專利名稱：一種制取低醇或無醇原汁發(fā)酵酒精飲料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用硅橡膠復(fù)合膜進(jìn)行脫醇制取低醇或無醇原汁發(fā)酵酒精飲料的方法。
背景技術(shù)：
原汁發(fā)酵低濃度酒精飲料主要包括啤酒和果酒(葡萄酒、蘋果酒、山楂酒、梅酒、獼猴桃酒、以及其它果汁發(fā)酵釀造酒等)，在整個(gè)飲料市場中占有很大分額。以葡萄酒和啤酒為例，普通原麥汁發(fā)酵生產(chǎn)的啤酒中酒精含量在3～5％(w/w)之間，原葡萄汁發(fā)酵生產(chǎn)的葡萄酒中酒精含量在9～10％(w/w)或11～12％(v/v)。對(duì)于某些消費(fèi)者來說，這樣的酒精含量太高，限制了他們的消費(fèi)。因此人們尋求脫除這些飲料中乙醇的方法，以制造更低酒精濃度的新型原汁發(fā)酵飲料產(chǎn)品。低醇或無醇啤酒已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)，除了部分是通過低濃度麥汁和特殊酵母發(fā)酵生產(chǎn)的以外，大部分是通過普通發(fā)酵啤酒脫乙醇后制成的。葡萄酒則主要通過脫除乙醇來制造低醇或無醇酒。由于低醇或無醇的啤酒和葡萄酒減少了乙醇含量，在滿足人們對(duì)它們的飲用習(xí)慣的同時(shí)，消除了酒精的某些危害，其生產(chǎn)和消費(fèi)都呈快速增長的趨勢。據(jù)報(bào)道，德國的低醇或無醇啤酒已占啤酒消費(fèi)總量的2％，低醇葡萄酒也已經(jīng)在歐美占到2％以上的市場份額。
從水溶液中分離乙醇的方法有多種，如蒸餾、反滲透、膜萃取和滲透蒸發(fā)等。這些方法在啤酒和葡萄酒脫醇中都已有應(yīng)用。例如，田洪波等人在2001年2月《啤酒科技》中介紹了一種采用低溫真空蒸餾脫除啤酒中乙醇的方法。這種方法將啤酒中的揮發(fā)性組分蒸餾出，再將其蒸汽分級(jí)冷凝，使乙醇首先冷凝下來，然后再將蒸汽中的殘余揮發(fā)性組份送回到原啤酒中吸收，保證啤酒在脫醇后仍然保持原有的風(fēng)味。這種方法的工藝和設(shè)備都較復(fù)雜，操作的能耗高。美國專利4681767發(fā)明了一種反滲透方法來減少葡萄酒特別是發(fā)泡葡萄酒的酒精含量。為了保持原葡萄酒的水份總量和香味成份，該方法把反滲透的透過液進(jìn)行再蒸餾，脫除乙醇后送回到原酒中。滲透液的再蒸餾使過程很復(fù)雜，缺乏經(jīng)濟(jì)性。美國專利4806366發(fā)明了一種雙聯(lián)反滲透葡萄酒以及啤酒的脫醇方法。該方法包含兩個(gè)反滲透裝置，一個(gè)是透醇的，一個(gè)是不透醇的。原料酒送入透醇裝置，乙醇被截留，透過液再送回到原酒中。這種方法缺乏實(shí)際的可操作性。美國專利4963381發(fā)明了一種反滲透脫除葡萄酒和蘋果酒中乙醇的方法。這種方法通過在脫醇循環(huán)中加入純凈水補(bǔ)充體積損失來避免氧化現(xiàn)象發(fā)生，從而能保持原酒的芳香物質(zhì)不被氧化作用所敗壞，但這種方法改變了原酒的風(fēng)味。美國專利4816407發(fā)明了一種膜萃取方法來生產(chǎn)低醇葡萄酒或啤酒。這種方法采用選擇性透過乙醇的致密無孔膜，如硅橡膠或反滲透膜，使原酒在膜的一面流動(dòng)；在膜的另一面流動(dòng)的是一種無毒的萃取劑，乙醇在其中的溶解比在水中還容易，這種方法可以保持原酒的芳香物質(zhì)和風(fēng)味，不過這種方法缺乏實(shí)際可操作性。美國專利5013436、5013447和5143526提出了用膜萃取方法來脫除啤酒和葡萄酒中的乙醇。該方法使用任何一種可透過乙醇的膜，在膜的透過一面使用一種氣態(tài)萃取流體，流體主要成份是水蒸汽，水蒸汽的作用是平衡兩面的水的活度，使原酒中的水不能透過，實(shí)現(xiàn)乙醇的選擇性分離，這種方法同樣缺乏實(shí)際可操作性。美國專利5817359發(fā)明了一種微孔膜滲透萃取方法來脫除啤酒、葡萄酒和蘋果酒等中的乙醇。該方法使用聚丙烯微孔膜，以純水作萃取劑，原酒和萃取劑分別在膜的兩面循環(huán)流動(dòng)，酒中的乙醇滲透進(jìn)入萃取劑，使酒的乙醇濃度降低，同時(shí)保持酒中的其它香味成份不會(huì)損失太多，并避免酒在過程中由于氧化作用而變質(zhì)，這種方法實(shí)際的技術(shù)可行性存在疑問。美國專利5385647發(fā)明了一種滲透蒸發(fā)方法來脫除啤酒和葡萄酒中的乙醇。該方法使用填充硅沸石的硅橡膠膜，選擇性地脫除酒中的乙醇，對(duì)透過膜的乙醇蒸汽進(jìn)行分段冷凝，分離回收香味物質(zhì)并送回到原酒中，保持原酒的風(fēng)味不變，這種方法的主要問題是所用的膜不具有高滲透通量，不可接受的巨大膜面積要求使其缺乏技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可行性。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種簡便易行、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的脫除原汁發(fā)酵飲料中醇類組份的方法從而制造低醇或無醇的并保持原有風(fēng)味的飲料。
2、技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的一種制取低醇或無醇原汁發(fā)酵酒精飲料的方法，其特征在于其制備過程包括以下兩個(gè)步驟(1)將原汁發(fā)酵酒輸送至硅橡膠復(fù)合膜進(jìn)行滲透蒸發(fā)，醇類穿過復(fù)合膜被選擇性地脫除，截留在復(fù)合膜表面的即為低醇或無醇的酒；(2)穿過復(fù)合膜的滲透蒸汽在真空狀態(tài)下被分段冷凝下來，作為高度的蒸餾酒產(chǎn)品或脫醇酒的香味增強(qiáng)物質(zhì)。
所述的將原汁發(fā)酵酒輸送至硅橡膠復(fù)合膜進(jìn)行滲透蒸發(fā)的過程是一個(gè)分批循環(huán)脫醇過程，原汁發(fā)酵酒在由密閉容器、泵、熱換器和一個(gè)復(fù)合膜組件或多個(gè)并聯(lián)的復(fù)合膜組件構(gòu)成的回路中循環(huán)流動(dòng)進(jìn)行脫醇。
所述的將原汁發(fā)酵酒輸送至硅橡膠復(fù)合膜進(jìn)行滲透蒸發(fā)的過程是一個(gè)連續(xù)脫醇過程，原汁發(fā)酵酒在泵的驅(qū)動(dòng)下，依次經(jīng)一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的換熱器和復(fù)合膜組件進(jìn)行脫醇。
所述的分段冷凝至少有兩段，第一段的溫度控制在O～-20℃之間，第二段的溫度控制在-15～-30℃之間。
本發(fā)明利用硅橡膠復(fù)合膜制備低醇或無醇原汁發(fā)酵飲料的方法有兩種，其一為分批脫醇的方法，其二為連續(xù)脫醇的方法。
分批循環(huán)脫醇的方法是(1)把每一批原發(fā)酵酒置于一個(gè)密閉的容器中，容器與泵、換熱器、一個(gè)膜組件或多個(gè)膜組件的并聯(lián)組合以及其它輔助設(shè)備和儀器構(gòu)成一個(gè)閉合的循環(huán)回路；在泵的驅(qū)動(dòng)下，原酒液在循環(huán)流動(dòng)中通過膜組件，乙醇穿過膜被分離除去；酒在回路中的循環(huán)流動(dòng)時(shí)間由所要求達(dá)到的降低乙醇濃度的目標(biāo)決定；達(dá)到指定的乙醇濃度后，新酒被泵從容器中送到另外的容器儲(chǔ)存等待下一步處理；系統(tǒng)準(zhǔn)備加工下一批酒。
(2)透過膜的乙醇以及其它揮發(fā)性物質(zhì)與水的混合蒸汽由一個(gè)真空狀態(tài)下的系統(tǒng)處理；系統(tǒng)包括真空泵、兩個(gè)以上的冷凝器、冷凝液收集容器和輸送泵以及其它輔助的設(shè)備和儀器；冷凝器與真空泵為串聯(lián)連接，從膜下游到真空泵，冷凝溫度逐級(jí)下降，冷凝液的組分根據(jù)沸點(diǎn)的不同而被區(qū)分開；主要含乙醇的冷凝液被收集用于制作高酒精含量的酒品(如白蘭地)；主要含原酒香味成分的冷凝液被收集起來用于產(chǎn)品酒的調(diào)制，以保持和增強(qiáng)原酒的風(fēng)味。
連續(xù)脫醇的方法是(1)由輸送泵、一個(gè)或多個(gè)換熱器、一個(gè)膜組件或多個(gè)串聯(lián)連接的膜組件、產(chǎn)品酒儲(chǔ)存容器構(gòu)成一個(gè)密閉的串聯(lián)系統(tǒng)；來自原酒容器或生產(chǎn)過程的酒被泵輸送通過串聯(lián)膜組件；酒的流量控制和膜組件的通路設(shè)計(jì)保證其在膜面上的停留時(shí)間足夠?qū)⒁掖嫉臐舛让摮揭蟮哪繕?biāo)，也可在操作中改變這些設(shè)計(jì)來改變產(chǎn)品酒的最終乙醇濃度；脫醇的酒最終流入產(chǎn)品容器等待下一步處理。
(2)透過膜的滲透蒸汽處理方法與分批循環(huán)脫醇方法完全相同。
3、有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是制取工藝簡單，可操作性強(qiáng)，成本低廉，制取的發(fā)酵飲料其含醇量較低，完全可以滿足消費(fèi)者對(duì)酒精濃度低的要求，而且脫醇后的飲料仍可保持原酒的風(fēng)味。
四

圖1是原汁發(fā)酵低濃度酒精飲料脫醇的分批生產(chǎn)過程流程。
圖2是原汁發(fā)酵低濃度酒精飲料脫醇的連續(xù)生產(chǎn)過程流程。
其中1-原料酒儲(chǔ)罐；2-進(jìn)料泵；3、12、13-換熱器；4、5、6-復(fù)合膜組件；7-一級(jí)冷凝；8-二級(jí)冷凝；9、10-冷凝液收集；11-真空泵；14-產(chǎn)品酒儲(chǔ)罐。
五具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1用一個(gè)硅橡膠復(fù)合膜面積為0.024m2的膜組件，按圖1的流程，取啤酒(金陵牌，南京啤酒廠)3L加熱到40℃進(jìn)行滲透蒸發(fā)脫醇，原酒乙醇濃度＞3.7％(w/w)。經(jīng)5個(gè)小時(shí)循環(huán)，啤酒中的乙醇含量被降到1％以下，體積減少到2.6L。高沸點(diǎn)冷凝液含乙醇約20％，占滲透總量的大部分。很少量的低沸點(diǎn)冷凝液返回到脫醇酒并補(bǔ)水至體積3L，加入干冰補(bǔ)充二氧化碳損失。脫醇啤酒外觀顏色與原酒完全相同，品嘗的口感與原酒幾乎完全相同。高乙醇含量的冷凝液無色透明，品嘗的感覺是帶濃厚啤酒味的蒸餾酒。
實(shí)施例2與實(shí)施例1的方法相同，取干紅葡萄酒(張?jiān)８杉t，煙臺(tái)張?jiān)９?3L加熱到40℃進(jìn)行滲透蒸發(fā)脫醇，原酒乙醇濃度12％(V/V)或9.2％(W/W)。經(jīng)過/8個(gè)小時(shí)循環(huán)，葡萄酒乙醇含量被降到5.5％(V/V)，體積減少到2.5L。高沸點(diǎn)冷凝液含乙醇超過40％，占滲透總量的大部分。很少量的低沸點(diǎn)冷凝液返回到脫醇葡萄酒中，并補(bǔ)充純水至原體積3L。脫醇葡萄酒外觀顏色與原酒完全相同，品嘗的口感與原酒幾乎完全相同。高乙醇含量的冷凝液無色透明，品嘗的感覺是帶濃厚葡萄酒香味的蒸餾酒。
實(shí)施例3與實(shí)施例1的方法相同，取干紅葡萄酒(張?jiān)８杉t，煙臺(tái)張?jiān)９?3L加熱到40℃進(jìn)行滲透蒸發(fā)脫醇，原酒乙醇濃度12％(V/V)或9.2％(W/W)。經(jīng)12個(gè)小時(shí)循環(huán)，葡萄酒乙醇含量被降低到3.2％(V/V)，體積減少到2.4L。高沸點(diǎn)冷凝液含乙醇超過37％，占滲透總量的大部分。很少量的低沸點(diǎn)冷凝液返回到脫醇葡萄酒中，并補(bǔ)充純水至原體積3L。脫醇葡萄酒外觀顏色與原酒完全相同，品嘗的口感與原酒幾乎完全相同。高乙醇含量的冷凝液無色透明，品嘗的感覺是帶濃厚葡萄酒香味的蒸餾酒。
實(shí)施例4用10張面積0.024m2的平板膜構(gòu)成一個(gè)板筐式串聯(lián)膜組件，按圖2的流程，將啤酒(金陵牌，南京啤酒廠)30L加熱到40℃并以5L/h的流量泵送，通過膜組件進(jìn)行滲透蒸發(fā)脫醇。膜組件進(jìn)口處的原酒乙醇濃度＞3.7％(w/w)，出口處啤酒的乙醇含量被降到1％以下，收集到一個(gè)容器中，體積減少到約26L。高沸點(diǎn)冷凝液含乙醇約20％，占滲透總量的大部分。很少量的低沸點(diǎn)冷凝液加回到脫醇酒并補(bǔ)水到體積30L，加入干冰補(bǔ)充二氧化碳損失。脫醇啤酒外觀顏色與原酒完全相同，品嘗的口感與原酒幾乎完全相同。高乙醇含量的冷凝液無色透明，品嘗的感覺是帶濃厚啤酒味的蒸餾酒。
權(quán)利要求
1.一種制取低醇或無醇原汁發(fā)酵酒精飲料的方法，其特征在于其制備過程包括以下兩個(gè)步驟(1)將原汁發(fā)酵酒輸送至硅橡膠復(fù)合膜進(jìn)行滲透蒸發(fā)，醇類穿過復(fù)合膜被選擇性地脫除，截留在復(fù)合膜表面的即為低醇或無醇飲料；(2)穿過復(fù)合膜的滲透蒸汽在真空狀態(tài)下被分段冷凝下來，作為高度的蒸餾酒產(chǎn)品或脫醇酒的香味增強(qiáng)物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取低醇或無醇原汁發(fā)酵酒精飲料的方法，其特征在于所述的將原汁發(fā)酵酒輸送至硅橡膠復(fù)合膜進(jìn)行滲透蒸發(fā)的過程是一個(gè)分批循環(huán)脫醇過程，原汁發(fā)酵酒在由密閉容器、泵、換熱器和一個(gè)復(fù)合膜組件或多個(gè)并聯(lián)的復(fù)合膜組件構(gòu)成的回路中循環(huán)流動(dòng)進(jìn)行脫醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取低醇或無醇原汁發(fā)酵酒精飲料的方法，其特征在于所述的將原汁發(fā)酵酒輸送至硅橡膠復(fù)合膜進(jìn)行滲透蒸發(fā)的過程是一個(gè)連續(xù)脫醇過程，原汁發(fā)酵酒在泵的驅(qū)動(dòng)下，依次經(jīng)一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的換熱器和復(fù)合膜組件進(jìn)行脫醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的制取低醇或無醇原汁發(fā)酵酒精飲料的方法，其特征在于所述的分段冷凝至少有兩段，第一段的溫度控制在0～-20℃之間，第二段的溫度控制在-15～-30℃之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制取低醇或無醇原汁發(fā)酵酒精飲料的方法,其步驟是:將原汁發(fā)酵酒輸送至硅橡膠復(fù)合膜進(jìn)行滲透蒸發(fā),醇類穿過復(fù)合膜被選擇性地脫除,截留在復(fù)合膜表面的即為低醇或無醇飲料;穿過復(fù)合膜的滲透蒸汽在真空狀態(tài)下被分段冷凝下來。滲透蒸發(fā)是一個(gè)分批循環(huán)脫醇過程,原汁發(fā)酵酒在由密閉容器、泵、換熱器和一個(gè)復(fù)合膜組件或多個(gè)并聯(lián)的復(fù)合膜組件構(gòu)成的回路中循環(huán)流動(dòng)進(jìn)行脫醇。滲透蒸發(fā)也可以是一個(gè)連續(xù)脫醇過程,原汁發(fā)酵酒依次經(jīng)一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的換熱器和復(fù)合膜組件進(jìn)行脫醇。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是制取工藝簡單,可操作性強(qiáng),成本低廉,制取的發(fā)酵飲料其含醇量較低,可以滿足消費(fèi)者對(duì)酒精濃度低的要求,而且脫醇后的飲料仍可保持原酒的風(fēng)味。
文檔編號(hào)C12G3/02GK1373181SQ02112758
公開日2002年10月9日 申請日期2002年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月14日
發(fā)明者張志炳, 肖澤儀, 李磊, 譚淑娟 申請人:南京大學(xué)