CC BY
50
УДК 663.4 : 66.067.3
Новые аспекты глубинной фильтрации
Маттиас Майер, Альфонс Витте
«Е. Бегеров ГмбН & Со» (Лангенлонсхайм, Германия)
За прошедшие 20 лет в области глубинной фильтрации постоянно происходили новые улучшения и оптимизации продукта. Но имевшиеся в распоряжении производственников сырье и технологии не позволяли существенно расширить границы внедрения инноваций.
Разработкой фильтр-картона BECO-PAD компания BEGEROW открыла 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 фильтра-
Ключевые слова: глубинная фильтрация; пиво; фильтр-картон; ионы; промывная вода; поверхностное натяжение
ции 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, 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 фильтр-картона, намного больше, чем объем предварительной промывки в 50 л/м2 (обычный глубинный фильтр-картон) или в 25 л/м2 (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
700
600
Г 500
| 400
: 300
ж 200 с
' 100 0
Кальций Магний Железо Алюминий
□ Обычный фильтр-картон
□ Фильтр-картон ВЕС0РАР
Рис. 1. Растворимые в пиве ионы
6•2009
16
200 180 ■ 160 140 120 100 80 60 40 20
оо ^
и о
и
о
р с
0 8 1 15 Ц 23 И 30 Ц 38 Ц 46 Ц 53 Ц 61 Ц 68 Ц 76 Ц 84 Ц 91 Ц 99 106 114 Объем фильтрата, л/м2 - Обычный фильтр-картон — Фильтр-картон ВЕС0РАР
Рис 2. Изменение проводимости промывной воды
12
Вода
BECOPAD 550
19
27 35 42
Объем промывной воды, л/м2
... BECOPAD 170 — Обычныйфильтр-картон А
50
85
■ BECOPAD 350 Обычный фильтр-картон В
Рис. 3. Поверхностное натяжение промывной воды
65 "г
м
"I" 60 -
м
,е и 55
не £
50
ан 45
е
о 40
нтс
о 35
сх
е 30
во
П 25
12
19
Пиво после
кизельгурной фильтрации
27 35
Объем фильтрата, л/м2
BECOPAD 170 (промытый фильтр-картон) BECOPAD 170 (непромытый фильтр-картон)
42
50
• BECOPAD 550 (промытый
фильтр-картон) ■ BECOPAD 550 (непромытый фильтр-картон)
Рис. 4. Поверхностное натяжение пива после фильтрации с BECOPAD
Продолжительность фильтрации, мин — На входе — На выходе
Рис. 5. Изменение пеностойкости во время первой фильтрации с 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 и благодаря адсорбции. Это свойство, характеризующее глубинный фильтр-картон, желательно, поскольку из пива могут быть удалены, например, бактерии. На другой стороне фильтр-картона дополнительно удерживаются отрицательно заряженные частицы.
Фильтр-картон BECOPAD был разработан специально для требований индустрии напитков. Поэтому он обладает сравнительно небольшой электрокинетической адсорбцией. Отделение частиц происходит больше с помощью волокон целлюлозы, тем самым оказывается щадящее действие на продукт.
В начале первой фильтрации кати-онные центры еще не заняты, поэтому вещества в большом количестве адсорбируются на них. Вследствие этого,
так же как и при фильтрации через обычный фильтр-картон, качество пены вначале снижается. Только когда фильтр-картон «насыщается» протеинами, прекращается дальнейшее связывание молекул, и пиво достигает значений пеностойкости, определенных перед фильтрацией [4].
Изменение значений пеностой-кости в течение первой фильтрации
с BECOPAD (проведено на Sünner GmbH &Со. KG, Koln; Kolsch) показано на рис. 5.В начале фильтрации пеностойкость по NIBEM снизилась примерно на 30 с по сравнению с исходным значением. Однако в дальнейшем показатели стали приближаться друг к другу. Через 90 мин уже не отмечалось разницы между значениями на входе и выходе.
Также может снижаться содержание горьких веществ, хмелевых масел и других важных веществ. Так, Каль-тнер обратил внимание на опасность адсорбции хмелевых масел фильтр-картоном [5]. Его исследования, однако, на примере линалоола, обладающего проводимостью, указывают на то, что использованные ранее фильтрационные системы не влияли или влияли очень незначительно на важные ароматические вещества в пиве. Однако это следует проверить еще раз.
Потери окисленных и неокис-ленных хмелевых масел и горьких веществ в пиве на пивзаводе Major Craft при фильтрации с обычным фильтр-картоном и BECOPAD показаны на рис. 6.В начале фильтрации значительно снижалось содержание хмелевых веществ. В то время как при фильтрации через BECOPAD адсорбция неокисленных хмелевых масел
через 2 ч фильтрации снижалась практически до нуля, то более катионный обычный фильтр-картон продолжал адсорбировать еще 30-40 % неокис-ленных масел.
Существенно меньше снижение окисленных масел при фильтрации через BECOPAD.
Уменьшение горьких веществ в первую четверть часа оставалось незначительным.
Объемы промывки
В сравнении с промывкой перед первой фильтрацией регенерация глубинного фильтр-картона имеет большее значение. После окончания фильтрации глубинный фильтр-картон промывается теплой водой, пока она не станет прозрачной без пены и пока не вымоются удержанные частицы. Регенерация обеспечивает экономичность глубинной фильтра-
[
1
- 1 г
п 1 J
л -п„ 1 In i\ Ln J L
10
35 50
Продолжительность фильтрации, мин
100
200
□ Неокисленные хмелевые масла после ВЕСОРАЭ
□ Неокисленные хмелевые масла после обычного фильтр-картона
□ Окисленные хмелевые масла после ВЕСОРАЭ
□ Окисленные хмелевые масла после обычного фильтр-картона
□ Горькие вещества после ВЕСОРАЭ
□ Горькие вещества после обычного фильтр-картона
Рис. б. Изменение содержания веществ в пиве во время глубинной фильтрации
ции, но она требует больших затрат воды и времени.
На пивоваренном заводе B. V. Gul-pener, Gulpen/NL вместо 12 фильтраций с обычным фильтр-картоном было проведено 14 циклов с BECOPAD на одной закладке. В этом случае расход промывной воды снижался с 8 л/гл фильтруемого пива до 5,5 л/гл пива с BECOPAD (более чем на 30 %).
Аспекты охраны окружающей среды
Используемая при производстве BECOPAD высокочистая целлюлоза соответствует всем критериям лесной промышленности согласно FSC (Лесной попечительский совет АС). Сохранность ресурсов и использование достигнутых в результате этого возможностей экономии возрождают интерес к новым установкам классических фильтровальных систем. Поскольку BECOPAD может компостироваться без ограничений [сертифицирован институтом Фрезениуса (Fresenius) согласно DIN EN 13432 и ISO 14855], то расходы по утилизации заметно сокращаются.
Производительность
Обычный глубинный фильтр-картон содержит до 50 % пористых фильтрующих вспомогательных веществ, на долю которых приходится большая часть осветляющей способности. Они обладают большим количеством микроканалов, которые не влияют на производительность. В принципе речь идет о неиспользованной мощности. Bepure-технология впервые обрабатывает целлюлозу таким образом, что получается равномерная структура волокон и становится возможным отказаться от минеральных компонентов в BECOPAD. Высокая прочность и замечательные возможности для промывки позволяют добиться более высокой производительности по удалению взвешенных частиц, при этом дольше фильтровать и лучше вымывать удержанные частицы. Начальная разница давления долго остается на низком уровне.
Поэтому стало возможным делать больше циклов фильтрации на одной закладке. По нашим данным, увеличение составляет 20-30 % по сравнению с обычным фильтр-картоном, имеющим такую же удерживающую способность по отношению к микроорганизмам.
70
0
0
ООО «Пищепропродукт»
является официальным дистрибьютором фирмы «БЕГЕРОВ»
и предлагает широкий выбор различных типов фильтр-картона, осветлителей, стабилизаторов, кизельгура, перлита и других материалов производства этой фирмы.
Наш адрес: 107996, Москва, ул. Гиляровского, 57.
Тел./факс: (495) 684-12-29, 684-17-49, 684-26-85. E-mail: pp_product@mail.ru
ПИЩЕПРОПРОДУКТ
Экономичность
Основные потенциалы для экономии (рис. 7): снижение энергозатрат (электричество, вода); снижение затрат на персонал; увеличение срока службы; снижение затрат на удаление отходов.
Благодаря значительным возможностям для экономии промывной воды, энергии, увеличения мощности, снижения затрат на персонал и беспроблемного удаления отходов достигается сокращение затрат на фильтрацию примерно на 30 %, несмотря на высокую стоимость BE-COPAD.
На 100000 гл фильтрованного пива экономия составляет 4000-8000 евро.
Аспект воспроизводства сырья не измерим в денежном выражении, и значимость его определяется в зависимости от философии пивоварни.
Таким образом, с созданием BE-COPAD фирме BEGEROW вновь удалось доказать, что она является лидером инноваций в области развития новых фильтровальных средств.
Впервые наряду с использованием высокочистой целлюлозы и собственного нового метода «bepure», особое внимание в процессе создания BE-COPAD уделялось воспроизводимости и сохранности ресурсов.
Осознанный отказ от применения минеральных веществ благоприятствует сохранности продукта и благодаря минимальной адсорбции обеспечивает надежную, оптимальную, с сохранением ценных веществ фильтрацию, которую невозможно обеспечить использованием обычного глубинного
фильтр-картона. Говоря о сохранности продукта и экономичности, можно констатировать, что оба эти аспекта не исключают друг друга, а гармонируют.
С применением BECOPAD удалось в значительной степени сохранить ценные вещества, такие, как масла хмеля, которым до недавнего времени не уделялось особое внимание.
В сочетании значительных, классических потенциалов экономии (энергия, вода, персонал) с дополнительной экологической пользой, которые предлагает BECOPAD, в мире пива появилось средство глубинной фильтрации, определяющее новые масштабы развития пивной отрасли.
ЛИТЕРАТУРА
1. Якоб Ф. Пеностойкость и поверхностное натяжение//Вгаш^ш1пе. 2007. № 8. С. 28-29.
2. Глас К., Шейинг Р. Поверхностно-активные вещества и пена в пиве//ВгатоеК. 2000. 46/47. С. 2024-2025.
3. Бак В., Шнеебергер М. Факторы, влияющие на стабильность пены//ВгатоеИ. 2006. 22/23. С. 650-653.
4. Потрек М. Оптимированное измерение стабильности пивной пены в зависимости от условий среды и гидродинамических показателей. — Берлин: Технический университет Берлина, 2004.
5. Кальтнер Д. Исследования образования хмелевого аромата и технологические меры для производства пива с хмелевым ароматом. — Вейенштефан: Технический университет Мюнхена, 2000.
Новая книга
«Фруктовые и овощные соки»
Авторский коллектив под рук. У. Шобингера (перевод с немецкого 3-го переработанного и дополненного издания под общей редакцией А. Ю. Колеснова, Н. Ф. Берестеня, А. В. Орещенко, 2004 г.)
В уникальном научно-практическом справочном издании, подготовленном ведущими специалистами мировой соковой индустрии, представлены все аспекты производства фруктовых и овощных соков, нектаров и со-косодержащих напитков — от переработки сырья до розлива.
Подробно представлены: производство соков прямого отжима и восстановленных, концентрированных соков; технологическое оборудование для переработки фруктов и овощей; технологии стабилизации и осветления соков; получение концентрированных ароматобразующих веществ; технологии консервирования соков; подготовка и восстановление соков; изготовление нектаров и сокосодержащих напитков, а также их розлив, упаковка и этикетирование.
Большое внимание уделено физико-химическому составу фруктов, овощей и соков из них; утилизации отходов производства, включая очистку сточных вод, а также микробиологическим свойствам соков. Отдельный раздел посвящен методам анализа соков, их идентификации, экспертной оценке и способам выявления фальсификаций. Приведен подробный обзор национальных и международных нормативных документов, в том числе международных стандартов Комиссии Codex Alimentarius, а также основного стандарта, применяемого в ВТО для регулирования производства и обращения соков на мировом рынке — Единого стандарта Codex Alimentarius на фруктовые соки и нектары (CODEX STAN 247-2005), и Директивы Европейского союза на фруктовые соки и однородные продукты для питания человека (Директива 2001/112/ ЕС).
Издание предназначено для специалистов предприятий по переработке фруктов и овощей, производству и розливу соков прямого отжима, розливу восстановленных и концентрированных соков, безалкогольных и слабоалкогольных напитков, для поставщиков сырья и оборудования индустрии напитков, для сотрудников органов контроля и надзора, научных организаций, органов по сертификации и стандартизации, таможенной службы, научных специалистов, студентов вузов.
Заявки присылайте по факсу: 8 (495) 607-20-87.
