CP过滤对啤酒非生物稳定性影响的研究

黄亚东（1.江苏食品职业技术学院，江苏淮安223003；2.江苏省食品微生物工程实验室，江苏淮安223003）



CP过滤对啤酒非生物稳定性影响的研究

黄亚东1，2
（1.江苏食品职业技术学院，江苏淮安223003；2.江苏省食品微生物工程实验室，江苏淮安223003）

摘要：目前啤酒过滤及稳定性处理普遍采用硅藻土进行过滤，存在质量不稳定、易引入金属离子而影响啤酒口感，废弃硅藻土对环境影响大，后续处理成本高等缺点，若硅藻土处置不当还会危害人体健康。利用一种可再生型的助滤剂Crosspure（简称CP），可一步完成啤酒的过滤及非生物稳定性的处理，不仅能代替硅藻土有效去除啤酒中的固体残留物，并能保证啤酒良好的口感、香气和外观。

关键词：啤酒；过滤；CP；非生物稳定性

优先数字出版时间：2015-08-06；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20150806.1448.008.html。

啤酒过滤的目的在于去除其中的悬浮物、酵母、酒花树脂、多酚物质、蛋白质等浑浊物，滤除不利于啤酒贮藏的微生物，提升啤酒的稳定性，保持啤酒外观澄清透明和口感良好。啤酒酿造企业一直致力于以高效、安全、健康、可持续的工艺生产出口感好、具有一定澄清度和非生物稳定性的啤酒。多年来啤酒酿造企业多采用硅藻土进行过滤，存在诸多弊端。利用德国BASF公司最初开发的可再生的过滤介质Crosspure®（简称CP）对啤酒进行澄清处理取得了显著进展。CP是由聚苯乙烯、聚乙烯、聚吡咯烷酮（简称PVPP）采用物理方法合成的新型聚合物。利用CP不仅能有效去除啤酒中的残留物，使啤酒品质达到与硅藻土过滤相同的水准，能更好地提高啤酒的胶体稳定性，延长啤酒的保质期，维持良好的口感、香气和外观，同时体现安全、健康、无残留的酿造理念。

1材料与方法

1.1材料及仪器

发酵成熟的啤酒：原麦汁浓度为7.80 %；硅藻土，2000目、SiO2含量大于85 %；CP，2000目。

仪器：CaystalVision二氧化碳传感器；KU89啤酒泡持性测定仪；NH300，EBC啤酒色度计；ANNOMETER多酚测量仪；Haffmans VOS Rota，90/25型啤酒浊度仪；TAS-990，原子光谱仪；Anton Paar啤酒全自动分析仪、分光光度计密度瓶。

过滤设备：KL-CIP600添加罐；ZTPL水平圆盘式硅藻土过滤机。

1.2实验方法

啤酒浊度的测定方法：采用分光光度法。

麦汁浓度测定：采用比重瓶法。

啤酒酒精度测定：采用密度瓶法。

二氧化碳测定：采用（ATR）衰减全反射红外光谱法。

啤酒泡持性测定：采用仪器检测法。

老化速度对比：分别于60℃、0℃交替摇晃24 h，交替一次为1个周期，共28个周期。

1.3 CP过滤操作要点

CP具有与硅藻土相似的结构，过滤过程也非常相似，因而CP过滤可在常用的硅藻土过滤系统中使用，还可同时代替PVPP对啤酒进行稳定性处理。其再生过程与PVPP再生过程相似，而损耗率低于2 %，通过再生可循环使用，既可避免废弃硅藻土引起环境污染，又可降低过滤操作成本。以水平圆盘式CP过滤机为例，操作要点如下：

①充水排气：滤酒前先将经杀菌的脱氧水压入，将过滤系统内的空气排尽。

②预涂：将CP预涂在圆盘上，筛网孔径为50～80µm，使其形成预涂层。第一次预涂用CP与水混合后预涂10 min，直到形成支撑层。然后以同样的方式进行第二次预涂。

③循环：为确保形成良好的滤层，每次预涂都要循环15 min。

④过滤：过滤时，让酒液自上而下通过滤层，并穿过圆盘过滤。由计量泵向啤酒中定量添加CP。随着过滤操作的进行，滤饼越来越厚，进口压力逐渐升高，当压力达到0.5 MPa时停止过滤。

⑤顶水：过滤结束时，由下部通入脱氧水将啤酒顶出，啤酒与水的混合液作为酒尾。

⑥排压：关闭输酒泵、预涂泵，使过滤机内压力卸除。

⑦卸土：圆盘与中心轴一起旋转，在离心力作用下将滤饼甩出。

⑧再生：CP的吸附能力在4～5 min内可达饱和状态的80 %～90 %，滤饼排出后用NaOH溶液进行再生处理后排入添加罐，再生CP与新CP过滤效果相同。

⑨洗涤：将残留的酒液排净后，按过滤时的相反方向，用水冲洗干净。洗涤水温55℃，流速按额定流量，洗涤时间20 min。再用5 %的NaOH溶液清洗过滤机。

⑩杀菌：用90℃的水对过滤机及所有连接件和管道杀菌20 min，重新投入下一次过滤。

2结果与讨论

2.1 CP过滤与硅藻土过滤过程中浊度的对比

经测定，CP过滤与硅藻土过滤过程中啤酒浊度的变化结果见表1。

由表1可知，CP过滤与硅藻土过滤所得清酒的浊度结果相似。过滤过程中压差和滤饼形态也相当。由新型助滤剂CP过滤所得的成品啤酒质量与经硅藻过滤所得的啤酒质量相当，且具有更好的非生物稳定性。

2.2 CP过滤与对照组质量指标分析

表1　 EBC浊度分析

分别利用CP和硅藻土对同批次啤酒进行过滤。经仪器检测及感官评定，CP过滤与硅藻土过滤成品啤酒感官指标及理化指标见表2。

表2 CP过滤与硅藻土过滤质量指标比较

由表2可知，试验酒在总双乙酰含量、苦味值、色度、pH值、浊度等理化指标上与对照酒相当。感官品评结果表明也无任何区别，说明CP完全可以代替硅藻土对啤酒进行过滤。

2.3 CP对酒中金属离子含量的影响

铁、铝等金属离子的溶出是影响啤酒口味的主要因素之一，特别是铁离子是酵母生长发育所必需的，在啤酒发酵的过程中起着极为重要的作用。但铁离子含量太高会使啤酒带有铁腥味，加速啤酒的氧化，还会引起啤酒喷涌。国外啤酒行业中使用的硅藻土中铁离子含量能控制在4 mg/kg以下，通过特殊处理也可降至1.4～5.8 mg/kg。我国硅藻土的铁离子含量参差不齐，效果好的可控制在50 mg/kg以下，差的达350 mg/kg以上[4]。硅藻土使用量过大，也会使成品啤酒中铁离子含量明显增加[5]。不同过滤介质处理啤酒，清酒中金属离子残留比较见图1。

由图1可知，硅藻土过滤啤酒中的金属离子浓度是CP过滤酒的数倍。用CP过滤啤酒几乎无金属离子溶出，因此用CP过滤可以改善啤酒的风味，明显提高啤酒的口味稳定性。硅藻土过滤酒中金属离子含量高也与小试过滤量少及过滤前循环时间长有关。

2.4 CP过滤与对照组啤酒的老化速度对比

为验证CP对啤酒老化速度的影响，对CP过滤和硅藻土过滤所得酒液老化速度进行对比试验，结果见表3。

由表3可知，CP过滤所得酒的氧化浑浊速度比硅藻土过滤的酒慢。经过28个热周期之后，用CP过滤的试验酒的EBC浊度仍小于1.0。由此可见，CP过滤酒的非生物稳定性优于传统硅藻土过滤酒。

图1不同过滤介质处理啤酒Fe2+、Fe3+、Al3+的浓度比较

表3 CP过滤与对照组啤酒的氧化程度对比

3　结论

CP材料具有稳定的化学性质，且可通过再生进行循环利用，使用过程中无粉尘产生。与硅藻土过滤相比具有很多优点：CP过滤酒浊度在强化实验后较低，而且常温贮存后也低于硅藻土处理的酒；CP过滤啤酒过程中几乎无金属离子溶出，啤酒口味优于硅藻土过滤；CP过滤啤酒的氧化浑浊速度比硅藻土过滤酒的速度慢；CP过滤酒的非生物稳定性优于传统硅藻土过滤酒；不仅能更好地提高啤酒非生物稳定性，更符合节能环保要求。

参考文献：

[1]张建军.Crosspure®啤酒硅藻土过滤的新替代方案[J].技术博览,2009 (7)：44-46.

[2]张建军.Crosspure®用于啤酒无土过滤的生态、经济性分析[J].啤酒科技,2014(6)：33-35.

[3]黄亚东.啤酒生产技术[M].北京：中国轻工业出版社,2010：243.

[4]王憬，邢宝立.硅藻土中对啤酒中铁离子含量及啤酒质量的影响[J].啤酒科技,2005(4)：39-40 .

[5]祝忠付，张学军，马智敏.啤酒中的铁离子[J].酿酒科技,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

作者简介：黄亚东（1964-），江苏食品职业技术学院生物与化学工程学院院长，江苏今世缘酿酒学院院长，教授，主要研究方向：发酵工程。

收稿日期：2015-06-16

基金项目：江苏省教育厅高新技术产业化推进项目（JHB2012-82）。

DOI：10.13746/j.njkj.2015275

中图分类号：TS262.5；TS262.54

文献标识码：A

文章编号：1001-9286（2016）01-0023-03