ファットウォッシングカクテルは, ここ10年で人気が高まっています. この技術により, バーテンダーはベントンズオールドファッションド, ベーコン入りバーボンカクテル, マイルドなピーカンバター入りバーボンなどのドリンクを作ることができるようになりました. このブログでは, この革新的なカクテル技術と, それを産業規模に転用する方法について説明します. 実際, さまざまな業界の多くの化学プロセスで, すでに同様の方法が使用されています.
ファットウォッシングカクテル: エタノールの風味放出能力
ファットウォッシングの目的は, 肉や野菜の脂肪や油に含まれる風味を抽出することです. 脂肪洗浄プロセスでは, これらの風味の一部は, 親水性と疎水性の両方の溶質を溶解する能力を持つエタノールに溶解できます. たとえば, 水溶性レモンジュースをピーカンバターの脂肪酸と混ぜると, 新しい風味が生まれます.
極性と非極性の両方の溶質を溶解するエタノールの能力が, ワインやリキュールに風味の複雑さを与えています. また, エタノールを溶媒として使用したときに得られるさまざまな味の主な理由でもあります. たとえば, ウイスキーの蒸留やワインの製造にオーク樽を使用すると, オークに含まれる溶質を溶解するエタノールによって風味が複雑になります. これらの溶質は水では単純に溶解できません.
エタノールなどの溶剤をオイルと混ぜると, 香りや風味が抽出されます.
ファットウォッシュドリカーの製造に関係する現象やプロセスは, 家庭用品, 化粧品, 医薬品, 食品業界の工業プロセスにも見られます. これらには, ビタミンの回収, 風味や香りの分離, カフェイン除去など, さまざまな用途のプロセスが含まれます.
ファットウォッシュドリカーの手順と, それを工業プロセスにスケールアップする方法を見てみましょう.
ステップ 1: オイルの準備
脂肪洗浄プロセスの第一歩は, 肉や植物の脂肪を溶かしたり溶解したりすることです. 固体マトリックスがある場合は, このマトリックスから脂肪の風味も抽出する必要があります. オーク樽から風味を抽出することは, 浸出と呼ばれるこのプロセスの一例です.
工業プロセスで脂肪を溶かすには, 加熱マントルを備えたミキサーを使用できます. 浸出による抽出に関しては, ウイスキーの製造に使用される方法と同様の方法を使用できますが, ほとんどの場合, 抽出率を高めるために固体を粉砕するだけで済みます. たとえば, トーストしたオークチップは, オーク風味ウォッカの製造に使用されます.
必要に応じて, 次のステップは, 溶けた脂肪またはオイルから固形物を取り除くことです. バーテンダーはストレーナーを使用してこれを行うことができます. これは濾過と呼ばれるプロセスです. 工業規模では, ストレーナーの代わりにベルトフィルターを使用できます. ベルトフィルターには, 除去可能なフィルターケーキがあります. オイルが脂肪に固まるのを防ぐには, 高温で濾過を行う必要があります.
ホーソンストレーナーは, カクテル作りに関わる単位操作に重要な機器です.
バーテンダーは, オイルを濾過した後, シェーカーに注ぎ, 酒と混ぜます. このプロセスをスケールアップするには, 酒とオイルを抽出カラムに投入する必要があります.
ステップ 2: 液-液抽出
フレーバーの抽出中は, 2相システムがあります. 疎水性フレーバーを溶解する可能性のあるオイル (溶融脂肪) 相と, 疎水性フレーバーと親水性フレーバーの両方を含む可能性のあるエタノール相です. 次に, オイル相のフレーバーをエタノール相に移す必要があります. このプロセスは, 液液抽出と呼ばれます. 液-液抽出中は, 単位体積あたりの相境界のサイズを最大化する必要があります. これは, エタノール内で可能な限り小さなオイル滴を作成することで実現できます. そのため, 抽出中の混合が重要になります.
バーテンダーは, オイルとエタノールの混合物を振るだけです. これにより, 多数の液滴が生成され, 各相内での溶質の移動も促進されます.
オイルのフレーバーを効率的に液-液抽出するには, エタノール溶液中に小さなオイル液滴を作成する必要があります. 画像提供: JD. CC BY 2.0 ライセンス, Flickr クリエイティブコモンズ経由.
工業プロセスでは, より大量のオイルが使用されるため, オイルとエタノールを液体-液体抽出カラム (パルスカラムなど) に流すことで, 振とうを置き換えることができます. バーテンダーのプロセスをスケールアップする際に問題となるのは, 温度です. 工業カラムでは, オイルの一部が脂肪に固まる時間があります. つまり, オイルが固まらないように, 抽出カラムの温度を十分に高く保つ必要があります.
オイル滴を小さな滴に分解するには, 各滴をまとめている表面張力を超える力を加える必要があります. 抽出カラムでこれを実現するには, エタノール相を上から下へ, 油相を下から上へ脈動させます. バーテンダーがシェイクする動作と同じように, 脈動により液滴表面への溶質の輸送が促進されます.
油とエタノールの相境界では, 溶質の交換が非常に高速です. このプロセスは非常に高速であるため, 通常は平衡状態にあると想定されます. 相境界の両側の油相とエタノール相の溶質濃度は, 分配定数に従って関連しています:
ここで, P は分配係数, c は溶質の濃度です.
1つの液滴を顕微鏡レベルで調べると, 相間の溶質の移動速度は, 油滴のバルクから相境界への移動と, 相境界からエタノール相のバルクへの移動によって決まります. 相境界に非常に大きな表面積がなければ, この境界を行き来する溶質のフラックスの断面積も大きくなりません.
Gibbs の研究によると, 油分子とエタノール分子の混合物である表面相があり, 下の図に示されています. この表面相の両側には, 油相とエタノール相の溶質の平衡濃度があります. 各溶質の2つの平衡濃度の関係は, 分配係数によって表されます.
抽出が始まると, 油滴内と油滴周囲のエタノール相の両方で溶質濃度に大きな勾配が生じます (下の図の左). 抽出が完了すると, 油滴とエタノール相のあらゆる場所の濃度は, 分配係数に従って平衡濃度に等しくなります (下の図の右).
抽出開始時 (左) と抽出完了後 (右) のエタノール (青) 中の油滴 (ターコイズ) です. グラフは, 相界面に垂直に走り, 界面を横切る線に沿った濃度を示しています. 油相とエタノール相は, 両方の相の分子を含む表面相によって分離されています.
下のアニメーションは, 油滴が上昇するにつれて溶質を連続相 (この場合はエタノール) に移す様子を示しています. 泡が上昇すると, その経路に沿って溶質の痕跡が残ります. 上部の静止した油にも溶質が含まれていますが, 液滴が表面に当たるまで輸送は非常に遅く, 相界面で混合が生じます.
エタノール中で上昇する油滴. 移動すると, 液滴から連続エタノール相に溶質が抽出されます. エタノールの上には油の層もあります.
上記の上昇する油滴のような1つの液滴を研究することで, 微視的スケールで発生するプロセスをよりよく理解できます. ただし, カクテルのスケールでも, 数千の液滴を扱っています. このような場合, 分散2相流モデルを使用して液液抽出を研究する必要があります.
これらのモデルでは, 油とエタノールの界面の正確な形状は扱いません. 代わりに, 2つの相間の体積分率, 気泡サイズ, および特定の界面領域の変数を使用します. 相間の速度差, 各相内の速度勾配, 体積分率, 液滴数, およびサイズ分布から, 油相とエタノール相間の物質移動係数を推定できます. これらのタイプの分散モデルは, 工業用液液抽出カラムのモデリングとシミュレーションで使用されます.
液-液抽出カラムの2相流混合モデル. 油分率が高い場所 (赤) と低い場所 (青) を示しています. 平均すると, 油分率はカラム全体で一定ですが, 油の入口と出口の中央に集中しています. 流れは逆流で, エタノールは下向きに流れ, 油は上向きに流れます. オイルとエタノールの間では, 風味を抽出するのに十分な時間があります.
液-液抽出プロセスは, 両方の相に溶解する可能性のある種の分配が平衡状態になったときに終了します. これは, 2つの相の風味の濃度が等しいことを意味するものではありません. 疎水性種は常にオイル相でより高濃度になり, 親水性種はエタノール相でより高濃度になるためです.
抽出が完了したら, オイル相がエタノールの上部に連続相として分離するように (エタノール内の液滴の分散相ではなく), 2相システムを休ませる必要があります. バーテンダーは, シェーカーをしばらく休ませることでこれを実現できます.
ステップ 3: オイル (またはその他の脂肪) の除去
工業用カラムでは, オイル相は上部で液相として分離され, エタノールはカラムの下部で分離できます. エタノールにはまだ小さな油滴が分散している可能性がありますが, 沈殿槽を使用して残りの油を分離することができます.
バーテンダーがシェーカー内で連続的に2つの相に分離したら, 2相の液体を冷凍庫に入れます. 凍った脂肪は固形のケーキとして取り除くことができます. 次に, バーテンダーは茶こしで液体に残っている脂肪片を取り除き, カクテルを作るためのベースとして透明な液体を残します.
工業規模では, 脂肪を取り除くためだけに2相の液体を冷凍するのは効率的ではありません. 代わりに, 沈殿槽を使用して, 沈殿槽の底にある液体を継続的に取り除き, オーバーフロー出口で上部の脂肪を取り除くことができます. 定常状態では, 沈殿槽にはエタノールの上に薄い油膜があり, エタノールの蒸発を遅らせるというプラスの効果もあります. 油の一部が脂肪に固まった場合は, 沈殿槽をかき混ぜずに表面スクレーパーでそっとこすり取ることができます.
脂肪洗浄についての私の最終的な考え
私は自分では酒の脂肪洗浄を試したことがないと認めなければなりません. 完璧なウイスキーやバーボンをベーコンやハムを揚げた脂肪と混ぜることに強い抵抗を感じます. 代わりにオークの香りがするウォッカで試してみようと思います. 実際においしそうですし, ウイスキーやワインにすでに存在するオークの風味に近い感じがします.
オークの香りがする生命の水, または私たちは通常これをウイスキーと呼んでいます.
でも, 氷を入れたウイスキーを飲みながら, 葉巻からカルマン渦列を研究するかもしれません.
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