 다른 종류의 생성물들을 의미한다. 스페인에서는 알코올 함량이 1% 미만인 생성물을 비알코올성 맥주로 간주하고 있는 반면, 네덜란드에서는 알코올 함량이 0.5%인 생성물을 비알코올성 맥주로 간주하고 있다. 아랍 국가들에서는 비알코올성 맥주의 알코올 함량이 약 0.05용적%를 초과하지 않아야 한다. 미국과 몇몇 다른 나라에서는, 알코올 함량이 0.5% 미만인 음료는 맥주라고 하지 않는다.

뱃치형 공정으로 비알코올성 맥주를 제조하는 선행 기술은 공지되어 있지만, 이러한 공정은 수행하기가 어렵다[참조: 미국 특허 제4,746,518호 및 제4,661,355호]. 알코올이 생성되는 것을 방지하기 위해 맥아즙을 약 0℃의 저온에서 처리한다. 뱃치형 공정으로는 지체, 온도 및 용존 산소의 농도와 같은 공정 파라미터를 목적하는 값(평형)으로 정확히 유지하기가 어렵다는 것이 입증되었다. 심지어는 목적하는 값에서 조금만 벗어나도 알코올이 생성될 수 있기 때문에, 수득된 생성물의 알코올 함량이, 예를 들면, 아랍 국가들에서 허용되는 값, 즉 0.05용적%를 초과하게 된다.

또한, 비교적 저온(2 내지 15℃)에서 비알코올성 주류를 제조하는 방법이 선행기술 분야에 공지되어 있다[참조: EP 제 0 213 220호]. 이러한 공정 에서는, 고정된 효모를 함유하는 반응기 속으로 산소 주입된 맥아즙을 신속하게 통과시킨다. 그러나, 이러한 공정은 매우 짧은 시간내에 반응기가 막혀 버리기 때문에 연속 공정에서는 매우 적합하지 못하다.

본 발명의 방법은 아랍 국가들의 엄격한 알코올 규정을 충족시키는 알코올 함량이 극히 낮은 또는 거의 비알코올성인 맥주를 산업적 규모로 연속적으로 제조할 수 있게 한다. 전체 제조공정은 1일 내지 2일 이내에 신속하게 완료될 수 있다.

본 발명에 따르는 공정에서 필수적인 것은 효모 처리를 고정된 효모를 함유하는 팩킹된 컬럼 반응기를 사용하여 연속 공정으로 저온에서 수행하는 것이다. 본 발명의 효모는 다공성 담체의 표면에 결합된다. 이러한 담체는 거의 비압착성이다. 이는 연속 다공성 매트릭스로 구성되거나, 움푹 들어간 부분을 갖는 다공성 입자 또는 망상 다공성 입자로 구성된다. 또한, 이러한 매트릭스 또는 입자는 개별적인 초미립자 또는 미세 섬유로 구성된다. 이러한 담체 구조는 효모 세포의 고정을 위한 최대 표면적을 제공한다.

담체의 미립자 또는 매트릭스 형태는 초미립자들 또는 미세 섬유들을 함께 느슨하게 결합시키거나, 펜팅(felting), 제직, 접착 또는 응집시킴(이후, 결합이라고 함)으로써 형성된다. 결합은 개개의 초미립자들 또는 미세 섬유들 사이의 몇몇 접촉점에서의 화학적 결합, 접착성 결합 또는 기계적 결합에 의해 성취된다. 화학적 결합은 이들 접촉점에서 화학적 가교결합 반응을 일으킴으로써 성취된다. 접착성 결합은 열가소성 수지와 같은 부가 성분을 사용하여 미세 섬유들 또는 초미립자들을 함께 응집시키거나 접착시킴으로써 성취된다. 기계적 결합은 섬유들이 접촉점에서 얽히게 하거나 매듭을 형성하게 함으로써 또는 입자들의 표면이 함께 맞물리게 하여 입자들을 결합시킴으로써 성취한다. 후자의 형태에서, 매트릭스는 반응기 속에서, 튜브내로 팩킹된 여과지의 보풀과 상당히 유사한, 연속 구조를 형성할 것이다. 또한, 이들의 최종 형태에서, 입자들은 별개의 개별적인 입자들이 될 것이다.

미세 섬유 또는 초미립자는 목적하는 표면이 거친 미세 섬유 또는 초미립자로 성형될 수 있는 모든 음이온 교환 물질로 구성된다. 이들 물질로는 음이온 교환 특성을 부여하도록 유도화된 천연 또는 재생 셀룰로오즈 또는 레이욘, 페놀포름알데히드 수지와 같은 합성 음이온 교환 수지 및 아가로즈계 또는 덱스트린계 음이온 교환 수지가 있다. 바람직한 담체는 음이온 교환 특성을 부여하도록 화학적으로 개질된 셀룰로오즈 또는 레이욘으로부터 유도된, 다공성 미립자 형태의 음이온 교환 수지이다. 특히 바람직한 양태는 폴리스티렌을 사용한 응집에 의해 접착성 결합된, 디에틸아미노에틸렌 치환된 셀룰로오즈로 이루어진 미세 섬유 또는 초미립자를 포함한다.

양전하를 띠는 수지와 음전하를 띠는 효모 세포들 사이에 발생하는 전기력은 주로 효모 세포들의 수지 표면에 대한 결합과 관련되는 것으로 생각된다. 이러한 결합은 효모의 용탈(溶脫)을 상당히 최소화하면서 효모와 맥아즙의 접촉을 긴밀하게 한다.

팩킹된 컬럼 반응기의 세포 함량은 매우 높다. 이러한 시스템은 적합한 온도 및 유동 속도를 선택함으로써 반응기의 발효능력을 조절하기가 용이 하기 때문에 거의 비 알콜올성인 맥주를 제조하는데 매우 적합하다. 본 발명에 따라서 제조한 맥주는 효모 세포를 거의 함유하지 않고 일반적으로 매우 맑기 때문에 최종 여과가 용이하다. 맥주의 손실은 거의 없다.

본 발명에서, 거의 비알콜올성인 맥주를 제조해야 하는 경우, 효모 처리 온도 범위는 맥아즙의 빙점 내지 +10℃, 바람직하게는 0.5 내지 3℃이다. 알코올 함량은 온도 뿐만 아니라 맥아즙이 반응기 속을 통과하는 속도와 효모 세포의 수에 따라서 좌우된다. 비알코올성 맥주를 수득하고자 하는 경우, 컬럼 속에서의 지체는 일반적으로 1 내지 2시간 정도로 짧다. 맥아즙은 통상적인 양조 성분, 즉 주로 맥주용 맥아와 물로부터 제조한다. 거의 비알코올성인 맥주의 제조에 있어서 상당한 양의 부가물(옥수수, 쌀 및 시럽)을 사용할 수 있다. 맥아즙 제조시, 홉 또는 홉 추출물, pH 조절제 및 칼슘염도 필요하다. 필요할 경우, 부가제로서 향미제, 착색제 및 안정화제를 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 공정에서 필수적인 것은 증발에 의해 또는 흡착제를 사용하여 청징(淸澄)한 맥아즙을 승온에서 처리하여 바람직하지 않은 맛 성분을 제거하는 것이다. 적합한 흡착제는 활성탄이다.

바람직한 방법에서는, 맥아즙을 고온 스트라핑하여 바람직하지 않은 휘발성 물질을 세척한다. 고온 스트리핑은 맥아즙과 홉 추출물을 함유하는 액체 속으로 기체(예; 질소 또는 이산화탄소, 바람직하게는 질소)를 격렬하게 주입시킴으로써 수행한다. 고온 스트리핑은 다음 두 가지 이유에서 유익하다; 1. 맥아즙과 홉 추출물을 함유하는 액체가 쿠킹 용기로부터 펌핑되면서 소용돌이(whirlpool)치는 경우, 산화가 전혀 일어나지 않는데, 이는 스트리핑 기체가 파이프를 통하여 맥아즙 속으로 직접 유동하여 소용돌이 속에서 팽창하기 때문이다. 이러한 과정에서 맥아즙은 산소를 흡수하지 않을 것이다.

2. 통상적인 맥주 제조 공정에서는 휘발성 물질은 발효 및 숙성에 의해 제거된다. 본 발명의 공정에서는, 기체의 자연적인 주입이 발생하지 않으며 고온 스트리핑이 발효 동안의 기체의 자연적인 주입을 효과적으로 대체한다.

또한, 효모를 2내지 30일 간격, 바람직하게는 1주일 간격으로 재활성화시키는 것이 필수적이다. 이러한 재활성화는 산소 주입된 맥아즙을 10 내지 15℃에서 10 내지 30시간, 바람직하게는 1일 동안 순환시켜 수행한다. 이는 효모의 신속한 성장을 수반한다. 재활성화는 온도를 3℃ 이하로 낮추고 발효시킨 맥아즙을 배출시킴으로써 중지된다. 반응기 속으로의 맥아즙의 도입을 제개할 때, 두, 세시간 동안 효모 세포들이 반응기로부터 제거되며, 이 후 연속적인 효모처리를 제개할 수 있다.

팩킹된 컬럼 반응기는, 먼저 온수를 사용하여 맥아즙을 반응기로부터 배출시키고 담체 층(carrier bed)속으로 고온 가성 소다를 공급하며 이에 의해 방출되는 재생 용액의 색깔이 균일하게 맑아질 때까지 고온 가성 소다를 공급하여 재생시킬 수 있다. 이어서, pH가 약 10으로 될 때까지 담체 층을 물로 세정하고 담체 층 속으로 적합한 묽은 산을 펌핑하여 중화시킨다. 최종적으로 담체를 물로 세정한다.

다음의 실시예는 본 발명을 예시하는 것이다. 실시예는 본 발명을 한정하지 않으며, 본 발명의 특징은 특허청구의 범위에 기술되어 있다.

[실시예1]

팩킹된 컬럼 반응기의 제조

미국 특허 제4,355,117호에 따라서 컬터 리미티드(Cultor Ltd.)가 제조한 입자 크기가 470 내지 840μm인 과립상 DEAE 셀룰로오즈(GDC)를 담체로서 사용한다. 모든 실험에서, 컬럼을 충전시키고, 시스템을 멸균시키며, 다음 방법에 따라서 효모를 고정시킨다; 제1도에 대해 언급하면, 먼저 수화 용기(1)를 물(1000ℓ)로 반정도 채운다. 혼합기를 작동시키고 무수 담체(GDC; 400kg)를 용기(1) 속으로 이송시킨다. 수화가 완료(약 10시간)되면, 고정된 효모 반응기(2)를 물(800ℓ)로 반 정도 채우고 담체 물 슬러리를 수화 용기(1)로부터 반응기(2) 속으로 이송시킨다. 반응기 속의 물을 일정한 수준으로 유지시키기 위해, 반응기로부터의 도입 유동 및 배출 유동이 거의 동일하게 되도록 반응기의 바닥 밸브를 조정한다. 이어서, 고온의 묽은 가성 소다(3)를 반응기(2) 속으로 펌핑시킴으로써 반응기 속의 담체 층을 멸균시킨다. 이어서, 담체 층을 물로 세정한 다음, 반응기(2)속의 담체 층 속으로 묽은 산(시트리산; 4)을 펌핑하여 중화시킨다. 최종적으로, 담체 층을 물로 세정한 다음, 이를 산소 주입된 맥아즙을 사용하여 배출시킨다.

효모 슬러리는 용기(5) 속에서 산소 주입된 맥아즙 속에서 제조된다. 이어서, 효모 슬러리를 약 4시간 동안 담체 층 속으로 순환시킴으로써, 효모가 담체에 결합되게 한다. 이렇게 하면 반응기(2)를 공정에 사용할 준비가 완료된 것이다.

[실시예2]

맥아즙의 생산 및 예비처리

맥아즙은 보리 맥아 4,800kg과 옥수수 가루 3.960kg을 짓이겨서 제조한다.

보리 맥아를 물(35℃) 15,500ℓ와 혼합하고 pH 를 시트르산을 사용하여 5.5로 조절한다. 맥아와 물의 혼합물을 다음과 같이 침출법에 대해 프로그래밍된 온도를 갖는 용기 속에서 짓이긴다; 38℃에서 20분동안, 68℃에서 10분동안, 72℃에서 30분 동안 및 76℃에서 30분 동안.

옥수수 가루를 물(68℃) 13,000ℓ와 혼합하고 pH를 5.5로 조절한다.

68℃에서 20분 동안 및 100℃에서 20분 동안 짓이긴다.

짓이겨진 맥아와 옥수수를 합하고 맥아즙을 여과하여 고체로부터 분리시키고 약 100℃에서 약 90분 동안 맥아즙 구리 용기 속에서 비등시킨다. pH를 5.1로 조절한후, 홉 추출물(알파산 2,800g 함유)을 비등하는 맥아즙에 가한다. 비등이 완료되기 약 10분 전에 활성탄 10kg을 가한다. 바람직하지 않은 휘발성 물질을 제거하는 데에는 기체(여기서는 질소)를 격력하게 주입시키는 고온 스트리핑 단계도 포함시킨다. 혼합물이 소용돌이로 전환되면서, 동시에 증발된다(맥아즙과 홉 추출물을 함유하는 액체 용적의 약 15%). 고온 분해물은 약 30분 내에 분리된다.

최종적으로, pH를 시트르산을 사용하여 4.3으로 조절하고, 맥아즙을 플레이트 열 교환기 속에서 약 0℃로 냉각시킨 다음, 여과하고, 적합한 컨테이너로 이송한다.

[실시예3]

효모처리 및 효모 반응기의 재활성화

실시예 2의 맥아즙을 실시예 1의 팩킹된 컬럼 반응기에 공급한다. 사용되는 효모 균주는 사카로마이세스 우바룸(Saccharomyces uvarum) 저발효 효모이며; 효모층의 사용 용적은 1m³이며; 맥아즙 공급속도는 750ℓ/hr이고; 온도는 1.5 내지 3.0℃이며 생성물의 알코온 농도가 약 0.05 용적%로 되도록 조절된다.

실시예 2의 맥아즙을 8일 동안 반응기 속으로 통과시킨 후, 산소 주입된 맥아즙을 12℃에서 24시간 동안 순환시킴으로써 고정된 효모 반응기를 재활성화시킨다. 재활성화 동안에 발효된 맥아즙을 신선한 맥아즙으로 대체하고 온도를 3℃ 이하로 다시 낮추고; 반응기를 약 2시간 동안 정지시킨후, 상기에서 기술한 바와 같이 실시하여 비알코올성 맥주를 연속적으로 제조한다.

[실시예4]

반응기의 재생

실시예에서 사용된 팩킹된 컬럼 반응기를 고온(약 60℃)가성 소다 용액(2% 수산화나트륨)을 반응기 속으로 공급하며 이에 의해 방출되는 재생 용액의 색깔이 균일하게 맑아질 때까지 고온 가성 소다 용액을 공급하여 재생시킨다. 방출된 용액의 pH가 약 10으로 될 때까지 컬럼을 물로 세정하고 나트륨 피로설파이트를 사용하여 pH 약 7로 중화시킨다. 반응기를 물로 세정하고, 맥아즙을 충전시킨 다음, 효모 슬러리를 반응기 속으로 도입(담체 1ℓ당 대략 효모 세포 10¹⁰개)하며, 이후, 맥아즙을 24시간 산소 주입한다. 이렇게 재생된 반응기는 그대로 공정에 사용될 수 있다.

Claims (10)

1. 팩킹된 컬럼 반응기가 음이온 교환 특성을 갖는 거의 비압착성인 담체이고 효모 세포가 담체의 표면에 고정되며, 맥아즙을 반응기 속으로 통과시키기 전에 산소를 맥아즙으로부터 제거한 후에 맥아즙을 맥아즙의 빙점 내지 +10℃의 온도에서 반응기 속으로 통과시킴을 특징으로 하여, 고정된 효모를 함유하는 팩킹된 컬럼 반응기 속에서 저온에서 연속적으로 효모처리하여 거의 비알코올성인 맥주를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 비압착성 담체가 음이온 교환 특성을 갖는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고정된 효모 속으로 산소주입된 맥아즙을 10 내지 15℃에서 10 내지 30시간 동안 순환시킴으로서 효모를 2 내지 30일 간격으로 재활성화시킴을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 청징(淸澄)한 맥아즙에 대해 바람직하지 않은 맛 성분을 제거하는 처리를 수행함을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항 있어서, 청징한 맥아즙을 승온에서 증발시켜 처리함을 특징으로 하는 방법.
6. 제4항 있어서, 청징한 맥아즙을 흡착제로 처리함을 특징으로 하는 방법.
7. 제4항 있어서, 청징한 맥아즙을 처리공정이 고온 스트리핑 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 고온 스트리핑 단계가 맥아즙 속으로 질소 기체를 격렬하게 주입시킴을 포함함을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 내지 제2항에 있어서, 맥아즙을 시간당 반응기 용적의 약 0.1 내지 약 2.5배의 속도로 반응기 속으로 통과시킴을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항 내지 제2항에 있어서, 팩킹된 컬럼 반응기의 온도 범위가 0.5내지 3℃이고, 맥아즙을 시간당 반응기 용적의 약 0.5 내지 1.5배의 속도로 반응기 속으로 통과시킴을 특징으로 하는 방법.