СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИВА Российский патент 2020 года по МПК C12C3/12 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу получения сваренного напитка, предпочтительно варки пива, и, в частности, к способу повышения степени утилизации альфа-кислот в процессе варки.

Настоящее изобретение также относится к усовершенствованному способу изомеризации альфа-кислот в изо-альфа-кислоты.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Хмель применяют в процессе варки пива в различных целях, как правило, путем добавления в сусловарочный котел с (кипящим) суслом. Добавленные альфа-кислоты (основными аналогами являются гумулон, когумулон и адгумулон; альфа-кислоты также известны под общим названием гумулоны) придают пиву горький вкус (а именно, изо-альфа-кислоты или изогумулоны), бета-кислоты (или люпулоны; основные аналоги: люпулон, колупулон и адлупулон) являются бактериостатическими агентами, а масла способны придавать пиву «хмелевый» аромат.

В традиционном процессе пивоварения происходят частичная экстракция альфа-кислот из добавленного хмеля (например, в виде гранулированного хмеля или экстрактов хмеля) и растворение в (кипящем) сусле, а также частичная изомеризация в горькие изо-альфа-кислоты (также известные как изогумулоны, преимущественно цис- и транс-изомеры изогумулон, изокогумулон и изоадгумулон) во время стадии варки сусла в процессе пивоварения.

Поскольку значения рКа для альфа-кислот составляют 5,5 для гумулона, 4,7 для когумулона и 5,7 для адгумулона, а типичное значение рН (кипящего) сусла составляет 5-5,5, только часть добавленных альфа-кислот (как правило, примерно 50% в обычных условиях варки сусла (светлого) пива) действительно растворяется в (кипящем) сусле, тогда как только растворенные альфа-кислоты легко изомеризуются в изо-альфа-кислоты (Briggs et al., Brewing Science and Application (2004) 287, Woodhead Publishing Limited, Cambridge England).

Как правило, в конце стадии варки сусла (например, по окончании варки в течение 60 минут) выход изо-альфа-кислот (в результате изомеризации добавленных альфа-кислот) составляет примерно 40-45%. После стадии варки сусла происходит потеря части образовавшихся изо-альфа-кислот на последующих стадиях процесса пивоварения, в том числе из-за соединения с дрожжами на стадии ферментации, более низкой растворимости при более низких значениях рН (значение рН готового пива, как правило, составляет 4-4,5), адсорбции во время фильтрации пива и так далее. Обычно утилизация альфа-кислот (процент изо-альфа-кислот в пиве по сравнению с количеством альфа-кислот, добавленных в (кипящее) сусло) в традиционном процессе варки составляет примерно 30%.

Одним из подходов к повышению утилизации горечи альфа-кислот в процессе пивоварения, для которого предложены различные способы, основан на (частичной) изомеризации альфа-кислот на пивоваренном производстве отдельно от процесса варки сусла (в сусловарочном котле).

В документе ЕР-А 2227535 предложен способ, включающий процесс изомеризации альфа-кислот в водной среде отдельно от варки сусла при высокой температуре (120°C и выше) с целью изомеризации по меньшей мере части альфа-кислот в изо-альфа-кислоты перед добавлением полученной водной смеси в (кипящее) сусло.

В документе ЕР-А 2699336 описано применение аналогичного способа, также отдельно от варки сусла и при высокой температуре (выше 120°C), однако обработка альфа-кислот, кроме того, включает образование водных эмульсий альфа-кислот при высоком давлении (выше 100 бар (10 МПа)).

При указанных высоких температурах обработки с целью изомеризации альфа-кислот в изо-альфа-кислоты происходит изменение вкусового профиля пива и появление нежелательного привкуса, кроме того, требуется специальное технологическое оборудование (высокого давления).

В документе ЕР-А 2215207 предложен способ, согласно которому процесс пивоварения включает смешивание гранулированного хмеля (содержащего альфа-кислоты) с MgO для изомеризации альфа-кислот при высокой температуре в водной среде в отдельном резервуаре с перемешиванием перед добавлением полученной водной смеси в (кипящее) сусло.

Однако в результате применения указанного способа происходит образование магний - изогумулатов, а также магний - гумулатов (представляющих собой остаточную неизомеризованную фракцию альфа-кислот из-за неполной изомеризации альфа-кислот), имеющих недостаточную растворимость в водной технологической среде и в сусле, что ограничивает утилизацию горьких веществ при добавлении в (кипящее) сусло из-за низкой экстрактивности и растворимости в (кипящем) сусле.

Применение подобных способов, основанных на (частичной) изомеризации гумулонов на пивоваренном производстве отдельно от варки сусла в сусловарочном котле и перед добавлением в (кипящее) сусло может повысить утилизацию альфа-кислот до 40%.

Другой подход к повышению утилизации горьких веществ альфа-кислот заключается в (частичной) изомеризации альфа-кислот, присутствующих в гранулированном хмеле (ЕР 0311330) или экстрактах хмеля (ЕР 0672107), в изо-альфа-кислоты, которую осуществляют за пределами пивоваренного производства перед добавлением гранулированного хмеля или экстрактов хмеля в (кипящее) сусло в процессе варки пива.

Добавление, например, изомеризованных экстрактов хмеля (содержащих изо-альфа-кислоты и, как правило, также содержащих бета-кислоты и хмелевые масла) в (кипящее) сусло в сусловарочном котле обычно приводит к утилизации изо-альфа-кислот (процент изо-альфа-кислот в пиве по сравнению с изо-альфа-кислотами, добавленными в сусло) примерно 45%.

Получение указанных изомеризованных экстрактов хмеля, как правило, включает процесс изомеризации в водном растворе с применением комбинации соли щелочноземельного металла (например, MgSO₄) и основания щелочного металла (например, КОН) в течение нескольких часов при высокой температуре с последующим процессом разделения, включающим стадию подкисления, обычно неорганической кислотой (например, H₂SO₄, после охлаждения). Однако происходит потеря примерно 10% полученных изо-альфа-кислот в результате образования побочных продуктов (вследствие гидролиза) и неполного извлечения изо-альфа-кислот на стадии подкисления (с целью удаления щелочноземельного металла и соединений щелочных металлов, а также получения изо-альфа-кислот в форме свободной кислоты), что означает фактическую общую утилизацию альфа-кислот примерно 40% при применении таких изомеризованных продуктов хмеля, например, изомеризованных экстрактов хмеля (также известных как изомеризованные котловые экстракты). В документе США 3952061 описан способ получения продуктов изо-альфа-кислот из альфа-кислот в присутствии солей металлов (например, хлорида магния или сульфата магния) в основной (в результате добавления основания щелочного металла) жидкой среде, содержащей смесь органического растворителя, смешиваемого с водой (такого как этанол, в котором (изо)гумулоны легко растворяются), и воды. Как показано в примерах, гумулон сначала растворяют в органическом растворителе, к которому затем добавляют раствор соли металла в воде. После процесса изомеризации требуются дополнительные этапы обработки для извлечения изогумулона и продукта изогумулона из технологической смеси (обычно с органическим растворителем в качестве основного растворителя), такие как подкисление (до рН 2), за которым следует экстракция изогумулона (с помощью органического растворителя, например, эфира) и выпаривание растворителя.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанных выше ограничений, связанных с предшествующим уровнем техники, путем обеспечения новаторского решения в области пивоварения. Задачей настоящего изобретения является обеспечение нового способа пивоварения, для которого не требуются высокие температуры обработки (120°C или выше) или применение органических растворителей в процессе предварительной изомеризации альфа-кислот при удовлетворительной, предпочтительно повышенной утилизации альфа-кислот в процессе варки. Еще одной задачей является обеспечение такого способа, при котором образовавшиеся изо-альфа-кислоты, добавляемые в процессе пивоварения, обычно в (кипящее) сусло, легко растворяются в кислых водных средах, в частности, легко растворяются в (кипящем) сусле.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Было обнаружено, что процесс изомеризации альфа-кислот и утилизацию альфа-кислот в процессе варки пива возможно улучшить при комбинировании катализа металлами, такого как катализ щелочноземельным металлом (с применением катионов металлов, таких как катионы щелочноземельных металлов) и комплексообразования металлов (с применением хелатирующих агентов) для изомеризации альфа-кислот в водной среде.

Было обнаружено, что применение водного процесса для (частичной) изомеризации альфа-кислот (введенных в форме субстанции, содержащей альфа-кислоты, такой как гранулированный хмель или экстракты хмеля) в качестве части процесса пивоварения, обычно включающего варку сусла (или стадию обработки сусла) и стадию ферментации, однако отдельно от варки или обработки сусла (в сусловарочном котле) с применением комплексов (одного или более чем одного типов) катионов (щелочноземельных) металлов (с зарядом более +1, например, +2 или +3) и хелатирующих агентов, например, глицината магния или глицината кальция, с последующим прямым или непрямым добавлением полученной водной технологической смеси, возможно, дополнительно обработанной, в (кипящее) сусло, может улучшить утилизацию альфа-кислот по сравнению с процессом пивоварения, включающим аналогичный процесс изомеризации альфа-кислот с применением катионов щелочноземельных металлов, отдельно от варки сусла (или обработки сусла) в отсутствие хелатирующих агентов, отличных от введенных хмелевых кислот (или других хмелевых веществ) с хелатирующими свойствами (как в документе ЕР-А 2215207) или по сравнению с процессом пивоварения, не включающим (водный) процесс изомеризации альфа-кислот отдельно от кипячения (или обработки) сусла. Указанные комплексы (например, глицинат магния) катионов (щелочноземельных) металлов, таких как Mg²⁺, и хелатирующих агентов, таких как глицин, могут быть введены как таковые в водную среду для изомеризации альфа-кислот или могут быть получены in situ (в водной среде, предназначенной для изомеризации альфа-кислот, возможно, дополнительно обработанной), например, в результате контакта катионов (щелочноземельных) металлов (например, Mg²⁺, который вводят в виде MgO или соли Mg, такой как карбонат магния) с хелатирующими агентами (например, глицином, лизином или глицинатом калия). Как мы считаем, в указанном выше водном процессе (частичной) изомеризации альфа-кислот изомеризация альфа-кислот катализируется за счет (присутствия) комплексов катионов (щелочноземельных) металлов и хелатирующих агентов, и образование (и осаждение) магний - (изо)гумулатов в водной технологической смеси по меньшей мере снижается. Водную смесь, содержащую продукты изо-альфа-кислот, можно добавлять непосредственно во время процесса пивоварения, как правило, в (кипящее) сусло, то есть без дополнительной обработки, или водную смесь, содержащую продукты изо-альфа-кислот, можно добавить непрямым путем, то есть предварительно обработать, например, концентрировать, разбавить или подвергнуть фракционированию. В частности, преимущество настоящего изобретения состоит в том, что водную смесь, содержащую изо-альфа-кислоту, можно добавлять в (кипящее) сусло без предварительного подкисления (до рН менее 5). Предпочтительно в способе варки пива по настоящему изобретению водную смесь, содержащую изо-альфа-кислоту, добавляют в сусло без стадии подкисления.

Также было обнаружено, что сам процесс изомеризации альфа-кислот в водной среде, возможно, как часть процесса пивоварения, осуществление которого обычно начинается с применения субстанции, содержащей альфа-кислоты, такой как экстракты хмеля (или гранулированный хмель), можно усовершенствовать с помощью комплексов (одного или более чем одного типов) катионов (щелочноземельных) металлов и хелатирующих агентов для изомеризации альфа-кислот в изо-альфа-кислоты.

Во время пробной варки пива было обнаружено, что при добавлении водной смеси, полученной путем приведения в контакт гранулированного хмеля, содержащего альфа-кислоты, с глицинатом магния (эквимолярные количества альфа-кислот и глицината магния) в водной среде (2% масс. альфа-кислот) при поддержании рабочей температуры 90°C в течение 30 минут (в результате чего выход изо-альфа-кислот составил более 95%), в (кипящее) сусло за 15 минут до окончания варки сусла, обеспечена утилизация альфа-кислот 45% и выше. В контрольной серии с добавлением гранулированного хмеля, содержащего альфа-кислоты, в сусло или с применением процесса преизомеризации (отдельно от процесса варки сусла), осуществляемого, как описано в документе ЕР-А 2215207 (условия обработки: молярное соотношение MgO и альфа-кислоты составляет 1,8:1, температура 90°C, время 30 минут), обеспечена утилизация альфа-кислоты соответственно примерно 30% (без преизомеризации альфа-кислот, добавление за 60 минут до окончания варки сусла) и ниже 40% (преизомеризация альфа-кислот с MgO, добавление за 15 минут до окончания варки сусла). В процессе преизомеризации с применением глицината магния в водной технологической среде не наблюдалось образования отдельной фазы, содержащей магний - (изо)гумулаты. Было обнаружено, что в процессе варки, выполненном в соответствии с документом ЕР-А 2215207, выход изо-альфа-кислот в процессе преизомеризации альфа-кислот в испытательной серии составил менее 80%, а в водной технологической среде образовалась труднорастворимая фаза магний - изогумулаты. Похожие результаты были в случае применения экстрактов хмеля вместо гранулированного хмеля в качестве субстанции, содержащей альфа-кислоты. Аналогичные данные были получены в случае применения других комплексов катионов (щелочноземельных) металлов и хелатирующих агентов, таких как лизинат магния, трехосновный фосфат магния, глицинат кальция и так далее.

Также было обнаружено, что при добавлении водной смеси, полученной путем добавления экстракта хмеля, содержащего альфа-кислоты (2% масс. альфа-кислот), в водную среду, в которой основный карбонат магния находился в контакте с глицином (с образованием комплексов глицината магния in-situ, молярное соотношение карбоната магния к глицину составляет 1:2), при начальном молярном соотношении магния и альфа-кислот 1:1 и поддержании рабочей температуры 90°C в течение 30 минут (при этом выход изо-альфа-кислот составил более 95%) в (кипящее) сусло за 15 минут до окончания варки сусла, коэффициенты утилизации альфа-кислот могут превышать 45%.

Также было обнаружено, что при добавлении водной смеси, полученной путем добавления экстракта хмеля, содержащего альфа-кислоты (2% масс. альфа-кислот), в водную среду, в которой находились в контакте карбонат магния и глицинат калия (с образованием глицината магния, молярное соотношение карбоната магния и глицината калия составляет 1:2), при начальном молярном соотношении магния и альфа-кислот 1:1 и поддержании рабочей температуры 90°C в течение 30 минут (при этом выход изо-альфа-кислоты составил более 95%) в (кипящее) сусло за 15 минут до окончания варки сусла, коэффициенты утилизации альфа-кислот могут составлять примерно 50%. При применении цитрата калия или фосфата калия вместо глицината калия в качестве хелатирующего агента было обеспечено повышение утилизации альфа-кислот до более чем 45%.

Таким образом, было установлено, что путем комбинирования катализа металлами (щелочноземельными) и комплексообразования металлов (с хелатирующими агентами) в водном процессе с целью (частичной) изомеризации альфа-кислот в изо-альфа-кислоты в качестве части процесса пивоварения, обычно включающего стадию варки (или обработки) и ферментации сусла, однако отдельно от варки (или обработки) сусла (в сусловарочном котле), утилизация альфа-кислот может быть повышена до 45-50%, в то время как обычная утилизация альфа-кислот при добавлении альфа-кислот в (кипящее) сусло составляет примерно 30%.

Соответственно, изобретение относится к способу получения сваренного напитка, в частности, варки пива, включающему процесс (частичной) изомеризации альфа-кислот (введенных в форме субстанции, содержащей альфа-кислоты, в которой альфа-кислоты содержатся, например, в форме свободной кислоты или солей щелочных металлов или их комбинации) в изо-альфа-кислоты в водной среде, отдельно от варки или обработки сусла (в сусловарочном котле) с применением комплексов (одного или более чем одного типа) катионов (щелочноземельных) металлов (одного или более чем одного типа) и хелатирующих агентов (одного или более чем одного типа). Изобретение также относится к указанному выше способу, дополнительно включающему добавление полученной водной смеси (полученной в результате указанного выше процесса, протекающего в водной среде), содержащей изо-альфа-кислоты, возможно, дополнительно обработанной в процессе пивоварения (например, до или после стадии ферментации), как правило, в сусло (например, до варки сусла, во время варки сусла или по окончании варки сусла).

Изобретение также относится к способу изомеризации альфа-кислот (введенных в форме субстанции, содержащей альфа-кислоты, в которой альфа-кислоты, содержатся, например, в форме свободной кислоты или солей щелочных металлов или их комбинации) в изо-альфа-кислоты, включающему процесс в водной среде с применением одного или более чем одного типа комплексов катионов (щелочноземельных) металлов (одного или более чем одного типа) и хелатирующих агентов (одного или более чем одного типа).

Термин «комплекс» следует понимать в значении химического вещества, образованного в результате комбинации с другими химическими веществами, удерживаемыми вместе силами, которые являются скорее химическими, чем физическими. Примерами комплексов катионов (щелочноземельных) металлов (с зарядом более +1, например, +2 или +3) и хелатирующих агентов являются комплексы магния и глицината кальция, комплексы магния и лизината кальция, комплексы фосфата магния и комплексы цитрата магния. Указанные комплексы ионов (щелочноземельных) металлов и хелатирующих агентов могут быть, например, в форме солей или хелатов.

Термин «хелатирующий агент» следует понимать в значении химического вещества, которое может образовать несколько связей с одним катионом металла (с зарядом более +1), например, посредством атомов О, атомов N или атомов S. Примерами хелатирующих агентов являются глицин, L-лизин, лимонная кислота, фосфорная кислота, глюконовая кислота и так далее.

Одним из типов альфа-кислот может быть, например, только гумулон или только когумулон или только адгумулон и так далее. Более одного типа альфа-кислот может представлять собой любую комбинацию альфа-кислот, например комбинации гумулона, когумулона и адгумулона.

Одним типом катионов (щелочноземельных) металлов может быть, например, только Mg²⁺ или только Са²⁺ или только другой тип катиона металла (с зарядом более +1, например, +2 или +3). Более чем один тип катионов (щелочноземельных) металлов может представлять собой любую комбинацию катионов (щелочноземельных) металлов, например, комбинацию Mg²⁺ и Са²⁺.

Один тип хелатирующих агентов означает, что все хелатирующие агенты имеют одинаковую химическую структурную формулу. Таким образом, одним типом указанного химического вещества может быть, например, только глицин или только глицинат калия, или только L-лизин, или только (три)калийцитрат, или только трикалийфосфат и так далее Более чем один тип хелатирующих агентов может представлять собой любую комбинацию хелатирующих агентов, например глицина и глицината калия, или глицина, L-лизина и глицината калия и так далее.

Один тип комплексов означает комплекс одного типа катиона (щелочноземельного) металла и одного типа хелатирующего агента. Более одного типа комплексов означает присутствие комплексов, отличающихся друг от друга тем, что они содержат различные типы катионов (щелочноземельного) металла и/или различные типы хелатирующих агентов.

Катион (щелочноземельного) металла (с зарядом более +1, например, +2 или +3) обычно выбирают из группы, состоящей из катионов магния, катионов кальция, катионов стронция, катионов бария, катионов железа, катионов меди, катионов алюминия, катионов марганца и катионов цинка. Понятно, что список не является ограничительным. Возможно применение других катионов металлов, в частности, других катионов металлов с зарядом более +1. Предпочтительными катионами щелочноземельных металлов являются Mg²⁺ и Са²⁺. При применении комбинации катионов (щелочноземельных) металлов предпочтительно, чтобы по меньшей мере один из них представлял собой Mg²⁺. Доля Mg²⁺ наиболее предпочтительно составляет от 50 до 100 мол. % в расчете на общее количество катионов (щелочноземельных) металлов (в виде комплексов с хелатирующими агентами) в среде процесса изомеризации.

Хелатирующий агент, как правило, выбирают из группы, включающей амино(поликарбоновые) кислоты (например, глицин, L-лизин (и другие L-аминокислоты), этилендиаминтетрауксусная кислота, таурин и так далее) с хелатирующими свойствами, (поликарбоновые) кислоты (например, лимонная кислота, фумаровая кислота, янтарная кислота и так далее) с хелатирующими свойствами, (поли)карбоновые кислоты, также содержащие одну или несколько гидроксильных функциональных групп (например, молочная кислота, яблочная кислота и так далее) с хелатирующими свойствами, (поли)карбоновых кислоты, также содержащие одну или несколько карбонильных функциональных групп с хелатирующими свойствами, фенолы, бензойные кислоты (например, салициловая кислота) и флавонолы с хелатирующими свойствами, углеводы (например, глюконовая кислота, аскорбиновая кислота и так далее) с хелатирующими свойствами, химические вещества, содержащие более одной карбонильной функциональной группы с хелатирующими свойствами, химические вещества, содержащие более одной аминофункциональной группы с хелатирующими свойствами, а также связанные с ними химические вещества, такие как производные в виде солей (например, глицинат калия и цитрат калия) с хелатирующими свойствами. Понятно, что указанный список не является ограничительным. Как очевидно для специалиста в данной области техники, «производные в виде солей» означает соли хелатирующего агента в ионизированной форме и противоион(-ы), предпочтительно соли хелатирующего агента в анионной форме (например, глицинат, цитрат, фосфат) с противокатионами щелочных металлов, например К⁺ или Na⁺, предпочтительно К⁺. Особенно предпочтительным является применение в качестве хелатирующего агента амино(поликарбоновых) кислот, а также их солей. В частности, хорошие результаты получены при применении глицина и глицината калия. В случае применения более чем одного типа хелатирующего агента предпочтительно, чтобы по меньшей мере один из хелатирующих агентов представлял собой амино(поликарбоновую) кислоту, более предпочтительно по меньшей мере 50 мол. % от общего количества хелатирующих агентов составляет одна или несколько амино(поликарбоксильных) кислот.

Субстанцию, содержащую альфа-кислоты (например, содержащее альфа-кислоты в форме свободной кислоты или в виде солей щелочных металлов или их комбинации), как правило, выбирают из группы, состоящей из шишкового хмеля, сырого хмеля, сушеного хмеля, прессованного хмеля, молотого хмеля, порошкообразного хмеля, гранулированного хмеля, экстрактов хмеля, экстрактов хмеля, содержащих альфа-кислоты и бета-кислоты, экстрактов хмеля, содержащих помимо альфа-кислот также хмелевые масла, очищенные экстракты альфа-кислот, концентраты альфа-кислот и водные растворы, содержащие альфа-кислоты. Понятно, что указанный список не является ограничительным. Предпочтительными субстанциями, содержащими альфа-кислоты, являются гранулированный хмель, экстракты хмеля и концентраты альфа-кислот.

В процессе (частичной) изомеризации альфа-кислот в водной среде, отдельно от варки или обработки сусла (в сусловарочном котле), возможно, в качестве части способа получения сваренного напитка, в частности, варки пива, согласно настоящему изобретению суммарное содержание альфа-кислот и изо-альфа-кислот (в начале процесса преимущественно альфа-кислот, в конце процесса преимущественно изо-альфа-кислот) в водной технологической среде (в процессе изомеризации) предпочтительно составляет по меньшей мере 0,1% масс., более предпочтительно по меньшей мере 0,5% масс., наиболее предпочтительнопо меньшей мере 1,0% масс. и особенно предпочтительно по меньшей мере 2,0% масс. Обычно суммарное содержание альфа-кислот и изо-альфа-кислот в водной технологической среде (в процессе изомеризации) составляет менее 60,0% масс., предпочтительно менее 40,0% масс., более предпочтительно менее 20,0% масс., наиболее предпочтительно менее 10,0% масс..

В процессе (частичной) изомеризации альфа-кислот в водной среде с применением комплексов катионов (щелочноземельных) металлов и хелатирующих агентов (комплексы, введенные как таковые или образованные in-situ путем контакта соединений (щелочноземельных) металлов, таких как оксиды или соли, с хелатирующими агентами), отдельно от варки сусла (или обработки сусла) (в сусловарочном котле), возможно, в качестве части способа получения сваренного напитка, в частности для варки пива, в соответствии с настоящим изобретением, как правило, молярное соотношение комплекса катиона (щелочноземельного) металла (на основе (щелочноземельного) металла) и хелатирующего агента и суммарного количества альфа-кислот и изо-альфа-кислот в водной технологической среде составляет от 20:1 до 1:20. Предпочтительно молярное соотношение комплекса катиона (щелочноземельного) металла (на основе (щелочноземельного) металла) и хелатирующего агента и суммарного количества альфа-кислот и изо-альфа-кислот составляет от 10:1 до 1:10, более предпочтительно от 5:1 до 1:5 и наиболее предпочтительно от 2:1 до 1:2.

В процессе (частичной) изомеризации альфа-кислот в водной среде отдельно от варки сусла (или обработки сусла) (в сусловарочном котле), возможно, в качестве части способа получения сваренного напитка, в частности, варки пива, в соответствии с настоящим изобретением, как правило, молярное соотношение катиона (щелочноземельного) металла к хелатирующему агенту в водной технологической среде составляет от 20:1 до 1:20. Предпочтительно молярное соотношение катиона (щелочноземельного) металла к хелатирующему агенту составляет от 10:1 до 1:10, более предпочтительно от 5:1 до 1:5 и наиболее предпочтительно от 3:1 до 1:3.

В процессе (частичной) изомеризации альфа-кислот в водной среде отдельно от варки сусла (или обработки сусла) (в сусловарочном котле), возможно, в качестве части способа получения сваренного напитка, в частности, варки пива, в соответствии с настоящим изобретением, как правило, молярное соотношение катиона (щелочноземельного) металла к суммарному количеству альфа-кислот и изо-альфа-кислот в водной технологической среде составляет от 20:1 до 1:20. Предпочтительно молярное соотношение катиона (щелочноземельного) металла и суммарного количества альфа-кислот и изо-альфа-кислот составляет от 10:1 до 1:10, более предпочтительно от 5:1 до 1:5 и наиболее предпочтительно от 2:1 до 1:2.

В процессе (частичной) изомеризации альфа-кислот в водной среде отдельно от варки сусла (или обработки сусла) (в сусловарочном котле), возможно, в качестве части способа получения сваренного напитка, в частности, варки пива, в соответствии с настоящим изобретением, как правило, в качестве технологической среды используют (очищенную) воду или другую водную среду. Необязательно, в водную среду может быть добавлен другой растворитель (такой как этанол) или смеси растворителей. Предпочтительно водная технологическая среда содержит по меньшей мере 60% об. водной фракции от общего объема растворителя, более предпочтительно по меньшей мере 80% об. от общего объема растворителя, наиболее предпочтительно по меньшей мере 95% об. от общего объема растворителя. Необязательно, щелочные вещества (например, гидроксид калия) можно добавлять в водную технологическую среду для повышения значения рН. Предпочтительно значения рН водной технологической среды составляют от 7 до 12, более предпочтительно от 7,5 до 11 и наиболее предпочтительно от 8 до 10.

В процессе (частичной) изомеризации альфа-кислот в водной среде отдельно от варки сусла (или обработки сусла) (в сусловарочном котле), возможно, в качестве части способа получения сваренного напитка, в частности, варки пива, в соответствии с настоящим изобретением, как правило, рабочие температуры (в процессе изомеризации) составляют от 278-388 К (примерно 5-115°C). Предпочтительными являются температуры 323-378 К (примерно 50-105°C), более предпочтительными 333-373 К (примерно 60-100°C), наиболее предпочтительными 343-368 К (примерно 70-95°C) и особенно предпочтительными 348-363 К (примерно 75-90°C).

В процессе (частичной) изомеризации альфа-кислот в водной среде отдельно от варки сусла (или обработки сусла) (в сусловарочном котле), возможно, в качестве части способа получения сваренного напитка, в частности, варки пива, в соответствии с настоящим изобретением, как правило, время обработки (в процессе изомеризации) составляет от 1 минуты до 480 минут. Предпочтительно время обработки составляет от 5 минут до 120 минут, более предпочтительно от 10 минут до 90 минут, еще более предпочтительно от 15 минут до 60 минут и особенно предпочтительно от 20 минут до 40 минут.

В процессе (частичной) изомеризации альфа-кислот в водной среде отдельно от варки сусла (или обработки сусла) (в сусловарочном котле), возможно, в качестве части способа получения сваренного напитка, в частности, варки пива, в соответствии с настоящим изобретением, как правило, применяют условия обработки (в процессе изомеризации альфа-кислоты), позволяющие обеспечить выход изо-альфа-кислоты (в конце процесса изомеризации альфа-кислот в водной среде) по меньшей мере 40%, предпочтительно по меньшей мере 60%, более предпочтительно по меньшей мере 80%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 90%.

Процесс изомеризации альфа-кислот в водной среде в соответствии с настоящим изобретением может быть осуществлен с помощью известного оборудования. В конкретном варианте способ осуществляют в реакторе (непрерывного действия) с мешалкой. В другом варианте способ осуществляют в проточном реакторе с насосом.

После процесса (частичной) изомеризации альфа-кислот в изо-альфакислоты в водной среде отдельно от варки сусла (или обработки сусла) (в сусловарочном котле), в качестве части способа получения сваренного напитка, в частности, варки пива, в соответствии с настоящим изобретением прямое или непрямое добавление изо-альфа-кислот (с помощью водной смеси, содержащей изо-альфа-кислоты, полученной в результате указанного выше процесса в водной среде, возможно, дополнительно обработанной) в процессе варки, в частности, в сусло, как правило, составляет от 1 мг/л ((неферментированного) сусла или (ферментированного) напитка) до 200 мг/л ((неферментированного) сусла или (ферментированного) напитка), обычно от 2 мг/л ((неферментированного) сусла или (ферментированного) напитка) до 150 мг/л ((неферментированного) сусла или (ферментированного) напитка), предпочтительно от 4 мг/л ((неферментированного) сусла или (ферментированного) напитка) до 100 мг/л ((неферментированного) сусла или (ферментированного) напитка), более предпочтительно от 6 мг/л ((неферментированного) сусла или (ферментированного) напитка) до 75 мг/л ((неферментированного) сусла или (ферментированного) напитка), наиболее предпочтительно от 10 мг/л ((неферментированного) сусла или (ферментированного) напитка) до 60 мг/л ((неферментированного) сусла или (ферментированного) напитка). Добавление изо-альфа-кислот обеспечивают путем добавления водной смеси, содержащей изо-альфа-кислоты, полученной в результате указанного выше процесса в водной среде, возможно, дополнительно обработанной, в процессе варки, обычно в (кипящее) сусло в сусловарочном котле, однако полученную водную смесь, возможно, дополнительно обработанную, также можно добавлять в сусло после стадии варки сусла, например, в сусло в гидроциклонном сепараторе или в поток сусла или даже можно добавлять далее в процессе варки, например, после ферментации в ферментированный напиток. В частности, предпочтительно добавлять по меньшей мере часть водной смеси, содержащей изо-альфа-кислоты, в (неферментированное) сусло, предпочтительно 50-100% масс., более предпочтительно 80-100% масс.; остаток (если имеется) может быть добавлен в (ферментированный) напиток. Добавление водной смеси, содержащей изо-альфа-кислоты, возможно, дополнительно обработанной, в кипящее сусло (в сусловарочном котле) предпочтительно осуществляют по меньшей мере за 5 минут до окончания варки сусла, более предпочтительно по меньшей мере за 10 минут до окончания варки сусла, наиболее предпочтительно по меньшей мере за 15 минут до окончания варки сусла.

Для более понятного и лаконичного описания характеристики приведены как часть одного или различных осуществлений, однако следует понимать, что объем изобретения может включать осуществления с комбинацией всех или некоторых описанных характеристик.

Примеры

Пример 1

В данном примере дважды осуществили процессы изомеризации альфа-кислот и варки. Содержание альфа-кислот в субстанциях, содержащих альфа-кислоты, в данном примере составляло 50% масс. для экстракта хмеля и 10% масс. для гранулированного хмеля.

Процесс изомеризации альфа-кислоты 1: В сосуде к 1,9 г глицината магния (в виде бисглицината магния) в 200 г H₂O при 363 К (примерно 90°C) добавили 8 г экстракта хмеля (содержащего 4 г альфа-кислот) (что соответствует начальному молярному соотношению глицината магния (по Mg) и альфа-кислоты 1:1). Затем водную смесь перемешивали и выдерживали при 363 К (примерно 90°C) в течение 30 минут, в результате выход изо-альфа-кислоты составил более 99%. Такой же выход изо-альфа-кислоты был получен при применении 0,95 г глицината магния при начальном молярном соотношении глицината магния (по Mg) и альфа-кислоты 0,5:1.

Процесс изомеризации альфа-кислоты 2: В сосуде к 1,9 г глицината магния в 200 г H₂O при 363 К (примерно 90°C) добавили 40 г гранулированного хмеля (содержащего 4 г альфа-кислот) (что соответствует начальному молярному соотношению глицината магния (по Mg) и альфа-кислоты 1:1). Затем водную смесь перемешивали и выдерживали при 363 К (примерно 90°C) в течение 30 минут, в результате выход изо-альфа-кислоты составил более 99%.

Процесс изомеризации альфа-кислоты 3 (Контрольный пример): В сосуде к 0,8 г оксида магния в 200 г Н₂О при 363 К (примерно 90°C) добавили 40 г гранулированного хмеля (содержащего 4 г альфа-кислот) (что соответствует начальному молярному соотношению оксида магния и альфа-кислоты 1,8:1). Затем водную смесь перемешали и выдержали при 363 К (примерно 90°C) в течение 30 минут, в результате выход изо-альфа-кислоты составил 76%.

Процесс изомеризации альфа-кислоты 4: В сосуде к 0,45 г оксида магния и 1,7 г глицина (что соответствует начальному молярному соотношению оксида магния и глицина 1:2, с целью образования комплексов глицината магния in-situ), которые смешивали в 200 г Н₂О в течение 30 мин, добавили 8 г экстракта хмеля (содержащего 4 г альфа-кислот) (что соответствует начальному молярному соотношению магния и альфа-кислоты 1:1). Затем водную смесь перемешивали и выдерживали при 363 К (примерно 90°C) в течение 30 минут, в результате выход изо-альфа-кислоты составил более 99%.

Процесс изомеризации альфа-кислоты 5: В сосуде к 0,9 г карбоната магния и 2,5 г глицината калия (что соответствует начальному молярному соотношению карбоната магния и глицината калия 1:2, с целью образования комплексов глицината магния in-situ), которые смешивали в 200 г H₂O в течение 30 минут, добавили 8 г экстракта хмеля (содержащего 4 г альфа-кислот) (что соответствует начальному молярному соотношению магния и альфа-кислоты 1:1). Затем водную смесь перемешивали и выдерживали при 363 К (примерно 90°C) в течение 30 минут, в результате выход изо-альфа-кислоты составил более 99%.

Процесс изомеризации альфа-кислоты 6: В сосуде к 0,9 г карбоната магния и 3,4 г трикалийцитрата (что соответствует начальному молярному соотношению карбоната магния и цитрата калия 1:1, с целью образования комплексов цитрата магния in situ), которые смешивали в 200 г Н₂О в течение 30 минут, добавили 8 г экстракта хмеля (содержащего 4 г альфа-кислот) (что соответствует начальному молярному соотношению магния и альфа-кислоты 1:1). Затем водную смесь перемешивали и выдерживали при 363 К (примерно 90°C) в течение 30 минут, в результате в процессе изомеризации альфа-кислот выход изо-альфа-кислоты составил более 99%. Такой же выход изо-альфа-кислоты был получен при применении 2,4 г трикалийфосфата вместо трикалийцитрата.

Затем водные смеси, полученные в процессах изомеризации альфа-кислот 1-6, полностью добавили в отдельные объемы по 100 л кипящего сусла для светлого пива (начальная величина рН 5,4), полученного из светлого солода, что соответствует суммарному добавлению альфа-кислоты и изо-альфа-кислоты 40 мг/л (сусла). Сусло в каждом случае варили в течение 15 минут после добавления водных смесей.

По окончании варки сусло охладили до 285 К (примерно 12°C). Затем охлажденное сусло обработали дрожжами низового брожения, ферментировали при 285 К (примерно 12°C), охладили до 273 К (примерно 0°C), центрифугировали и хранили при 283 К (примерно 10°C).

По истечении 3 дней хранения в каждом случае взяли 100 мл холодного пива и выдержали в закрытой бутылке из коричневого стекла при 283 К (примерно 10°C) в течение 3 ч перед проведением анализа образца холодного пива методом ВЭЖХ с УФ-обнаружением изо-альфа-кислот при 256 нм.

Добавление водной смеси, полученной в процессе изомеризации альфа-кислот 1 (с применением экстракта хмеля и глицината магния), обеспечило концентрацию изо-альфа-кислоты в холодном пиве 18,9 мг/л, что соответствует утилизации альфа-кислот 47,3%.

Добавление водной смеси, полученной в процессе изомеризации альфа-кислоты 2 (с применением гранулированного хмеля и глицината магния), обеспечило концентрацию изо-альфа-кислоты в холодном пиве 19,7 мг/л, что соответствует утилизации альфа-кислот 49,3%.

Добавление водной смеси, полученной в процессе изомеризации альфа-кислоты 3 (с применением гранулированного хмеля и MgO), обеспечило концентрацию изо-альфа-кислоты в холодном пиве 14,7 мг/л, что соответствует утилизации альфа-кислот 36,8%.

Добавление водной смеси, полученной в процессе изомеризации альфа-кислот 4 (с применением экстракта хмеля, оксида магния и глицина), обеспечило концентрацию изо-альфа-кислоты в холодном пиве 18,3 мг/л, что соответствует утилизации альфа-кислот 45,8%.

Добавление водной смеси, полученной в процессе изомеризации альфа-кислот 5 (с применением экстракта хмеля, карбоната магния и глицината калия), обеспечило концентрацию изо-альфа-кислоты в холодном пиве 19,9 мг/л, что соответствует утилизации альфа-кислот 49,8%.

Добавление водной смеси, полученной в процессе изомеризации альфа-кислот 5 (с применением экстракта хмеля, карбоната магния и цитрата калия), обеспечило концентрацию изо-альфа-кислоты в холодном пиве 18,1 мг/л, что соответствует утилизации альфа-кислот 45,2%.

Изобретение относится к пивоваренной промышленности. Способ получения пива включает стадию варки сусла и стадию ферментации и стадию изомеризации хмелевых альфа-кислот в изо-альфа-кислоты. Стадию изомеризации осуществляют отдельно от варки сусла в сусловарочном котле с применением одного или более чем одного типа комплексов катионов щелочноземельных металлов с зарядом более +1 и хелатирующих агентов, выбранных из группы аминокислот, включающей их соли, в водной технологической среде для изомеризации альфа-кислот, содержащей по меньшей мере 60 об.% воды от общего объема растворителя. Суммарное содержание альфа-кислот и изо-альфа-кислот в водной технологической среде составляет по меньшей мере 0,1 мас.%. Молярное соотношение комплекса катиона щелочноземельного металла (рассчитанное на основе количества щелочноземельного металла) и хелатирующего агента к суммарному количеству альфа-кислот и изо-альфа-кислот в водной технологической среде составляет от 20:1 до 1:20. Молярное соотношение катионов щелочноземельного металла к хелатирующему агенту в водной технологической среде составляет от 20:1 до 1:20. Рабочая температура процесса изомеризации альфа-кислот составляет от 323 до 368 K и время обработки составляет от 1 до 120 мин. На стадии изомеризации получают водную смесь, содержащую изо-альфа-кислоты, которую без дальнейшей обработки или после дальнейшей обработки добавляют в сусло в процессе варки пива – перед варкой сусла, в процессе варки сусла или по окончании варки сусла – или к пиву после стадии ферментации, причем в процессе варки пива добавляют от 4 мг/л до 100 мг/л изо-альфа-кислот. Группа изобретений обеспечивает получение степени утилизации альфа-кислот 45-50%. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 пр.

1. Способ получения пива, включающий стадию варки сусла и стадию ферментации и дополнительно включающий процесс изомеризации хмелевых альфа-кислот из субстанции, содержащей хмелевые альфа-кислоты, в изо-альфа-кислоты отдельно от варки сусла в сусловарочном котле с применением одного или более чем одного типа комплексов катионов щелочноземельных металлов с зарядом более +1 и хелатирующих агентов, выбранных из группы аминокислот, включающей их соли, в водной технологической среде для изомеризации альфа-кислот, содержащей по меньшей мере 60 об.% воды от общего объема растворителя,

причем суммарное содержание альфа-кислот и изо-альфа-кислот в водной технологической среде для изомеризации альфа-кислот составляет по меньшей мере 0,1 масс.%,

причем молярное соотношение комплекса катиона щелочноземельного металла (рассчитанное на основе количества щелочноземельного металла) и хелатирующего агента к суммарному количеству альфа-кислот и изо-альфа-кислот в водной технологической среде для изомеризации альфа-кислот составляет от 20:1 до 1:20,

причем молярное соотношение катионов щелочноземельного металла к хелатирующему агенту в водной технологической среде для изомеризации альфа-кислот составляет от 20:1 до 1:20 и

причем рабочая температура процесса изомеризации альфа-кислот составляет от 323 K до 368 K и время обработки в процессе изомеризации альфа-кислот составляет от 1 минуты до 120 минут,

с получением тем самым водной смеси, содержащей изо-альфа-кислоты, которую без дальнейшей обработки или после дальнейшей обработки добавляют в сусло в процессе варки пива – перед варкой сусла, в процессе варки сусла или по окончании варки сусла – или к пиву после стадии ферментации, причем в процессе варки пива добавляют от 4 мг/л до 100 мг/л изо-альфа-кислот.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная водная технологическая среда содержит по меньшей мере 95 об.% воды от общего объема растворителя.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную водную смесь, содержащую изо-альфа-кислоты, добавляют в процессе варки пива, без осуществления стадии подкисления до рН менее 5 перед добавлением в процессе варки пива, предпочтительно без осуществления подкисления на какой-либо стадии.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водную смесь, содержащую изо-альфа-кислоты, добавляют в процессе варки пива в неферментированное сусло.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водную смесь, содержащую изо-альфа-кислоты, добавляют в процессе варки пива после стадии ферментации.

6. Способ изомеризации хмелевых альфа-кислот из субстанции, содержащей хмелевые альфа-кислоты, в изо-альфа-кислоты, включающий процесс с применением одного типа или более чем одного типа комплексов катионов щелочноземельных металлов с зарядом более +1 и хелатирующих агентов, выбранных из группы аминокислот, включающей их соли, в котором изомеризацию альфа-кислот проводят в водной технологической среде для изомеризации альфа-кислот, содержащей по меньшей мере 60 об.% воды от общего объема растворителя,

причем суммарное содержание альфа-кислот и изо-альфа-кислот в водной технологической среде для изомеризации альфа-кислот составляет по меньшей мере 0,1 масс.%,

причем молярное соотношение комплекса катиона щелочноземельного металла (рассчитанное на основе количества щелочноземельного металла) и хелатирующего агента к суммарному количеству альфа-кислот и изо-альфа-кислот в водной технологической среде для изомеризации альфа-кислот составляет от 20:1 до 1:20,

причем молярное соотношение катионов щелочноземельного металла к хелатирующему агенту в водной технологической среде для изомеризации альфа-кислот составляет от 20:1 до 1:20 и

причем рабочая температура процесса изомеризации альфа-кислот составляет от 323 K до 368 K и время обработки в процессе изомеризации альфа-кислот составляет от 1 минуты до 120 минут.

7. Способ по п. 1 или 6, отличающийся тем, что суммарное содержание альфа-кислот и изо-альфа-кислот в водной технологической среде для изомеризации альфа-кислот составляет от 0,5% масс. до 40,0% масс.

8. Способ по п. 1 или 6, отличающийся тем, что катион щелочноземельного металла с зарядом более +1 выбран из группы, состоящей из катионов магния, катионов кальция, катионов стронция, катионов бария, катионов железа, катионов меди, катионов алюминия, катионов марганца и катионов цинка.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что указанный катион металла представляет собой Mg²⁺.

10. Способ по п. 1 или 6, в котором глицин применяют в качестве хелатирующего агента.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что глицинат применяют в качестве хелатирующего агента.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что глицинат представляет собой глицинат калия.

13. Способ по п. 1 или 6, отличающийся тем, что L-аминокислоту применяют в качестве хелатирующего агента, в частности L-лизина.

14. Способ по п. 1 или 6, отличающийся тем, что субстанция, содержащая хмелевые альфа-кислоты, содержащая альфа-кислоты в форме свободной кислоты или в виде солей щелочных металлов или их комбинации, выбрана из группы, состоящей из шишкового хмеля, сырого хмеля, сушеного хмеля, прессованного хмеля, молотого хмеля, порошкообразного хмеля, гранулированного хмеля, экстрактов хмеля, экстрактов хмеля, содержащих альфа-кислоты и бета-кислоты, экстрактов хмеля, содержащих помимо альфа-кислот также хмелевые масла, очищенные экстракты альфа-кислот, концентраты альфа-кислот и водные растворы, содержащие альфа-кислоты.

15. Способ по п. 1 или 6, отличающийся тем, что субстанцию, содержащую альфа-кислоты, не добавляют в водную технологическую среду для изомеризации альфа-кислот в виде раствора органического растворителя, содержащего альфа-кислоты.

16. Способ по п. 1 или 6, отличающийся тем, что процесс изомеризации альфа-кислот в водной среде осуществляют в реакторе с мешалкой.

17. Способ по п. 1 или 6, отличающийся тем, что процесс изомеризации альфа-кислот в водной среде осуществляют в проточном реакторе с насосом.

18. Способ по п. 1 или 6, включающий прямое или непрямое добавление соединений щелочных металлов в водную технологическую среду.