专利名称：一种制取低醇或无醇原汁发酵酒精饮料的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用硅橡胶复合膜进行脱醇制取低醇或无醇原汁发酵酒精饮料的方法。
背景技术：
原汁发酵低浓度酒精饮料主要包括啤酒和果酒(葡萄酒、苹果酒、山楂酒、梅酒、猕猴桃酒、以及其它果汁发酵酿造酒等)，在整个饮料市场中占有很大分额。以葡萄酒和啤酒为例，普通原麦汁发酵生产的啤酒中酒精含量在3～5％(w/w)之间，原葡萄汁发酵生产的葡萄酒中酒精含量在9～10％(w/w)或11～12％(v/v)。对于某些消费者来说，这样的酒精含量太高，限制了他们的消费。因此人们寻求脱除这些饮料中乙醇的方法，以制造更低酒精浓度的新型原汁发酵饮料产品。低醇或无醇啤酒已经工业化生产，除了部分是通过低浓度麦汁和特殊酵母发酵生产的以外，大部分是通过普通发酵啤酒脱乙醇后制成的。葡萄酒则主要通过脱除乙醇来制造低醇或无醇酒。由于低醇或无醇的啤酒和葡萄酒减少了乙醇含量，在满足人们对它们的饮用习惯的同时，消除了酒精的某些危害，其生产和消费都呈快速增长的趋势。据报道，德国的低醇或无醇啤酒已占啤酒消费总量的2％，低醇葡萄酒也已经在欧美占到2％以上的市场份额。
从水溶液中分离乙醇的方法有多种，如蒸馏、反渗透、膜萃取和渗透蒸发等。这些方法在啤酒和葡萄酒脱醇中都已有应用。例如，田洪波等人在2001年2月《啤酒科技》中介绍了一种采用低温真空蒸馏脱除啤酒中乙醇的方法。这种方法将啤酒中的挥发性组分蒸馏出，再将其蒸汽分级冷凝，使乙醇首先冷凝下来，然后再将蒸汽中的残余挥发性组份送回到原啤酒中吸收，保证啤酒在脱醇后仍然保持原有的风味。这种方法的工艺和设备都较复杂，操作的能耗高。美国专利4681767发明了一种反渗透方法来减少葡萄酒特别是发泡葡萄酒的酒精含量。为了保持原葡萄酒的水份总量和香味成份，该方法把反渗透的透过液进行再蒸馏，脱除乙醇后送回到原酒中。渗透液的再蒸馏使过程很复杂，缺乏经济性。美国专利4806366发明了一种双联反渗透葡萄酒以及啤酒的脱醇方法。该方法包含两个反渗透装置，一个是透醇的，一个是不透醇的。原料酒送入透醇装置，乙醇被截留，透过液再送回到原酒中。这种方法缺乏实际的可操作性。美国专利4963381发明了一种反渗透脱除葡萄酒和苹果酒中乙醇的方法。这种方法通过在脱醇循环中加入纯净水补充体积损失来避免氧化现象发生，从而能保持原酒的芳香物质不被氧化作用所败坏，但这种方法改变了原酒的风味。美国专利4816407发明了一种膜萃取方法来生产低醇葡萄酒或啤酒。这种方法采用选择性透过乙醇的致密无孔膜，如硅橡胶或反渗透膜，使原酒在膜的一面流动；在膜的另一面流动的是一种无毒的萃取剂，乙醇在其中的溶解比在水中还容易，这种方法可以保持原酒的芳香物质和风味，不过这种方法缺乏实际可操作性。美国专利5013436、5013447和5143526提出了用膜萃取方法来脱除啤酒和葡萄酒中的乙醇。该方法使用任何一种可透过乙醇的膜，在膜的透过一面使用一种气态萃取流体，流体主要成份是水蒸汽，水蒸汽的作用是平衡两面的水的活度，使原酒中的水不能透过，实现乙醇的选择性分离，这种方法同样缺乏实际可操作性。美国专利5817359发明了一种微孔膜渗透萃取方法来脱除啤酒、葡萄酒和苹果酒等中的乙醇。该方法使用聚丙烯微孔膜，以纯水作萃取剂，原酒和萃取剂分别在膜的两面循环流动，酒中的乙醇渗透进入萃取剂，使酒的乙醇浓度降低，同时保持酒中的其它香味成份不会损失太多，并避免酒在过程中由于氧化作用而变质，这种方法实际的技术可行性存在疑问。美国专利5385647发明了一种渗透蒸发方法来脱除啤酒和葡萄酒中的乙醇。该方法使用填充硅沸石的硅橡胶膜，选择性地脱除酒中的乙醇，对透过膜的乙醇蒸汽进行分段冷凝，分离回收香味物质并送回到原酒中，保持原酒的风味不变，这种方法的主要问题是所用的膜不具有高渗透通量，不可接受的巨大膜面积要求使其缺乏技术和经济上的可行性。
发明内容
1、发明目的本发明的目的是提供一种简便易行、经济实用的脱除原汁发酵饮料中醇类组份的方法从而制造低醇或无醇的并保持原有风味的饮料。
2、技术方案为实现上述目的，本发明所述的一种制取低醇或无醇原汁发酵酒精饮料的方法，其特征在于其制备过程包括以下两个步骤(1)将原汁发酵酒输送至硅橡胶复合膜进行渗透蒸发，醇类穿过复合膜被选择性地脱除，截留在复合膜表面的即为低醇或无醇的酒；(2)穿过复合膜的渗透蒸汽在真空状态下被分段冷凝下来，作为高度的蒸馏酒产品或脱醇酒的香味增强物质。
所述的将原汁发酵酒输送至硅橡胶复合膜进行渗透蒸发的过程是一个分批循环脱醇过程，原汁发酵酒在由密闭容器、泵、热换器和一个复合膜组件或多个并联的复合膜组件构成的回路中循环流动进行脱醇。
所述的将原汁发酵酒输送至硅橡胶复合膜进行渗透蒸发的过程是一个连续脱醇过程，原汁发酵酒在泵的驱动下，依次经一个或多个串联的换热器和复合膜组件进行脱醇。
所述的分段冷凝至少有两段，第一段的温度控制在O～-20℃之间，第二段的温度控制在-15～-30℃之间。
本发明利用硅橡胶复合膜制备低醇或无醇原汁发酵饮料的方法有两种，其一为分批脱醇的方法，其二为连续脱醇的方法。
分批循环脱醇的方法是(1)把每一批原发酵酒置于一个密闭的容器中，容器与泵、换热器、一个膜组件或多个膜组件的并联组合以及其它辅助设备和仪器构成一个闭合的循环回路；在泵的驱动下，原酒液在循环流动中通过膜组件，乙醇穿过膜被分离除去；酒在回路中的循环流动时间由所要求达到的降低乙醇浓度的目标决定；达到指定的乙醇浓度后，新酒被泵从容器中送到另外的容器储存等待下一步处理；系统准备加工下一批酒。
(2)透过膜的乙醇以及其它挥发性物质与水的混合蒸汽由一个真空状态下的系统处理；系统包括真空泵、两个以上的冷凝器、冷凝液收集容器和输送泵以及其它辅助的设备和仪器；冷凝器与真空泵为串联连接，从膜下游到真空泵，冷凝温度逐级下降，冷凝液的组分根据沸点的不同而被区分开；主要含乙醇的冷凝液被收集用于制作高酒精含量的酒品(如白兰地)；主要含原酒香味成分的冷凝液被收集起来用于产品酒的调制，以保持和增强原酒的风味。
连续脱醇的方法是(1)由输送泵、一个或多个换热器、一个膜组件或多个串联连接的膜组件、产品酒储存容器构成一个密闭的串联系统；来自原酒容器或生产过程的酒被泵输送通过串联膜组件；酒的流量控制和膜组件的通路设计保证其在膜面上的停留时间足够将乙醇的浓度脱除到要求的目标，也可在操作中改变这些设计来改变产品酒的最终乙醇浓度；脱醇的酒最终流入产品容器等待下一步处理。
(2)透过膜的渗透蒸汽处理方法与分批循环脱醇方法完全相同。
3、有益效果本发明与现有技术相比，其显著优点是制取工艺简单，可操作性强，成本低廉，制取的发酵饮料其含醇量较低，完全可以满足消费者对酒精浓度低的要求，而且脱醇后的饮料仍可保持原酒的风味。
四
图1是原汁发酵低浓度酒精饮料脱醇的分批生产过程流程。
图2是原汁发酵低浓度酒精饮料脱醇的连续生产过程流程。
其中1-原料酒储罐；2-进料泵；3、12、13-换热器；4、5、6-复合膜组件；7-一级冷凝；8-二级冷凝；9、10-冷凝液收集；11-真空泵；14-产品酒储罐。
五具体实施例方式
实施例1用一个硅橡胶复合膜面积为0.024m2的膜组件，按图1的流程，取啤酒(金陵牌，南京啤酒厂)3L加热到40℃进行渗透蒸发脱醇，原酒乙醇浓度＞3.7％(w/w)。经5个小时循环，啤酒中的乙醇含量被降到1％以下，体积减少到2.6L。高沸点冷凝液含乙醇约20％，占渗透总量的大部分。很少量的低沸点冷凝液返回到脱醇酒并补水至体积3L，加入干冰补充二氧化碳损失。脱醇啤酒外观颜色与原酒完全相同，品尝的口感与原酒几乎完全相同。高乙醇含量的冷凝液无色透明，品尝的感觉是带浓厚啤酒味的蒸馏酒。
实施例2与实施例1的方法相同，取干红葡萄酒(张裕干红，烟台张裕公司)3L加热到40℃进行渗透蒸发脱醇，原酒乙醇浓度12％(V/V)或9.2％(W/W)。经过/8个小时循环，葡萄酒乙醇含量被降到5.5％(V/V)，体积减少到2.5L。高沸点冷凝液含乙醇超过40％，占渗透总量的大部分。很少量的低沸点冷凝液返回到脱醇葡萄酒中，并补充纯水至原体积3L。脱醇葡萄酒外观颜色与原酒完全相同，品尝的口感与原酒几乎完全相同。高乙醇含量的冷凝液无色透明，品尝的感觉是带浓厚葡萄酒香味的蒸馏酒。
实施例3与实施例1的方法相同，取干红葡萄酒(张裕干红，烟台张裕公司)3L加热到40℃进行渗透蒸发脱醇，原酒乙醇浓度12％(V/V)或9.2％(W/W)。经12个小时循环，葡萄酒乙醇含量被降低到3.2％(V/V)，体积减少到2.4L。高沸点冷凝液含乙醇超过37％，占渗透总量的大部分。很少量的低沸点冷凝液返回到脱醇葡萄酒中，并补充纯水至原体积3L。脱醇葡萄酒外观颜色与原酒完全相同，品尝的口感与原酒几乎完全相同。高乙醇含量的冷凝液无色透明，品尝的感觉是带浓厚葡萄酒香味的蒸馏酒。
实施例4用10张面积0.024m2的平板膜构成一个板筐式串联膜组件，按图2的流程，将啤酒(金陵牌，南京啤酒厂)30L加热到40℃并以5L/h的流量泵送，通过膜组件进行渗透蒸发脱醇。膜组件进口处的原酒乙醇浓度＞3.7％(w/w)，出口处啤酒的乙醇含量被降到1％以下，收集到一个容器中，体积减少到约26L。高沸点冷凝液含乙醇约20％，占渗透总量的大部分。很少量的低沸点冷凝液加回到脱醇酒并补水到体积30L，加入干冰补充二氧化碳损失。脱醇啤酒外观颜色与原酒完全相同，品尝的口感与原酒几乎完全相同。高乙醇含量的冷凝液无色透明，品尝的感觉是带浓厚啤酒味的蒸馏酒。
权利要求
1.一种制取低醇或无醇原汁发酵酒精饮料的方法，其特征在于其制备过程包括以下两个步骤(1)将原汁发酵酒输送至硅橡胶复合膜进行渗透蒸发，醇类穿过复合膜被选择性地脱除，截留在复合膜表面的即为低醇或无醇饮料；(2)穿过复合膜的渗透蒸汽在真空状态下被分段冷凝下来，作为高度的蒸馏酒产品或脱醇酒的香味增强物质。
2.根据权利要求1所述的制取低醇或无醇原汁发酵酒精饮料的方法，其特征在于所述的将原汁发酵酒输送至硅橡胶复合膜进行渗透蒸发的过程是一个分批循环脱醇过程，原汁发酵酒在由密闭容器、泵、换热器和一个复合膜组件或多个并联的复合膜组件构成的回路中循环流动进行脱醇。
3.根据权利要求1所述的制取低醇或无醇原汁发酵酒精饮料的方法，其特征在于所述的将原汁发酵酒输送至硅橡胶复合膜进行渗透蒸发的过程是一个连续脱醇过程，原汁发酵酒在泵的驱动下，依次经一个或多个串联的换热器和复合膜组件进行脱醇。
4.根据权利要求1、2或3所述的制取低醇或无醇原汁发酵酒精饮料的方法，其特征在于所述的分段冷凝至少有两段，第一段的温度控制在0～-20℃之间，第二段的温度控制在-15～-30℃之间。
全文摘要
本发明公开了一种制取低醇或无醇原汁发酵酒精饮料的方法,其步骤是:将原汁发酵酒输送至硅橡胶复合膜进行渗透蒸发,醇类穿过复合膜被选择性地脱除,截留在复合膜表面的即为低醇或无醇饮料;穿过复合膜的渗透蒸汽在真空状态下被分段冷凝下来。渗透蒸发是一个分批循环脱醇过程,原汁发酵酒在由密闭容器、泵、换热器和一个复合膜组件或多个并联的复合膜组件构成的回路中循环流动进行脱醇。渗透蒸发也可以是一个连续脱醇过程,原汁发酵酒依次经一个或多个串联的换热器和复合膜组件进行脱醇。本发明优点是制取工艺简单,可操作性强,成本低廉,制取的发酵饮料其含醇量较低,可以满足消费者对酒精浓度低的要求,而且脱醇后的饮料仍可保持原酒的风味。
文档编号C12G3/02GK1373181SQ02112758
公开日2002年10月9日 申请日期2002年3月14日 优先权日2002年3月14日
发明者张志炳, 肖泽仪, 李磊, 谭淑娟 申请人:南京大学