2.2 Технологические аспекты фильтрования пива

Пиво как объект фильтрования представляет собой трудно фильтруемую, сложную многокомпонентную систему, содержащую, помимо растворённых веществ, коллоидные частицы, микроорганизмы и прочие взвеси.

В растворённом виде в пиве содержатся остаточные соединения экстракта, продукты брожения и вкусо-ароматические вещества, образующиеся при затирании, охмелении сусла и брожении пива.

К коллоидным веществам, содержащимся в пиве, относятся белки, полифенолы, углеводы, оксалаты, белково-полифенольные соединения, частицы которых составляют менее 0,1 мкм.

Также в пиве содержатся микроорганизмы и взвешенные частицы, являющиеся причиной его биологической нестабильности и придающие напитку мутность.

Типичные размеры некоторых частиц, содержащихся в пиве и в большей степени влияющих на его фильтруемость, приведены ниже:

Микроорганизмы:

бактерии, мкм………………….1 – 4

дрожжи, мкм……………………4 – 6

Взвешенные частицы:

взвеси горячего сусла, мкм…….20 – 80

постоянная муть, мкм…………..3 – 10

холодная муть, мкм……………..0,08 – 5

Молекулы

β-глюкан с молекулярной массой 10000, мкм…………..≈0,05

β-глюкан с молекулярной массой 100000, мкм…………..≈0,05

β-глюкан с молекулярной массой 1000000, мкм…………..≈0,05

Низкомолекулярные β-глюканы не оказывают определяющего влияния на фильтрование пива, а высокомолекулярные – имеют ограниченное влияние. Общее содержание b-глюканов оказывает негативное влияние на фильтрование потому, что при больших количествах образует гель. В пиве обычно содержится около 400 мг/л b-глюканов, и если из них лишь 10% превратиться в гель, то фильтруемость пива существенно снижается.

Технологической целью фильтрования пива является выделение из него взвешенных и коллоидных частиц, от которых зависит прозрачность пива, а также его биологическая и коллоидная стабильность.

2.3 Основные факторы, влияющие на фильтрование пива

Скорость фильтрования пива прямо пропорционально зависит от движущей силы процесса и обратно пропорционально – от сопротивления фильтрующего слоя и вязкости пива. А сопротивление фильтрующего слоя прямо пропорционально его толщине и обратно пропорционально его фильтровальным свойствам, а в частности размерам пор.

Движущая сила фильтрования (разность давлений) пива обеспечивается за счёт избыточного давления над фильтрующей перегородкой, создаваемого насосом для подачи пива на фильтрование.

Сопротивление фильтрующего слоя (комбинации осадка и опорной поверхности) является сложными функциями многих переменных – например, сопротивление осадка обратно пропорционально пористости осадка и прямо пропорционально удельной поверхности составляющих его твёрдых частиц. Кроме того, на величину сопротивления фильтрующего слоя влияют его толщина, а также размер и форма образующих его частиц.

В процессе фильтрования пива сопротивление слоя возрастёт вследствие закупорки пор и увеличения его толщины за счёт отложения кизельгура, непрерывно дозируемого в поток нефильтрованного пива перед входом в фильтр.

Вязкость пива зависит от его физико-химических свойств, прежде всего от следующих параметров:

1) плотности (определяемой составом сырья, регламентируемого приготовлением определённого сорта пива);

2) химического состава (прежде всего содержания в нём b-глюканов);

3) температуры.

Фильтруемость пива зависит от его физико-химических свойств, которые, в свою очередь, зависят о качества применяемого сырья и промежуточных продуктов, а также от технологии на предыдущих стадиях производства. Ниже кратко рассмотрены некоторые сырьевые, продуктовые и технологические показатели, обеспечивающие хорошую фильтруемость пива.

Таблица 1

Качество применяемого солода: разница экстрактивности грубого и мелкого помола, % вязкость лабораторного сусла, мПа*с число Кольбаха, % гомогенность (по фриабилиметру), %	менее 2 менее 1,6 39 - 42 более 80
Технология приготовления сусла: оптимальная степень дробления зернопродуктов оптимальная степень расщепления α- и β - глюканов непродолжительность белковой паузы недопустимость сильного выщелачивания дробины
Качество пивного сусла: вязкость, мПа*с содержание взвесей, мг/л содержание β - глюканов, мг/л содержание гелей β - глюканов, мг/л рН содержание коагулируемого азота, мг/л	менее 1,65 менее 100 менее 200 нет 5,2 – 5,45 менее 30
Технология брожения и дображивания: интенсивность забраживания (изменение содержания экстракта через 24 ч),% снижение рН через 24 ч, ед. исключение температурных шоков в первые 24-48 ч продолжительность осветления при 0-2 ̊ С, сут исключения контакта с кислородом после забраживания малое содержание остаточных дрожжей после дображивания, млн кл./мл	более 1 более 0,4 более 5 1 - 2

Содержание в пиве дрожжевых клеток двояко влияет на фильтруемость пива: с одной стороны, их небольшое количество положительно сказывается на процессе фильтрования, поскольку, осаждаясь на фильтрующих элементах, они образуют в своём роде дополнительный вспомогательный фильтрующий слой и, кроме того, дрожжевые клетки адсорбируют на своей поверхности мельчайшие дисперсные частицы мути, способные блокировать каналы фильтрующего слоя; с другой стороны, очевидно и негативное влияние дрожжей также способны блокировать каналы фильтрующего слоя, снижая при этом эффективность фильтрования; во-вторых, повышение их концентрации на выходе в фильтр (так называемый дрожжевой удар) приводит к образованию запирающего слоя и к существенному увеличению перепада давления на входе и выходе.

Изменение содержания некоторых компонентов в пиве для улучшения его фильтруемости обеспечивают также внесением в пиво на стадии брожения и дображивания некоторых добавок, в частности осветляющих веществ (например, 30%-ного кизельзоля в количестве 30 мг/гл пива), ферментных препаратов (например, эндо-β-глюканазы с активностью 1000 ед./г в количестве 1 г/гл) и пр.

Кроме того, фильтруемость пива повышают, подвергая его предварительной обработке перед фильтрованием – центробежному осветлению на сепараторе.