CP過濾對啤酒非生物穩(wěn)定性影響的研究

黃亞東（1.江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇淮安223003；2.江蘇省食品微生物工程實驗室，江蘇淮安223003）

?

CP過濾對啤酒非生物穩(wěn)定性影響的研究

黃亞東1，2
（1.江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇淮安223003；2.江蘇省食品微生物工程實驗室，江蘇淮安223003）

摘要：目前啤酒過濾及穩(wěn)定性處理普遍采用硅藻土進行過濾，存在質(zhì)量不穩(wěn)定、易引入金屬離子而影響啤酒口感，廢棄硅藻土對環(huán)境影響大，后續(xù)處理成本高等缺點，若硅藻土處置不當(dāng)還會危害人體健康。利用一種可再生型的助濾劑Crosspure（簡稱CP），可一步完成啤酒的過濾及非生物穩(wěn)定性的處理，不僅能代替硅藻土有效去除啤酒中的固體殘留物，并能保證啤酒良好的口感、香氣和外觀。

關(guān)鍵詞：啤酒；過濾；CP；非生物穩(wěn)定性

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2015-08-06；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20150806.1448.008.html。

啤酒過濾的目的在于去除其中的懸浮物、酵母、酒花樹脂、多酚物質(zhì)、蛋白質(zhì)等渾濁物，濾除不利于啤酒貯藏的微生物，提升啤酒的穩(wěn)定性，保持啤酒外觀澄清透明和口感良好。啤酒釀造企業(yè)一直致力于以高效、安全、健康、可持續(xù)的工藝生產(chǎn)出口感好、具有一定澄清度和非生物穩(wěn)定性的啤酒。多年來啤酒釀造企業(yè)多采用硅藻土進行過濾，存在諸多弊端。利用德國BASF公司最初開發(fā)的可再生的過濾介質(zhì)Crosspure?（簡稱CP）對啤酒進行澄清處理取得了顯著進展。CP是由聚苯乙烯、聚乙烯、聚吡咯烷酮（簡稱PVPP）采用物理方法合成的新型聚合物。利用CP不僅能有效去除啤酒中的殘留物，使啤酒品質(zhì)達(dá)到與硅藻土過濾相同的水準(zhǔn)，能更好地提高啤酒的膠體穩(wěn)定性，延長啤酒的保質(zhì)期，維持良好的口感、香氣和外觀，同時體現(xiàn)安全、健康、無殘留的釀造理念。

1材料與方法

1.1材料及儀器

發(fā)酵成熟的啤酒：原麥汁濃度為7.80 %；硅藻土，2000目、SiO2含量大于85 %；CP，2000目。

儀器：CaystalVision二氧化碳傳感器；KU89啤酒泡持性測定儀；NH300，EBC啤酒色度計；ANNOMETER多酚測量儀；Haffmans VOS Rota，90/25型啤酒濁度儀；TAS-990，原子光譜儀；Anton Paar啤酒全自動分析儀、分光光度計密度瓶。

過濾設(shè)備：KL-CIP600添加罐；ZTPL水平圓盤式硅藻土過濾機。

1.2實驗方法

啤酒濁度的測定方法：采用分光光度法。

麥汁濃度測定：采用比重瓶法。

啤酒酒精度測定：采用密度瓶法。

二氧化碳測定：采用（ATR）衰減全反射紅外光譜法。

啤酒泡持性測定：采用儀器檢測法。

老化速度對比：分別于60℃、0℃交替搖晃24 h，交替一次為1個周期，共28個周期。

1.3 CP過濾操作要點

CP具有與硅藻土相似的結(jié)構(gòu)，過濾過程也非常相似，因而CP過濾可在常用的硅藻土過濾系統(tǒng)中使用，還可同時代替PVPP對啤酒進行穩(wěn)定性處理。其再生過程與PVPP再生過程相似，而損耗率低于2 %，通過再生可循環(huán)使用，既可避免廢棄硅藻土引起環(huán)境污染，又可降低過濾操作成本。以水平圓盤式CP過濾機為例，操作要點如下：

①充水排氣：濾酒前先將經(jīng)殺菌的脫氧水壓入，將過濾系統(tǒng)內(nèi)的空氣排盡。

②預(yù)涂：將CP預(yù)涂在圓盤上，篩網(wǎng)孔徑為50～80μm，使其形成預(yù)涂層。第一次預(yù)涂用CP與水混合后預(yù)涂10 min，直到形成支撐層。然后以同樣的方式進行第二次預(yù)涂。

③循環(huán)：為確保形成良好的濾層，每次預(yù)涂都要循環(huán)15 min。

④過濾：過濾時，讓酒液自上而下通過濾層，并穿過圓盤過濾。由計量泵向啤酒中定量添加CP。隨著過濾操作的進行，濾餅越來越厚，進口壓力逐漸升高，當(dāng)壓力達(dá)到0.5 MPa時停止過濾。

⑤頂水：過濾結(jié)束時，由下部通入脫氧水將啤酒頂出，啤酒與水的混合液作為酒尾。

⑥排壓：關(guān)閉輸酒泵、預(yù)涂泵，使過濾機內(nèi)壓力卸除。

⑦卸土：圓盤與中心軸一起旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下將濾餅甩出。

⑧再生：CP的吸附能力在4～5 min內(nèi)可達(dá)飽和狀態(tài)的80 %～90 %，濾餅排出后用NaOH溶液進行再生處理后排入添加罐，再生CP與新CP過濾效果相同。

⑨洗滌：將殘留的酒液排凈后，按過濾時的相反方向，用水沖洗干凈。洗滌水溫55℃，流速按額定流量，洗滌時間20 min。再用5 %的NaOH溶液清洗過濾機。

⑩殺菌：用90℃的水對過濾機及所有連接件和管道殺菌20 min，重新投入下一次過濾。

2結(jié)果與討論

2.1 CP過濾與硅藻土過濾過程中濁度的對比

經(jīng)測定，CP過濾與硅藻土過濾過程中啤酒濁度的變化結(jié)果見表1。

由表1可知，CP過濾與硅藻土過濾所得清酒的濁度結(jié)果相似。過濾過程中壓差和濾餅形態(tài)也相當(dāng)。由新型助濾劑CP過濾所得的成品啤酒質(zhì)量與經(jīng)硅藻過濾所得的啤酒質(zhì)量相當(dāng)，且具有更好的非生物穩(wěn)定性。

2.2 CP過濾與對照組質(zhì)量指標(biāo)分析

表1　 EBC濁度分析

分別利用CP和硅藻土對同批次啤酒進行過濾。經(jīng)儀器檢測及感官評定，CP過濾與硅藻土過濾成品啤酒感官指標(biāo)及理化指標(biāo)見表2。

表2 CP過濾與硅藻土過濾質(zhì)量指標(biāo)比較

由表2可知，試驗酒在總雙乙酰含量、苦味值、色度、pH值、濁度等理化指標(biāo)上與對照酒相當(dāng)。感官品評結(jié)果表明也無任何區(qū)別，說明CP完全可以代替硅藻土對啤酒進行過濾。

2.3 CP對酒中金屬離子含量的影響

鐵、鋁等金屬離子的溶出是影響啤酒口味的主要因素之一，特別是鐵離子是酵母生長發(fā)育所必需的，在啤酒發(fā)酵的過程中起著極為重要的作用。但鐵離子含量太高會使啤酒帶有鐵腥味，加速啤酒的氧化，還會引起啤酒噴涌。國外啤酒行業(yè)中使用的硅藻土中鐵離子含量能控制在4 mg/kg以下，通過特殊處理也可降至1.4～5.8 mg/kg。我國硅藻土的鐵離子含量參差不齊，效果好的可控制在50 mg/kg以下，差的達(dá)350 mg/kg以上[4]。硅藻土使用量過大，也會使成品啤酒中鐵離子含量明顯增加[5]。不同過濾介質(zhì)處理啤酒，清酒中金屬離子殘留比較見圖1。

由圖1可知，硅藻土過濾啤酒中的金屬離子濃度是CP過濾酒的數(shù)倍。用CP過濾啤酒幾乎無金屬離子溶出，因此用CP過濾可以改善啤酒的風(fēng)味，明顯提高啤酒的口味穩(wěn)定性。硅藻土過濾酒中金屬離子含量高也與小試過濾量少及過濾前循環(huán)時間長有關(guān)。

2.4 CP過濾與對照組啤酒的老化速度對比

為驗證CP對啤酒老化速度的影響，對CP過濾和硅藻土過濾所得酒液老化速度進行對比試驗，結(jié)果見表3。

由表3可知，CP過濾所得酒的氧化渾濁速度比硅藻土過濾的酒慢。經(jīng)過28個熱周期之后，用CP過濾的試驗酒的EBC濁度仍小于1.0。由此可見，CP過濾酒的非生物穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)硅藻土過濾酒。

圖1不同過濾介質(zhì)處理啤酒Fe2+、Fe3+、Al3+的濃度比較

表3 CP過濾與對照組啤酒的氧化程度對比

3　結(jié)論

CP材料具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，且可通過再生進行循環(huán)利用，使用過程中無粉塵產(chǎn)生。與硅藻土過濾相比具有很多優(yōu)點：CP過濾酒濁度在強化實驗后較低，而且常溫貯存后也低于硅藻土處理的酒；CP過濾啤酒過程中幾乎無金屬離子溶出，啤酒口味優(yōu)于硅藻土過濾；CP過濾啤酒的氧化渾濁速度比硅藻土過濾酒的速度慢；CP過濾酒的非生物穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)硅藻土過濾酒；不僅能更好地提高啤酒非生物穩(wěn)定性，更符合節(jié)能環(huán)保要求。

參考文獻：

[1]張建軍.Crosspure?啤酒硅藻土過濾的新替代方案[J].技術(shù)博覽,2009 (7)：44-46.

[2]張建軍.Crosspure?用于啤酒無土過濾的生態(tài)、經(jīng)濟性分析[J].啤酒科技,2014(6)：33-35.

[3]黃亞東.啤酒生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社,2010：243.

[4]王憬，邢寶立.硅藻土中對啤酒中鐵離子含量及啤酒質(zhì)量的影響[J].啤酒科技,2005(4)：39-40 .

[5]祝忠付，張學(xué)軍，馬智敏.啤酒中的鐵離子[J].釀酒科技,2006 (6)：67-69.

The Effects of CP Filtration on Beer Non-biological Stability

HUANG Yadong1,2
（1.Jiangsu Food Science College, Huai'an, Jiangsu 223003; 2.Jiangsu Food and Microbial Engineering Laboratory, Huai'an, Jiangsu 223003, China）

Abstract:At present, diatomite filtration is commonly adopted for beer, which has the disadvantages including unstable beer quality, beer taste deterioration induced by metal ions, environmental pollution by waste diatomite, and high post-processing cost, etc. Moreover, inappropriate treatment of diatomite might endanger human health. In this study, a renewable filtration agent Crosspure (CP) was used for beer filtration, which could achieve beer filtration and beer non-biological stability treatment in one step, effectively eliminate the residual solids in beer, and ensure satisfactory beer taste, beer aroma, and beer appearance.

Key words:beer; filtration; CP; non-biological stability

作者簡介：黃亞東（1964-），江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院院長，江蘇今世緣釀酒學(xué)院院長，教授，主要研究方向：發(fā)酵工程。

收稿日期：2015-06-16

基金項目：江蘇省教育廳高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推進項目（JHB2012-82）。

DOI：10.13746/j.njkj.2015275

中圖分類號：TS262.5；TS262.54

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-9286（2016）01-0023-03