低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法
2023-09-17 12:17:40
專利名稱：低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法
技術領域：
本發明涉及低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的製造方法。
背景技術：
(1)無醇及低醇原汁發酵酒精飲料的由來原汁發酵酒精飲料主要包括啤酒、果酒(葡萄酒、蘋果酒、山楂酒、梅酒、獼猴桃酒以及其它果汁發酵釀造酒等)和黃酒，在整個飲料市場中佔有很大份額。普通原麥汁發酵生產的啤酒中酒精含量在3～5％(w/w)之間，原葡萄汁發酵生產的葡萄酒中酒精含量在9～10％(w/w)或11～12％(v/v)，糯米加酒麴發酵生產的黃酒中酒精含量則在15～25％(w/w)之間。近幾年來，隨著人們生活水平的提高和健康意識的增強，以及某些工作性質的約束，無醇及低醇酒精飲料越來越受到大眾的歡迎和喜愛。這類飲料由於降低了酒精的含量，減少了酒精對人體的危害，同時很大程度上保持了其原有的色澤及風味，並且含有人體所必需的多種胺基酸，多酚化合物和微量元素，低熱量、助消化，減少血管中脂肪沉積，符合綠色健康消費趨勢的需求，特別適合女士、老人、兒童、司機、疾病患者及時尚青年等各類人群的需要。在以上背景下，國際上尤其是歐美一些西方發達國家，看好無醇及低醇酒精飲料的市場前景，積極研製並生產這方面的產品，已取得了可喜的成績。
(2)無醇和低醇酒精飲料的定義目前國內有關部門及啤酒釀造工作者，對無醇及低醇的基本定義可歸納如下無醇啤酒是酒精體積分數在0.5％以下的一種啤酒飲品。其原材料與普通傳統啤酒相同，基本風格接近於普通傳統啤酒，但又是一種具有一定特色的新型啤酒。低醇啤酒是酒精體積分數為0.5％～2.5％的新型啤酒。它所用的原材料與普通啤酒相同，風格接近於普通啤酒，有些產品具有一定特色。
2003年1月1日起實施的《中國葡萄酒技術規範》中明確定義低醇葡萄酒是指採用鮮葡萄或葡萄汁經全部或部分發酵，經特種工藝加工而成的飲料酒，所含酒度1％-7％(v/v)；無醇葡萄酒是指採用鮮葡萄或葡萄汁經過全部或部分發酵，經特種工藝脫醇加工而成的飲料酒，所含酒度不超過1％(v/v)。
至於無醇和低醇黃酒的定義，目前國家尚無專門的行業標準規定。我們認為，酒精含量低於10％的黃酒可認為是低醇黃酒，而低於1％酒精含量的黃酒可認為是無醇黃酒。
(3)目前的無醇及低醇原汁發酵酒精飲料的生產技術目前，世界上生產無醇或低醇酒精飲品的方法主要有兩類。一類是用限制發酵的方法降低製酒發酵過程中生成的乙醇含量，另一類是製成酒精飲料後再脫酒精。前一類方法主要包括專一酵母發酵，改變糖化工藝和改變發酵工藝等，其無須額外的設備投資，但工藝過程複雜，而且在限制乙醇生成的同時，也在很大程度上限制了酒中其他風味物質的生成，造成酒品質的下降。八十年代以來，關於後一類方法的研究層出不窮，已基本取代了前類技術。這類研究方法主要包括蒸餾、萃取、膜分離、超臨界、冷凍結晶等單元操作。其中常、減壓蒸餾法是目前國內外用於製備低醇或無醇發酵飲料的較普遍的方法。常壓蒸餾法是將常規發酵製得的酒精飲料常壓下加熱蒸發除掉酒精，但過程中CO2、揮發性物質及熱敏性物質也大量逸失或變性。現在普遍採用真空蒸餾，可以在低溫條件下加熱蒸餾，減少50％～70％的酒精的葡萄酒，使酒精含量低於0.5％v/v，同時可一定程度避免芳香物的熱損傷。徐朝暉，Barth，Boucher，孫尤海等人採用該方法獲得了脫醇產品。[參見徐朝暉，低醇啤酒與無醇啤酒工藝概述，釀酒，2003(30)59-63；Barth；Norbert，Process for the production of fermented drinks with reduced alcoholcontent，US PatentNo.4,804,554；Boucher，A.R.Perparation of wine having a low caloriecontent and a reduced alcohol content，US PatentNo.4405652.209；Boucher，A.R.Preparation of alcohol free wine，US PatentNo.4775538；孫尤海，陳海昌，鄂文杰，無醇果酒及製法，中國專利，No.93104724.2]原酒中的芳香物質是一些低濃度(ppm級)的揮發性有機物質，包括醇類，醛類，酯類，內酯類，羧酸類，烴類，苯酚類，醚類和萜烯類，常壓沸點範圍在40～200℃。按照沸點範圍，可將這些芳香物質分為四類(1)沸點低於乙醇類芳香物，主要包括甲醇，乙酸乙酯，乙醛等，(2)乙醇；(3)沸點高於乙醇類芳香物，主要為雜醇油，即正丙醇，異戊醇，丁醇，異丁醇等；(4)沸點最高的芳香物，主要為醋酸，乳酸乙酯，己醇，辛醇等。一定量的天然芳香物質在原酒的脫醇過程中會伴隨乙醇一同脫出，從而造成產品酒的風味損失，同時若加熱處理不當，易導致產生熱變性。特別需要指出的是原酒中某些芳香組分如甲醇，雜醇油等是原酒中的主要有害物質，飲用過量後可使人嚴重中毒。甲醇的代謝產物—甲醛和甲酸的毒性更大。過高的雜醇油能使神經系統充血，使人頭痛，其毒性隨分子量增大而加劇，此外雜醇油等在原酒中比例失調，則會引起產品酒的苦、澀、酸、辛等怪味。前人關於真空蒸餾法製備脫醇酒品的文獻以及專利報導中都只是簡單地將原酒(主要為啤酒和葡萄酒等)中的主要芳香物成分回收，而如果因發酵階段造成現有的原酒中芳香物組分比例不理想，以及根據市場口味需求的變化需要對芳香物組成做出相應調整，現有文獻和專利都沒有提供切實有效的解決方法。因此採用特殊的超短時接觸-低溫精餾法可以溫和、定向地分離和重組原酒中各類天然芳香物質，從而既可以充分保證產品的口感、風味的保持，又可以對品質欠佳的原酒進行有效地調整，更可以根據市場需要對新品種酒進行優化和創新。
發明內容
發明目的本發明以兩座超短時接觸-低溫雙塔精餾塔為核心構成一個過程，用於定向脫除原汁發酵酒精飲料如啤酒、果酒(葡萄酒、蘋果酒、山楂酒、梅酒、獼猴桃酒以及其它果汁發酵釀造酒)和黃酒等中的乙醇和其它有害物質，同時進行原酒中各芳香物的有目的地分離和重組，以製造低醇或無醇的新型酒類產品。
本發明的技術方案如下一種低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法它是將原酒在第一塔中進行超短時接觸-低溫減壓蒸餾，第一塔塔底得到脫醇料液，第一塔塔頂得到水、乙醇和芳香物的混合物，第一塔塔頂餾分低溫進入第二塔中部，第二塔採取減壓分餾、塔頂多級冷凝-多側線採出方式，以達到精細分離各芳香物質的目的，第二塔塔頂餾分為常壓沸點低於乙醇的芳香物，通過控制分凝器溫度和控制回流比的方式定向採出各類芳香物，並有目的地去除部分甲醇，第二塔塔中部側線採出乙醇產品，第二塔塔下部側線採出部分沸點高於乙醇的芳香物(雜醇油)，而第二塔塔底殘留液則為沸點最高的芳香物成分，將第一塔塔底的脫醇料液、第二塔塔頂分級冷凝得到的芳香物以及第二塔塔底芳香物混合，並補加適量蒸餾水，即可得到保持原有風味和口感的低醇或無醇原汁發酵酒精飲料。
上述的低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法，通過調節塔頂分凝器溫度和兩塔的各線採出量，可調配出不同風味的新酒品。
本發明中，所述的低醇或無醇的新型酒類產品的乙醇質量含量根據需要可任意低於原酒的乙醇含量，最低可達到0.5％。
本發明中，所述的兩座精餾塔串聯並連續操作，並在減壓和低溫下進行；兩座塔底的加熱方式均採用超短時加熱接觸蒸發器，可有效避免物料的熱敏變質。
本發明中，所述的過程技術包括如下幾個步驟將原酒在第一塔中進行超短時接觸-低溫蒸餾操作，塔底得到脫醇料液，塔頂得到水、乙醇和芳香物的混合物，低溫進入第二塔中部；第二塔減壓分餾採取塔頂多級冷凝-多側線採出方式，以達到精細分離各芳香物質，塔頂餾分為沸點低於乙醇的芳香物，通過控制分凝器溫度和控制回流比的方式定向採出各類芳香物，並有目的地去除部分甲醇，塔中部側線採出乙醇產品，塔下部側線可採出部分沸點高於乙醇的芳香物(雜醇油)，而塔底餾分則為沸點最高的芳香物成分，將第一塔塔底的脫醇料液、第二塔塔頂分級冷凝得到的芳香物以及第二塔塔底的芳香物混合，並補加適量蒸餾水和進行後期修飾，即可得到保持原有風味和口感的低醇或無醇原汁發酵酒精飲料。
本發明中，所述的第一塔的原酒進料溫度在15～50℃之間，最好為20～40℃之間；塔頂操作壓力在2667Pa～13333Pa之間，最好為2667Pa～5998Pa之間。
本發明中，所述的第一塔的塔頂得到的水、乙醇和芳香物的混合物佔原酒進料質量的15～50％。
本發明中，所述的第二塔的原酒進料溫度在15～50℃之間，最好為20～40℃之間；塔頂操作壓力在2667Pa～13333Pa之間，最好為2667Pa～5998Pa之間。
本發明中，所述的第二塔塔頂採出沸點低於乙醇的芳香物及除去部分甲醇，塔頂採用多級分凝器和全凝器進行冷凝，冷凝溫度在-20～20℃之間。
本發明中，所述的第二塔塔頂採出的沸點低於乙醇的芳香物的回收率最高可達95％，而除去的甲醇最高可佔原酒甲醇含量的80％。
本發明中，所述的第二塔塔中部側線採出乙醇質量含量在60％～95％之間。
本發明中，所述的根據脫醇酒風味需要，第二塔塔下部側線採出部分沸點高於乙醇的芳香物(雜醇油)可佔原酒中雜醇油含量的0～100％。
本發明中，所述的第二塔塔底部採出的沸點最高的芳香物成分的常壓沸點範圍在120～200℃。
本發明中，所述的過程可以對原汁發酵酒精飲料的最終產品進行，也可以在酒的釀造過程的某個中間階段進行(如在發酵時)。
本發明中，所述的兩座精餾塔底部均配備了超短時加熱蒸發器，在其中料液與器壁接觸時間小於1秒，可有效避免原酒在加熱過程中熱敏性變質。
四
圖1是本發明的低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法流程示意圖，其中1.原酒容器；2.泵；3.預熱器；4.第一精餾塔；5.全凝器；6.回流儲罐；7.超短時加熱蒸發器；8.第二精餾塔；9.一級分凝器；10.回流儲罐；11.超短時加熱蒸發器；12.二級分凝器；13.三級分凝器；14.全凝器；15，16，17，18.泵；19.甲醇富集儲罐；20.酒精儲罐；21.雜醇油儲罐；22.低醇或無醇產品酒儲罐。
五、具體實施方法實施例1採用兩座低溫分離精餾塔，塔徑分別為200mm和100mm，理論板高度均為60塊，使用江蘇華基塔業生產的SINOPAK-500絲網填料，塔底再沸器均為料液與熱源超短時接觸的薄膜蒸發器(衡陽市金山中藥設備製造有限公司生產的NB系列-12m2加熱面積的薄膜蒸發器)。按圖1的流程，以10Kg/h的進料量從容器1取乾紅葡萄酒(張裕幹紅，煙臺張裕公司，原酒乙醇濃度約為15.77％(w/w))加熱到35℃進入第一精餾塔4，塔頂操作壓力為6665Pa，回流比為20。塔頂採出水、乙醇和芳香物的混合物約為2Kg/h，於35℃進入第二精餾塔8；塔底採出8Kg/h的脫醇料液，輸送進入低醇或無醇產品酒儲罐22。第二精餾塔塔頂操作壓力為6665Pa，回流比為30。塔頂一級分凝器9溫度約在15℃，二級分凝器溫度12約在7℃，三級分凝器13溫度約在-15℃。三級分凝器13冷凝下的液態芳香物約0.007Kg/h，進入低醇或無醇產品酒儲罐22；三級凝器13未冷凝下的蒸汽進入全凝器14，全凝器14的溫度約在-20℃，冷凝後儲存在甲醇富集儲罐19，流量約為0.003Kg/h。第二精餾塔塔中部(約從頂部數40塊理論板位置)得到酒精，經泵15輸送進入酒精儲罐20，流量約為1.40Kg/h，乙醇含量為90～95％。第二精餾塔塔下部(約從頂部數50塊理論板位置)得到雜醇油組分，經泵16輸送進入雜醇油儲罐21，流量約為0.44Kg/h。第二精餾塔塔底部得到沸點最高的芳香物組分，經泵17輸送進入低醇或無醇產品酒儲罐22，流量約為0.44Kg/h。低醇或無醇產品酒儲罐22中產品酒由第一塔塔底的脫醇料液，第二塔頂芳香物以及第二塔底芳香物混合而成，並補加適量蒸餾水和進行後期修飾。低醇或無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。產品酒成分分析表明乙醇含量為0.5％，甲醇含量大幅下降，僅為原酒的50％，雜醇油含量根據需要適當下調，其他芳香物成分含量幾乎無變化。
實施例2從容器1取乾紅葡萄酒加熱到15℃進入第一精餾塔4，塔頂操作壓力為2667Pa，回流比為15。塔頂採出水、乙醇和芳香物的混合物於15℃進入第二精餾塔8，第二精餾塔塔頂操作壓力為2667Pa，回流比為25。塔頂一級分凝器9溫度約在17℃，二級分凝器溫度12約在5℃，三級分凝器13溫度約在-13℃，全凝器14溫度約在-19℃。其餘試驗條件與實施例1完全相同。結果與實施例1一致。
實施例3從容器1取乾紅葡萄酒加熱到50℃進入第一精餾塔4，塔頂操作壓力為13333Pa，回流比為25。塔頂採出水、乙醇和芳香物的混合物於50℃進入第二精餾塔8，第二精餾塔塔頂操作壓力為13333Pa，回流比為35。塔頂一級分凝器9溫度約在16℃，二級分凝器溫度12約在4℃，三級分凝器13溫度約在-12℃，全凝器14溫度約在-19℃。其餘試驗條件與實施例1完全相同。結果與實施例1一致。
實施例4第二精餾塔塔頂一級分凝器9溫度約在13℃，二級分凝器溫度10約在7℃，三級分凝器13溫度約在-18℃。第二精餾塔塔頂操作壓力為12000Pa。其餘試驗條件與實施例1完全相同。結果與實施例1一致。
實施例5採用兩座低溫分離精餾塔，塔徑分別為200mm和100mm，理論板高度均為60塊，使用江蘇華基塔業生產的SINOPAK-500絲網填料，塔底再沸器均為料液與熱源超短時接觸的薄膜蒸發器(衡陽市金山中藥設備製造有限公司生產的NB系列-12m2加熱面積的薄膜蒸發器)。按圖1的流程，以15Kg/h的進料量從容器1取啤酒(金陵幹啤，南京金陵啤酒公司，原酒乙醇濃度約為5％(w/w))加熱到35℃進入第一精餾塔4，塔頂操作壓力為5998Pa，回流比為20。塔頂採出水、乙醇和芳香物的混合物約為0.975Kg/h，進入第二精餾塔8；塔底採出14.02Kg/h的脫醇料液，輸送進入低醇或無醇產品酒儲罐22。第二精餾塔塔頂操作壓力為5998Pa，回流比為30。塔頂一級分凝器9溫度約在14℃，二級分凝器溫度12約在6℃，三級分凝器13溫度約在-15℃。三級分凝器13冷凝下的液態芳香物約0.0113Kg/h，進入低醇或無醇產品酒儲罐22；三級凝器13未冷凝下的蒸汽進入全凝器14(溫度約在-20℃)冷凝後儲存在甲醇富集儲罐19，流量約為0.0038Kg/h。第二精餾塔塔中部(約從頂部數40塊理論板位置)得到高純度酒精，經泵15輸送進入酒精儲罐20，流量約為0.675Kg/h，乙醇含量為90～95％。第二精餾塔塔下部(約從頂部數50塊理論板位置)得到雜醇油組分，經泵16輸送進入雜醇油儲罐21，流量約為0.121Kg/h。第二精餾塔塔底部得到沸點最高的芳香物組分，經泵17輸送進入低醇或無醇產品酒儲罐22，流量為0.075Kg/h。低醇或無醇產品酒儲罐22中產品酒由第一塔塔底的脫醇料液，第二塔頂芳香物以及第二塔底芳香物混合而成，並補加適量蒸餾水，用乾冰補充二氧化碳損失及進行後期修飾。低醇或無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。產品酒成分分析表明乙醇含量為0.5％，甲醇含量大幅下降，比原酒下降84％，雜醇油含量根據需要適當下調，其他芳香物成分含量幾乎無變化。
實施例6採用兩座低溫分離精餾塔，塔徑分別為200mm和100mm，塔底再沸器均為料液與熱源超短時接觸的薄膜蒸發器(衡陽市金山中藥設備製造有限公司生產的NB系列-12m2加熱面積的薄膜蒸發器)。按圖1的流程，以10Kg/h的進料量從容器1取黃酒(會稽山黃酒，東風紹興酒有限公司，原酒乙醇濃度約為25％(w/w))加熱到35℃進入第一精餾塔4，塔頂操作壓力為6665Pa，回流比為20。塔頂採出水、乙醇和芳香物的混合物約為3.13Kg/h，進入第二精餾塔8；塔底採出6.87Kg/h的脫醇料液，輸送進入低醇或無醇產品酒儲罐22。第二精餾塔塔頂操作壓力為6665Pa，回流比為30。塔頂一級分凝器9溫度約在15℃，二級分凝器溫度12約在8℃，三級分凝器13溫度約在-18℃。三級分凝器13冷凝下的液態芳香物約0.01Kg/h，進入低醇或無醇產品酒儲罐22；三級凝器13未冷凝下的蒸汽進入全凝器14(溫度約在-20℃)冷凝後儲存在甲醇富集儲罐19，流量約為0.005Kg/h。第二精餾塔塔中部(約從頂部數40塊理論板位置)(具體位置？)得到高純度酒精，經泵15輸送進入酒精儲罐20，流量約為2.19Kg/h，乙醇含量為90～95％。第二精餾塔塔下部(約從頂部數50塊理論板位置)得到雜醇油組分，經泵16輸送進入雜醇油儲罐21，流量約為0.68Kg/h。第二精餾塔塔底部得到沸點最高的芳香物組分，經泵17輸送進入低醇或無醇產品酒儲罐22，流量為0.925Kg/h。低醇或無醇產品酒儲罐22中產品酒由第一塔塔底的脫醇料液，第二塔頂芳香物以及第二塔底芳香物混合而成，並補加適量蒸餾水，用乾冰補充二氧化碳損失及進行後期修飾。低醇或無醇黃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。產品酒成分分析表明乙醇含量為0.5％，甲醇含量大幅下降，僅為原酒的60％，雜醇油含量根據需要適當下調，其他芳香物成分含量幾乎無變化。
權利要求
1.一種低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法，其特徵是它是將原酒在第一塔中進行超短時接觸-低溫減壓蒸餾，第一塔塔底得到脫醇料液，第一塔塔頂得到水、乙醇和芳香物的混合物，第一塔塔頂餾分低溫進入第二塔中部，第二塔採取減壓分餾、塔頂多級冷凝-多側線採出方式，以達到精細分離各芳香物質的目的，第二塔塔頂餾分為常壓沸點低於乙醇的芳香物，通過控制分凝器溫度和控制回流比的方式定向採出各類芳香物，並有目的地去除部分甲醇，第二塔塔中部側線採出乙醇產品，第二塔塔下部側線採出部分沸點高於乙醇的芳香物雜醇油，而第二塔塔底殘留液則為沸點最高的芳香物成分，將第一塔塔底的脫醇料液、第二塔塔頂分級冷凝得到的芳香物以及第二塔塔底芳香物混合，並補加蒸餾水，即可得到保持原有風味和口感的低醇或無醇原汁發酵酒精飲料。
2.根據權利要求1所述的低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法，其特徵是通過調節第二塔塔頂分凝器溫度和第二塔的側線採出量，可以有目的地從塔頂去除部分甲醇及從塔下部側線去除部分雜醇油，從而可調配出不同風味的酒品。
3.根據權利要求1所述的低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法，其特徵是所述的第一塔的原酒進料溫度和由第一塔塔頂餾分進入第二塔的進料溫度在15～50℃之間，第一塔和第二塔的塔頂操作壓力在2667Pa～13333Pa之間。
4.根據權利要求1所述的低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法，其特徵是所述的第一塔的原酒進料溫度和由第一塔塔頂餾分進入第二塔的進料溫度在20～40℃之間，第一塔和第二塔的塔頂操作壓力在2667Pa～5998Pa之間。
5.根據權利要求1所述的低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法，其特徵是所述的第二塔塔頂採出沸點低於乙醇的芳香物及除去甲醇，塔頂採用多級分凝器和全凝器進行冷凝，冷凝溫度在20～-20℃之間。
6.根據權利要求5所述的低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法，其特徵是所述的第二塔塔頂採用三級分凝器和全凝器進行冷凝，冷凝溫度在20～-20℃之間，全凝器冷凝得到餾分甲醇。
7.根據權利要求1所述的低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法，其特徵是所述的方法是對原汁發酵酒精飲料的最終產品進行，或是對在酒的釀造過程的某個中間階段的中間產品進行。
全文摘要
一種低溫雙塔精餾法製造低醇或無醇原汁發酵酒精飲料的方法，它是將原酒在第一塔中進行超短時接觸－低溫減壓蒸餾，第一塔塔底得到脫醇料液，塔頂得到水、乙醇和芳香物的混合物，塔頂餾分低溫進入第二塔中部，第二塔採取減壓分餾，塔頂餾分為常壓沸點低於乙醇的芳香物，通過控制分凝器溫度和控制回流比的方式定向採出各類芳香物，並有目的地去除甲醇，塔中部側線採出乙醇產品，塔下部側線採出沸點高於乙醇的芳香物(雜醇油)，而塔底殘留液則為沸點最高的芳香物成分，將第一塔塔底的脫醇料液、第二塔塔頂分級冷凝得到的芳香物以及第二塔塔底芳香物混合，並補加適量蒸餾水，即可得到保持原有風味和口感的低醇或無醇原汁發酵酒精飲料。
文檔編號A23L2/38GK1814739SQ200510122830
公開日2006年8月9日 申請日期2005年12月5日 優先權日2005年12月5日
發明者張志炳, 李磊, 譚淑娟, 武法文, 徐志紅 申請人:南京大學