PL185981B1

PL185981B1 - Sposób stabilizacji piwa

Info

Publication number: PL185981B1
Application number: PL97329801A
Authority: PL
Inventors: Michael Katzke; Jan Berglöf; Per Vretblad; Ralf Nendza
Original assignee: Amersham Biosciences Ab; Intermag Gmbh
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 2003-09-30
Also published as: AU2315597A; CN1102656C; BR9708945A; DE69716809D1; EP0806474A1; SE9601789D0; DE69716809T2; EP0806474B1; RU2204596C2; WO1997043401A1; CZ362398A3; CA2253923A1; PL329801A1; ATE227334T1; ZA973193B; AU721322B2; CN1225124A; JPH1042852A; US6001406A; DK0806474T3

Abstract

1. Sposób stabilizacji piwa, zawierajacego substancje powodujace zmetnienie, po- przez czesciowe usuniecie bialek tworzacych zmetnienie i polifenoli tworzacych zmetnie- nie, znamienny tym, ze: a) kontaktuje sie piwo z nierozpuszczalna w wodzie porowata hydrofilowa matryca, stanowiaca siec polimeryczna posiadajaca eksponowane na powierzchni grupy hydroksy- lowe, wytworzona z polimeru hydrofitowego wybranego sposród polisacharydów, polime- rów akrylanów lub metakrylanów hydroksyalkilowych, polimerów eterów hydroksyalki- lowowi-nylowych, i polimerów ewentualnie N-podstawionych akrylo- lub metakryloami- dów, z która to matryca zwiazane sa kowalencyjnie grupy jonowymienne, przy czym ma- tryca nasycona piwem lub woda jest w 50% wagowych pochodzenia organicznego; b) wyodrebnia sie piwo z matrycy, i c) regeneruje sie matryce. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób stabilizacji piwa, w szczególności sposób stabilizowania piwa przez usuwanie substancji tworzących zmętnienie za pomocą wymieniacza jonowego.

Jakość napojów mierzy się za pomocą różnych parametrów, takich jak trwałość smaku i aromatu, czystość biologiczna i stabilność fizykochemiczna, przy czym ostatni z tych parametrów jest szczególnie ważny dla piwa. Stabilność fizykochemiczna czy też stabilność koloidalna opisuje występowanie zmętnienia (zamglenia) pochodzenia niebiologicznego w napojach butelkowanych, takich jak piwo. Zmętnienie to jest głównie spowodowane przez polifenole i białka, które są zdolne do reakcji z większymi cząsteczkami poprzez mostki wodorowe. Uważa się, że białka tworzące zmętnienie mają Mw w zakresie 30-60 kDa, chociaż zakres może się różnić, zależnie od źródła. Przy usuwaniu białek oMw powyżej 120 kDa, retencja czołowa piwa zmniejsza się. Do grupy polifenoli należą między innymi taniny i antocyjano-geny, które oznaczane oddzielnie mogą być stosowane jako wskaźniki dla stabilizacji piwa. Dla zwiększenia stabilności piwa zwykle usuwa się część polifenoli, białek albo

185 981 obu z nich, stosując różne czynniki i metody. Zwykle wymagany dopuszczalny okres przechowywania dla stabilizowanego piwa wynosi około 6 miesięcy, i może się różnić dla różnych krajów i/lub zależnie od rodzaju piwa.

Stabilizacja i klarowanie napojów są to dwa terminy, które niekiedy są używane wymiennie a niekiedy jako dwa odrębne pojęcia. W ścisłym sensie klarowanie odnosi się do usuwania zmętnienia i substancji stałych widocznych w danym napoju, natomiast stabilizacja odnosi się do usuwania substancji potencjalnie tworzących zmętnienie w celu utrudnienia tworzenia się zmętnienia. W kontekście niniejszego wynalazku te dwa terminy będą interpretowane w ścisłym sensie.

Ilość substancji tworzących zmętnienie i ich tendencja do tworzenia zmętnienia jest uwarunkowana kilkoma czynnikami (patrz część eksperymentalna). Na przykład dla piwa jest zależna od składu, od doboru parametrów procesu przez piwowara, jakości chmielu i jęczmienia, itp. Oznacza to, że akceptowalny poziom stabilności/stabilizacji mierzonej za pomocą ogólnie akceptowanych testów może się różnić, zależnie od rodzaju piwa i/lub browaru. W związku z wynalazkiem jest zatem trudne określenie granic dla stabilizacji. Jako generalny wskaźnik można wskazać, że stabilizacja ma miejsce gdy wartość uzyskana w teście mierzącym jednocześnie zarówno białka jak i polifenole tworzące zmętnienie zmieniła się o co najmniej 10 % w kierunku stabilizacji w konsekwencji zastosowania sposobu według wynalazku. Oznacza to, że zmiana podobna lub nawet zmiana niższa może mieć zastosowanie do testów mierzących białka i polifenole oddzielnie. Celem stabilizacji nie jest usunięcie wszystkich białek i/lub polifenoli tworzących zmętnienie, ponieważ mogłoby to łatwo wpłynąć na charakter danego napoju.

Problemy z substancjami tworzącymi zmętnienie w napojach są znane od wielu lat i sugerowano liczne rozwiązania do ich usuwania.

Najpowszechniej stosowany sposób usuwania polifenoli z napojów polega na zastosowaniu poliwinylopirolidonu, PVPP. Przed dodaniem do napoju PVPp musi być wymieszany z wodą z wytworzeniem zawiesiny. PVPP dodaje się do zbiornika przechowalniczego lub dodaje do strumienia piwa przed filtrem piwa i odfiltrowuje razem z innymi cząstkami zmętnienia. PVPP jest dostępny w dwóch gatunkach jakościowych: do jednostkowego użytku i do wielokrotnego użytku, o różnej wielkość cząstek.

Z SU 1451159 znany jest sposób stabilizacji piwa przy użyciu sorbenta jonowymiennego do usuwania polifenoli. W sposobie tym piwo ogrzewa się do 65-75°C i dodaje się silnie zasadowy, makrousieciowany sorbent (wymieniacz anionowy) na bazie kopolimerów styrenu i 4% związku diwinylowego, zawierającego funkcjonalne czwartorzędowe -grapy trimetyloamoniowe. Ten hydrofobowy sorbent dodaje się do piwa w ilościach zapewniających usunięcie 25-30% polifenoli, miesza się, pozostawia do odstania na 2-3 minuty i piwo dekantuje się. Sorbent ma zdolność sorpcji polifenolu 18-19 mg/g, może być wykorzystywany co najmniej dziesięć razy i regeneruje się 5 częściami objętościowymi wody w temperaturze 45-50°C.

W publikacji Rep. Res. Lab. Kirin Brew Co. (1972), nr 15, strony 17-24 opisano stosowanie wymieniacza anionowego (żywica Dowex 1 x 4) do frakcjonowania polifenoli w piwie. Najpierw polifenole ekstrahuje się z piwa, na przykład octanem etylu, następnie ekstrakt poddaje się chromatografii anionowymiennej w celu frakcjonowania polifenoli na kilka grup do dalszych badań. Tak więc wymieniacz anionowy nie jest stosowany do stabilizacji napojów.

W Europie jeden z najpowszechniej stosowanych sposobów usuwania białek z piwa polega na stosowaniu krzemionki, która musi być wstępnie przeprowadzona w formę zawiesiny w wodzie. Żel krzemionkowy dodaje się do zbiornika przechowalniczego lub dozuje się w sposób ciągły do strumienia piwa przed filtrem piwa. Żel krzemionkowy odfiltrowuje się razem z innymi cząstkami zmętnienia i odrzuca się do odpadów po zużyciu.

Inna szeroko stosowana metoda usuwania białek polega na zastosowaniu kwasu garbnikowego (taniny). Najpierw wytwarza się roztwór taniny w wodzie, który następnie dodaje się do zbiornika przechowalniczego lub dozuje w sposób ciągły do strumienia piwa przed filtrem piwa. Taninę odfiltrowuje się razem z innymi cząstkami zmętnienia i odrzuca się po zużyciu do odpadów.

185 981

Istni«ej;ą także alternatywne metody usuwania białek z napojów zawierających substancje tworzące zmętnienie, na przykład poprzez zastosowanie enzymów proteolitycznych lub bentonitu.

Fakt, że szeroko stosowany żel krzemionkowy i taniny nie nadają się do wielokrotnego wykorzystania, sprawia że są one poważnymi źródłami zanieczyszczenia środowiska.

Podczas roku pierwszeństwa konwencyjnego Szwedzki Urząd Patentowy wydał Międzynarodowy Raport z Poszukiwań, cytujący następujące publikacje:

a. opis patentowy USA nr 4100149, dotyczący usuwania białek z piwa i innych napojów w celu uzyskania na przykład sklarowanego piwa. Stosuje się adsorbent zbudowany z cząstek nieorganicznych powlekanych polimerem. Polimer posiada grupy jonowymienne. Część eksperymentalna skupia się na powlekanych cząstkach krzemionki i nie jest jasne, czy efekt uzyskuje się dzięki krzemionce, powłoce polimerycznej czy naładowanym grupom.

b. EP-A-166238 dotyczy zobojętniania aktywności bakteriostatycznej polifenoli w sokach owocowych przez dodanie czynnika, który może mieć grupy jonowymienne lub nie.

c. Hughes, Food Technology in New Zealand, 10 (30) (1985) sugeruje, że celulozowe wymieniacze jonowe mogą być stosowane do stabilizowania piwa, ponieważ wiadomo, że mogą adsorbować białka.

d. Opis patentowy USA nr 4288462 sugeruje, że do usuwania zmętnienia i substancji tworzących zmętnienie pochodzenia białkowego z napojów, takich jak piwo, można stosować element filtracyjny załadowany anionową krzemionką koloidalną.

e. Opis patentowy USA nr 3623955 dotyczy usuwania niektórych enzymów z piwa.

f. Opis patentowy USA nr 3940498 sugeruje stosowanie syntetycznego krzemianu magnezu do jednoczesnego usuwania niepożądanych białek i polifenoli z napojów, takich jak piwo.

g. WPI, nr akcesyjny 89-212564/29 dotyczy SU 1451159, który omówiono powyżej.

Niektóre dodatkowe publikacje są następujące:

h. WPI nr akcesyjny 81-81725D (=DD-A-150078) sugeruje stosowanie cząstkowej substancji hydrofobowej posiadającej grupy zdolne do tworzenia mostka wodorowego, wymiany jonowej, chemisorpcji lub chelatowania do usuwania substancji tworzących zmętnienie z napojów, w tym z piwa.

i. WPI nr akcesyjny 81-15897D (GB-A-2056485) sugeruje stosowanie dodatnio naładowanych cząstek do usuwania substancji powodujących zmętnienie w napojach (wino, piwo, soki owocowe, itp.). Ładunek wprowadza się przez działanie na cząstki kationową substancją syntetyczną poliamidowo-poliammowoepichlorohydrynową. Przy kontaktowaniu napoju z cząstkami wywołuje się strącanie osadu, który może być następnie usunięty przez filtrację.

j. WPI nr akcesyjny 77-09751Y (= GB-A-1499849) sugeruje usuwanie prekursorów zmętnienia w napojach za pomocą wymieniaczy kationowych na bazie matryc hydrofobowych.

Sposób według wynalazku zapewnia jednoczesne usunięcie polifenoli i białek z piwa, i polega na kontaktowaniu piwa z wymieniaczem jonowym, zdolnym do adsorbowania obu rodzajów substancji. Charakterystyczna cechą stosowanego wymieniacza jonowego jest to, że jest to nierozpuszczalna w wodzie porowata matryca hydrofilowa, z którą związane są kowalencyjnie grupy jonowymienne.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób .stabilizowania piwa, zawierającego substancje powodujące zmętnienie, poprzez częściowe usunięcie białek tworzących zmętnienie i polifenoli tworzących zmętnienie, polega na tym że:

a) kontaktuje się piwo z nierozpuszczalną, w wodzie porowatą hydrofilową matrycą, stanowiącą sieć polimeryczną posiadającą eksponowane na powierzchni grupy hydroksylowe, wytworzoną, z polimeru hydrofitowego wybranego spośród polisacharydów, polimerów akrylanów lub metakrylanów hydroksyalkilowych, polimerów eterów hydroksyalkilowowinylowych, i polimerów ewentualnie N-podstawionych akrylo- lub metakryloamidów, z którą to matrycą związane są kowalencyjnie grupy jonowymienne, przy czym matryca nasycona piwem lub wodąjest w >50% wagowych pochodzenia organicznego;

b) wyodrębnia się piwo z matrycy, i

c) regeneruje się matrycę.

Fizycznie matryca może mieć postać ustalonego złoża, składającego się z upakowanych porowatych perełek/cząstek lub porowatego monolitu lub membrany (matryc ciągłych).

185 981

Kształt perełek/cząstek może być sferyczny lub nieregularny. Alternatywnie, matryca może mieć postać złoża fluidalnego, które może być niewymieszane (sklasyfikowane, stabilizowane, ekspandowane) w celu umożliwienia chromatografowania, albo całkowicie wymieszane, jak w procedurach okresowych.

Matryca jest zbudowana z sieci polimerycznej z eksponowanymi (wystającymi) na powierzchni grupami hydroksylowymi, tak aby kontaktowały się z piwem podczas prowadzenia procesu stabilizacji piwa sposobem według wynalazku, to jest zarówno na powierzchniach zewnętrznych jak i na powierzchniach porów. Odpowiednie polimery są w większości pochodzenia organicznego i biologicznego (biopolimery), chociaż mogą to być także polimery całkowicie syntetyczne. Przykładowymi użytecznymi biopolimerami są żele polisacharydowe wytworzone z dekstranu (Sephadex®, Pharmacia Biotech AB, Uppsala, Szwecja), agarozy (Septi^c^^^®, Pharmacia Biotech AB, Uppsala, Szwecja), skrobi, celulozy (Sephacel®, Pharmacia Biotech AB, Uppsala, Szwecja), itp., podstawione odpowiednimi grupami jonowymiennymi i ewentualnie także usieciowane. Odpowiednimi polimerami syntetycznymi są polimery akrylanów lub metakrylanów hydroksyalkilowych, polimerów eterów hydroksyalkilowowinylowych, i polimerów ewentualnie N-podstawionych akrylo- lub metakryloamidów. Wymienione wyżej biopolimery i polimery syntetyczne mają zaznaczony charakter hydrofitowy, ponieważ posiadają wzdłuż łańcucha polimerycznego grupy hydroksylowe i/lub amidowe.

Matryca, zwłaszcza w przypadku gdy ma postać perełek, może zawierać substancję nieorganiczną, chociaż jak wspomniano powyżej, główne składniki powinny być pochodzenia organicznego, to jest > 50% wagowych (nasycona piwem lub wodą).

Istotne jest, aby porowatość żelu była dostatecznie wysoka dla umożliwienia penetracji białek i polifenoli destabilizujących piwo. Zgodnie z tym żel powinien być przepuszczalny dla białek globulamych poniżej 10⁷, często poniżej 5 x 10⁶ daltona. Zdolność jonowymienna jest typowo zawarta w zakresie 0,05-0,50 mmoli na ml upakowanego złoża.

Grupy jonowymienne mogą być kationowymienne lub anionowymienne. Przykłady grup kationowymiennych obejmują grupy karboksylowe (-COO'), kwasowe grupy sulfonowe (-SO,O), kwasowe grupy fosfonowe, itp. Przykłady grup anionowymiennych to czwartorzędowe, trzeciorzędowe, drugorzędowe i pierwszorzędowe grupy aminowe (-N⁺(R„R2,R₃)). Wolna wartościowość wskazuje wiązanie kowalencyjne z matrycą, które typowo ma miejsce poprzez organiczną strukturę łącznikową, na przykład czysty alkilen lub hydroksyalkilen. R,są to typowo atomy wodoru lub niższe grupy alkilowe (C,.₆), które mogą być podstawione jedną lub więcej niż jedną, grupą, hydroksylową. Spośród czwartorzędowych grup aminowych można na przykład wymienić grupę -N+CHj^, która gdy jest przyłączona do. matrycy poprzez łącznik -CH2CHOHCH2-, jest określana jako grupa -Q. W części eksperymentalnej stosuje się SP Sepharose® i CM Sepharose®. CM (karboksymetyl) w CM Sepharose® oznacza -OCH2COO-, podstawiającą grupę OH bezpośrednio przyłączoną do matrycy podstawowej (agarozy). SP (sulfopropyl) oznacza -(CH2)₃SO₃-, podstawienie grupy OH matrycy podstawowej (agarozy) poprzez łącznik -OCRCHOHCRO-.

Etapy sposobu według wynalazku obejmują: a) kontaktowanie matrycy z piwem poddawanym stabilizacji z jednym lub więcej niż jednym z wymienionych powyżej wymieniaczy jonowych w warunkach umożliwiających adsorpcję destabilizujących białek i fenoli, b) wyodrębnienie piwa z wymieniacza jonowego i c) regenerację wymieniacza jonowego przez kontaktowanie go z roztworem regenerującym, na przykład zawierającym tylko wodorotlenek sodu, chlorek sodu i wodę. Jak wskazano powyżej, kontaktowanie może być prowadzone przez umożliwienie przechodzenia piwa poprzez naczynie (na przykład kolumnę) zawierającą wymieniacz jonowy w dowolnej z wymienionych powyżej postaci. Typowo roztwór regenerujący przepuszcza się w kierunku przeciwnym do kierunku przepuszczania piwa. Proces może być ciągły lub okresowy. Po skontaktowaniu piwa z wymieniaczem jonowym nie ma konieczności prowadzenia dalszego etapu filtracji (porównaj część eksperymentalna). Typowo w przypadku piwa temperatura, co najmniej podczas kontaktowania z wymieniaczem jonowym, jest powyżej temperatury zamarzania piwa i poniżej temperatury +10°C, na przykład 5°C. W większości browarów obecnie pracuje się w temperaturze około 0°C, co ze względów

185 981 praktycznych jest preferowane także w sposobie według wynalazku. Mogą być włączone także inne etapy, typowo stosowane w dziedzinie stabilizacji napojów.

Najlepszy sposób realizacji wynalazku znany w dacie pierwszeństwa zgłoszenia obejmuje opisany powyżej etap regeneracji. Jako wymieniacz jonowy stosuje się wymieniacz jonowy typu Q (Q-Sepharose®) w postaci makroperełek (średnia wielkość cząstki 200 pm) upakowanych na kolumnie, przez którą przepuszcza się piwo. Q-Sepharose® jest przenikalna dla białek globularnych o ciężarze 4 x 10⁶ daltona i ma zdolność wymienną 0,18-0,25 mmoli na mol upakowanego złoża. Temperatura wynosi około 0°C (patrz także przykład 4).

Wynalazek zostanie opisany bliżej za pomocą poniższych, nieograniczających przykładów.

CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA

Materiały i metodyka

W eksperymentach dla scharakteryzowania stabilności piwa prowadzono następujące analizy.

Tabela A

Analiza	Oznaczenie	Literatura/źródło
Strącanie siarczanu amonu	Białko powodujące zmętnienie	MEBAK*, 1993, str. 164-165
Test schładzania z alkoholem (ACT)	Polifenole i białka powodujące zmętnienie. Stabilność piwa	MEBAK*, 1993, str. 160-162
Polifenole, łącznie	Zawartość polifenoli	MEBAK*, 1993, str. 169-170
Antocyjanogeny	Zawartość antocyjanogenów	MEBAK*, 1993, str. 171-172
Test przyspieszonego starzenia 0/40°C	Stabilność piwa	MEBAK*, 1993, str. 157-158

* MEBAK jest skrótem od Mitteleuropaische Brautechnologie Analysenkommission (Środkowoeuropejska Komisja Analizy Technologii Piwowarskich)

1. czułe na białka

1.1. Strącanie siarczanem amonu. Po dodaniu do piwa nasyconego roztworu siarczanu amonu wytwarza się zmętnienie ze strąconych białek. Im więcej siarczanu amonu potrzeba do spowodowania tego zmętnienia, tym lepiej stabilizowane jest piwo.

1.2. „Test Esbacha”. Białka wysokocząsteczkowe będą strącane „reagentem Esbacha” (roztwór kwas pikrynowy - kwas cytrynowy). Dodanie reagenta będzie powodować zmętnienie, które można mierzyć fotometrycznie.

2. Polifenole

2.1. Polifenole łącznie. Oznacza się wszystkie polifenole, zwłaszcza polifenole posiadające wicynalne grupy hydroksylowe. Polifenole reagują w roztworze alkalicznym z jonami żelaza, tworząc barwne kompleksy żelaza, które można oznaczać fotometrycznie.

2.2. Antocyjanogeny są substancjami fenolowymi, które pod działaniem kwasu chlorowodorowego przekształcają się w czerwono zabarwione antocyjanidyny.

3. Testy do oznaczania stabilności piwa

3.1. Test schładzania z alkoholem. Po ochłodzeniu piwa, tworzy się odwracalne zmętnienie, spowodowane przez wytrącanie kompleksów polifenol-białko. Dodanie alkoholu zmniejsza rozpuszczalność tych kompleksów i przyspiesza strącanie.

3.2. Test przyspieszonego starzenia. Piwo przechowuje się w temperaturze 0°C, 40°C lub 60°C aż do pojawienia się zmętnienia w ilości 2 jednostek EBC. Zmętnienie jest spowodowane przez strącanie się kompleksów polifenol-białko.

Stabilność piwa jest cechą złożoną, uwarunkowaną wieloma parametrami, w tym zawartością białek i/lub polifenoli. Test schładzania z alkoholem i test przyspieszonego starzenia, wykazują liniową zależność od stabilizacji. Testy wymienione powyżej w punktach 1 i 2 nie wykazują zależności liniowej.

W sposobie według wynalazku testowano następujące wymieniacze jonowe.

185 981

Tabela B

Wymieniacz jonowy	Grupa funkcyjna	Granica ekskluzji (Daltony)	Średnia wielkość perełek (pm)
Wymieniacze anionowe: Q Sepharose® Fast-Flow	Czwartorzędowe amoniowe	4x10⁶	90
Q Sepharose® Big Beads			200
SOURCE™ 30Q	“ ,, “	< 10⁷	30
DEAE Sephacel®	Dietyloaminoetylowe	1x106	100
Wymieniacze kationowe: SP Sepharose® Fast-Flow	Sulfopropylowe	4 106	90
SP Sepharose® Big Beads		4x106	90
CM Sepharose® Fast-Flow	Karboksymetylowe	4x106	90

Wszystkie eksperymenty prowadzono w temperaturze około 0°C i bez jakiejkolwiek uprzedniej obróbki filtrowanego piwa.

Eksperyment 1

W eksperymentach 1 i 2 kolumnę chromatograficzną o średnicy wewnętrznej 50 mm (Pharmacia XK 50/20) zapakowano 60 ml Q Sepharose® Big Beads. Następnie przez kolumnę pompowano ciecze, zgodnie z poniższym programem CIP (cleaning in place):

- 800 ml wody, 10 minut,

- 1000 ml 1M NaOH, 60 minut,

- 500 ml wody, 10 minut,

- 500 ml 2M NaCl, 30 minut,

- 50 ml wody, 10 minut.

Program ten przeprowadzano także po każdym cyklu z piwem w celu regeneracji kolumny. 30 l filtrowanego i niestabilizowanego piwa pompowano przez upakowaną kolumnę z szybkością przepływu 6 l/h. Piwo to zbierano, analizowano i porównywano dane z danymi dla piwa nie poddawanego takiej obróbce. Wyniki przedstawiono w poniższej tabeli I.

Tabela I

Obróbka piwa	ml NH₄SO₂/100 ml piwa	ACT jednostki EBC*	polifenole mg/l	Antocyjanogeny mg/l	Test przysp. starzenia, dni, 40°C
Nie poddawane obróbce	10	10,8	205	49	1,5
Q Sepharose®	15	4,4	164	35	18

* EBC jest skrótem od European Brewery Convention (Europejska Konwencja Browarnicza). Jednostka EBC odnosi się do mieszaniny siarczanu hydrazyny i heksametylenotetraaminy (formazyny). 1 jednostka absolutna =9000 jednostek Helm = 15500 jednostek EBC.

Eksperyment 2 l filtrowanego i niestabilizowanego piwa pompowano przez upakowaną kolumnę z szybkością przepływu 7,8 l/h. Piwo to zbierano, analizowano a dane porównywano z danymi uzyskanymi dla piwa nie poddanego takiej obróbce. Wyniki zestawiono w poniższej tabeli II.

185 981

Tabela II

Obróbka piwa	ml NH₄SO₂/100 ml piwa	ACT jednostki EBC	polifenole mg/l	Antocyjanogeny mg/l	Test przysp. starzenia, dni, 40°C
Nie poddawane obróbce	7	10,2	201	54	1,2
Q Sepharose®	11	8	188	45	8

Jak wynika z tabel I i II, piwa poddane obróbce za pomocą Q Sepharose® mają mniej polifenoli i antocyjanogenów niż piwo nie poddawane obróbce. Czuły na białka test strącania siarczanem amonu wykazał zmniejszenie ilości białka w piwie poddawanym obróbce. Ponadto, wyniki testu schładzania z alkoholem i testu starzenia wykazały, że stabilność koloidalna piwa poddanego obróbce za pomocą Q Sepharose® jest wyraźnie lepsza niż odpowiadające wartości dla piwa nie poddanego obróbce.

Eksperyment 3. Porównanie różnych wymieniaczy jonowych

W tym eksperymencie dla każdego z wymieniaczy jonowych kolumnę o średnicy wewnętrznej 10 mm załadowano 3 ml żywicy jonowymiennej, przemyto i równowagowano 100 ml buforu (etanol 4,5% obj., pH skorygowane na 4,5 za pomocą kwasu cytrynowego). Następnie przez każdą z upakowanych kolumn pompowano 500 ml filtrowanego, niestabilizowanego piwa.

Do celów porównawczych zastosowano silikażel (FK700 z firmy Degussa, Niemcy).

Piwo poddane takiej obróbce zebrano, analizowano, a dane przedstawiono poniżej w tabelach lii i IV.

Tabela III

Próbka	Zmętnienie (EBC) po dodaniu 15 ml NH₄SO₂/100 ml (jednostki EBC)
piwo nie poddane obróbce	10
silikażel	1,1
Q Sepharose® Fast Flow	4,1
Q Sepharose® Big Beads	4,8
SP Sepharose® Fast Flow	6
SP Sepharose® Big Beads	6
CM Sepharose® Fast Flow	10

Jak wynika z tabeli, poza silikażelem, Q Sepharose® prowadzi do największego zmniejszenia zawartości w piwie białek powodujących zmętnienie. Pewien efekt stabilizujący wywiera także SP Sepharose®, natomiast CM Sepharose® nie wywiera żadnego efektu w porównaniu z piwem nie poddanym obróbce.

Tabela IV

Próbka	Zmętnienie (EBC) po dodaniu 15 ml NH4SO₂/100ml (jednostki EBC)	Test schładzania z alkoholem (jednostki EBC)
nie poddane obróbce	10,0	25,0
silikażel	1,7	4,8
SOURCE™ 30Q	4,2	18
DEAE Sephacel®	4,7	5,6
Q Sepharose® Big Beads	4,7	4,5
Q Sepharose® Fast Flow	5,2	3,0

185 981

Wydaje się, że SOURCE™ 30Q miał najlepsze właściwości adsorbowania białka, ale wynik testu schładzania z alkoholem był dla tego produktu słaby. Q Sepharose Big Beads i DEAE Sephacel miały prawie porównywalne właściwości stabilizujące, a dobre wyniki testu schładzania z alkoholem wskazywały na dobrą stabilność piwa poddanego takiej obróbce dzięki dodatkowej adsorpcji polifenoli. W porównaniu z DEAE, Sephacel, Q Sepharose ma wyższą stabilność chemiczna, co jest ważną zaletą w procesie czyszczenia i odkażania w przemyśle piwowarskim.

Korzystnym wymieniaczem jonowym w sposobie według wynalazku jest Q Sepharose Big Beads pod względem właściwości stabilizacji piwa, przenikalności i stabilności chemicznej.

Eksperyment 4. Stabilizacja piwa na dużą skalę.

Eksperyment ten prowadzono w browarze w warunkach praktycznych. W browarze tym piwo zwykle stabilizowano stosując 15 g PVPP/hl i 30 g silikażelu/hl.

W eksperymencie 4 kolumnę chromatograficzną o średnicy wewnętrznej 30 cm (Pharmacia BPG 300) załadowano 9 litrami Q Sepharose Big Beads. Wysokość złoża Q Sepharose w upakowanej kolumnie wynosiła 13 cm. Następnie przez kolumnę pompowano kilka cieczy (program CIP):

- 200 litrów wody, 10 minut,

- 30 litrów 2M NaCl, 20 minut,

- 40 litrów wody, 15 minut,

- 30 litrów 1M NaOH, 120 minut,

- 40 litrów wody, 15 minut,

- 30 litrów 1M NaCl, 20 minut,

- 40 litrów wody, 15 minut.

Program ten prowadzono także po każdym cyklu z piwem. Przez załadowaną kolumnę przepuszczano 145 hl filtrowanego i niestabilizowanego piwa z szybkością przepływu 10 hl/h. Piwo to zbierano i analizowano. Dane porównywano z piwem nie poddawanym obróbce i z piwem stabilizowanym w taki sposób jak w zwykłej produkcji (15 g PVPP/hl i 30 g silikażelu/hl). Wyniki podano poniżej w tabeli V.

Tabela V

Obróbka piwa	mlNH₄SO₂/100 ml piwa	ACT, jednostki EBC	Antocyj anogeny, mg/l	Test przyspieszonego starzenia, dni w 40°C
Brak obróbki	11	15,1	65	1,4
Q Sepharose®	13	11,2	48	7,8
Zwykła (15 g PVPP/hl i 30 g silikażelu/hl)	19	10,9	52	8

Jak wynika z tabeli, piwo poddane obróbce Q Sepharose® miało mniej antocyjanogenów niż piwo nie poddane obróbce. Czuły na białko test strącania siarczanem amonu wykazał zmniejszenie ilości białka w piwie poddanym obróbce. Wyniki testu schładzania z alkoholem i testu starzenia wykazały, że stabilność koloidalna piwa poddanego obróbce z Q Sephrose® była znacznie lepsza niż piwa nie poddanego obróbce. W porównaniu z normalną obróbką w celu stabilizacji piwa, Q Sepharose® adsorbowała nieco mniej białek ale więcej antocyjanogenów. Efekt stabilizujący, mierzony w teście schładzania z alkoholem i teście starzenia, daje porównywalne wyniki. Oznacza to, że piwo poddane obróbce a Sepharose® miało taką samą stabilność koloidałnąjak piwo poddane obróbce PVPP i silikażelem, natomiast stabilizacja za pomocą Q Sepharose® daje następujące zalety:

1. Q Sephharosc® łączy efekty materiałów adsorbujących białko i polifenole. Zatem dla stabilizacji piwa konieczny jest tylko jeden materiał i jeden etap zamiast dwóch.

2. Q Sepharose® nadaje się do wielokrotnego wykorzystania, podczas gdy nie istnieje materiał adsorbujący białko do wielokrotnego użytku i materiał adsorbujący łącznie białko i polifenole do wielokrotnego użytku.

185 981

3. Ponieważ Q Sepharose® może być wykorzystana przez ponad 170 cykli, powoduje znacznie mniejsze zanieczyszczenie środowiska niż materiały do jednokrotnego użytku.

4. Stabilizacja piwa za pomocą Q Sepharose® jest łatwa do prowadzenia i może być zautomatyzowana.

5. Proces stabilizacji jest oddzielony od procesu filtracji napoju. Umożliwia to prostą i łączną stabilizację piwa, niezależną od obecnych i przyszłych systemów filtracyjnych.

6. W porównaniu z na przykład enzymami stosowanymi do stabilizacji napojów, Q Sepharose® jest nierozpuszczalna.

Porównanie szybkości przepływu z powszechnie stosowanym filtrem z ziemią okrzemkową podano poniżej w tabeli VI.

Tabela VI

	Specyficzna szybkość przepływu hl/m²filtra powierzchnia.h
filtr z ziemią okrzemkową	1-2
kolumna załadowana Q Sepharose®	141

Jak wynika z tabeli, kolumny załadowane Q Sepharose® umożliwiają bardzo wysokie szybkości przepływu.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób stabilizacji piwa, zawierającego substancje powodujące zmętnienie, poprzez częściowe usunięcie białek tworzących zmętnienie i polifenoli tworzących zmętnienie, znamienny tym, że:

a) kontaktuje się piwo z nierozpuszczalną w wodzie porowatą hydrofitową matrycą, stanowiącą sieć polimeryczną posiadającą eksponowane na powierzchni grupy hydroksylowe, wytworzoną, z polimeru hydrofitowego wybranego spośród polisacharydów, polimerów akrylanów łub metakrylanów hydroksyalkilowych, polimerów eterów hydroksyalkilowowinylowych, i polimerów ewentualnie N-podstawionych akrylo- lub metakryloamidów, z którą to matrycą związane są kowalencyjnie grupy jonowymienne, przy czym matryca nasycona piwem lub wodąjest w >50% wagowych pochodzenia organicznego;

b) wyodrębnia się piwo z matrycy, i

c) regeneruje się matrycę.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się matrycę w formie ustalonego złoża składającego się z upakowanych perełek/cząstek, porowatego monolitu lub membrany.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się matrycę przenikalną dla białek globularnych o ciężarze poniżej 10⁷Daltonów.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się matrycę posiadającą jako grupy jonowymienne grupy anionowymienne.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że stosuje się matrycę posiadającą jako grupy anionowymienne czwartorzędowe grupy amoniowe.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że stosuje się matrycę posiadającą czwartorzędowe grupy amoniowe -CH₂CHOHCH₂N⁺(CH₃)3.
7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się matrycę zawierającą jako grupy jonowymienne grupy kationowymienne.
8. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że proces prowadzi się w temperaturze poniżej 10°C i powyżej temperatury zamarzania piwa.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że proces prowadzi się w temperaturze poniżej 5°C.
10. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że proces prowadzi się w sposób ciągły.