酿造业中流化床技术的应用

1.用于酿造饮料的生产的干燥的头道麦芽汁的生产方法，包括下列诸步骤：
a)为酿造车间的生产过程制备酿造水，
b)磨碎麦芽，
c)捣碎以在酿造水中溶解麦芽成分物质，并通过麦芽酶来将高分子有机物质 降解成可溶解于水中的形式，由此，形成一麦芽浆，
d)过滤，其从不可溶解的成分中分离出麦芽浆中的溶解部分，
e)为蒸发水分而蒸煮麦芽汁，以调整头道麦芽汁的含量，分离高分子蛋白质， 阻止酶的活化，以便固定麦芽汁的含量，消毒麦芽汁，对酒花物质异构化，形成 香味，以及去除不理想的香味，f)热渣分离，以便分离包含在头道麦芽汁内的热渣，
g)真空蒸发，以去除水分，
其特征在于，
该方法还包括通过流化床技术对头道麦芽汁进行干燥而颗粒化的步骤，这样，干 燥的头道麦芽汁呈颗粒的形状，其中，头道麦芽汁的颗粒被封装，以保存香味。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过流化床技术对头道麦芽汁进 行干燥而颗粒化的步骤包括流化床干燥，流化床颗粒化，流化床喷雾颗粒化和/或流 化床涂覆。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将额外的香味涂覆在头道麦芽汁颗粒 上。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述香味包括糖组分、酒花香味和/ 或酵母。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酿造饮料是啤酒。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述麦芽成分物质包括淀粉和蛋白质。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用下列技术中的一个或若干个：封 装技术，压实技术和/或凝固技术。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括麦芽生产的至少部分过程。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述麦芽生产的至少部分过程包括浸 泡、萌芽和/或窑烘。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，下列谷类或基础材料中的一种或若 干种可分别用于头道麦芽汁或麦芽生产中的起始产品：大麦、小麦、黑麦、斯佩耳特 小麦、二粒小麦、玉米、大米、高粱、糖。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，高浓度的啤酒麦芽汁、糖、谷物面 粉、酒花、酒花化合物和/或香料用作头道麦芽汁颗粒生产的胚芽。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，干燥的头道麦芽汁具有的水含量不 大于5，2或1重量百分比。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在干燥或颗粒化过程中回收的水再 循环到酿造间的工艺过程中，以为新的酿造作准备。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在麦芽汁的蒸煮过程中实施真空蒸 发。
15、如权利要求14所述的方法，其特征在于，在麦芽汁蒸煮结束时实施真空蒸发。
16.用于酿造和发酵的饮料的生产的干燥的头道麦芽汁的生产用的设备或装置， 包括：
a)一酿造水制备装置，以对酿造间的工艺过程提供酿造水，
b)一磨碾机，用来粉碎麦芽，
c)一麦芽浆桶和麦芽浆罐，用来在酿造水中溶解麦芽含量物质，以及通过麦芽酶 降解高分子有机物质为可溶解于水的形式，由此，形成一麦芽浆，
d)一过滤桶，其用来从不可溶解部分中分离出麦芽浆中的可溶解部分，
e)一为了蒸发水分用来蒸煮头道麦芽汁的麦芽汁罐，以便调整头道麦芽汁的含 量，分离高分子蛋白质，阻止酶的活化，以便固定麦芽汁的含量，消毒麦芽汁，对酒 花的苦味物质异构化，形成香味，以及去除不理想的香味，f)一用来分离热渣的漩涡，其分离包含在头道麦芽汁内的热渣，
g)一用来去除水分的真空蒸发器，以及
h)一用来干燥头道麦芽汁的设备或装置，
其特征在于，
用来干燥头道麦芽汁的设备或装置是一流化床装置，这样，干燥的头道麦芽汁可 形成颗粒的形状，其中，头道麦芽汁的颗粒被封装，以保存香味。
17、如权利要求16所述的设备或装置，其特征在于，所述流化床装置包括流 化床干燥装置，流化床颗粒化装置，流化床喷雾颗粒化装置和/或流化床涂覆装 置。
18、如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述酿造饮料是啤酒。
19、如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述麦芽成分物质包括淀粉和 蛋白质。
20.如权利要求16所述的设备或装置，其特征在于，一再循环水的装置，其 分别在于燥或颗粒化过程中回收水。
21、如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述再循环水的装置包括一制 备水的装置。

技术领域\n本发明涉及生产饮料的方法，尤其是酿造和/或发酵的饮料，以及涉及使用这些 方法的设备和装置。\n背景技术\n生产啤酒的方法基本上可分为三个主要的工艺过程，即，麦芽的生产、头道麦 芽汁的产生以及发酵工艺过程。该方法以及由此涉及的设备和装置是酿造技术研究 的课题，其为专业人员所熟知。在这方面，可参考下面关于图1的描述，以及对应 的技术文献，尤其是H.Miedaner的文章“施泰因耐克(Steinecker)酿造间技术 的125年”(“酿造世界”，2000，799页至805页)。\n发明内容\n本发明的目的是改进啤酒的生产，以使在啤酒生产的过程中显著地简化操作过 程。\n本发明是基于这样的概念：首先，干燥啤酒生产所需要的头道麦芽汁，其后， 再次溶解上述的麦芽汁，以便作进一步的处理，尤其是发酵处理。由此，在本发明 中，头道麦芽汁在酿造技术的意义上应理解为它是处于液体的形式。此外，在本发 明中，如果如通常的麦芽谷物类那样采用一不同的起始产品，例如，大麦、小麦、 黑麦，斯佩耳特小麦或二粒小麦，特别是其它的淀粉基材料，例如，玉米、大米和 /或其它麦芽谷物类和/或其它非麦芽的谷物类以及糖类，则它也称之为头道麦芽 汁。然而，总之，麦芽汁必须存在于液体的形式中。\n因此，本发明提供一种用于酿造饮料、尤其是啤酒的生产的干燥的头道麦 芽汁的生产方法，包括下列诸步骤：a)为酿造车间的生产过程制备酿造水，b) 磨碎麦芽，c)捣碎以在酿造水中溶解麦芽成分物质，尤其是淀粉和蛋白质， 并通过麦芽酶来将高分子有机物质降解成可溶解于水中的形式，由此，形成一 麦芽浆，d)过滤，其从不可溶解的成分中分离出麦芽浆中的溶解部分，e)为 蒸发水分而蒸煮麦芽汁，以调整头道麦芽汁的含量，分离高分子蛋白质，阻止 酶的活化，以便固定麦芽汁的含量，消毒麦芽汁，对酒花物质异构化，形成香 味，以及去除不理想的香味，f)热渣分离，以便分离包含在头道麦芽汁内的 热渣，g)真空蒸发，以去除水分，其中，该方法还包括通过流化床技术对头 道麦芽汁进行干燥而颗粒化的步骤，特别是流化床干燥，流化床颗粒化，流化 床喷雾颗粒化和/或流化床涂覆，这样，干燥的头道麦芽汁呈颗粒的形状，其 中，头道麦芽汁的颗粒被封装，以保存香味。\n本发明还提供一种用于酿造和发酵的饮料、尤其是啤酒的生产的干燥的头 道麦芽汁的生产用的设备或装置，包括：a)一酿造水制备装置，以对酿造间 的工艺过程提供酿造水，b)一磨碾机，用来粉碎麦芽，c)一麦芽浆桶或麦芽 浆罐，用来在酿造水中溶解麦芽含量物质、尤其是淀粉和蛋白质的，以及通过 麦芽酶降解高分子有机物质为可溶解于水的形式，由此，形成一麦芽浆，d) 一过滤桶，其用来从不可溶解部分中分离出麦芽浆中的可溶解部分，e)一为 了蒸发水分用来蒸煮头道麦芽汁的麦芽汁罐，以便调整头道麦芽汁的含量，分 离高分子蛋白质，阻止酶的活化，以便固定麦芽汁的含量，消毒麦芽汁，对酒 花的苦味物质异构化，形成香味，以及去除不理想的香味，f)一用来分离热 渣的漩涡，其分离包含在头道麦芽汁内的热渣，g)一用来去除水分的真空蒸 发器，以及h)一用来干燥头道麦芽汁的设备或装置，其中，用来干燥头道麦 芽汁的设备或装置是一流化床装置，特别是流化床干燥装置，流化床颗粒化装 置，流化床喷雾颗粒化装置和/或流化床涂覆装置，这样，干燥的头道麦芽汁 可形成颗粒的形状，其中，头道麦芽汁的颗粒被封装，以保存香味。\n头道麦芽汁的干燥和其后的溶解首先显现得比传统的啤酒生产更加繁重费 力。然后，当生产大量的啤酒时，该方法具有许多优点。\n采用传统的方法，生产麦芽汁的整个工艺过程在每个酿造厂中进行，以便 其后将其制成啤酒。这要求啤酒制造商在对应的目标国家的多个酿造间内进行 就地的啤酒生产，即，至今，每家酿造厂具有一酿造间。由此，麦芽汁和啤酒 的整个生产在一前提下进行。然后，啤酒生产整体上的技术秘诀是保存在头道 麦芽汁的生产中。发酵工艺过程不需要特别的专业技术。\n根据本发明，头道麦芽汁的生产可以集中实施，其中，最终产品是可储存 和便于运输的干燥的头道麦芽汁。运输到发酵厂后，干燥的头道麦芽汁可首先 溶解在水中，并在酵母的作用下发酵成啤酒。这种做法的首要优点在于，可造 成巨大耗资的多个酿造间变得多余。因此，干燥头道麦芽汁的集中生产显著地 减少在设备和能量上的考虑，因为集中生产带来各方面的最佳协同作用。在当 地发酵厂中有无酿造技术秘诀将不再是决定性必要的。此外，尽管在不同地点 进行最终的生产，但总可达到啤酒生产质量的一致性。\n根据本发明，采用流化床技术，即，流化床干燥、流化床颗粒化、流化床 喷雾颗粒化和/或流化床涂层，特别适合于干燥头道麦芽汁的生产。这些方法 的特别优点在于，对于颗粒化生产的特别适宜性。由此，颗粒可涂覆一层或若 干层涂层，特别用其它的香味涂覆。然而，尤其是，包含在干燥的头道麦芽汁 内的香味可封装起来，这样，在储存时和可能的运输过程中，上述的香味不会 挥发掉。\n附图说明\n图1示出一传统啤酒生产工艺过程的流程图，\n图2示出根据本发明的麦芽汁颗粒生产的流程图，以及\n图3示出根据本发明从麦芽汁颗粒起始的啤酒生产的流程图。\n具体实施方式\n为了更好地理解本发明，首先，借助于图1简要地讨论用于酿造技术中的 诸工艺步骤，以及通常所采用的设备。啤酒生产的方法基本上可分为三个主要 的工艺过程，即，麦芽的生产、头道麦芽汁的生产以及发酵工艺过程。\n对于麦芽的生产，粗的大麦颗粒加工成麦芽，其中，在麦芽间内采用浸泡、 萌芽和窑烘的诸工艺步骤。在浸泡的过程中，颗粒吸收水分、供氧和清洗。其 后，在萌芽车间内进行萌芽，其中，空气的供给通常由通风机来实现，翻转设 备提供对萌芽材料的均匀翻转。麦芽化的目的主要是形成酶和对麦芽物质的有 控制的反应。在萌芽的工艺过程中，胚芽致使能分解颗粒物质的酶的形成。该 过程特别关系到蛋白质和淀粉的降解，以及其它物质的降解。在对于物质转化 必要的萌芽过程之后，通过抽取水分来停止萌芽的过程。技术人员指这种过程 步骤为窑烘。水分的抽取通常利用加热和通气来实现。窑烘致使麦芽获得香味 和颜色，其是各自品种的特色，并对生产类型的啤酒产生影响。窑烘之后，麦 芽通常具有一低于5％的含水率，以便其储存。在麦芽生产结束时，麦芽仍具有 颗粒的形状。大麦是用于底部发酵啤酒的麦芽生产的基本材料，除了大麦，也 可用其它的谷物类来进行麦芽化，例如，小麦、黑麦、斯佩耳特小麦和二粒小 麦。\n在头道麦芽汁制造的过程中，麦芽通常在水和酒花作用下加工成头道麦芽 汁。根据要求的饮料，也可用不同的糖类以及其它的含淀粉的基础材料进行加 工，例如，玉米、大米，其它的麦芽化的颗粒类和/或其它的未麦芽化的谷类。 此外，也可添加酶补充剂和无机的物质。麦芽的生产在酿造间内进行，这意味 着，装置和/或设备的实体是用于麦芽生产所必要的。在酿造间内的麦芽的生 产，即，酿造间的工艺过程通常包括六个部分的过程，也就是说，磨碾、捣碎、 过滤、麦芽汁蒸煮、热渣分离和麦芽冷却。\n为了在麦芽颗粒内继续酶的降解，其开始于麦芽车间中的装置，麦芽必须 以充分规定的方式进行磨碾。该磨碾过程通常在一麦芽磨碾厂内进行，该磨碾 厂的目的是分离颗粒的外皮，即所谓的去除残余颗粒的外壳，由此，外壳必须 尽可能处理为以备以后使用的备用品(将在下文中详细讨论)。在磨碾过程中， 含有淀粉的物体尽可能被粉碎。\n其后的捣碎通常在一麦芽浆大桶和一麦芽浆罐内进行。捣碎应理解为溶解 麦芽成分，尤其是淀粉和蛋白质，且借助于麦芽的酶将高分子的有机物质降解 为能溶解于水的形式。不溶性的淀粉降解为可发酵的糖分，其是捣碎过程中最 主要的过程。捣碎对于头道麦芽汁的生产起到一中心作用，因为在此过程中， 确定麦芽成分的基础，并因此确定啤酒的类型和啤酒的质量。捣碎过程开始于 混合一特定量的磨碎的谷物和一特定量的酿造水，即，所谓的麦芽浆。为了控 制该过程，要为啤酒酿造者提供以下诸参数：温度、时间、麦芽浆浓度，以及 低度下的麦芽浆浓度，及在低度下的氢离子的浓度。在捣碎过程中存在于捣碎 结束时的萃取溶液被称之为头道麦芽汁。\n过滤是在一过滤大桶或(较少使用)在一捣碎过滤器内进行。一般来说， 过滤应理解为对麦芽浆的溶解成分的分离，即，麦芽汁从不溶性成分，从所谓 的用过的颗粒中分离。用过的颗粒主要包括在磨碾过程中获得的外壳和蛋白 质，以及其它的淀粉和矿物质成分。对于过滤来说，整个麦芽浆泵送到过滤大 桶内。在桶底上方，过滤大桶具有一筛子底，即，所谓的活底。用过的颗粒放 在筛子底上，而麦芽汁通过筛子的狭缝从过滤大桶进入到麦芽汁罐中，这通常 通过泵送进行。用过的颗粒对于待过滤的麦芽汁形成一过滤层。大致地说，过 滤过程可分为两个步骤：扣除，即泵送存在于麦芽浆中的萃取溶液，也就是头 道麦芽汁，以及仍含有萃取液的用过颗粒的飞溅，其借助于热的酿造水，即， 所谓的飞溅水来进行飞溅。不久前，还已知有其它的分离技术问世。\n麦芽汁的蒸煮在一麦芽罐中进行。在蒸煮的过程中，添加酒花或酒花制品， 但在实践中有时也可添加糖分。酒花的添加给予麦芽汁以及其后通过发酵制成 的啤酒典型的苦味。为了在麦芽汁溶液中增加可发酵和/或不可发酵的萃取液 的比例，可添加糖分。在麦芽汁蒸煮之后，给出所谓的头道麦芽汁。表征头道 麦芽汁特征的是头道麦芽汁的成分。头道麦芽汁成分是发酵前溶解在麦芽汁内 的物质的百分比，例如，麦芽糖、蛋白质、维生素、微量元素和香味。头道麦 芽汁成分分别用％Plato或°Plato(以前使用)来量测。在发酵成酒精的过程 中，通过酵母作用通常大约三分之一的头道麦芽汁成分转化，其用重量百分比 来表示。因此，例如，一12％的麦芽汁导致酒精含量大约为4％(重量百分比)。 然而，还存在有其它的各种方法，其中，在酿造间的装置中形成非常高百分比 的含有麦芽汁的萃取液，其后，在发酵之后进行调整，通过稀释而使啤酒具有 一特定的酒精含量。\n麦芽汁蒸煮，要达到下列几个目的：为调整头道麦芽汁的含量而蒸发水分， 分离高分子蛋白质(所谓的破裂)，为固定麦芽汁成分而阻止酶的活化，消毒 麦芽汁，酒花物质的异构化，香味的构成(所谓的梅拉德反应)，以及去除不 希望的香味。这些目的均通过麦芽汁蒸煮过程中的热效应得以实现。\n在最终麦芽汁蒸煮完成之后，热渣破裂的分离通常在一漩涡中进行，其中， 包含在头道麦芽汁中的热渣从其余的头道麦芽汁中分离。热渣主要由已凝固的 蛋白质组成，即，在麦芽汁蒸煮的过程中，由于热的作用而结成块的蛋白质。 此外，热渣包含多酚物质和其它的悬浮成分。在漩涡中，借助于沿切向的泵入， 利用离心力的作用。热渣在漩涡的底部的中心处凝结成锥形的形状。这样分离 的头道麦芽汁其后被泵走。代替漩涡，还可使用其它的分离系统。\n在酿造装置内的最后部分的过程是麦芽汁的冷却，其中，头道麦芽汁从几 近蒸煮温度冷却到所谓的分离温度，例如6℃，冷却通常经一热交换系统来实 现。冷却的麦芽汁给以充分的通风。为了添加仅能在低温下存活的酵母，在发 酵之前冷却是必要的。在其后添加酵母之前，进行所谓的分离，麦芽汁被称之 为分离麦芽汁。就在添加酵母之后，分离的麦芽汁则称之为啤酒或生啤。现在， 冷却后的头道麦芽汁的主发酵在发酵器内进行。添加在麦芽汁中的酵母能开始 酒精的发酵。由此，糖分子在生化过程中转化成酒精、CO2，以及高达300挥发 性和非挥发的共生物质，及必须通过冷却而耗散的热量。在发酵开始时，酵母 需要增加地提供充足的氧供应，其可通过麦芽汁冷却之后的通风来实现。当可 发酵的萃取液的主部分已发酵时，主发酵即完成。此后，可进行进一步的冷却 和分离。接下来，在略微增加的压力下进行啤酒的储存和熟化，即，所谓的桶 塞压力，通常在深冷储存桶中。由此，余下的可发酵的萃取液尽可能地进行发 酵。借助于桶塞压力，以及低的储存温度，例如，1℃，则可固定啤酒中的CO2 的含量。此外，啤酒的储存导致确定啤酒和啤酒的一定的化学和物理的稳定 性。\n在储存结束时，啤酒存在有混浊现象，通常通过一所谓的硅藻土过滤装置 进行去除。其后，可进行一所谓的PVPP稳定，以达到一长的储存期。此外， 可进行一附加的啤酒碳酸饱和。然后，啤酒进入到压力桶内。从那里起，灌装 到瓶内、罐内、桶内或诸如此类的容器内，并保持其内的压力。在灌装过程之 前，可进行一加热杀菌法，以达到啤酒长的储存期。\n在图2中示出根据本发明制造干燥头道麦芽汁，特别是头道麦芽汁颗粒的 工艺过程。呈液体形的头道麦芽汁的制造与上述传统的头道麦芽汁的制造相 同。因此，可参考图1中的讨论。麦芽汁的冷却不再必要，但仍可实施。此后， 进行头道麦芽汁的干燥，这样，干燥后的头道麦芽汁尤其呈颗粒的形状，干燥 的物质或粉末可远比主要含水分的头道麦芽汁容易得多的方式进行运输。\n由此，使用流化床技术，即，流化床干燥、流化床颗粒化、流化床喷雾颗 粒化和/或流化床涂覆，该种技术是特别适用的。流化床的具体的优点在于， 一方面，其特别适用于颗粒的制造。更重要的是，另一方面已证实，采用流化 床技术，若在合适的温度过程中，特别是在70至80℃的流化床的温度，可以 没有头道麦芽汁的质量的损失，或仅有略微的质量损失。\n此外，颗粒可用一个或若干个其它的涂层进行涂覆，特别是用香味。然而， 特别是，包含在干燥的头道麦芽汁中的香味可被封装起来，这样，在储存或可 能的运输过程中，它们不会蒸发掉。另一优点是，更易于处理，特别是更适应 于储存。与传统的基础物质相比，颗粒的传输和流动特性以及无尘特性得到提 高。采用导致对应的最佳协同作用的本发明，麦芽汁生产的主要的浪费产品， 所谓的用过的颗粒，不会招致疏散的定位。\n在图3中，示出起始于根据本发明的干燥的头道麦芽汁的啤酒的生产工艺 过程。干燥的麦芽汁首先溶解在水中。由此，不连续地操作溶解技术，尤其是， 可采用批量操作溶解箱技术，但也可采用连续地操作溶解技术，特别是，用于 溶解结晶糖的非酒精的软饮料生产领域内的溶解技术。\n这种收回的头道麦芽汁可承受热处理，或紫外线的处理，以便在添加酵母 之前，消毒或巴氏法杀菌收回的头道麦芽汁。\n收回的头道麦芽汁调整到一适于添加酵母的温度。然后，进行传统方法的 发酵过程。因此，就这一点可参考上述关于图1中的讨论。\n采用本发明，可实现啤酒的连续生产。以前目标在于实现啤酒连续生产的 种种尝试之所以失败在于，在酿造间内装置中的工艺过程仅能断续地操作， 即，批量的方式。与此相反，根据现有技术的状态已可能进行连续操作的发酵 过程，然而，该技术不能有效地使用，因为酿造间装置的不连续的操作过程所 致。根据本发明，头道麦芽汁颗粒可储存在发酵厂内，尤其是在储存在筒仓内， 这样，一连续发酵的装置可连续地被供以再溶解的头道麦芽汁。因此，可实现 一连续发酵装置的有效的使用。此外，存在与不连续操作的酿造间装置相关的 问题，即，液体的头道麦芽汁的萃取成分不是单一的，因为所谓的最初和最后 流过的水的缘故。对于完全地提供液体的头道麦芽汁到发酵桶内，而在管道系 统内无造成头道麦芽汁的损失，这最初和最后流过的水是必要的。这根本的缺 点不是头道麦芽汁颗粒的连续操作的再溶解的情形造成，这样，一连续地操作 的发酵装置可供以具有单一萃取成分的再溶解的头道麦芽汁，因为最初的和最 后的流动水不是必要的。\n此外，采用本发明可在干燥头道麦芽汁过程中回收酿造间工艺过程所需要 的水，并在处理制备之后将该水再循环到酿造间，以便为新的酿造作准备(如 果需要的话)。因此，采用头道麦芽汁的集中生产，不仅可减少必要的水量， 还可在根本的程度上降低所需的能量。\n为了优化用于干燥或颗粒化液体的头道麦芽汁所需的能量，根据本发明还进一 步提出在漩涡和流化床装置之间使用一真空蒸发器。真空蒸发器根据原理是，随着 压力的降低，蒸馏的温度点显著地下降。据此，水的蒸馏温度在大约0巴的压力 下，可降低到35℃至45℃。在第一蒸发步骤中，只有用来去除水蒸气的真空泵的 操作需要能量。因此，仅需低的能量要求即可从液体的头道麦芽汁中去除大量的水 分。此外，还容易地去除不理想的容易挥发的香味。在另外的蒸发步骤中，必须额 外地供应热能，其中，应注意到，为了避免浓度提高的麦芽汁质量的损失，麦芽汁 的温度应保持在约80℃以下。\n此外，一真空的蒸发器也可用于蒸煮麦芽汁，以便达到麦芽汁蒸煮的主要目的， 即，以节能的方式去除通常约为8％的水分。根据传统的方法，麦芽汁蒸煮60至90 分钟，以便借助于产生的蒸汽达到规定的萃取量，以及去除容易挥发的不理想的香 味。这个过程基本上可通过真空蒸发器减小，这样，用于麦芽汁蒸煮所供应的能量 可相应地大大降低。