Поливинилполипирролидон (пвпп)
ПВПП - органическое соединение (рис. 4.95), которое «сшито» в трех плоскостях и дополнительно укреплено молекулярными цепочками.
ПВПП является порошком, нерастворимым ни в одном из известных растворителей, по слегка набухающим в воде.
ПВПП известен тем, что он адсорбирует дубильные (фенольные) соединения путем образования водородных связей с ними. Водородная связь зависит от pH - в щелочных растворах адсорбированные фенольные соединения снова десорбируются. Благодаря этому ПВПП можно регенерировать и многократно использовать. В Германии разрешено применять не более 50 г ПВПП/гл пива.
Обычно ПВПП применяют в комбинации с силикагелями, иногда - без них. Можно:
· добавлять ПВПП в дозатор кизельгурового фильтра - в этом случае он будет невозвратным;
· использовать содержащие ПВПП фильтрующие пластины;
· проводить стабилизацию с регенерацией ПВПП.
Последний вариант нуждается в более детальном рассмотрении, поскольку в настоящее время он находит все большее применение;
Стабилизация пива с регенерацией ПВПП
Установка состоит из намывного фильтра с горизонтально расположенными фильтрующими элементами с центробежной разгрузкой, а также дозатора и насоса (рис. 4.96).
Перед началом стабилизации из фильтра в направлении сверху вниз при помощи углекислого газа вытесняется вода. Оставшаяся после стерилизации (1). Лежащий на ситах регенерируемый ПВПП сбрасывается при вращении фильтр-пакета и возвращается в дозатор (2). Фильтр ополаскивается водой при вращении фильтрующих элементов. Остатки ПВПП откачиваются в дозатор (3). Фильтр остается под избыточным давлением СО2.
После этого фильтр наполняется отфильтрованным пивом и одновременно из дозатора поступает некоторое количество ПВПП (4), который осаждается на ситах. В потоке при текущем дозировании происходит стабилизация пива (5). Унесенные с пивом мелкие частицы ПВПП отделяются в установленном на выходе небольшом улавливающем фильтре.
В конце стабилизации оставшееся пиво вытесняется деаэрированной водой (6). В начале регенерации слой ПВПП промывается теплой водой (7). После этого при температуре 85°С фильтр заполняется циркулирующим 1%-ным раствором каустика (8). Затем щелочь вытесняется горячей водой, через фильтр прокачивается кислота, и в заключении вся установка стерилизуется путем циркуляции горячей воды (9).
Циркуляция горячего каустика является эффективным способом регенерации ПВПП. Большая часть полифенолов вымывается уже с первой порцией щелочи, которая из-за дубильных веществ приобретает интенсивный черный цвет и уже больше не используется для восстановления ПВПП. Из-за высокой концентрации, температуры и цвета данную порцию нельзя сливать прямо в канализацию, она должна поступать в выравнивающий резервуар и разбавляться там другими сточными водами.
Вторая порция щелочи загрязняется не гак сильно и используется при следующей регенерации вместо первой порции. В настоящее время методом тонкой фильтрации пытаются очищать щелочь от всех примесей и вновь использовать ее для восстановления ПВГШ.
Перед использованием ПВПП 1 кг его суспендируют в 9 л воды. На каждый м2 фильтрующей поверхности необходимо около 200 г ПВПП. При каждом цикле теряется от 0,5 до 1% ПВПП.
Вместо добавления ПВПП в фильтр на небольших пивоваренных предприятиях могут применяться и ПВПП-содержащие фильтрующие модули. При прохождении пива через содержащие ПВПП фильтрующие слои из целлюлозы ПВПП адсорбирует полифенолы из пива, и они выделяются на фильтрующей поверхности. Такой фильтр можно ополаскивать, регенерировать и стерилизовать до 30 раз. Номинальная пропускная способность за один цикл фильтрования составляет в среднем 20 гл пива на /м2 поверхности.
При таком фильтровании однако удаление полифенолов по мере прохождения пива происходит неравномерно, так как адсорбционная способность модуля постепенно падает. В этом случае все пиво с одного цикла фильтрования необходимо смешивать в форфасе и тем самым выравнивать концентрацию полифенолов.
Антиоксиданты
Как будет рассмотрено в следующих разделах, после розлива вкус пива изменяется из-за старения карбонилов, которое ускоряется в процессе их окисления. Добавляя соединения, которые противодействуют окислению (антиоксиданты), этот процесс можно в существенной мере замедлить.
Довольно сильно препятствует окислению карбонилов и тем самым замедляет старение вкуса обработка пива двуокисью серы. SО2 образуется дрожжами во время брожения, интенсивность ее синтеза зависит от расы дрожжей. Этого количества образовавшейся в ходе брожения SO2 хотя и явно недостаточно для длительной стабилизации вкуса, но оно все же обеспечивает определенную защиту пива от старения вкуса.
Для обеспечения гарантированной вкусовой стойкости пива добавляют SО2 в форме сульфитови тем самым добиваются сильного замедления старения вкуса.
Равным образом действует и L-аскорбиновая кислота.
По немецкому Закону о чистоте пивоварения применение антпоксидаптов запрещено.
Добавление силиказолей
Золи кремневой кислоты (силиказоли) являются коллоидными растворами кремневой кислоты (SiО2) в воде. Стабильные силлказоли содержат несвязанные круглые частички размером от 5 до 150 нм из высокоочищенной аморфной кремневой кислоты. Эти частички не имеют внутренних пор и несут отрицательный электрический заряд.
Препараты на основе силиказолей применяются в пивоварении для улучшения осветления и фильтруемости пива, и в меньшей степени для повышения коллоидной стойкости пива. Силиказоли добавляют (в количестве около 50 мл золя/гл пива - 30-60 мл золя/гл) чаще всего после окончания сбраживания экстракта, перед началом стадии выдерживания пива при низких температурах, но возможно их внесение и в готовое охмеленное сусло, и в пиво перед фильтром.
Благодаря связыванию частичек кремневой кислоты с белковыми соединениями в пиве образуется гидрогель, частицы которого вызывают помутнение, флокулируют и, наконец, седиментируют со скоростью опускания 5-7 м/день. Таким образом, применение силиказолей улучшает осветление и фильтруемость пива. Гидрогель полностью удаляется из пива, так что его использование не противоречит немецкому Закону о чистоте пивоварения.
Для нахождения оптимальной дозировки необходимо провести предварительные эксперименты. При этом следует стремиться к достижению оптимального соотношения цены и полученного эффекта.
Фильтрационная линия
Фильтрационная линия охватывает все оборудование от лагерного танка до линии розлива. Высокие требования, которые сегодня предъявляются к стабильному качеству роз-литого пива, делают необходимым многоступенчатую обработку продукта. При этом требуется:
· сохранить все имеющиеся признаки качества;
· исключить вероятность снижения качества в дальнейшем.
К фильтрационной линии относятся:
· буферные танки:
· последовательно включенные в линию фильтры с увеличивающейся тонкостью фильтрования:
· установка для получения деаэрированной воды;
· танк для сбора фильтрационных остатков;
· склад для хранения вспомогательных фильтрующих средств/оборудование для приготовления суспензий вспомогательных фильтрующих средств (отделение подготовки кизельгура);
· измерительные приборы для контроля мутности, содержания О2, СО2, давления, датчики уровня и т. и.;
· система управления фильтрованием;
· форфасное отделение.
Решение о том, какие виды фильтров и в какой последовательности будут установлены, зависит от принятой на фирме технической философии.
При расчетах фильтрационной линии используют следующие данные удельной производительности для различных видов фильтров, гл/(м2 фильтрующей поверхности • ч):
| Намывной свечной фильтр | 4-6 |
| Намывной рамный фильтр-пресс | 3-4 |
| Пластинчатый фильтр-пресс | 1-1,5 |
| Стерильный фильтр | 0,8-1,0 |
| ПВПП-фильтр | 8-12 |
Некоторое представление о существующих способах фильтрования пива дает рис. 4.97. В этой схеме не указаны методы, применяемые для фильтрования небольших объемов пива. например, тангенциально-поточное фильтрование, используемое для получения пива из избыточных дрожжей (см. раздел 4.4.6.3).
Буферные танки
Чтобы избежать гидравлических ударов и добиться равномерного потока жидкости, в начале и в конце фильтрационной линии устанавливают буферные танки. Чаще всего используют наилучшим образом приспособленные для мойки вертикальные буферные танки, обязательно снабженные моющими соловками.
Использование сепаратора для предварительного осветления
Высокая стоимость кизельгура (от 900 до 1000 DM за тонну) и его утилизации заставляют предприятия все в большей степени экономить кизельгур. Одна из таких возможностей, все чаще применяемая на пивоваренных предприятиях, в особенности на крупных, состоит в использовании сепаратора (рис. 4.97а).
Сепаратор удаляет большую часть, дрожжевых клеток и поддерживает на постоянном уровне дрожжевую нагрузку на фильтр. Благодаря этому можно исключить «дрожжевые удары», которые возникают в начале поступления пива из танка на фильтр и в момент полного опорожнения танка.
При включении сепаратора в фильтрационную линию расход кизельгура снижается на 20-50%, а длительность цикла работы фильтра удваивается.
Несмотря на высокие расходы, связанные с приобретением и эксплуатацией сепаратора, инвестиционные расходы на многих предприятиях окупаются в короткий срок. Сепарация не имеет никакого отрицательного влияния на качество пива, если не допускать потерь СО2 и попадания О2.
Варианты фильтрования и стабилизации пива
Существует множество различных вариантов фильтрования, биологической и коллоидной стабилизации пива.
Главное правило: фильтры всегда устанавливаются по принципу «от грубого фильтрования к тонкому». Но с увеличением глубины фильтрования происходит уменьшение удельной производительности фильтра, и фильтрующая поверхность должна все более и более возрастать.
На участке основного фильтрования пива безраздельно господствует кизельгуровый фильтр, но для дальнейшего осветления пива до требуемой степени существует множество различных вариантов.
Наряду с «обыкновенным», пастеризованным пивом, в ряде стран все большее распространение получает также и не прошедшее термическую обработку пиво, так называемое «живое пиво» (draft-пиво,), для фильтрования и холодной стерилизации которого предусмотрены описанные выше типы фильтров, в том числе мембранные и обеспложивающие фильтры.
Форфасное отделение (отделение сборников фильтрованного пива)
Фильтрованное пиво хранится в форфасах. Форфас - это своего рода буферный танк розлива. Современные форфасы представляют из себя танки из хромоникелевой стали без встраиваемых элементов. Форфасное отделение рассчитывается на хранение одно-трехдневного запаса пива. В помещении поддерживается температура от 0 до 1°С . Кроме этого, в настоящее время форфасычасто имеют еще и изоляцию.
Мойка форфасов производится с помощью станции CIP. В отношении степени микрошероховатости поверхности максимально жесткие требования предъявляются к стенкам танка и к поверхностям, расположенным в зоне выхода из танка (электрополировка поверхности).
Следует по возможности избегать любого попадания кислорода в пиво (наполнять танк Деаэрированной водой, вытеснять воду и создавать противодавление чистым СО2 заполнять танк снизу).
Вкусовая стойкость пива
Даже если сделать пиво биологически и коллоидно стойким, вкус со временем ухудшается: пиво стареет в органолептическом плане. Изменение вкуса может сделаться заметным либо уже спустя короткий срок, либо лишь через несколько месяцев.