Новые аспекты глубинной фильтрации
Маттиас Майер, Альфонс Витте, дипломированные инженеры «Е. Бегеров ГмбН & Со» (Лангенлонсхайм, Германия)
Ключевые слова: глубинная фильтрация; пиво; фильтр-картон; ионы; промывная вода; поверхностное натяжение
За прошедшие 20 лет в области глубинной фильтрации постоянно происходили новые улучшения и оптимизации продукта. Но имевшиеся в распоряжении производственников существующие сырье и технологии не позволяли существенно расширить границы внедрения инноваций.
Разработкой фильтр-картона BECOPAD специалисты компании BEGEROW открыли совершенно новые возможности фильтрации. В настоящей статье подробнее рассматриваются наиболее важные практические результаты. Благодаря комбинации инновационной технологии, так называемому bepure-методу и применению высокочистой целлюлозы специалистам фирмы BEGEROW удалось создать новый вид фильтрующего материала для глубинной фильтрации.
С помощью технологической инновации стало возможным полностью отказаться от добавления минеральных веществ в процессе производства. Впервые требования в области чистоты, экономичности, бережного отношения к продукту, стойкости и экологической безопасности были воплощены в реальность.
Чистота
В отличие от обычных глубинных фильтр-картонов (TFS) при фильтрации через BECOPAD в промывную воду и пиво переходит значительно меньшее количество ионов, поскольку он состоит только из высокочистой целлюлозы и влагостойких веществ.
Количество растворимых в пиве ионов, перешедших в продукт во время фильтрации, показано на рис. 1. Поскольку ни железо, ни алюминий не попадают в фильтрат, то качество и вкусовая стабильность пива сохраняются.
Глубинный фильтр-картон промывается перед первой фильтрацией водой до нейтрального вкуса. Стерилизация проводится в большинстве случаев горячей водой со скоростью потока, превышающей скорость фильтрации, как минимум, на 25 мин при температуре > 85 °С. Таким образом, расход воды составляет 1 гл/м2 фильтрующей поверхности. Это количество, используемое независимыми институтами для контроля на соответствие Закону о продовольственных и потребительских товарах и кормах (LFGB) и рекомендуемое всеми производителями глубинного фильтркартона, намного больше, чем объем предварительной промывки в 50 л/м (обычный глубинный фильтр-картон) или в 25 л/м (BECOPAD).
Целесообразно точнее изучить первые литры промывной воды, при этом чистоту глубинного фильтр-картона проще всего описать с помощью аналитических методов. Для этого образцы обычного фильтр-картона и BECOPAD промывали дистиллированной водой, полученные пробы фракционировали и измеряли проводимость фильтрата. Изменение проводимости промывной воды показано на рис. 2.
Хорошо видно, что из фильтр-картона BECOPAD вымывается гораздо меньше веществ, влияющих на проводимость.
Переход ионов из фильтр-картона, определяемый посредством проводимости, достаточно хорошо описывает аспект чистоты. Но большинство пивоваренных заводов, осуществляющих кизельгуровую фильтрацию, обращает мало внимания на содержание ионов в фильтрующей среде, если только речь не идет о вторичных причинах гашинга.
На этом основании в дальнейшем для определения чистоты было использовано поверхностное натяжение промывной воды и пива.
Университеты уже длительное время требуют уделять больше внимания проблеме остаточного количества нежелательных веществ, влияющих на поверхностное натяжение [1, 2]. Чистая вода имеет поверхностное натяжение примерно 72 мН/м, а смыв из чистых бутылок должен иметь показатель > 60 мН/м [1].
На рис. 3 представлены результаты исследования поверхностного натяжения промывной воды после BECOPAD и обычного фильтр-картона. Первые литры показывают снижение поверхностного натяжения. Это относится как к обычному фильтр-картону, так и к BECOPAD. В дальнейшем значения приближаются к показателю на выходе, равному 72 мН/м. После 50 л/м2 уже не выявляется значительной разницы между отдельными типами фильтр-картона.
Что касается поверхностного натяжения в готовом пиве, то в специальной литературе приводятся различные значения — между 40,0 и 47,0 мН/м независимо от сорта [1, 3]. Но однозначны определения критической области. Значения поверхностного натяжения < 40 мН/м служат четким показателем присутствия нежелательных активных веществ, влияющих на поверхностное натяжение [1, 2, 3]. На рис. 4 приведены данные поверхностного натяжения в фильтрате после фильтрации с BECOPAD. Пиво, прошедшее предварительную фильтрацию, имело поверхностное натяжение 53 мН/м. После фильтрации через BECOPAD все значения были на уровне 50 мН/м и при этом значительно выше критической области < 40 мН/м.
Отличие от исходного значения обусловлено адсорбцией активных веществ, влияющих на поверхностное натяжение и пенообразование.
Фильтрация с сохранением важных компонентов пива
В отличие от фильтровальных свечей, не имеющих заряда, в глубинном фильтр-картоне на основе целлюлозы и влагостойких веществ частицы и коллоиды удерживаются не только механически, но