Глава 9 вспомогательные материалы для фильтрования пива и воздуха

С физико-химической точки зрения пиво является сложной гетерогенной системой. Это водный раствор спирта, экстрактивных веществ солода, вкусоароматических веществ, образовавшихся в результате процесса охмеления сусла и брожения пива, которые могут давать как истинные, так и коллоидные растворы.

Коллоидные частицы (размер частиц менее 0,1 мкм) в пиве представлены главным образом белками, полифенолами, белково-дубильными комплексами, углеводами, оксалатами (см. раздел 11.1), которые имеют как гидрофильный, так и гидрофобный характер.

Наряду с указанными компонентами, пиво содержит микроорганизмы (табл. 9.1), минимальный размер которых 0,5 мкм, а также взвеси (кизельгур, дробину, вспомогательные технологические материалы и другие инородные частицы), размер частиц которых колеблется от 1 до 60 мкм.

Таблица 9.1 Размеры некоторых микроорганизмов, встречающихся в пиве

Род и вид микроорганизма	Размер клеток (длина х на ширину), мкм
Saccharomyces cerevisiae (штаммы пивных дрожжей)	5,5-13,0x5,5x10,0
Saccharomyces cerevisiae (дикие дрожжи)	4,5-1,0x3,5-7,0
Saccharomyces pasteriamis	6,5-16,0x3,0-4,5
Pediococcus cerevisiae	0,5-1,5
Lactobacillus casei	1,8-5,0x0,2-0,4

Один из способов удаления взвесей коллоидной и микробиологической природы пива - фильтрование.

Фильтрованием называют процесс разделения суспензий с помощью специальных фильтровальных перегородок, способных задерживать дисперсионную фазу и пропускать жидкую фазу. В качестве фильтровальных перегородок могут использоваться как естественные, так и искусственные материалы. Различают гибкие (сетка, бумага) и негибкие (например, диски, плиты, песок, древесный уголь) фильтровальные перегородки.

При разделении суспензий с небольшой концентрацией тонкодисперсной твердой фазы часто применяют вспомогательные вещества, препятствующие проникновению твердых частиц в поры фильтровальной перегородки.

Вспомогательные вещества наносят предварительно на фильтровальную перегородку в виде тонкого слоя, поверхность которого со временем может покрыться коркой осадка, что снизит скорость фильтрации. В этом случае необходимо постоянно дозировать в пиво небольшое количество вспомогательного материала (текущее дозирование). При этом часть пор в фильтрующем слое вспомогательного материала может забиться осадком, но все же часть пор останется свободной для фильтрата.

Фильтрация - движение жидкости сквозь пористую среду.

Самыми лучшими фильтровальными материалами с точки зрения эффективности и экономической выгоды являются кизельгур (диатомит), перлит и целлюлоза.

Общим свойством этих и всех других фильтровальных материалов является не правильная форма и жесткая структура. Но для кизельгуров и перлитов, в отличие о других фильтровальных материалов, характерна способность создавать очень высокую пористость при образовании слоя, так называемой «лепешки», на фильтрующей перегородке; при этом наблюдается сильное взаимодействие частиц материала между собой.

ПРОЦЕССЫ, ПРОХОДЯЩИЕ ПРИ ФИЛЬТРОВАНИИ ПИВА

Физико-механические процессы

Эффективность фильтрования пива зависит от размера пор фильтровального материала. Механически фильтр задерживает только крупные частицы суспензии, в частности, дрожжевые клетки.

Коллоиды, а также растворимые вещества (например, окрашенные компоненты пива) задерживаются на поверхности фильтровального материала за счет адсорбции. При этом размер задерживаемых частиц значительно меньше, чем размер пор в материале. Таким образом, удаляются вещества, вызывающие опалисценцию пива, которые механически задержать нельзя. При этом очень трудно определить, какие вещества задерживаются механически, а какие в результате адсорбции, так как оба процесса действуют одновременно.

Физико-химические процессы

При фильтровании довольно сильно адсорбируются красящие вещества. Поэтому снижение цвета первой части пива, прошедшего через фильтр, весьма значительно. После того, как профильтруется большое количество пива, при работе с материалами, имеющими низкие адсорбирующие свойства, не наблюдается заметного снижения цветности пива. В том случае, когда фильтровальный материал обладает высокой сорбционной способностью, цветность пива после фильтрования снижается на 0,1-0,2 мл 0,1н раствора йода на 100 мл воды (2-3,4 ед. ЕВС) по сравнению с пивом, поступающим на фильтрование.

При фильтровании также адсорбируются поверхностно-активные вещества, горькие и редуцирующие компоненты пива.

Положительным является то, что при фильтровании пива, охлажденного до температуры 0-(-1) °С, хорошо адсорбируются нестабильные коллоиды пива, что повышает его коллоидную стойкость. Однако при этом из пива удаляются такие важные компоненты, как горькие, редуцирующие и поверхностно-активные вещества.

Биологические процессы

При фильтровании через целлюлозную фильтромассу биологическая стойкость пива не повышается. Для увеличения микробиологической стабильности пива используют методы холодной стерилизации с применением мембранных фильтров. Использование средних и тонких марок фильтровальных материалов значительно повышает микробиологическую стойкость пива. С помощью очень тонких марок кизельгуров можно добиться холодной стерилизации пива, для чего используют мембранные фильтры.

ФИЛЬТРОВАНИЕ ПИВА

Обычно установка для фильтрования пива состоит из буферных танков для исходного и отфильтрованного пива; емкости-смесителя для фильтровального материала; насоса-дозатора суспензии; фильтра; насоса для подачи фильтруемой жидкости на фильтр и смотрового фонаря для визуального контроля прозрачности отфильтрованной жидкости. Такая установка позволяет осуществлять фильтрацию при постоянной скорости подачи жидкости, что продлевает длительность цикла фильтрования.

Типы фильтров

В отечественной пивоваренной промышленности широкое распространение нашли фильтры, в частности, фильтр-прессы с вертикальными рамами, листовые фильтры с горизонтальным и вертикальным расположением фильтрующих поверхностей, а также свечные патронные фильтры. Выбор фильтра зависит от условий каждого конкретного пивоваренного завода.