Теоретические основы фильтрации пива

Цель фильтрования – придать пиву стойкость, чтобы в нем на протяжении длительного времени не возникало бы никаких видимых изменений во вкусе и пиво сохраняло бы свой внешний вид.

С физико-химической точки зрения пиво является сложной гетерогенной (неоднородной) системой с содержанием от 0,1 до 0,001% твердой фазы. В пиве экстрактивные вещества образуют раствор, в котором рассеяны в виде коллоидной дисперсии (размер частиц от 1 до 10 нм), главным образом, азотистые вещества. К частицам, обусловливающим мутность пива, относятся также дрожжевые клетки, белковые, полифенольные соединения, хмелевые смолы. Эти микроскопические включения твердой фазы имеют оптические свойства, отличные от оптических свойств жидкой фазы пива и обуславливают его мутность. Установлено, что опалесценция (от слова опал - мутный) пива вызывается различием между показателями преломления коллоидно-дисперсионных частиц и дисперсионной среды, в которую они заключены.

В настоящее время существует два способа осветления сброженного пива – фильтрование и сепарирование.

При фильтровании различают следующие механизмы осаждения частиц:

- поверхностное фильтрование (или фильтрование по принципу сита). В этом случае происходит механическое фильтрующее действие, которое заключается в отсеивании крупных взвешенных частиц и наблюдается в том случае, когда сечение пор меньше самых мелких твердых частиц, содержащихся в фильтруемой жидкости. Частицы не могут проникнуть в поры фильтровальной перегородки, остаются на поверхности и образуют все более толстый слой. С увеличением этого слоя фильтрование становится все более глубоким, но скорость потока при этом уменьшается;

- глубинное фильтрование. В настоящее время все шире применяются высокопористые материалы, которые обладают развитой поверхностью и лабиринтной структурой, так что жидкость должна проходить большой путь. При этом частицы осаждаются:

-благодаря механическому эффекту (частицы застревают в лабиринтах толщи материала из-за своего размера);

- из-за действия адсорбции.При удерживании взвешенных твердых частиц размером меньше пор фильтрующего слоя происходит адсорбция.

Адсорбция объясняется притяжением частиц одного вещества другим. Стенки капилляров фильтров обычно имеют электрический заряд, характеризующийся электрокинетическим потенциалом, или дзета - потенциалом. Этот потенциал проявляется при относительном перемещении фаз, т.е. когда сообщается движение жидкой фазе по отношению к неподвижной твердой фазе (поверхности). Взвешенные частицы на своей поверхности также имеют дзета - потенциал. Когда знаки потенциалов противоположны, то благодаря электрическому притяжению частицы оседают на стенках. Посредством адсорбции из пива удаляются частицы очень высокой степени дисперсности, т.е. настолько мелкие, что их нельзя ни механически задержать, ни увлечь в осадок. Адсорбцией удаляются такие поверхностно-активные вещества как азотистые и красящие вещества, хмелевые смолы.

В качестве фильтрующих перегородок могут служить:

- сита всех видов, например, металлические или сита в виде навитой профильной проволоки, как в свечных фильтрах;

- металлическая или тестильная ткань;

- фильтрующие слои из целлюлозы, хлопка, кизельгура, перлита (силикат алюминия), стеклянных нитей и других материалов;

- насыпные материалы, например гравий;

- пористые материалы, такие как металло-керамические сплавы.

- мембраны, применяемые все в большей степени; они изготавливаются из полиуретана, полиактрила, полиамидов и т.д.

При правильной фильтрации фильтрующее (отсеивающее) и адсорбционное действия фильтра сочетаются. Вначале фильтруемое пиво течет через свежую фильтрационную массу и поэтому сильнее подвергается адсорбции, чем последующее, которое проходит уже через отчасти насыщенную массу. Механическое действие его в начале фильтрации менее сильно, но поры фильтрующего слоя постепенно закупориваются, становятся мельче. Механическое отсеивающее действие становится постепенно сильнее, а адсорбционное слабее.

Диатомитовый фильтр оказывает преимущественно адсорбционное действие. Отрицательно заряженные частицы диатомита адсорбируют все положительно заряженные коллоидные вещества. Диатомитовый фильтр, вследствие непрерывного намывания фильтрационного слоя, не закупоривается. Применение для намывания грубого или тонко измельченного порошка диатомита и в разных количествах позволяет получить различную степень прозрачности пива.

При сепарировании осветление пива происходит за счет действия центробежной силы, которая способна в несколько тысяч раз ускорить выделение частиц. Под ее действием частицы отбрасываются к стенкам барабана и остаются в пространстве между боковой цилиндрической поверхностью барабана и коническими дисками. Однако отсепариванное пиво в сравнении с фильтрованным отличается более высокой холодочуствительностью, поскольку при сепарировании пиво нагревается теплом, возникающим в результате трения барабана о воздух. В результате нагревания растворяются белково-дубильные соединения, вследствие чего пиво становится холодочувствительным. Поэтому рекомендуется перед сепарированием охлаждать пиво до нулевой температуры.

При фильтрации происходит изменение свойств пива: уменьшение вязкости, повышение рН, уменьшение экстракта, понижение пенообразования.

Учебное издание