根据目前普遍的趋势来看，人们越来越注意限制饮食，大家开始考虑热摄取量问题，在许多情况下，认为比较好的是含热量低的食品。除了低热食品以外，人们对低热饮料也很感兴趣。大量低热软饮料在市场上迅速出现，受到欢迎。在最近过去的几年里，几乎无热量的含醇饮料已经很流行，从众多啤酒嗜好者转向了所谓的低酒度啤酒这一事实足以说明低热饮料的发展趋向。因为热量来源于饮料如啤酒或葡萄酒中所含的醇，由此就产生了既必须生产低醇、又仍要保持公众可以接受的风味和口感的产品的问题。 许多低酒度啤酒的生产厂家已试图生产一种几乎不含热量的同时醇含量低的，并仍然保持受一般公众欢迎的风味或口感的啤酒，这里所说的风味是指甜味，清香爽口的麦芽味，没有后苦味或令人扫兴的余味。实现这个目的的方法之一是加水处理啤酒，使最终产品的含醇量限制在所要求的范围内。前面是以啤酒作为例子，对含醇饮料集中进行了讨论，当然也包括其它饮料，例如葡萄酒也属于这类饮料，可以用类似于处理啤酒的方法来处理葡萄酒。
但是在生产低醇饮料的过程中，存在的问题是，当用水稀释含醇饮料如啤酒或者葡萄时，由于含醇饮料的口感不够好，所以这种方法难以在啤酒工业上推广应用。同样，葡萄酒工业也存在类似的问题，因为有必要选用早期的葡萄来制备葡萄酒，这时收获的葡萄含糖量较低，会阻碍葡萄的发醇而生成低酒度葡萄酒，制酒工业所面临的是生产的葡萄酒口感变化很大的问题。所以要生产含醇量低，并且口感好的含醇饮料的另一个原因是制酒工业面临着责难，这种责难认为个别人的非必然的醉酒与因神经错乱而引起的交通事故有关。
以前，美国专利曾谈到获得低醇饮料的方法。例如US3，291，613号专利公开了一种生产低醇饮料的方法，其中将含醇饮料在增加压力的条件下进行加热，接着将热饮料喷入真空装置，并收集喷雾后的液滴以形成液体，然后该液体在加热之后进行真空蒸发。加热液体并接着真空蒸发的操作可以连续重复进行多次，目的在于除去饮料中的一部分醇。US4，401，678号专利公开了一种生产葡萄酒的方法，其中经发酵而生成葡萄酒的葡萄汁经过超滤步骤，有效地将醇和其它成分一同除去。但是，采用超滤方法与本发明的方法不同，因为本发明的方法是利用了反渗透系统以获得较好的效果。例如采用超滤法，成分彼此间的分离是基于成分分子的大小不同进行的。利用具有大量微孔的薄膜区分开分子大小不同的各种化合物分子从而达到分离的目的。在这里，薄膜起着分子筛的作用，即允许小分子通过薄膜而同时阻滞了较大分子。
US3，552，574号专利公开了一种反渗透系统，可以通过除去水分而浓缩流质食品，并且介绍了用一装置增加湍流，从而洗涤薄膜的表面，防止薄膜表面处的浓度加大。
另外，GB1，447，505号专利说明书介绍了一种生产低醇或者无醇啤酒的方法，该方法采用薄膜系统从啤酒中除去乙醇，在除去乙醇之前或者之后，用水将待制备的啤酒稀释，采用间歇式浓缩法将其浓缩。但是，这种方法存在固有的缺点，因为啤酒中含有的其它复杂成分的浓度发生了变化，有可能导致沉积物和其它成分在薄膜上结垢。沉积物和/或薄膜污垢不仅会影响啤酒的口感，也会降低薄膜系统的生产能力。另外，该专利所述的方法是在高压系统中进行操作的，即在30～50个大气压（3096千帕～5160千帕），同时入口压力大约为2-5个大气压（204.6-511.5千帕）下进行操作的。正如在下面说明书中描述的那样，现已发现，可以以连续方式采用不同反渗透系统，并采用约为50～250磅/吋2（344.7-1723.7千帕），最好约为100磅/吋2（689.5千帕）的低净压力，降低饮料中的醇含量。该专利与本发明的方法相比，另一个区别为，该专利中采用的薄膜仅仅可以渗透啤酒中的醇和水成分，相比之下，本发明的方法所采用的薄膜还可以渗透啤酒中的其它成分，如二氧化碳、乙酸乙酯等等。
制备低醇啤酒的另一种方法是使饮料的脱水和脱碱工序同时进行，随后再加水使饮料复原。但是，在许多情况下这种方法不易被人们所接受。例如浓缩啤酒使其含醇量达到低醇产品所要求的水平，然后加水使啤酒复原。结果发现，在操作时，若温度在约2～5℃，则浓缩时就会使啤酒中的蛋白质沉淀出来，加入水后也不会使沉淀的蛋白质重新溶解，蛋白质在啤酒中仍然保持沉淀状态。无疑蛋白质因沉淀而受损失是一缺点，因为沉淀的蛋白质损失掉了，固使得啤酒中蛋白质值降低。并且，采用这种方法还存在另外一些缺点，降低饮料中的醇含量后，其口感不如降低前的好，在许多情况下，使最终产品的质量下降。
下面要详细地描述本发明，该方法是采用反渗透方法降低饮料中的含醇量，同时使饮料中醇含量保持在所规定的范围以内，又无蛋白质损失，无口感改变，从而制得含醇量低的饮料。
本发明是关于制备低醇饮料的方法，特别是关于从含醇饮料如啤酒和葡萄酒中除去醇的方法，以便使生产的低醇饮料保留其固有的香味。
如上所述，人们越来越希望饮料如啤酒和葡萄酒向低醇和低热型的方向发展，同时必须保证这种低醇和低热型产品保留有原饮料的酒体和风味特点。
本发明的目的是提供一种低醇饮料的生产方法。
本发明的另一个目的是提供一种除去饮料中部分醇量，同时又不损害饮料口感和酒体特性的方法。
下面是本发明的一个实施方案，采用连续供料和排料的方法降低含醇饮料中的醇含量，其中包括，将水和所说的饮料混合物在分离条件下通过含有半渗透膜的反渗透系统，形成渗透物和滞留物，渗透物包括醇和水，滞留物为所说的降低了醇含量的饮料。回收所说的渗透物，回收一部分所说的滞留物，将所说的剩余部分的滞留物再在反渗透系统中循环，使之在与所说的半渗透膜接触前就与新加入的含醇饮料和水混合。
下面为本发明的一个特殊实施方案，这种降低含醇饮料中醇含量的方法包括：使水和啤酒混合物在温度约为5-20℃，净压力约为50～250磅/吋2（344.7-1723.7千帕）下通过包含半渗透膜的反渗透系统，该半渗透膜包括由甲苯二氰酸酯交联的聚表氯醇/乙二胺且复合在聚砜上的缩合物所组成的薄膜状无孔聚合物，以形成包括醇和水的渗透物，回收大约1%-20%的所说的滞留物，再使剩余部分的滞留物在所说的反渗透系统循环，使之在与所说的半渗透膜接触以前就和新加入的啤酒和水混合。
以下将还要对本发明的另一个目的和实施方案作详细描述。
如上所述，本发明是关于生产低醇饮料的方法，该方法是通过从饮料中除去预定量的醇而实现的。本发明优先选择的实施方案是采用连续式操作，它不同于以往所采用的间歇式或者半间歇式操作。
本发明采用连续式操作的方法，也可以说成是进料和排料式操作。在连续式操作中，从储有含醇饮料和水的储存器中，将含醇饮料和水装进反渗透系统，或者使其从分离源经过分离管道，进到反渗透系统，该饮料通过半渗透膜形成渗透物和滞留物，这些成分以下还要作详细说明。所采用的用以进行分离的反渗透系统或者装置可以包括现有技术中已知的各种各样的反渗透系统或者装置，在反渗透组件中采用的半渗透膜包括一个薄膜状无孔聚合阻片，其或自身或复合在聚合支撑物上使用。这些薄膜与用于超滤分离方法中的超滤薄膜是有区别的，正如前面已经说明的那样，用于超滤方法中的薄膜不同于用于反渗透方法中的薄膜，超滤薄膜本身带有微孔，微孔大小约为10-500埃，被分离的液体中各种成分的分子是由于其分子大小不同而得到分离的。根据这种区别，用于反渗透系统的薄膜包括无孔聚合阻片，液体组分的分离是靠混合物中各种成分通过无孔阻片的相对渗透速度不同而达到的，成分渗透速度是由成分在无孔聚合物中的溶解度和成分在聚合物中的扩散系数确定的。
任何已知的无孔聚合薄膜都可以用于本发明的方法中，例如不对称薄膜，具体举例说明如乙酸纤维素薄膜或者非纤维素薄膜，如可以采用聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚脲、聚醚酰胺。除了这些聚合物以外，也可以考虑采用已知的薄膜复合物作为薄膜。这些复合物包括具有半渗透性能的超薄膜，所说的超薄膜是通过将胺改性的聚表卤代醇如聚表氯醇或聚乙烯亚胺溶液与能够交联胺改性的聚表卤代醇或者聚乙烯亚胺（如一元、二元或三元酰基氯）的多功能试剂如间苯二酰氯、脂肪族的和芳香族的二异氰酸酯如甲苯二异氰酸酯，硫代异氰酸酯等溶液相接触而制成的。本发明的一个实施方案中，将超薄膜安置在微孔聚合支撑物如聚砜的那一面上，若需要的话，可将其另一面通过加有背衬如织物，具体地说如棉织物、涤纶等进行加固。在本发明优先选择的一个实施方案中，当工艺中采用400磅/吋2（2757.9千帕）净压力差时，薄膜对氯离子的阻滞率大于97%，另外，薄膜具有的另一特性是，薄膜对醇的渗透速度在低净压时取决于净压力，而在高净压时，则基本上与净压力无关。
在采用连续式生产低醇饮料如啤酒或者葡萄酒工艺时，将含有被薄膜阻滞的风味成分和降低了醇含量的滞留物分成两部分，其中少部分滞留物从反渗透系统中排出并被收集作为产品，而同时大部分滞留物将再循环到反渗透系统中，并在通过前面已经详细描述的半渗透膜以前和新加入的饮料以及补充的水混合。
为了有效地、经济地操作该工艺，现已发现在保证分离条件的同时，某些条件在预定的范围内是可变的。其中包括温度约为5～20℃，采用的压力约为200-1000磅/吋（1378.9-6894.8千帕），低净压力约为50-250磅/吋2（344.7-1723.7千帕）。
如上所述，半渗透膜在净压力为400磅/吋2（2757.9千帕）时，对氯离子具有固有的高阻滞率，即大于97%的阻滞率，这种高阻滞率是十分必要的，它可以确保含醇饮料中的风味成分不会通过薄膜而扩散到渗透物中，而保留在了滞留物中，从而使其保留在最终产品中，以保证饮料具有良好的风味和口感。使降低了醇含量的含醇饮料仍然保持其原有的风味和口感这一点是很必要的，这样才不会使产品的吸引力大大降低。
扩散穿过薄膜的渗透物包括醇，特别是乙醇，水并伴随有饮料中其它成分的混合物，所说的饮料中其它成分是指不是作为产品所要求的成分，例如二氧化碳、乙酸乙酯及其它的成分。本发明的方法所采用的压力会影响乙醇和水穿过薄膜，这样就会使从饮料中所除去的醇和水的相对量受些影响，这是由于事实上已经发现乙醇具有作为溶剂和溶质的两重性，乙醇穿过薄膜的量随着压力的增加而增加，在低压（但不取决于压力）时，乙醇象水一样作为溶剂，而高压时，乙醇象氯化钠一样作为溶质。因为本发明的目的在于，与水相比，加大乙醇穿过薄膜的量，最好是所选择的压力要足够的高，以保证乙醇的渗透速度很大，但压力不能太高，以免使大量的水也随乙醇一起渗透穿过薄膜。因此，本发明的方法是在如前所述的较低净压力下操作的，即约为50-250磅/吋2（344.7千帕-1723.7千帕），由于采用了这个范围内的净压力，就将保证薄膜对醇的阻滞率在40%-75%的范围内。
如上所述，滞留物是分成两个部分，一部分收集起来作为产品，其余部分再循环到反渗透系统。在本发明优先选择的实施方案中，作为再循环到反渗透系统中的滞留物的量约为总的滞留物的80-99%，其余部分经过回收后作为产品。另外，从反渗透系统中除去渗透物应为系统中每次全部进料量的1%-10%。除去的和回收的渗透物应当控制在这个范围以内，因为渗透物除去量过大，会起浓缩滞留物的作用，同时造成蛋白质和其它成分沉淀，由此而影响饮料的风味和口感。如果渗透物除去量小于约1%，则会使反渗透系统的体积太大，以致从经济角度看该方法是不可行的。
从经济观点出发，能够使本发明的方法具有竞争力的另一个工作参数是，水与新鲜饮料的流速之比不应超过约8∶1体积比，如果以大于8∶1的比率加入水，就会使整个系统因造价问题而存在不足。总的说来，向送入反渗透系统的新鲜饮料中所加入的水量取决于最终产品所要求的含醇量。当水的用量接近上限即约为8∶1时，可能生产出专业人员周知的所谓“无醇”饮料，就是说这些饮料的醇含量低于1%。
以下请参考本发明附图，对本发明的方法作进一步说明，附图只是表示与本发明方法有关的发明特征部分的简单流程图。各种机械装置如冷凝器，仪表，阀门，调节器，泵等都已被省略了，但不影响对本发明方法的充分理解。随着对附图的描述，将会很清楚地说明它们及其它基本设备。
该附图表示本发明的一个实施方案，其中将含醇饮料如啤酒或者葡萄酒贮存在储存器或者贮罐1中，在采用预定的压力下，将饮料从储存器1经过管道2送到泵3，再由泵3经过管道4送到反渗透系统5中，反渗透系统5含有半渗透无孔聚合阻片6。在反渗透系统5中可以采用现有技术中已知的各种构型，饮料与反渗透膜6接触，以形成渗透物和滞留物。按照所要求的量，将每次流过的渗透物包括醇、水，有时还有其它一些成分如二氧化碳，乙酸乙酯从反渗透系统5经过管道7而排出。含有产生口感和香味以及其它饮料成分的物质或酒体，且所含的醇量低于管道11所示的新鲜饮料的滞留物从反渗透系统5经过管道8排出。通过管道9将少量滞留物从系统中排走并加以回收，同时，从反渗透系统中排出的约为80%-99%的大部分滞留物经过管道10再循环到反渗透系统中，与从储存器1中供进的新鲜饮料混合。所加入的饮料和水分别通过11和12送进储存器1中，水与新鲜饮料的加入量按照前面所述的体积比进行。
需要说明的是，该流程图只是表示本发明的一个实施方案，本发明并不仅限于这种说明，例如可以采用各种各样的流程图，如可以省去储存器或者贮罐，将加入的饮料和水在一根管道中混合，然后通过泵3，或者通过分离开的管道2送到泵3。虽然只说明了单级反渗透系统，当然也可以根据最终产品所要求的含醇量不同考虑采用多级反渗透系统。
用下面的实施例说明本发明的方法。但是值得注意的是用这些实施例的目的仅在于帮助理解本发明的方法，决不是对本发明的方法加以不必要的限制。
实施例1
将含有乙醇量为4%的啤酒加进装有一组件的反渗透系统，该组件包括薄膜，而薄膜是由甲苯二异氰酸酯交联的胺改性的聚表氯醇复合在加有织物背衬的微孔聚砜上形成的，另外该系统也装有热交换器、泵和压力控制阀。
该系统用啤酒冲洗约10分钟，接着在压力约为350磅/吋2（2413.2千帕）、温度为9-11℃下，使啤酒连续通过该系统，啤酒与薄膜接触时的净压力约为100磅/吋2（690千帕）。当啤酒以7加仑/分钟（1.6米2/小时）的通过反渗透系统，渗透物流速为0.2加仑/分钟（0.05米2/小时）且回收率为3%时，结果发现，啤酒中乙醇含量减少了50%，回收的滞留物含醇量约为2%。
对于啤酒的处理，要保持在约2.5小时内，这期间要以约为2∶1的体积比加入水和新鲜啤酒。当使约98%的滞留物（6.7加仑/分钟或1.5米2/小时）再循环到该系统中并回收约2%（0.1加仑/分钟或0.02米2/小时）的滞留物时，就可以达到回收所要求的滞留物产品的目的。
实施例2
在不同的净压力下，使啤酒通过反渗透系统，重复上述实施例1的实验，测定水和乙醇的通量值，这些实验结果记录于下表：
表1
通量值（加仑/呎2天（ (米3)/(米2天) ））
净压力磅/吋2
（千帕） 乙醇 水
0 0.000 0.00
20（137.9） 0.0150（6.11×10-4） 0.45（1.83×10-2）
40（275.8） 0.0275（1.12×10-3） 0.90（3.67×10-2）
60（413.7） 0.0425（1.73×10-3） 1.35（5.50×10-2）
80（551.6） 0.0525（2.14×10-4） 1.80（7.33×10-2）
100（689.5） 0.0620（2.53×10-3） 2.25（9.17×10-2）
120（827.4） 0.0675（2.75×10-3） 2.70（1.10×10-1）
140（965.3） 0.0720（2.93×10-3） 3.15（1.28×10-1）
160（1103.2） 0.0750（3.06×10-3） 3.60（1.47×10-1）
180（1241.1） 0.0775（3.16×10-3） 4.05（1.65×10-1）
200（1378.9） 0.0790（3.22×10-3） 4.05（1.83×10-1）
220（1516.8） 0.0815（3.32×10-3） 4.95（2.02×10-1）
240（1654.7） 0.0820（3.34×10-3） 5.40（2.20×10-1）
260（1792.6） 0.0825（3.36×10-3） 5.85（2.38×10-1）
280（1930.5） 0.0825（3.36×10-3） 6.30（2.57×10-1）
300（2068.4） 0.0825（3.36×10-3） 6.75（2.75×10-1）
320（2206.3） 0.0825（3.36×10-3） 7.20（2.93×10-1）
由上表可以看出，较好的操作条件是净压力约为40-250磅/吋2（276-1724千帕）。
这些数据表明，水就象常用的溶剂，其通量直接取决于穿过薄膜的净压力差，并与之成线性关系，相反，象氯化钠那样的常用溶质的通量不取决于净压力差，而是由穿过薄膜的溶质浓度梯度所决定。参照常规的定义方法，表1的数据表示，在反渗透薄膜中，乙醇具有溶剂（低净压力时）和溶质（高净压力时）两重作用。为了从饮料中除去乙醇，重要的是利用当净压力较低时，乙醇的通量是随着净压力的增加而加大这点，采用大于约50磅/吋2（344.7千帕）净压力时，可得到较大的乙醇通量和合适的反渗透系统体积。该系统不易采用净压力大于250磅/吋2（1723.7千帕），因为当净压力超过250磅/吋2后，乙醇通量基本上不取决于净压力，而且不利于消耗所增加的有用的水量，对该系统优选的净压力约为50～250磅/吋2（344.7-1723.7千帕）。选择最佳净压力范围要考虑能源、设备、反渗透装置以及作为特殊应用的水的投资。
实施例3：
采用类似乎上述的操作条件，用实施例1所述的啤酒重复进行降低含醇量的实验。但是本实施例中，采用两级操作系统代替上述的一级操作系统，可以使进料的啤酒中乙醇含量由4%降低到产品滞留物中乙醇含量为1%。原来加入反渗透系统中的水与啤酒的体积比为2∶1，现在增加到4∶1。
勘误表