Применение мембранных технологий в производстве пива

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТарГУ имени М.Х. Дулати, Тараз

Применение мембранных технологий в производстве пива

Седякина Т.В., Паутова В., Дядык А.

Мембранная фильтрация является инновационной технологией на мировом рынке очистки жидких и газовых сред. Под мембранной фильтрацией понимают процесс физического разделения, основой которого является разница в давлении между двумя стенками специальной мембраны. Благодаря этому процессу становится возможным разделять молекулы с различными размерами и свойствами.

Мембранные технологии в силу широкого ассортимента продукции и диапазона характеристик нашли применения при решении многих задач очистки и фильтрации.

Мембранные процессы принято подразделять на обратный осмос, нанофильтрацию, ультрафильтрацию и микрофильтрацию. Условные границы применения баромембранных процессов по диаметру задерживаемых частиц таковы: обратный осмос - 0,0001- 0,001 мкм; нанофильтрация - 0,0005-0,005 мкм; ультрафильтрация - 0,001-0,02 мкм; микрофильтрация - 0, 02-10 мкм.

Рассмотрим возможность применения мембранных технологий в производстве пива.

Производство пива - крайне сложный в технологическом отношении процесс, включающий большое количество стадий. На рис.1 представлена очень упрощенная схема получения пива.

Рис. 1. Последовательность операций при производстве пива

Пиво является очень сложным объектом, в котором большая часть экстрактивных веществ присутствует в виде коллоидных растворов. Химический состав пива колеблется в довольно широком диапазоне в зависимости от типа пива. Это зависит от многих факторов и, несомненно, от того, каким образом будет проведена каждая из стадий производства пива.

Производство пива включает в себя несколько этапов отделения твердых частиц, начиная от варки сусла и кончая фильтрацией пива непосредственно перед розливом. Нет ничего удивительного в том, что в пивоварении получили широкое распространение различные технологии разделения. Из новейших технологий наибольшее распространение на сегодняшний день получил мембранный способ.

Применяют мембранные процессы в производстве пива для следующих технологических операций:

- подготовки технологической воды;

- получения безалкогольного пива;

- финишной микрофильтрации;

- выделения из пива отработанных дрожжей.

Рассмотрим каждый из перечисленных аспектов подробнее.

Подготовка технологической воды. В производстве пива вода относится к основному сырью, поскольку оказывает сильное влияние на вкусовые свойства и стойкость готовой продукции. Вода для пивоварения должна обладать качествами питьевой воды в соответствии с действующими нормативами по питьевой воде, то есть удовлетворять всем органолептическим, физико-химическим, микробиологическим и химическим требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Кроме того, она должна соответствовать ряду специфических для пивоваренной промышленности технологических требований, соблюдения которых оказывает положительное влияние на процесс приготовления пива. Общая жесткость воды не должна превышать 2…4 мг·экв/л, сухой остаток должен быть не более 600 мг/л, содержание железа - 0,15 мг/л /1/.

Где вода отвечает требованиям по мягкости, там пиво лучше. Строительство пивоварен, заводов начиналось с поиска источника воды с определенным составом, наиболее пригодной для пивоварения. За рубежом некоторые марки пива вырабатываются только на воде определенного состава. Скажем, очень мягкая вода в Пльзене, который по праву считается центром чешского пивоварения. Хорошая вода на Украине, в Прибалтике. Мягкая вода в Петербурге. В Самаре вода средней жесткости. Жесткая вода в Средней Азии и очень жесткая в Туле, требующая дополнительной обработки.

В настоящее время получать высококачественную воду для производства пива можно с помощью мембранных технологий: электродиализа, нанофильтрации и обратного осмоса. Используя мембраны различных марок, можно получить воду любого заданного качества. Солезадерживающая способность мембран зависит от их типа и изменяется от 70 до 97,5 %.мембранный производство пиво микрофильтрация

Получения безалкогольного пива. В последнее время очень актуальным становится получение безалкогольного пива. Пиво, как ни какой другой пищевой продукт, крайне чувствительно к малейшим изменениям технологии и реагирует на всякое новое сочетание известных и не известных в пивоварении приемов. Поэтому очень сложно произвести безалкогольное пиво, которое по вкусу бы не отличалось от обычного пива.

Главным продуктом брожения, содержащимся в пиве, является этиловый спирт, но более активными являются высшие спирты, образующиеся во время брожения и суммарно обозначаемые термином сивушные масла. Поэтому, чтобы произвести безалкогольное пиво без ущерба для его органолептических показателей, нужно отделить только этиловый спирт, оставив все остальные компоннты. Это позволяет сделать мембранный процесс - диализ.

Сущность процесса заключается в следующем. Сваренное по традиционной технологии и осветленное пиво с объемным содержанием алкоголя не более 5% перекачивается в модульный блок, в котором распределяется по диализным модулям. Чаще всего в этом процессе применяются половолоконные мембранные аппараты. Пиво протекает внутри волокон, диализат подается противотоком в межволоконное пространство. Этиловый спирт переходит в диализат из-за разности концентраций алкоголя в пиве и диализате. Пиво с пониженным содержанием алкоголя не более 0,5% (по объему) охлаждается, затем насыщается СО₂ и через пастеризатор подается на линию розлива. Полученное таким способом безалкогольное пиво имеет высокие органолептические показатели.

В данном случае процесс диализа успешно конкурирует с другим мембранным процессом - обратным осмосом, который так же можно применять для получения безалкогольного пива. Согласно этому способу содержание алкоголя в напитках, полученных путем сбраживания, уменьшают с помощью обратного осмоса с образованием слабоалкогольного концентрата, сохраняющего вкус и аромат алкогольного напитка.

Однако полученное этим способом пиво содержит достаточно высокий процент спирта. Применение же диализа позволяет получить продукт с гораздо более низким содержанием алкоголя.

Примером пива, произведенного по описанной выше технологии, с применением половолоконных диализных мембран, может служить безалкогольное пиво компании ОАО «Пивоваренная Компания Балтика» марки «Балтика Безалкогольное - 0». Полученное пиво имеет объемную долю спирта не более 0,5%.

Финишная микрофильтрация. Перспективно использование процесса микрофильтрации на керамических мембранах в производстве пива на стадии финишной фильтрации. Например, применение микрофильтрации вместо диатомитовых намывных фильтров устраняет проблемы, связанные с ликвидацией отходов и, кроме того, дает возможность получения стерильного продукта. Преимуществом процесса микрофильтрации в отличие от традиционных технологий являются высокое качество полученного пива и высокая степень микробиологической безопасности процесса.

Другим применением процесса микрофильтрации является выделение из пива отработанных дрожжей. Обычно по завершении брожения дрожжи считаются бесполезным осадком. Дрожжи обычно сушили в сушилках и использовали в качестве сухого корма для скота или продавались в жидком состоянии. Пивные дрожжи содержат высококачественный белок, углеводы, витамины и состоят исключительно из органических компонентов.

Получение пива с использованием процесса микрофильтрации является новой технологией в современном пивоварении, которая дает экономическую выгоду в производстве пива без использования таких фильтрующих материалов, как диатомит или перлит. Концентрированные дрожжи не содержат фильтрующего вещества и могут быть использованы в пищевой или фармацевтической промышленности.

Т.о., проведенный обзор показал перспективность использования мембранных процессов в производстве пива как в технологическом, так и экономическом аспектах. Применение мембранных процессов позволит улучшить качество готового продукта, получить новые виды продукции (безалкогольное пива, чистые пивные дрожжи), сократить отходы производства, исключить из производства осветляющие материалы.

В связи с этим, представляет большой интерес разработка технологии подготовки технологической воды для пивобезалкогольного производства мембранными методами.

Нами были проведены экспериментальные исследования по подбору мембран для подготовки воды для производства пива. В экспериментах использовали обратноосмотические мембраны марок МГА-80П МГА-90ПТ с солесодержанием 80 и 90% соответственно, нанофильтрационные мембраны ОФМН-П и ОФАМ-К с солесодержанием 60 и 95% и ультрафильтрационную мембрану марки УПМ-ПП с размером пор 0,045мкм.

Объектом наших следований была вода из артезианской скважины близ предприятия ТОО «Рауан», производящего пивобезалкогольные напитки. Результаты приведены в табл.1.

В образцах воды определяли содержание железа, сухого остатка и общую жесткость.

Таблица 1. Результаты исследования химического состава артезианской воды близ предприятия ТОО «Рауан», очищенной на мембранах

Как видно из таблицы, артезианская вода имела превышение допустимых норм по общей жесткости в ~5 раз, в ~1,7 раза по сухому остатку. Обработка данной воды на ультрафильрационной и обратноосмотических мембранах приводила к некоторому снижению общей жесткости, сухого остатка, но не до требуемого уровня. Наилучшие результаты, в плане требований к воде для производства пива, были получены после обработки воды на нанофильтрационной мембране ОФАМ-К. Общая жесткость воды, обработанной на этой мембране составила 3,0 мг экв/л, содержание сухого остатка - 380 мг/л, что соответствует требованиям к технологической воде пивобезалкогольного производства. Что касается содержания в воде железа, то содержание его соответствовало норме как в исходной воде, так и обработанной на мембранах различного типа.

Т.о. проведенные исследования показали, что обработка воды из артезианских скважин Жамбылской области на нанофильтрационных мембранах позволит получить воду необходимого качества для производства высококачественного пива.

Литература

1. Муравицкая Л.В. Технохимический контроль пивоваренного и безалкогольного производств и основы управления качеством продукции. - М.: Агропромиздат, 1987. -256 с.

Размещено на Allbest.ru