Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор литературы по вопросу «коллоидные помутнения в пиве, причины их возникновения и способы повышения физико- химической стабильности пива» 10
1.1. Холодное помутнение 10
1.2. Необратимое помутнение 11
1.3. Химическая природа помутнений в пиве 12
1.3.1. Белки (или полипептиды - ПП) 13
1.3.2. Полифенолы (ПФ) 18
1.3.3. Полисахариды 20
1.3.4. Металлы 23
1.3.5. Оксалаты 24
1.4. Качественная и количественная оценка помутнений 25
1.5. Значение редокс потенциала (гН) для физико-химической стабильности пива во время хранени 26
1. 6. Роль дрожжей в формировании коллоидной системы в пиве..29
1.7. Пути повышения коллоидной стойкости пива 31
1.7.1. Технологические режимы получения пивного сусла, направленные на уменьшение содержания белков, полисахаридов, полифенолов 32
1.7.1.1. Влияние режима затирания зернопродуктов и фильтрования затора 32
1.7.1.2. Влияние режима кипячения сусла с хмелем 33
1.7.1.3. Осветление охмеленного сусла в вирпуле 35
1.7.2. Сепарирование пива 36
1.7.3. Фильтрование пива 36
1.7.3.1. Фильтровальные материалы 37
1.7.4. Применение вспомогательных материалов 43
1.7.4.1. Применение ферментов 44
1.7. 4. 2. Применение адсорбентов в пивоварении 49
1.7.5. Применение кукурузы в пивоварении 58
2. Материалы и методы исследования 68
2.1.Методы исследования 68
2.1.1. Методы определения мутности пива 68
2.1.1.1. Косвенные методы измерения мутности 69
2.1.1.2. Дифференциальный анализ мутности 72
2.1.1.3. Калибровка приборов 15
2.1.2.Измерение поверхностного потенциала (дзета-потенциала) 77
2.1.3, Методы оценки общей коллоидной стабильности пива 80
2.1.3.1. Косвенные методы оценки коллоидной стойкости пива 80
2.1.3.2. Использование проточной флуоресцентной цитометрии для характеристики мутности пива 83
2.1.3.Оценка фильтруемости пива 84
2.2. Материалы 86
Показатели качества использованных в работе материалов 86
2.2.1. Показатели качества солода 86
2.3. Методы анализа сусла и пива 92
2.3.1. Определение физико-химических показателей 92
2.4. Статистическая обработка результатов опытов 92
3 . Исследование влияния предфильтрационных процессов на мутность пива 93
3.1. Исследование влияния мутности сусла на мутность пива 93
3.2. Влияние процессов, протекающих в ЦКТ на инициальную мутность пива 95
4. Исследование процессов стабилизации коллоидной системы пива с помощью силикагелей и ПВПП 104
4.1. Исследование адсорбционных характеристик гидрогелей и ксерогелей
4.1.1. Результаты обработки пива силикагелем в производственных условиях 115
4.1.2. Влияние состава засыпи на расход силикагеля 115
4.1.3. Обработка силикагелем пива, не прошедшего сепарацию 117
4.2. Влияние времени контакта пива с силикагелем и температуры пива на адсорбцию чувствительных белков 119
4.3. Выбор величины отношения кизельгур/силикагель 121
4.3.1. Причины образования выделенного канала ,.,.125
4.4. Стабилизация пива с помощью ПВПП 126
5. Комплексный подход к повышению коллоидной стойкости пива 132
5.1. Зависимость мутности пива от диаметра коллоидных частиц132
5.2. Определение электрофоретического потенциала 133
5.3. Стабилизация коллоидной системы пива 135
5.4. Применение кукурузы для стабилизации коллоидной системы пива 139
Выводы 143
Список литературы 144
Приложение 1 155
Приложение 2
- Необратимое помутнение
- Косвенные методы измерения мутности
- Влияние процессов, протекающих в ЦКТ на инициальную мутность пива
- Результаты обработки пива силикагелем в производственных условиях
Введение к работе
Для обеспечения длительного срока хранения пива и возможности его транспортирования в отдаленные районы страны или на экспорт пиво должно иметь высокую биологическую и физико-химическую стойкость. Благодаря применению современных высокоэффективных моющих и дезинфицирующих средств, технологии безразборной мойки (СИП), а также правильному выбору критических контрольных точек отбора проб по ходу технологического процесса, проблема повышения биологической стойкости практически решена, в то время как проблема повышения коллоидной стойкости пива по-прежнему является актуальной и представляет широкую область для научных исследований.
Изучение химического состава коллоидных помутнений и причин их возникновения началось в середине 20 века, когда перед производителями пива встала задача продлить срок хранения напитка с 14 дней сначала до 2-х месяцев, а далее до 6, 9 и более месяцев. Исследования, возглавляемые крупнейшими учеными в области пивоварения ( Вальдшмидтом-Лейтцом, Бизерте, ПІапо-ном и др ), одновременно проводились в нескольких странах, входящих в ЕВС. При этом было установлено, что основными компонентами осадков физической и физико-химической природы являются белки, полифенолы и углеводы и в качестве основного источника появления этих классов веществ в пиве отводили солоду. Однако причиной помутнений могут являться также продукты обмена дрожжей, о чем впервые показано в работе Веселова И.Я. (1957 г.), который не мог выяснить химическую природу этих соединений [13]. Позже, в 1975 г. [90] были приведены сведения о том, что 75% этих соединений представляют полисахариды и лишь 25% - белки. Между тем большинство ученых по-прежнему придерживались точки зрения, что главной причиной коллоидных помутнений являются белок и полифенолы, о чем свидетельствует большое количество научных трудов. В тоже время в современном пивоварении именно продукты обмена дрожжей могут значительно пополнить долю мутеобразующих веществ в коллоидных осадках. Это связано с тем, что применение технологий высокоплотного пивоварения, а также сбраживание сусла в ЦКТ изменяет физиологию дрожжей, их жизнеспособность и синтез продуктов метаболизма.
Кроме того, в связи с необходимостью снижения себестоимости пива все более популярными являются технологии с высоким содержанием несоложеных материалов, как зерновой природы (в России в основном это ячмень), так и жидких, например мальтозной патоки, что, несомненно, отражается на физико-химической стабильности напитков, причем не всегда в сторону ее повышения.
В связи с этим в условиях современного производства, предполагающего значительный расход зерновых несоложеных материалов и ведения процесса сбраживания сусла в условиях высокого осмотического, гидростатического давления на дрожжевые клетки, исследование причин возникновения помутнений в пиве и повышение коллоидной стойкости пива является актуальным.
Цель и задачи исследований. Цель диссертационного исследования - разработка рекомендаций, обеспечивающих повышение коллоидной стабильности пива при использовании силикагеля и поливинилполипирролидона.
В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:
- исследовать влияние мутности сусла на мутность пива;
- изучить изменение фракционного состава коллоидных частиц в процессе брожения пива в цилиндроконических танках (ЦКТ);
- исследовать процессы стабилизации коллоидной системы с помощью силикагеля и поливинлполипирролидона (ПВПП);
- разработать комплексный подход к выявлению причин помутнения пива с целью направленного внесения вспомогательных материалов, способствующих увеличению физико-химической стабильности продукта.
Научная новизна.
1 .Установлено, что в процессе брожения изменяется химический состав взвешенных частиц инициальной мутности (Н 90°) - падает доля частиц в состав которых входят полипептиды и полифенолы и увеличивается доля полиса-харидной фракции.
2. Теоретически обоснована и практически подтверждена оптимальная величина соотношения между расходом кизельгура и силикагеля, при которой не происходит образование выделенного канала, размером более 4 мкм.
3. Определена доза силикагеля для извлечения из пива чувствительных белков, которая составляет 40-50 г/л.
4. Исследовано влияние ПВПП на редукцию танноидов, антоцианогенов и суммы полифенолов и установлено, что при обработке пива стабилизатором из расчета 20 г/гл коллоидная стабильность пива возрастает до 6-10 мес, при этом срок хранения определяется содержанием полифенолов в пиве после обработки.
5. Предложен комплексный подход к повышению коллоидной стойкости пива, который включает установление размера частиц, определяющих мутность пива; определение электрофоретического потенциала соединений, входящих в зону коллоидного помутнения. На основании анализа полученных данных осуществляется выбор вспомогательных материалов и режим их внесения.
Практическая значимость.
Показана необходимость холодной стабилизации пива в ЩСТ в течение 5 суток. Дальнейшая выдержка не приводит к изменению количества мутеобра-зующих частиц в пиве.
Доказано, что необходимой и достаточной дозой силикагеля (гидрогеля) для извлечения чувствительных белков является доза 40-50 г/гл.
Выявлено, что при соотношении средней и тонкой фракции кизельгура 1/1 при фильтровании происходит образование выделенного канала размером (1-7)х(7-14) мкм, что приводит к не прогнозированному увеличению мутности пива и его коллоидной стойкости.
Доказано, что при использовании силикагеля в количестве 50 г/гл пива можно полностью исключить расход тонкой фракции кизельгура при фильтровании пива, что подтверждено актом производственных испытаний.
Экономический эффект от снижения расхода фильтрационного материала и стабилизаторов при фильтровании пива для завода производительностью млн. гл пива в год составляет 1 млн. 242 тыс. рублей.
Основные положения диссертационной работы докладывались на между народных конференциях и семинарах.
По теме диссертации опубликовано 7 работ и 4 патента на изобретения.
Необратимое помутнение
Устойчивое (необратимое) помутнение не исчезает при температуре 20С, оно возникает в процессе хранения пива. В этом случае имеет место образование как множественных водородных связей между высокомолекулярными соединениями, так и прочных ковалентных связей. Размер частиц постоянной мути выше, чем у обратимой, и колеблется от 1 до 10. ..20 мкм.
Процесс появления устойчивой мути ускоряется при взбалтывании пива, при хранении при более высоких температурах: выше 12С - для непастеризованного пива и выше 20С - для пастеризованного [20]. Этот тип помутнения связан с полимеризацией флавоноидов путем окислительной конденсации, т.е. с образованием высокомолекуляных ПФ - таннои-дов, которые связываются с белками не только с помощью водородных связей, но и с помощью гидрофобных и ионных связей, не разрушающихся при нагревании.
Причиной помутнений в пиве являются полипептиды (белки), полифенолы, полисахариды, ионы металлов, оксалаты, в частности оксалат кальция. В состав мути могут входить следующие компоненты [22]: - (3 - глюканы (из эндосперма); - крахмал (дает реакцию с йодом); - пентозаны (из клеточных стенок); - оксалаты (из солода); - мертвые микроорганизмы (после пастеризации); - продукты гидролиза белковых соединений; - углеводы (в т.ч. гликоген и белки из поврежденных клеток дрожжей); - очень редко частицы от опавшей пены; - денатурированные белки; - белково-полифенольные комплексы. Кроме того в настоящее время уделяется большое внимание окислительно-восстановительным процессам, происходящим в пиве во время хранения, в связи с этим рекомендуют определять величину гН.
Белки являются наиболее распространенной причиной возникновения мути, их доля в осадках может колебаться в очень широких пределах 17...77 % [101]. В пиве содержатся в основном азотистые вещества со сравнительно высокой молекулярной массой (М.М.) от 30 до 100 кОа. Их появление в пиве связано с гидролизом белковых веществ, содержащихся в ячмене и солоде. К этим веществам относятся альбумины, глобулины, проламины (гордеины) и глготе-лины.
Белки ячменя и солода. Известно, что сорт ячменя в значительной степени определяет качество, полученного из него солода, а следовательно и пива. Под словом «сорт» принято понимать совокупность физико-химических показателей, а также генетических характеристик, присущих определенному ячменю, и, сложившихся в течение нескольких лет.
Содержание белковых веществ в ячмене, используемом в пивоварении, составляет 10-12% СВ. Аминокислотный состав пенообразующих белков В процессе солодоращения гордеины в большей степени подвергаются изменениям. В значительной степени распаду также подвергаются глютелины, затем гамма и сигма глобулины. Альбумины, аир1 глобулины лишь незначительно изменяются. Продуктами распада гордеина и глютелина являются аминокислоты (в основном, пролин и аргинин), содержание которых увеличивается в десятки раз. Кроме того, в процессе солодоращения в незначительной степени происходит ресинтез белков: в результате активности глутаминкислотадекар-боксилазы в процессе проращивания образуется гамма аминобутирик.
Изменения в процессе получения охмеленного сусла. При наиболее распространенном в наши дни инфузионном способе затирания происходит лишь незначительные изменения состава белковых веществ, экстрагируемых в сусло. При высоких температурах сушки солода пептидазная активность значительно снижается, и довольно высокая начальная температура затирания не дает возможности увеличению действия протеолитических ферментов.
Следовательно, состав белковых соединений в данном случае определяется, главным образом, сортом ячменя и режимами солодоращения. Следует отметить, что состав образцов сусла, имеющих одинаковые показатели по растворимому азоту, может быть подобен, но различия в индивидуальных компонентах неизбежны.
Изменения состава белковых соединений в процессе кипячения и охлаждения имеют особую важность с точки зрения небиологической стойкости пива. При кипячении уровень протеинов значительно снижается вследствие денатурации при повышенных температурах. Также в процессе кипячения некоторое количество аминокислот вступает в реакцию с углеводами, образуя меланоиди-ны. Кроме того, происходят структурные изменения сульфидных групп ряда белков, что делает их чувствительными к окислению и приводит к коагуляции. В составе горячего бруха значительная доля белковых соединений представлена альбуминами, в то время, как холодный брух в основном состоит из гордеинов. В сусле, поступающем в ЦКТ, содержится в различных концентрациях от 16 до 21 аминокислоты. Дрожжи, используемые в пивоварении, могут ассимилировать 50-70% аминного азота сусла,
Пивовары используют объединенное название, характеризующее суммарное содержание аминокислот: уровень азота свободных аминокислот (FAN). Сусло, приготовленное из 100% солода, с содержанием сухих веществ 12% обычно имеет уровень FAN 250-325мг/л. Данное значение считается идеальным. Однако если часть солода заменить несоложенным сырьем или патокой, уровень FAN может снизиться до 165-180мг/л [52].
Также, согласно литературным данным, уровень FAN в сусле, полученном при использовании солодовых экстрактов, ниже чем в 100% солодовом сусле.
Таким образом, после кипячения в сусле находится небольшое количество альбумина. Из глобулинов после затирания и кипячения остается в основном )3- глобулин, который обнаружен в белковой мути. Продукты распада (3-глобулина имеют М.М. 30-40 кВа и содержат серу в виде активных сульфгидрильных групп (-SH). При окислении (-SH)-rpynn образуются более сложные нерастворимые в пиве соединения, имеющие отрицательный заряд.
В образовании холодной мути также участвуют продукты гидролиза го-деина и глютелина, о чем свидетельствует тот факт, что в осадке обнаружены фракции с М.М. 22-35 кВа, которые по аминокислотному составу подобны гордеину и глютелину. Но особенно следует обратить внимание на гордеин.
Белково-дубильные комплексы. Существует, по крайней мере, 4 полипептидные группы, реагирующие с полифенолами. Среди них ПП, которые имеют изоэлектрическую точку в пределах 3,3...6,5 рН. Молекулярная масса двух, наиболее важных гликопротеинов мути составляет 16,5 и 30,7 к Да, это кислые белки [Ш, 121, 71].
Роль дрожжей. Продукты обмена дрожжей (они составляют 10-20% азота пива) тоже могут принимать участие в образовании холодной мути, причем различные штаммы выделяют от 125 до 200 мг/л высокомолекулярных соединений (ВМС), среди которых примерно 25% приходится на долю белков, а 75% - на долю полисахаридов, в частности гликогена [71].
Механизм образования комплексов. Полипептиды находятся в пиве в гид-ратированной форме и имеют небольшой (+ или - ) электрический заряд. Стабильность белковой молекулы обеспечивается за счет наличия электростатических связей, водородных мостиков, гидрофобных групп, диполь-дипольных связей и дисульфидных мостиков. В коллоидном состоянии их удерживает гидратация. Дегидратация белковых молекул происходит при нагреве (пастеризации), охлаждении (холодная муть) или под действием веществ, отнимающих воду, каковыми являются дубильные вещества.
Косвенные методы измерения мутности
В практике пивоварения для измерения мутности используют косвенные методы, предполагающие применение турбидиметра, нефелометра, либо их комбинации [77]. Следует отметить, что в настоящее время практически все заводы имеют приборы для косвенной оценки мутности, с помощью которых прогнозируется длительность хранения пива.
Для калибровки этих приборов требуется приготовление раствора взвешенных частиц, для чего используют, например, Si02. В табл. 2.2. приведены характеристики этих типов мутномеров, в частности, принцип действия, рекомендуемые точки отбора проб для определения мутности, а также принцип работы для диапазона частиц 0,05... 100 мкм. На рис.2.1. показан принцип действия мутномеров, а на рис,2.2. указано при каком размере частиц целесообразно применять мутномеры. Потребительские свойства пива характеризуются прозрачностью, блеском. Прозрачность пива оценивается при угле рассеяния 90 , прозрачность пива утрачивается при достижении величины мутности в 2-3 ед. ЕВС. Блеск пива определяется при угле рассеяния 25 или 12. Блеск пива полностью утрачивается при повышении мутности в 0,6 ед. ЕВС. Появление осадка оценивается только визуально в виде мелко и/или крупно зернистых хлопьев.
Для количественного определения взвесей и выявления их природы используется лазерный анализатор частиц, при этом предлагают лазерные анализаторы частиц с одновременной регистрацией излучения при различных значениях углов рассеяния и с регистрацией значения при определенных значениях угла рассеяния. Общая характеристика анализаторов частиц этих двух типов дана в табл. 2.3., а на рис. 2.3. показаны принципиальные особенности работы лазерных анализаторов частиц. На рис. 2.4. видно угловое распределение рассеянного света для больших и малых частиц Si02 при длине волны 550 нм. На рис. 2.5. показано угловое расщепление рассеянного света для некоторых веществ., которые являются причиной появления помутнений, а так же для дрожжей.
На рисунках 2.6., 2.7., 2.8. показаны зависимости распределения частиц для суспензий, приготовленных с использованием этих материалов, из которых видно, что формазиновая суспензия в отличие от других суспензий характеризуется распределением частиц, при котором зависимость интенсивности в рабочем диапазоне частиц (ОД ...10мкм при 21 С) выражается одной функцией (1/d). Кроме того, угловое распределение рассеянного света формазиновои суспензии пропорционально для любого угла см. рис.2.5. Таким образом, использование формазиновои суспензии позволяет работать как с суслом, так и с пивом, не прибегая к двойной калибровке для различных диапазонов частиц используя одну формулу.
Повышение мутности пива во время его хранения связано с электростатическими взаимодействиями между частицами, образующими водородные связи, а также коллоидные связи за счет окислительной полимеризации (инициальной и радикальной) и сополимеризации. Представление о скорости протекания некоторых из этих процессов можно судить по дзета-потенциалу.
Дзета-потенциал - электрический потенциал, который возникает при движении частиц между адсорбционным слоем ионов, располагающимся на поверхности частиц, и диффузионным слоем противоионов среды, окружающим частицу.
Дзета-потенциал является важнейшей характеристикой всей дисперсной системы: он определяет возможность и скорость перемещения дисперсной фазы относительно дисперсной среды, интенсивность электрокинетических явлений. То есть на основании дзета-потенциала определяются такие параметры как константа скорости коагуляции, фактор замедления коагуляции, величина потенциального энергетического барьера сил отталкивания.
Влияние процессов, протекающих в ЦКТ на инициальную мутность пива
При сбраживании сусла в ЦКТ дрожжи испытывают осмотическое, гидростатическое давление и их физиологическое состояние ухудшается, о чем можно судить по выходу трегалозы из клеток [80, 95], повышенному синтезу глицерина, особенно у осмочувствительных штаммов дрожжей [24] и возрастанию концентрации мертвых клеток. Следствием автолиза мертвых клеток является, как указано в разделе 1.З., увеличение содержания полисахаридов и белков, которые могут быть причиной снижения коллоидной стойкости пива при длительном его хранении. взвешенных частиц и поверхностным потенциала в процессе сбраживания пива в ЦКТ.
l.Ha этапе брожения и коллоидной стабилизации в ЦКТ наблюдаются существенные изменения как содержания взвешенных частиц, так и их величины поверхностного потенциала для различных диапазонов размера частиц.
2. Для диапазона частиц инициальной мутности, измеренной при угле 90 (Н90, размер частиц 0,1-1,0 мкм), характерна стабилизация изменения содержания частиц и поверхностного потенциала ориентировочно на восьмые сутки брожения. То есть, наиболее существенные изменения для этого диапазона происходят в течение брожения.
3. Для диапазона частиц 0,01-0,10 мкм (холодной мути) характерно изменение поверхностного потенциала, как в течение брожения, так и в фазе коллоидной стабилизации в ЦКТ. С учетом незначительного уменьшения содержания взвешенных частиц в диапазоне 0,01-0,10 мкм, следует особо подчеркнуть факт необходимости обоснования длительности фазы коллоидной стабилизации в ЦКТ. В частности, общее время (фаза брожения плюс фаза коллоидной стабилизации в ЦКТ) составляет не менее 13 суток (рис.3.5.), так как дальнейшая выдержка пива в ЦКТ не приводит к уменьшению показателя мутности Н25. Вследствие чего, необходимо прибегнуть к дополнительным мероприятиям, включающим обработку пива вспомогательными материалами, а также прибегнуть к фильтрации пива.
Так как наиболее существенные изменения для диапазона инициальной мутности (Н90) происходят в течение брожения необходимо дополнительно рассмотреть процессы, протекающие на этой стадии. Электростатические и динамические явления в дрожжевой клетке в среде ее культивирования характеризуются потенциалом покоя и поверхностным потенциалом.
Потенциал покоя это разность потенциалов между внутренней и наружной сторонами мембран дрожжевых клеток. Этот потенциал обусловлен работой активных ионных насосов и диффузным распределением ионов.
Поверхностный потенциал дрожжевой клетки или дзета-потенциал это потенциал поверхности мембраны вместе с первым слоем «противоионов» и первым слоем молекул воды, которые остаются связанные с поверхностью мембраны при движении клетки в пиве. То есть поверхностный потенциал это потенциал границы скольжения дрожжевой клетки относительно потенциала объема пива.
У всех живых дрожжевых клеток поверхностный потенциал отрицатель-ный. Активация поверхностного потенциала происходит в присутствии кислорода (рис.3.6.), с уменьшением рН среды поверхностный потенциал уменьшается (рис.3.7.) - косвенный график, рН не измерялся. Дополнительное уменьшение поверхностного потенциала дрожжевой клетки происходит вследствие адсорбции на ее поверхности взвешенных частиц табл.3.2.
Стабильность дрожжевых клеток в значительной мере зависит от величины их поверхностного потенциала. Для склеивания (агглютинации) дрожжевых клеток, необходимо их сближение на достаточное расстояние. Одноименный поверхностный потенциал клеток препятствует их сближению и агглютинации с последующей седиментацией.
Результаты обработки пива силикагелем в производственных условиях
В следующей серии экспериментов исследовали влияние расхода гидрогеля на адсорбцию чувствительных белков, при этом для стабилизации использовали пиво, полученное с различными несоложеными материалами (табл.4.8.). Обрабатывалось пиво, подвергнувшееся сепарации с содержанием дрожжевых клеток менее 1 млн кл./мл.
На основании статистически обработанных результатов исследований установлено, что эффективность силикагеля определяется составом пива. В частности, внесение в засыпь зернового несоложеного материала с большим содержанием белков, например, такого как ячмень, требует повышение расхода силикагеля, в то время как при использовании сиропов, не содержащих протеины, величина предела осаждения значительно повышает показатели, полученные для образцов пива, произведенного только из солода. Кроме того подтверждаются выводы, сделанные в предыдущем разделе о том, что дозировку силикагеля можно уменьшить до 40 г/гл, т.е. значительно ее снизить по сравнению с расходом, рекомендуемым фирмами, производителями силикагеля, для пивау, содержащего 1 млн кл./мл (табл. 4.9.)
Обработка силикагелем пива, не прошедшего сепарацию Пиво, поступающее на фильтрование, не всегда подвергается предварительному сепарированию, поэтому в следующей серии опытов исследовали влияние расхода силикагеля при фильтровании пива, поступающего непосредственно из ЦКТ, так как в этом случае расход гидрогеля может возрасти до 100 г/гя (табл. 4.9.) В качестве опытных образцов было взято пиво, содержащее 5-8 млн клУмл, и полученное с разным содержанием ячменя в засыпи (40 и 60%); так как в этом случае может возникнуть необходимость в увеличении расхода стабилизатора белков. Опыты проводили на минипивзаводе. Расход кизельгура составлял 50 г/гл, при соотношении между средней и тонкой фракции 2/1. Как и в предыдущих опытах подтверждено заключение о том, что оптимальной концентрацией гидрогеля является по-прежнему доза 50 г/гл ( табл. 4.9. рис. 4.8 и 4,9). Справедливость этого также подтверждают данные гель-хроматографии (рис. 4.10).
Из данного уравнения видно, что с уменьшением температуры величина адсорбции увеличивается.
Среднее время жизни молекулы на поверхности адсорбента: = D0exp(Q/RT), где т0 - время молекулярных колебаний, Q - энергия взаимодействия молекулы с поверхностью.
Из данного уравнения видно, что в течение времени контакта молекулы с адсорбентом происходит множественная миграция молекулы по поверхности адсорбента до точки минимума энергии молекулы.
С целью повышения коллоидной стойкости и эффективности фильтрования пива, а также снижения его себестоимости за счет экономии фильтровальных и стабилизационных материалов, фильтрованию предшествовала сепарация. В результате сепарации почти в 10 раз снижается концентрация дрожжевых клеток в пиве и увеличивается на 35-40% толщина двойного электрического слоя, а, следовательно, снижается десорбция чувствительных белков при намыве (рис. 4,2). Для теоретических расчетов было выбрано среднее значение, приведенное в табл. 4.4. и нарис 4.1., 4.3, 4.12. Зависимость адсорбции белков от размера пор силикагеля для пива солод/ячмень. Для определения оптимального соотношения между силикагелем и кизельгуром можно воспользоваться формулой Смолоховского, с помощью которой можно ориентировочно рассчитать площадь фильтрационного канала (S) и далее его диаметр. S= кім п (Darcyi » АІ), (1) где к - геометрический коэффициент сопряжения силикагеля и кизельгура в фильтрационном объеме. Этот коэффициент определяет пространственную упаковку кизельгура и силикагеля на основании их концентраций и гидродинамики потока при условии взаимодействия среды и фильтровального материала. Значение коэффициента к зависит от величины отношения дозы кизельгура к силикагелю и от величины дифференциального давления (табл. 4.10.). Xi - кинетический фактор формирования фильтрационного объема. Этот фактор определяет вероятность равномерного распределения кизельгура и силикагеля по фильтрационной поверхности, учитывая коэффициенты трения материалов.
Похожие диссертации на Повышение коллоидной стабильности пива с применением силикагеля и поливинилполипирролидона
