Одной из причин возникновения помутнения пива является содержание в нем комплексов типа белок-полифенолы, белок-белок, белок-нуклеиновые кислоты. Для предотвращения их образования используют силикагели, которые получают из аморфного кремнезема. На рынке можно встретить также специальные силикагели, обладающие высокой адсорбционной способностью. Это КиГель-продукты и Кизельгели. Все эти препараты избирательно адсорбируют белки и одновременно с этим частично удаляются ПФ, которые входят в белково-дубильные комплексы (табл. 11.8).
Важными параметрами силикагеля с точки зрения стабилизации пива являются поверхность, диаметр пор, объем пор (рис. 11.3), распределение величин фракций, значение pH раствора силикагеля в воде, структура, чистота, содержание воды, диспергирующая способность (табл. 11.9). Несомненное преимущество данных стабилизирующих средств – простота их применения.
Установлено, что применение силикагелевых препаратов не только не оказывает отрицательного влияния на вкусовые качества пива, но даже улучшает их, так как в процессе взаимодействия с силикагелем из пива удаляются многие вещества, которые отрицательно сказываются на вкусовом восприятии пива.
Таблица. 11.8
Влияние концентрации силикагеля на содержание в пиве белков и полифенолов
Доза силикагеля, г/гл | Содержание компонентов, мг/л | ||
Проантоцианидины | Катехин | Азот, осаждаемый MgSO4 | |
0 | 10,3 | 7,8 | 171 |
10 | 9.1 | 7,8 | 150 |
20 | 7,7 | 8,6 | 157 |
50 | 9,5 | 7,7 | 141 |
Рис. 11.3.
Таблица 11.9
Физические параметры силикагелей, предназначенных для стабилизации пива
Параметр | Значение |
Поверхность | 300-1000 м2/г |
Диаметр пор | 30-120 А* |
Объем пор | 0,4-1,6 мл/г |
Величина фракции | 5-20 мкм** |
Массовая доля сухих веществ | 30-99% |
рН 5% водного раствора | 4-8 |
* А = 10-10 м;
** мкм – 10-6 м.
Иногда отмечается негативное влияние силикагеля на процесс пенообразования. Это связано с тем, что пиво с высокой степенью очистки обладает недостаточным количеством пенообразующих белков. Для избежания этого необходимо строго контролировать диаметр пор, чтобы не удалялись пенообразующие белки с молекулярной массой 10 000 - 50 000 D(рис. 11.4).
В настоящее время на основе кремния выпускают следующие препараты: ксерогели, гидрогели, гидротизированный силикагель (табл. 11.9).
Ксерогели
Ксерогели представляют собой тонкоразмолотый сухой продукт с массовой долей сухих веществ 95-99% (табл. 11.10). Он имеет площадь поверхности контакта фаз около 466 м2\г (Lucilite РС около 800 м2/кг), объем пор 1-1,2 мл/г, диаметр пор в основном 5-14 нм (BG-14 – 14 нм). Недостатком ксерогелей является их мелкодисперсность, что может снижать пропускную способность фильтра.
Гидрогели
Технология приготовления этого продукта точно такая же, как и у ксерогеля, однако в отличие от него массовая доля сухих веществ в гидрогеле составляет 35-43% (табл. 11.10). В результате во время применения этого препарата можно избежать образования пыли. Какими-либо другими качественными или экономическими преимуществами он не обладает.
Рис. 11.4.
Препараты на основе кремниевой кислоты
Известны следующие препараты: ксерогель кремниевой кислоты (Stabifix), гидрогель кремниевой кислоты (StabifixW), по своим свойствам близкий к ксерогелю кремниевой кислоты (табл. 11.10).
Кроме того, разработана технология получения гидратизированного геля, который по своим физико-химическим свойствам соответствует ксерогелю, но при этом практически не образует пыли. Это дает возможность снизить расход стабилизатора и тем самым увеличить длительность фильтрации и повысить производительность фильтрационной установки.
Также в пивоварении используют гидрозоль кизельгуровой кислоты (кизельзоль), который после добавления в сусло или пиво образует нерастворимый гидрогель кизельгуровой кислоты. Примером этого препарата является Stabisol. Добавление его в суслопровод способствует увеличению коагуляции белка. Расход препарата составляет 30-60 мл/гл горячего сусла, что соответствует 11-22 г SiO2/гл сусла. Кизельзоли также можно вносить в готовое пиво при дображивании (до 50 мл/гл) или на стадии фильтрования пива (5-10 мл/гл), при этом время выдержки пива до фильтрования должно составлять не менее 10 мин.
Таблица 11.10
Технологическая характеристика силикагелей и кизельгелей
(по данным фирм-изготовителей)
Препарат | Торговая марка | Массовая доля СВ, % | Примечание |
Ксерогель | Lucilite PC | 60 | - |
Stabifix | 95 | - | |
Stabiquick-Sedi | - | Состоит из ксерогеля и бентонита натрия. В процессе перекачки пива из бродильного в лагерный, одновременно осаждение дрожжей | |
Daraclar 915 | Более 98,5 | На стадии фильтрования пива | |
Daraclar 7500 | Более 99 | При фильтровании пива. В бродильно-лагерные танки | |
SiL-PROOFVG-6 | 95-98 | Возможно использовать в комбинации с ПВПП | |
Кестросорб 3015 | Более 65 | Идентичен средним кизельгурам | |
Кестросорб 1015 | Более 90 | Идентичен тонким кизельгурам | |
Stabifix W | 35 | Во время кизельгуровой фильтрации | |
Гидрогель |
Кестросорб 6015 | Менее 50% | Идентичен грубым кизельгурам |
Lucilite | - | В форфас, на стадии фильтрования пива | |
Daraclar 920 | 43-37 | На стадии фильтрования пива | |
КиГель Меди | - | При дображивании в лагерном отделении | |
КиГель Геро | - | В процессе кизельгуровой фильтрации | |
SiL-PROOF VG-12Н | - | В форфас, во время кизельгуровой фильтрации |
Технологические аспекты стабилизация пива с помощью силикагеля. Технология применения стабилизаторов зависит от аппаратурного оснащения предприятий и требований, предъявляемых к сроку хранения пива. Силикагели используют для осветления сусла при дображивании пива и во время его дображивания.
Применение силикагеля для осветления сусла. Силикагель добавляют в вирпул сразу же после окончания процесса кипячения сусла с хмелем либо перед ним. Осаждение отработанного силикагеля происходит совместно с брухом, а также во время фильтрования пива. Эта технология особенно подходит для производства пшеничного пива.
Применение при фильтровании пива. Способ применения силикагеля состоит в использовании его на этапе окончательного фильтрования пива. Стабилизатор подается в кизельгуровый фильтр через дозатор для кизельгура. Если силикагель используется как осветляющее средство, то возможно уменьшить подачу тонкой фракции кизельгура. Силикагель рекомендуют вносить в процессе 2-го предварительного намыва кизельгура из расчета 30-50 г/м2 площади фильтра. При этом расход тонкой фракции кизельгура снижается на такое же количество. Например, если па фильтрование пива использовалось 80 г/гл кизельгура, то при добавлении 40 г/гл силикагеля расход кизельгура снижается до 40 г/гл. При этом время контакта пива со стабилизатором составляет лишь несколько минут, однако этого вполне достаточно для проявления стабилизирующего эффекта (в течение 5 мин выдержки удаляется до 90% замутняющих белков). Возможно удлинение времени контакта, если использовать дополнительный дозатор для стабилизатора. Например, для увеличения времени реакции можно добавлять препарат в емкости для хранения пива, пивопровод или в буферную емкость. Однако существенных преимуществ в достижении большей стабильности пива или же какой-либо экономии этот метод не дает.
Применение при дображивании пива. Можно использовать силикагель в процессе дображивания. В этом случае продукт добавляют в пиво в виде жидкой суспензии в момент его перекачивания из одной емкости в другую. Далее стабилизатор удаляют после его осаждения на дно аппарата. В процессе перекачивания пива из бродильного отделения в лагерное можно перенести стабилизацию пива на более ранний этап и совместить процесс осаждения силикагеля и дрожжей.
Комбинация силикагеля с другими стабилизирующими средствами. Процесс стабилизации белка в пиве с помощью силикагеля можно комбинировать с применением других стабилизирующих вспомогательных веществ, например, поливинилполипирролидоном и протеолитическими ферментами, а также пищевых добавок, например с антиоксидантом (аскорбиновой кислотой).
Комбинация силикагеля с аскорбиновой кислотой. Добавление аскорбиновой кислоты в готовое пиво повышает коллоидную и вкусовую стабильность пива. Аскорбиновую кислоту следует вносить в виде раствора из расчета 3-5 г/гл после фильтрования пива. Однако есть сведения, указывающие на то, что через определенное время происходит интенсивная потеря вкусовых качеств пива.
Комбинация силикагеля с протеолитическими ферментами. Использование протеолитических ферментов снижает расход силикагеля (до 25-50 г/гл), повышает вкусовые и прежде всего пенообразующие свойства пива. Существуют два варианта практического применения этого метода, один из которых – использование фермента при перекачке пива из бродильного отделения в лагерное. При этом во время фильтрования оставшееся количество фермента адсорбируется силикагелем при окончательном фильтровании пива.
Комбинация силикагеля с ПВПП. Для одновременного удаления белков и полифенолов подходит комбинация силикагеля и ПВПП. В такой комбинации можно достигнуть высокой стабильности пива без изменения его органолептических свойств.
При использовании ПВПП для одноразового применения рекомендуется применять следующую схему: в начале во время первого фильтрования пива использовать силикагель, а затем при полирующем фильтровании добавить ПВПП, при этом расход ПВПП снижается в 2-3 раза и составляет 15-20 г/гл.
В том случае, когда предусмотрено применение регенерируемого ПВПП, удаление белка с помощью силикагеля очень важно для получения желаемого эффекта.