작성자: Scott Grimes, Donaldson 공정 필트레이션 부문
양조 업계 여러분, 규제의 세계에 오신 것을 환영합니다. 2011년 식품안전현대화법(FSMA)에 따라 맥주 및 기타 알코올 음료는 이제 규제 식품이 되었습니다. FSMA는 대규모 브랜드든 소규모 양조장이든 시설의 모든 잠재적 오염원을 식별하고 식인성 질환을 예방하기 위한 계획적인 조치를 취하도록 규정하고 있습니다.
이러한 실사 과정에는 HACCP(Hazard Analysis and Critical Control Points) 방침 개발이 필요합니다. 법조문에 따르면 FDA는 용인되는 HACCP 방침이 없는 양조장을 조사하고 벌금을 부과할 권리가 있습니다.
하지만 규제만이 HACCP 방침을 개발해야 할 유일한 이유는 아닙니다. 새로운 요건은 제품의 품질과 궁극적으로 브랜드 평판을 보호할 수 있는 기회입니다. 식품 안전의 관점에서 시설을 점검하면 개선에 박차를 가할 수 있습니다. 점검은 일관된 맥주 풍미를 유지하고 유통을 확장하는 데 필요한 안정적인 유통 기한을 확보하는 데 도움을 줍니다.
양조장 오염 위험: 개요
ABV가 높은 맥주의 알코올 함량은 천연 정수기 역할을 하는 경향이 있지만 완전히 안전한 것으로 인정되는 ABV 수준은 없습니다. 양조 시 식품 안전 위험은 다른 많은 종류의 식품 생산에 다른 위험과 비슷합니다.
사용하는 곡물, 향료 또는 가공 보조제에는 생물학적 오염물이 있을 가능성이 있습니다. 그러나 간과되는 위험은 공정 자체에 사용되는 물, 스팀 및 가스입니다. 이러한 공정 "유틸리티"는 외부 세계의 먼지, 기름 및 박테리아를 포함하고 있거나 시스템 파이프 내부로 유입시킬 수 있습니다. 단단한 미립자는 장비 다운스트림을 손상시킬 수 있으며 작은 미생물 침전물도 더 큰 군집으로 증식할 수 있습니다.
클리닝 및 위생 관행으로 일반적인 모든 유입물을 막을 수는 없습니다. 그래서, 발효 후 양조주를 정화하는 생산 필트레이션 단계에 익숙하더라도, 추가 공정 필터는 시설 전체에서 중요합니다.
"중요한 제어 지점"의 필트레이션
양조 업계는 양조 공정에서 유틸리티를 여과하는 정확한 위치와 방법에 대해 합의된 표준을 아직 개발하지 못했습니다. 해당 표준이 정리될 때까지는 일반 식품 가공에 대한 지침, 즉 3-A 위생 표준 및 SQF(Safe Quality Foods) 표준이 적용됩니다. 이러한 설계 표준은 다른 음료 산업을 위한 HACCP 방침의 근간입니다.
플랜트의 다음 세 군데에서 공정 필트레이션을 권장합니다.
- 사전 필트레이션: 사용할 물, 스팀 및 공기가 처음 유입되거나 생성되는 다용도 시설 또는 대량 저장 구역에서 여과합니다.
- 중간 필트레이션: 제품 또는 공정 표면과 직접 접촉하기 전에 물, 스팀 및 공기가 배관 또는 장비를 통해 이동하는 공정 단계에서 여과합니다.
- 최종 필트레이션: 가공이 거의 끝나갈 무렵, 완성된 음료가 손상되기 전에 남아 있는 오염물을 해결할 수 있는 마지막 기회가 있습니다.
모든 양조장은 고유하며 여러분의 양조장에는 추가 필트레이션 요구사항이 있을 수 있지만 일반적으로 필트레이션이 권장되는 제어 지점은 다음과 같습니다.
1) 맥아 발아, 담금 및 보일링
오염 위험: 물
예방책: 원료에서의 프리 필터 사용 및 POU(point-of-use)에서의 제균 등급 필터 사용
양조 공정은 다량의 물로 시작됩니다. 물은 제분된 보리를 맥아로 발아시킵니다. 담금을 통해 맥아 혼합물을 만드는 데 곡물 부산물에 더 많은 물이 추가됩니다. 담금 혼합물과 홉은 물이 공급된 스팀 보일러에서 조리됩니다. 라우터링 과정에서 뜨거운 헹굼물이 사용됩니다. 물론, 물은 공정 장비를 세척하는 데 사용됩니다.
원수 필트레이션은 매우 중요합니다. 보일링은 효과적인 살균 단계이지만 물에(특히 지하수나 강에서 공급된 경우) 먼지, 녹, 비늘이 있을 수 있습니다. 공정에 유입되는 급수관에 10미크론의 프리 필터를 사용하여 이물질 퇴적물 및 기타 오염물의 95%~98%를 포집합니다. 더 많은 양의 잔여물을 포함하는 지하수 또는 강물에는 일련의 50, 20, 10미크론 프리 필터가 필요할 수 있습니다. 사전 필트레이션은 다운스트림 장비가 막히거나 부식되지 않도록 보호하고 다운스트림 미세 필터의 부하를 줄여줍니다.
보일링 공정이 완료되면 또 다른 절차나 성분이 오염 위험을 초래할 수 있습니다. 예를 들어 용기를 세척하는 데 물을 사용하는 경우 제균 등급의 물을 사용해야 합니다.
제균 여과와 비 제균 필트레이션의 차이점은 무엇입니까?
제품 또는 제품 표면과 직접 접촉하는 경우에는 제균 필터가 필요합니다. 제균 필터는 케틀 청징제를 제거하거나 예를 들어, 충전하기 전에 캔을 이온화하는 데 사용되는 압축 공기를 정화하는 데 사용됩니다.
리퀴드, 공기 또는 가스가 FDA 표준에 따라 제균된 것으로 간주되려면 대수 감소 값 (LRV) > 7로 여과해야 합니다. 즉, 세균 수를 107까지 줄여야 합니다. 이를 달성하려면 .2미크론 필터 미디어(Media)가 가장 이상적입니다. 정확하고 일관된 기공 크기로 설계된 "절대 등급"이어야 합니다.
더 큰 미크론의 "공칭 등급" 필터는 사전 필트레이션 스팀 보일러 급수와 같은 비 제균 응용 분야에 적합합니다. 모든 필터 공급업체가 포집 효율성을 위해 엘리먼트를 테스트하는 것은 아닙니다. 의도한 작업을 수행하도록 테스트된 필터를 선택하십시오.
2) 라우터링와 발효 사이
오염 위험: 가스 또는 제균 공기
예방책: 원료에서의 프리 필터 사용 및 POU(point-of-use)에서의 제균 등급 필터 사용
라우터링 공정에서 양조 케틀에 있는 투명한 맥아즙에서 소비된 곡물을 분리한 후에는, 맥아즙은 맥주로 전환할 준비가 완료됩니다. 발효 효모를 첨가하기 전에 적절한 유기체가 번식하여 제품을 단당으로 분해하는 데 도움이 되도록 맥아즙을 에어레이션해야 합니다.
에어레이션에는 압축 공기나 산소가 사용되며 둘 모두에는 또 다른 위험 요소가 내재해 있습니다. 압축기 장비 및 탱크에서 오일, 습기 및 미생물이 누출될 수 있습니다. 이 핵심적인 단계를 보호할 수 있도록 다용도 시설의 공기, 질소, CO2 및 산소 라인에서 프리 필터를 사용하는 것이 좋습니다. 뿐만 아니라, 맥아즙 에어레이터의 POU(point-of-use)에 0.2미크론 등급(대수 감소 값 > 7)의 제균 등급 필터를 배치해야 합니다.
더 큰 시설은 제균 공기 또는 산소를 사용할 수 있는 효모 증식을 사용합니다. 또한 이 장비는 배치 간에 세척해야 하므로 조리 등급의 스팀이 필요합니다. 이는 스팀 필트레이션을 통해 직경이 2미크론 이상인 부유 고형물의 95%를 제거합니다.
3) 탱크에서 발효 후
오염 위험: CO2
예방책: 탱크 블랭킷 및 제균 공기 벤트
발효 용기의 효모가 콜드 크래싱되면(발효를 중단하기 위해 냉각) 비우고 채우는 동안 탱크 압력이 변동되어 탱크 붕괴 위험이 있습니다. 탱크가 더 이상 역압을 위해 자체 CO2를 생성하지 않기 때문에 좋은 솔루션은 CO2 "블랭킷"을 탱크에 주입하고 용기 상단에 제균 공기 탱크 벤트를 배치하는 것입니다. 벤트는 공기가 유입 및 유출되어 부피 변화를 보정하도록 합니다. 또한, 하우징 내부에는 제균 등급의 소수성 필터 엘리먼트가 유입 공기로부터 미립자와 박테리아를 차단합니다.
CO2는 제품을 밀어내는 데 사용되어 양조주를 한 탱크에서 다음 탱크로 옮깁니다. 제품에 닿는 모든 CO2는 제균 필트레이션을 거쳐야 합니다.
4) 케틀 청징제 후
오염 위험: 생물학적 물질
예방책: 절대 정격 리퀴드 필터
투명한 맥주잔이 대중화되기 전에는 탁한 양조 맥주도 소비자의 선택을 받았습니다. 지금은 2~40+ SRM(Standard Reference Manual) 척도에서 원하는 색상을 얻기 위해 맥주를 투명하게 만드는 과정이 필수 단계입니다. 생선에서 추출한 콜라겐인 부레풀이 일반적으로 사용되는 정화제이며 "케틀 청징제"라고도 합니다. 사용되는 다른 물질로는 폴리페놀, 베타 글루칸, 옥살레이트 및 카라기난이 있습니다.
이러한 청징제 화합물이 효모와 맥주 단백질을 분리하고 침전시키는 작업을 수행한 후에는 여과해야 합니다. 이를 위해 Donaldson LifeTec™ 필터와 같은 절대 등급 폴리프로필렌 리퀴드 필터 엘리먼트가 권장됩니다. 이 필터는 세계 최고의 맥주 브랜드와 협력하여 개발되었습니다. 이 리퀴드 필터의 미크론 값은 양조하는 맥주의 종류에 따라 다릅니다.
5) 최종 제품 필트레이션 중
오염 위험: 대량 공정
예방책: 추가 리퀴드 또는 가스 필터
케틀 청징제를 제거한 후 대부분의 양조장은 최종 대량 필트레이션을 통해 제품을 보냅니다. (일부 양조장에서는 이전 정화 단계와 최종 필트레이션을 하나의 절차로 결합합니다.) 남은 불순물을 최종적으로 제거하는 방법에는 플레이트 및 프레임, 원심 분리기 및 규조토 등 여러 가지가 있습니다. 조건과 원하는 제품에 따라 각각의 필터에 추가 필트레이션이 필요할 수 있습니다.
규조토(DE)는 가장 전통적인 대량 필트레이션 방식이며 비용이 가장 낮습니다. 두 개의 멤브레인 필터가 DE 시스템이 최적의 성능을 발휘하도록 도와줍니다. 다운스트림으로 흘렀을 수 있는 효모 또는 펄라이트 파티클(Particle)을 제거하기 위한 트랩 필터와, 용량 공급 단계에서 산소를 제거하기 위해 CO2를 사용하는 경우 오염물에 대한 예방 조치로 사용되는 CO2에 대한 가스 필터가 그것입니다.
플레이트 앤 프레임 여과는 종종 CO2를 사용하여 장비를 통해 많은 양의 맥주를 밀어냅니다. 이 가스가 제품에 닿기 직전에 이 가스에 제균 필터를 배치해야 합니다.
원심 분리기는 비교적 낮은 운영 비용으로 인해 선호되고 있습니다. 맥주의 투명도를 높이는 것이 목표라면, 원심 분리기 다운스트림에 5미크론의 또 다른 리퀴드 필터를 추가할 수 있습니다. 그렇게 한다면 구조적 무결성이 중요합니다. 대용량 시설을 운영하는 경우 높은 유량을 유지하고, 수축에 저항하고, 재생되도록 설계된 필터(예: LifeTec™ PP100 N 필터)를 선택하여 필터 수명을 최대화하십시오.
6) 전처리, 케깅 및 병입
오염 위험: 압축 공기, 가스 및 물
예방책: 제균 등급 필트레이션
최종 제품 필트레이션 후 숙성, 병입 및 케깅 시 오염 위험을 유발할 수 있는 여러 지점이 있습니다. 다음과 같이 예방 조치가 권장됩니다.
전처리: 냉장 용기에서 숙성된 라거 제품의 경우 탱크 압력 균형을 맞추기 위해 CO2를 사용하는 것이 좋으며, 제균 공기 탱크 벤트가 탱크 내용물을 보호해야 합니다(발효 후 단계와 마찬가지). 가스는 오염된 생산 부산물을 운반할 수 있으며 활성탄으로 여과해야 합니다.
케그 세척: 프리 필터를 사용하여 CIP(Clean in Place) 공정에서 케그를 화학적으로 세척하는 데 사용되는 물에서 침전물을 제거합니다. 케그를 헹구고 스팀 세척할 때 조리 등급(2미크론 이상의 파티클(Particle) 95% 제거)으로 여과해야 합니다. 압축 공기 퍼지를 사용하여 케그를 건조하는 경우 제균 공기를 여과해야 합니다. 마지막으로, 케그 내부에 CO2를 충전하여 산소를 대체하는 경우 먼저 CO2를 여과합니다.
캔 세척: 충전하기 전에 이오나이저로 캔을 자주 건조 세척하여 먼지와 침전물을 제거합니다. 이 장치는 압축 공기를 사용하므로, 먼저 Donaldson P-SRF와 같은 제균 등급 에어필터로 처리해야 합니다. 그렇게 하지 않고 물로 헹구는 경우 이 POU(point-of-use)에서 1미크론 리퀴드 필터를 사용하는 것이 좋습니다.
병입: 많은 양조업체는 뚜껑을 덮기 전에 산소를 제거하기 위해 FOB(foam-over bottling) 공정을 사용합니다. 마이크로 펄스의 물이 맥주 표면에 가해져 거품을 일으키고 산소를 대체합니다. 물이 완성된 제품과 직접 닿으므로 제균 필트레이션을 거쳐야 합니다.
결론
음료 공정에서 공정 자체에 사용되는 물, 스팀, 공기 또는 가스가 중요한 오염원이 될 수 있습니다. 적절한 단계별 필트레이션 작업이 이러한 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 여러 가지 원료, 열 및 공기 처리 및 패키징 단계를 사용하는 양조장에는 더욱 복잡한 필트레이션 시스템이 필요할 수 있습니다. 그러나 모든 공장은 유입되는 오염물과 중요한 제어 지점을 제어해야 하는 일반적인 문제에 직면합니다. 경험 기반 법칙에 따르면 제어 지점은 다음과 같습니다.
- 오염물이 처음 생성되거나 유입된 지점
- 제품 오염 위험이 가장 크거나 오염물을 제거할 "마지막 기회"가 있는 지점
사전 필트레이션, 중간 필트레이션 및 최종 제품 필트레이션에서 목표로 하는 것은 이중화입니다. 공정으로 기업의 명성이 좌우될 뿐만 아니라 비싼 원료가 사용되므로, 전 공정에서 "빠르고 신속히" 필트레이션하는 것이 좋은 방침입니다.
마지막으로, 여러분의 요구 사항을 평가하고 적합한 제품 옵션을 추천하는 데 도움을 줄 신뢰할 수 있는 필트레이션 파트너와 협력하십시오. 가장 비용 효율적인 엘리먼트를 선택하고 필터의 성능을 검증할 수 있는 자격이 있는 파트너여야 합니다.
