阅读说明：本技术 生产谷物提取物的方法以及将这种提取物加工成饮料的方法 (Method for producing cereal extract and method for processing the extract into beverage ) 是由 芬恩·洛克 K·克鲁塞维奇 L·马里 伯吉特·斯卡德豪奇 索伦·克努森 T·文特 奥利· 于 2018-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及制备基于谷物的饮料的方法。例如,本发明提供了在连续通气下浸泡和使谷物谷粒发芽的方法。特别地,本发明提供了加热发芽的谷物谷粒,然后湿磨发芽的谷物谷粒,以及将发芽的谷粒在不经干燥的情况下直接转移到啤酒厂进行进一步加工的方法。与目前的方法相比,本发明的方法显著减少了水消耗、能量消耗和运输需求。(The present invention relates to a method of preparing a cereal-based beverage. For example, the present invention provides a method of steeping and germinating cereal grains under continuous aeration. In particular, the present invention provides a method of heating a malted cereal grain, then wet milling the malted cereal grain, and transferring the malted grain directly to a brewery for further processing without drying. The process of the present invention significantly reduces water consumption, energy consumption and transportation requirements compared to current processes.)

生产谷物提取物的方法以及将这种提取物加工成饮料的方法

发明领域

本发明大体上涉及谷物的发芽及谷物的水性提取物的制备(例如通过芽浆化(mashing)制备)，包括用于生产啤酒的方法。因此，本发明提供了一种由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-包括水稻、高粱、玉米、小米和小麦-的发芽及谷物的水性提取物的制备，以及包含辅料的酿造工艺。

发明背景

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(malted)，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(mobilization)。通常通过将干燥的大麦谷粒浸泡在水中来开始麦芽制造过程。这个过程被称为浸泡(steeping)，其目的不仅是清洁谷粒，而且还将其水分含量提高到约40-45％(w/w)，以便使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粒再通气(re-aeration)。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，将谷粒重新浸泡在水中以在另外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。在一些麦芽厂中，使用喷雾浸泡技术。

将浸泡过的谷粒铺开进行发芽，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)。

麦芽制造者通常旨在快速地诱导谷粒中尽可能多的淀粉降解酶的合成。在许多商业麦芽制造方案中，添加GA以加速从糊粉层分泌酶的过程。淀粉降解酶-其包括α-和β-淀粉酶、淀粉脱支酶和α-葡萄糖苷酶-将谷粒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，这些在谷粒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)是一种麦芽制造质量参数，其是指该组淀粉降解酶的活性水平，具有酿造所需的高值。

大麦谷粒的其他主要成分包括贮藏蛋白质，其也存在于死亡的淀粉胚乳细胞中，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，但酿造者可以管理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，如果贮藏蛋白质的降解过多，则释放的蛋白质会造成酿造过程困难。特别地，高水平的释放的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。在麦芽制造质量的规格中，发酵期间酵母生长需要足够水平的游离氨基氮(FAN)。Kolbach指数是可溶性蛋白质：总蛋白质比率的量度，通常优选麦芽产生足够的Kolbach指数。因此，蛋白质降解的程度是麦芽制造者正在面临的挑战。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水平也能够通过可能形成异味而造成困难。

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-葡聚糖和阿拉伯糖基木聚糖。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出来，形成高粘度水性溶液，从而减缓啤酒厂中的过滤过程并导致在最终啤酒中出现不希望的浑浊。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制造质量参数，而高水平的(1,3；1,4)-β-葡聚糖酶仍然是麦芽品质的重要量度。

如上所述，发芽过程通常需要约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4-5％的水分含量。这种称为窑烘(kilning)的干燥过程非常耗能，并且代表该行业的主要成本。

由于多种原因，窑炉干燥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(rootlet)(也称为“秆(culm)”)。小根具有苦味，这会影响啤酒的余味，此外，小根可能会给啤酒添加不希望的颜色(参见由Shokuhin Sangyo Shimbun出版的BeerBrewing Technology(1999):183以及US9,326,542)。一旦绿色麦芽已被窑炉干燥了，就可以很容易地例如使用除根机(deculmer)除去小根。那么，根据D.E.Briggs的关于“Maltsand Malting”的通用教科书，“必须去除秆[...]，因为它们极其吸湿，富含可溶性含氮物质，含有风味不佳和苦味的物质，并且能够富含二氧化硫和/或亚硝胺类。麦芽从窑中剥离以帮助其冷却后，并且在小根吸收空气中的水分而变得松弛和柔韧(不太脆)并因此更难以破碎和分离之前，应尽快进行除根”(D.E.Briggs,Malts and Malting；p695，第1版，1998，由Blackie&Professionals出版,London,ISBN041229800)。

窑炉干燥的麦芽通常具有4.5-5.0％的水分含量。窑炉干燥的麦芽随后通过公路、铁路或海运从麦芽制造厂运输到啤酒厂。这涉及以下事实：麦芽制造和酿造过程传统上在不同的地点并且经常是由不同的公司实体进行的。

在啤酒厂中，碾磨窑炉干燥的麦芽以使谷粒破碎打开，并将所得的内容物在称为芽浆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，并且这些物质被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、水稻、小麦或其他谷物粉，但是它们的添加可能必须要伴随添加水解酶，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，特别是在啤酒必须在严格监管的环境下生产的国家，添加外源酶是不合法的。

淀粉和在热水中提取的其他胚乳组分的进一步降解在被称为糖化(saccharification)的过程中进行。在芽浆化之后，将提取物过滤，通常在过滤槽中进行，并冷却。提取物可以在啤酒花或啤酒花提取物存在下煮沸，并且在冷却后，加入酵母培养物，用于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。