Для сорбции полифенолов можно применять ПВПП, казеин, полиамиды и другие ад­сорбенты, которые вносят на этапе фильтрования пива.

Эффект адсорбции полифенолов при использовании различных препаратов мож­но установить путем определения общего содержания полифенолов (приложение 9), определения низкомолекулярных полифенолов (см. приложение 10).

11.5.2.1.Поливинилполипирролидон

Поливинилполипирролидон (Е 1201) (ПВПП) применяется для стабилизации зна­чительной части мирового объема производства пива. Он представляет собой сши­тый ПВПП, нерастворимый в воде, алкоголе, органических растворителях, а также сильных щелочах и кислотах. На молекулярном уровне полимер представляет собой совокупность взаимно переплетенных и химически сшитых цепей. Каждая из них – насыщенная углеродная цепь с регулярными ответвлениями в виде пирролидоновых колец (рис. 11.5). Характеристика его приведена в табл. 11.14.

ПВПП действует как селективный адсорбент флавоноидных ПФ (рис. 11.6) и тем самым предотвращает активацию процесса образования частиц коллоидной мути. Механизм адсорбции ПФ состоит в присоединении их к поверхности стабилизатора за счет образования водородной связи между гидроксильной группой ПФ и карбо­нильной группой стабилизатора (рис. 11.6).

Действие ПВПП можно сравнить с действием белка, который в процессе хранения пива взаимодействует с флавоноидами, что сопровождается образованием коллоидной мути. Отличие заключается в том, что этот процесс соединения протекает значительно быстрее. Именно поэтому внесение ПВПП на стадии фильтрования пива выводит полифенольную фракцию из пива и предотвращает образование белково-дубильных ком­плексов, а также конденсацию и сополимеризацию низкомолекулярных ПФ с обра­зованием проантоцианидинов и таннинов (см. раздел 1.2.5). Важно, что ПВПП не является пищевой добавкой и не содержится в пиве, поэтому на этикетке не должно быть информации о нем. Препарат имеет очень низкую токсичность, тем не менее в Германии допущен к применению министром по делам молодежи, семьи и здравоохра­нения с добавкой в размере не более 50 г/гл пива.

Существуют две разновидности ПВПП. Первая– мелкодисперсный порошок од­норазового использования с очень высоким отношением площади поверхности к массе (около 1,2 м2/г). Адсорбция флавоноидных ПФ происходит преимущественно на по­верхности частиц ПВПП. Препарат удаляется из пива методом осаждения вместе с кизельгуром как его составная часть. Вторая– регенерируемый ПВПП, который имеет высокую плотность сшивки и ряд других ценных качеств, необходимых для полиме­ров, обладающих большой пористостью, высокой механической и химической ста­бильностью. Кроме того, эти материалы отличаются низким удельным набуханием, что позволяет значительно увеличивать нагрузку на фильтровальные пластины и уд­линять цикл фильтрации. Потери за цикл составляют 1-1,5%, число циклов может превышать 1000.

Таблица 11.14

Характеристика ПВПП

* Объем набухания (влажный) определяют в дистиллированной воде после взбалтывания и осаждения через 24 часа в градуированном цилиндре объемом 100 мл. Этот показатель необходим для расчета объема и общей емкости фильтрующего слоя фильтрационной установки.

** Водный эквивалент показывает пропускную способность, измеренную по воде. Высокий водный эквивалент свидетельствует о малом перепаде давления в слое ПВПП и равномерном потоке при регенерации.

Рис. 11.5

Рис. 11.6.

Ввиду того, что другой составляющей частью мути является белок, почти все ПВПП одноразового использования применяются в сочетании с адсорбентами белка (препаратами на основе оксида кремния), в то время как регенерируемые разновидно­сти ПВПП, как правило, используют без каких-либо добавок, а силикагель добавляют в процессе первичного фильтрования пива одновременно с кизельгуром во время те­кущей дозации.

Выбор метода стабилизации зависит от химического состава пива (соотношения между флавоноидами и белками), а также от имеющихся на предприятии средств стабилизации.

Влияние ПВПП на органолептические свойства пива

В пивоварении существует мнение, согласно которому слишком высокая степень уда­ления фенолов снижает восстановительную способность пива и тем самым уменьшает его вкусовую стабильность. Поэтому с точки зрения обеспечения одновременно коллоидной и вкусовой стойкости пива необходимо выбрать оптимальный уровень дозировки ПВПП. Исследования показали, что ПВПП обладает более высоким сродством к сильно гидратированным флавоноидам, и поэтому при нормальной до­зировке ПВПП можно замедлить превращение ненасыщенных жирных кислот в аль­дегиды, с которыми связывают появление в пиве окисленного привкуса (8 класс со­гласно терминологии ЕВС, см. приложение 1). При этом на пеностойкость препарат не влияет.

Технологические аспекты применения ПВПП

Повышению стабилизирующего эффекта способствует предварительное фильтрова­ние пива с кизельгуром, так как происходит уменьшение количества растворимых бел­ков, которые могли бы конкурировать с ПВПП за проантоцианидины (АЦД). Длитель­ность контакта пива с ПВПП включает время прохождения пива через дозирующий насос и заканчивается при отделении ПВПП на фильтрующих элементах. Установлено, что 80-90% адсорбционной емкости ПВПП насыщается в течение 4-5 мин, при этом содержание ПФ в пиве снижается почти вдвое, например с 200 до 120 мг/л. При этом более всего адсорбируются проантоцианидины. В зависимости от дозы адсорбента их количество может уменьшиться на 80-90% от исходного содержания АЦД в пиве (табл. 11.15), при этом содержание катехинов в пиве падает на 60-75%. Поскольку катехины являются естественными антиоксидантами пива, следует регулировать степень их ад­сорбции, изменяя скорость дозирования ПВПП. Так, если диаметр частиц ПВПП мал (табл. 11.14), степень адсорбции значительно возрастает и соответственно длитель­ность контакта фаз следует уменьшать.

Для эффективной стабилизации важно отсутствие кислорода в системе (концент­рация кислорода должна быть менее 0,3 мг/л), в противном случае именно кислород будет реагировать с ПВПП, и адсорбция ПФ будет снижена.

Таблица 11.15

Влияние концентрации ПВПП на содержание в пиве белков и ПФ

Вводится ПВПП в виде водной суспензии, содержащей 10% порошка, хорошо диспергированного в дегазированной воде. Точка внесения ПВПП одноразового примене­ния выбирается выше точки ввода кизельгура по технологическому потоку с тем, что­бы удаление ПФ осуществлялось в начале фильтрования пива. Кроме того, можно добавлять в суспензию, содержащую ПВПП, кизельгур и вводить оба материала в пиво в одной точке из специальной емкости.

В любом из вариантов важно помнить, что для завершения адсорбционного воздей­ствия хорошо диспергированной суспензии ПВПП необходимо не менее трех минут. При вычислении времени контакта должен учитываться рабочий объем фильтра.

Товарный ПВПП для пищевых продуктов и напитков выпускается под названиями Polyclar, Divergan(табл. 11.16), Феносорб и некоторых других.

Для стабилизации пива на этапе первичного фильтрования подходит Polyclar 10 или DiverganF. Они обладают большой адсорбционной способностью по сравнению с регенерируемыми ПВПП (адсорбируют 15-20% полифенолов). При фильтровании пива с Polyclar 10 рекомендуется смешение его с кизельгуром в отношении 1:10. Расход стабилизатора составляет 10-30 г/гл; время контакта с пивом 5-8 мин.

Количество вводимого ПВПП составляет небольшую долю от расхода кизельгура, поэтому на процессе фильтрования это не отражается.

Дозировка препаратов определяется:

♦    предполагаемым сроком хранения пива;

♦    качеством солода;

♦    характеристикой несоложеных материалов, входящих в состав затора (пример в табл. 11.17);

♦    наличием в технологическом процессе предварительного осветления пива (сепаратора);

♦    применением других стабилизаторов как на стадии фильтрования пива (при­мер табл. 11.17), так и на более ранних стадиях технологического процесса (в варочном и бродильно-лагерном цехах).

В отличие от ПВПП одноразового использования обработка регенерируемым ПВПП выполняется после предварительного фильтрования пива. Его вводят в про­зрачное пиво и после выдержки в течение 5 мин пиво фильтруют на горизонтальных ситовых фильтрах. Применение низкокачественных регенерируемых ПВПП или тон­кодисперсного ПВПП одноразового использования в системах фильтрования с регенерацией может привести к плохой работе фильтра, а также к повреждению стандартных фильтровальных пластин.

Таблица 11.16

Технологическая стадия внесения препаратов ПВПП

Таблица 11.17

Изменение дозировки DiverganF (г/гл)при фильтровании пива в зависимости от состава затора и применения силикагеля

*При использовании силикагеля для удаления белков.

Для многоразового использования разработан PolyclarR, рекомендуемая дозиров­ка которого составляет 20-50 г/гл пива.

Из отечественных препаратов может быть рекомендован нерастворимый препарат ППМ-18 – сополимер винилпирролидона, диметилкрилатаэтиленгликоля и продукта конденсации метакриловой кислоты с пентаэритритом (ВНИИ «Магарач»). Адсорб­ционная способность этого препарата близка к ПВПП. Различные препараты винил­пирролидона синтезированы в Иркутском институте органической химии (ИОРХ) и в Институте высокомолекулярных соединений (Санкт-Петербург), но они пока не на­шли применения в отечественной промышленности.