精制的基于谷物的饮料的制作方法

发明领域本发明整体上涉及谷物的水性提取物的发芽和制备(例如通过糖化制备)，包括用于生产啤酒的方法。因此，本发明提供了一种用于从大麦谷粒制备啤酒的低投入、快速且连续的方法。该方法可以在单个设施中执行。本发明同样适用于其他谷物谷粒-包括大米、高粱、玉米、小米和小麦-的水性提取物的发芽和制备，以及包含辅料的酿造方法。

背景技术：

0、发明背景

1、在商业麦芽制造过程中，大麦谷粒在受控条件下发芽或制成麦芽，这些条件允许淀粉胚乳的淀粉和蛋白质储备在4-6天的时间内部分动员。通常通过将干燥的大麦谷粒浸入水中来开始麦芽制造过程。这个过程被称为浸泡，其目的不仅是清洁谷物，而且还将其水分含量提高到约40％(w/w)，以便随后的胚乳动员步骤更快地发生。在浸泡过程中，将水排出一次以使谷物再通气。该步骤被称为“空气静置”并且被认为是必要的，主要是因为浸没的谷粒在约16小时后变得缺氧。在大约8小时的“空气静置”之后，将谷物重新浸入水中以在另外8小时的时间段内-或在一系列再浸泡步骤中完成浸泡处理。将干燥谷粒的水分含量增加到40％或更高的两步浸泡过程总共需要约32小时。在一些麦芽厂，使用喷雾浸泡技术。

2、浸泡的谷粒被铺开用于发芽，在此期间，由糊粉和盾片上皮细胞分泌的酶-与淀粉胚乳细胞中预先存在的一些酶一起-降解细胞壁、淀粉和蛋白质。在正常的发芽条件下，植物激素赤霉酸(ga)被认为是在节点区域(nodal region)或胚胎的其他地方合成的，它由此处沿着水梯度扩散(fincher，2011)。

3、麦芽制造者通常旨在尽可能快速地诱导谷粒中尽可能多的淀粉降解酶的合成。在许多商业制麦计划中，添加ga以加速从糊粉层分泌酶的过程。淀粉降解酶-包括α-和β-淀粉酶，淀粉脱支酶和α-葡萄糖苷酶-将谷物的淀粉储备部分解聚为单糖、低聚糖和葡萄糖(smith et al.,2005；关于所述β-淀粉酶，值得注意的是，这些在谷物发育期间沉积在淀粉胚乳中)。随后淀粉的解聚产物被酵母细胞用作碳源并发酵成啤酒乙醇。糖化力(diastaticpower)是一种麦芽生产质量参数，其指的是淀粉降解酶电池的活性水平，酿造需要高值。

4、大麦谷粒的其他主要成分包括储存蛋白质，其也存在于死亡淀粉胚乳细胞中，并且包括大麦醇溶蛋白以及水和盐溶性蛋白质。这些蛋白质的解聚也在麦芽制造过程中自然开始，但酿造者可以控制这些蛋白质的降解程度，从而释放足够的肽和氨基酸以在啤酒厂的后续发芽步骤期间支持酵母生长。然而，如果储存蛋白质的降解过多，则释放的蛋白质会在酿造过程中造成困难。特别地，高水平的所释放可溶性蛋白质能够沉淀并在最终啤酒产品中形成不希望的浑浊(haze)或增加啤酒储存期间strecker醛形成的可能性。在麦芽生产质量的规格中，发酵期间酵母生长需要足够水平的游离氨基氮(fan)。kolbach指数是可溶蛋白质：总蛋白质比率的量度，麦芽通常优选产生足够的kolbach指数。因此，蛋白质降解的程度是麦芽制造者的持续挑战。除了可能与过量提取的蛋白质相关的啤酒沉淀问题之外，非常高的fan水平也可能通过形成异味的可能性而导致困难。

5、麦芽制造者还试图诱导高水平的酶，其降解大麦谷粒中的细胞壁多糖，特别是(1,3；1,4)-β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖。不完全降解的(1,3；1,4)-β-葡聚糖对于啤酒制造商来说尤其麻烦，因为它们可以以可溶形式从麦芽中提取，形成高粘度水溶液，从而减缓啤酒厂中的过滤过程并导致不希望的在最终啤酒中的浑浊。因此，低水平的可溶性(1,3；1,4)-β-葡聚糖代表了重要的麦芽生产质量参数，而高水平的(1,3；1,4)-β-葡聚糖酶仍然是麦芽质量的重要指标。

6、如上所述，麦芽制造过程通常需要约4-5天。在受控的发芽步骤之后，将湿麦芽从约40％的水分含量干燥至4％至5％的水分含量。这种称为窑烤(kilning)的干燥过程非常耗能，并且是该行业的主要成本。

7、由于多种原因，窑干被认为是啤酒生产的重要部分。一个重要原因是在发芽期间形成了小根(也称为“秆(culm)”)。小根(rootlet)具有苦味，这会影响啤酒的余味，此外，小根可能会给啤酒增加不希望的颜色(参见由shokuhin sangyo shimbun出版的beerbrewing technology(1999):183以及us9,326,542)。一旦绿色麦芽已经窑干了，就可以很容易地例如使用脱粒机(deculmer)除去小根。那么，根据d.e.briggs的“malts andmalting”一般教科书，“必须去除秆[...]，因为它们极其吸湿，富含可溶性含氮物质，含有味道不佳和苦味的物质，并且能够富含二氧化硫和/或亚硝胺。麦芽从窑中剥离以帮助冷却后，，并且在小根吸收空气中的水分而变得松弛和柔韧(不脆)并因此更难以破碎和分离之前，应尽快进行脱粒”(d.e.briggs,malts and malting；p695 first edition,1998，由blackie&professionals出版,london,isbn0 41229800)。

8、窑干麦芽通常具有4.5-5.0％的水分含量。窑干麦芽随后通过公路、铁路或海运从麦芽制造厂运输到啤酒厂。这涉及这样的事实，即麦芽制造和酿造过程传统上在不同的地点进行，并且通常由不同的公司实体进行。

9、在啤酒厂中，碾磨窑干的麦芽以破碎开谷粒，并且所得的内容物在称为糖化的过程中用热水提取。提取的材料包括如上所述的部分降解的淀粉、蛋白质和细胞壁分子，并且这些物质通过从麦芽中提取的内源谷粒酶进一步降解。在此阶段，一些酿酒商添加额外-且通常更便宜的碳源(辅料)-以支持随后的酵母发酵过程并抵消较高的麦芽成本。所述辅料可以是来自未发芽谷粒的大麦、大米、小麦或其他谷物粉，但是它们的添加可能需要伴随添加水解酶，因为麦芽中的内源酶不足以降解辅料的组分。添加的酶通常来自未纯化且相对便宜的真菌和/或细菌培养物提取物。在一些国家，添加外源酶是不合法的，特别是在啤酒必须在严格管制的条件下生产的情况下。

10、淀粉和在热水中提取的其他胚乳组分的进一步降解在称为糖变(saccharification)的过程中进行。在糖化(mashing)之后，通常在过滤槽中过滤提取物并冷却。提取物可以在啤酒花或啤酒花提取物存在下煮沸，冷却后，加入酵母培养物，将释放的糖发酵成乙醇。如此生产的啤酒通常在装瓶前成熟并过滤。啤酒也可在装瓶前进行碳酸化。

11、发明概述

12、本发明提供了快速发芽和制备谷物的水性提取物的方法。该方法显著加速了制备用于生产基于谷物的饮料的麦芽汁的过程，同时保持了用高水平的可发酵糖制备所述麦芽汁的可能性，优选具有低水平的β-葡聚糖和木聚糖。特别地，由所述麦芽汁制备的饮料的特征在于低水平的涩味。

13、本发明证明，能够在单个位置进行从干大麦谷粒到啤酒的连续和整合的酿造过程。在这方面，本发明提供了通过恒定通气将谷粒组合浸泡和发芽至水分含量例如>30％、优选>35％的方法。因此，本发明可以提供通过消除麦芽的干燥的显著节水效果以及例如通过省略窑干步骤的显著节能效果。

14、在本发明中，将谷粒在水性溶液(aqueous solution,通常为水)中浸没并孵育，其中向所述液体供应o2。通常，所述o2在整个培养过程中连续供应，例如可以在20至72小时的范围内供应，并且通常允许谷粒不仅达到适当的水分含量而且还以受控的方式发芽。发芽步骤还可包括一个或多个空气静置(air-rest)，通常在通气下在水性溶液中的孵育步骤之后。通过添加一种或多种能够加速发芽的化合物，可以缩短这种受控的发芽过程。例如，植物激素赤霉酸(ga)可以加入到含水液体中--从开始或孵育期间-。ga‘激活’其靶细胞中，即大麦谷粒的糊粉和盾片上皮中的基因表达，包括编码淀粉、贮藏蛋白和细胞壁多糖水解所必需的内源酶的基因。因此，使用本发明，浸泡和发芽所需的总时间可以从常规酿造过程中的超过5天减少到～2天或更短。

15、在组合的浸泡和发芽过程之后，本发明的方法包括精细分割发芽的谷物谷粒的步骤。本发明的一个特别令人感兴趣的方面是本发明的方法允许在发芽后立即精细分割发芽的谷物谷粒。因此，该方法通常不包括干燥发芽的谷物谷粒的步骤。具体而言，该方法不包括窑干发芽的谷物谷粒的步骤。如上所述，窑干的一个重要方面是允许容易地去除小根。在干燥之前，难以实现小根的去除。然而，根据本发明方法制备的发芽的谷物谷粒具有显著减少的小根(通常每100g发芽大麦(干重)小于4g)，并且如本发明所示，窑干步骤不是根据本发明的方法发芽的谷物所需的。

16、发芽的谷物谷粒可以例如通过对发芽的谷物谷粒进行湿磨来精细分割，然后进行制备含水性提取物的步骤，例如，通过在预定温度下糖化任何合适的时间，如下文中在“制备含水性提取物”部分中所述。在糖化过程中通过添加催化淀粉、贮藏蛋白和细胞壁多糖降解的外源酶的混合物，可以促进释放的糖类、例如多糖和蛋白质的转化。酶可以从大麦本身、麦芽或其他来源部分纯化，或者可以从可以从商业来源购买的真菌和/或细菌酶混合物中部分纯化。

17、除了如上所述的益处之外，本发明不仅消除了对麦芽进行窑干的需要，而且还消除了将干燥的谷粒从麦芽厂运输到啤酒厂的需要。通过这种结合浸泡和发芽的发明可以节省高达50％的能源成本，这可以大大减少行业的碳排放量。这一点非常重要，因为全球范围内在大多数国家的减少麦芽制造和酿造行业的碳排放量的立法和税收压力越来越大。

18、此外，在可持续性的背景下，本发明允许在已经存在的啤酒厂设备中进行啤酒的整个生产，因此几乎不需要额外的资本支出。

19、在所附权利要求书中进一步限定了本发明。

技术实现思路

0、概述

1、必须以对社会、经济和环境负责的方式解决未来水和能源短缺的挑战。在这方面，本发明在减少水和能量使用方面有助于啤酒生产的长期可持续性。通过消除窑干燥过程，结合浸泡和发芽直接结合到酿造过程中，本发明方法的应用大大降低了啤酒制造的投入和运行成本。

2、本发明可以通过多种方式有助于降低投入成本并减少麦芽制造和酿造工业的环境压力，包括：

3、-目前需要数天才能完成的浸泡和发芽过程可以更快地完成

4、-浸泡和发芽过程可以在单个地点在单个容器中进行

5、-可以消除传统的空气静置和麦芽制作过程的第二个浸泡步骤

6、-这些过程可以减少例如高达40％的用水量

7、-可以消除窑干麦芽的昂贵加热成本

8、-可以消除将麦芽从麦芽厂转移到啤酒厂的昂贵运输成本

9、-执行本发明方法所需的设备和工厂可以与酿造厂中的现有设备兼容，因此不需要大量的新资本支出。

10、

11、引用文献

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