СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕНООБРАЗУЮЩИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТИ И СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕНЫ В ПИВЕ Российский патент 2000 года по МПК G01N33/14 C12C12/00 

Настоящее изобретение относится к способу определения пенообразующих свойств (анализу пенообразования) жидкости. Конкретнее, изобретение относится к способу надежного искусственного воспроизведения при анализе реального характера вспенивания напитка, с тем чтобы по небольшому количеству вещества можно было предсказать его поведение в повседневной практике.

В общем, важное значение имеет возможность определения пенообразующих свойств жидкостей, которые в какой-либо форме обладают этими свойствами. В первую очередь, это относится к газированным напиткам, но это также касается и других газированных или негазированных жидкостей, в отношении которых может оказаться важным определение свойств пены. Кроме вышеупомянутых газированных напитков, примерами таких жидкостей являются другие газированные жидкости, а также растворы компонентов, способных образовывать пену, как, например, моющие средства. Важное значение может также иметь исследование пеностабилизирующих или пеноподавляющих добавок.

При оценке качества газированных напитков очень важным фактором являются свойства пены. Это в особенности относится к пиву, но и в случае безалкагольных напитков (включая т.н. "спортивные напитки"), колы, газированных молочных продуктов, вина и шампанского свойства пены играют большую роль при оценке качества продукта.

Одним из показателей качества пены у пива является высота пены и скорость уменьшения высоты пены. Это уменьшение вызывается стеканием, коалесценцией и недозировкой. Распределение пузырьков по размеру имеет существенное значение для скорости развития этих процессов.

При оценке качества пены у пива представляется наиболее очевидным разливать напиток вручную или с помощью автоматического разливочного или наливного устройства. Однако эти способы являются довольно трудоемкими и, кроме того, для анализа требуется много вещества. Ввиду недостатков этого способа предпринимались поиски других, менее трудоемких способов, требующих меньше вещества.

В настоящее время наиболее распространенным способом анализа пены является использование т.н. "мгновенного вспенивателя". Как показано на фиг. 1, газированный напиток (в данном случае - пиво), находящийся в бутылке 1 под давлением заполняющей ее CO₂, проходит через горлышко 2 и дросселирующее отверстие 3. Сразу после сужения (дросселирующего отверстия) происходит падение давления, которое в результате приводит к "мгновенному вспениванию" пива. Образующуюся пену собирают в сосуде 4 и анализируют. Этот анализ проводят с помощью обычного прибора для анализа пенообразования "НИБЕМ".

Со временем был разработан другой способ, заключающийся во введении в кювету анализируемой жидкости, из которой по существу удален газ (в случае пива - двуокись углерода), и в последующем введении CO₂ в жидкость через решетку из спеченного стекла, разложенную на дне кюветы. Это является т.н. способом "НИБЕМ". Хотя таким образом можно было получить пену, однако при этом способе нельзя было предсказать пенообразующие свойства жидкости в действительности, так как невозможно было надлежащим образом контролировать распределение пузырьков по размеру.

По этой причине были приведены дальнейшие исследования с целью улучшения способа анализа, которые в результате привели к пониманию того, что надежное искусственное воспроизведение реальных условий может быть достигнуто пенообразованием с помощью решетки, выполненной предпочтительно из металла и имеющей отверстия диаметром 25-100 мкм, которые расположены на взаимном расстоянии, в 5-15 раз превышающем их диаметр.

Таким образом, изобретение в первом варианте его воплощения относится к способу определения пенообразующих свойств посредством газа, который содержит подачу газа в некоторое количество по существу дегазированной жидкости для образования пены и анализ одного или большего числа свойств пены, при этом газ подают через решетку с отверстиями 25-100 мкм, которые расположены на взаимном расстоянии, в 5-15 раз превышающем диаметр отверстий.

Изобретение согласно второму варианту его воплощения относится к способу образования пены в пиве, который содержит подачу газа, утвержденного для использования с пищевыми продуктами, в частности CO₂, в пиво через решетку с отверстиями диаметром 25-100 мкм, которые расположены на взаимном расстоянии, в 5-15 раз превышающем диаметр отверстий.

В этой связи отметим, что в WO-A- 9302783 описывается способ образования пены, который особенно направлен на вспенивание всех видов строительных растворов. Этот способ включает введение воздуха или CO₂ в смесительную камеру, через которую течет вспениваемый материал и которая снабжена микроотверстиями (5-250 мкм). По этому способу получают пену с узким распределением пузырьков по размеру. Однако способ согласно изобретению направлен не на получение пены с узким распределением пузырьков по размеру, а на то, чтобы качество пены соответствовало бы реальным условиям. Например, для пива это означает, что должно быть приемлемое распределение пузырьков по размеру.

Для предсказания величины измерения особую важность имеет то, что существуют:
1) одинаковое распределение пузырьков по размеру,
2) равная высота пены и
3) одинаковое влагосодержание пены, т.е. равная газовая фракция.

При осуществлении способа согласно изобретению предпочитается по возможности использовать термостатическую кювету, стеклянный стакан или стеклянную кювету в форме пивной кружки, закрытую с нижней стороны металлической (предпочтительно из нержавеющей стали) решеткой с отверстиями диаметром 25-100 мкм, которые расположены на взаимном расстоянии, в 5-15 раз превышающем диаметр отверстий. Эти отверстия предпочтительно имеют диаметр, равный 40-65 мкм, а взаимное расстояние между отверстиями предпочтительно равно 400-650 мкм, т.е. взаимное расстояние почти в десять раз превышает диаметр. Взаимное расстояние отверстий рассчитывается как расстояние между центрами, при этом отверстия предпочтительно имеют равномерное распределение, например ромбическое, треугольное или квадратное распределение. Взаимное расстояние, конечно, относится только к ближайшим отверстиям.

Анализируемую жидкость заливают в кювету, причем при необходимости вначале удаляют газ из этой жидкости. Это можно сделать, например, перемешиванием жидкости на воздухе в течение некоторого периода времени. Затем пропускают газ через решетку в жидкость. Скорость и количество подачи имеет важное значение и может быть определено простыми опытами. После образования пены можно на глаз или с помощью пеноанализатора определить пенообразующие свойства. Среди прочего подходящими параметрами являются распределение пузырьков по размеру, изменения в этом распределении со временем, уменьшение высоты столба пены со временем, содержание газа (газовая фракция) и скорость слива жидкости из пены.

Способ согласно изобретению можно использовать для анализа пенообразующих свойств газированных или негазированных жидкостей. Во введении уже перечислены анализируемые жидкости. При анализе пенообразующих свойств газированных напитков предпочитается использовать газ, первоначально присутствовавший в жидкости. Что касается негазированных жидкостей, то усилия будут направлены на использование практически подходящих газов. При моющих средствах таким газом часто будет воздух. В общем, можно сказать, что можно использовать все газообразные вещества и газовые смеси, которые не вступают в реакцию с анализируемой жидкостью. Примерами таких газов являются двуокись углерода, воздух, азот и инертные газы. При анализе продуктов, предназначенных для потребления, предпочитается использовать углекислый газ или газообразный азот.

Примерами анализируемых напитков являются обычные газированные напитки, как, например, различные сорта пива (стандартное, светлое, слабоалкагольное, безалкагольное, крепкое, темное, молодое пиво и т.д.), безалкагольные напитки, как, например, "ап" и кола, и напитки с фруктовым вкусом, но также и изотонические, гипотонические, гипертонические и энергообеспечивающие спортивные напитки, кола, игристые вина, сидр, шампанское и газированные молочные продукты.

Как установлено, способ согласно изобретению позволяет надежно предсказывать действительные пенообразующие свойства. По сравнению с обычными способами анализа этот способ является очень полезным, так как будет достаточно небольшое количество вещества - обычно пол-литра, при этом устройство несомненно является очень простым по сравнению с автоматическими наливочными или разливочными устройствами. Кроме того, с последними связана также проблема в том, что с ними невозможно использовать все виды бутылок и других сосудов. Наконец, важно также то, что устройство легко очищается и может просто изготавливаться в больших масштабах без измерения различий, имеющихся между разными устройствами.

Решетку, используемую при способе согласно изобретению, предпочтительно изготавливают из металла, а конкретнее - из нержавеющей стали. Так как анализируемые жидкости вообще не очень коррозионные, то будут достаточны простые марки сталей, например 316L или сравнимые материалы. Решетки изготавливают из пластины, например, прожиганием лазером отверстий надлежащего диаметра в надлежащем месте. Используя лазер, управляемый компьютером, можно производить большими сериями совершенно одинаковые решетки, что полезно, поскольку можно без проблем заменять решетки без какого-либо влияния на результаты анализа.

Изобретение будет объяснено со ссылкой на чертежи, на которых фиг.1 показывает обычный способ анализа и фиг. 2 - способ согласно изобретению.

На фиг. 2 показана кювета 10, в которую может быть введено дегазированное пиво. Через трубу 11, клапан 12 и трубу 13 вводят газ в пространство 14 под решеткой 15 в точно определенном количестве и с контролируемой скоростью, при этом при прохождении жидкости через отверстия в решетке 15 в жидкости образуется пена. Эту пену анализируют с помощью анализатора (не показан).

Изобретение будет проиллюстрировано со ссылкой на некоторые примеры, которые показывают, что результаты пенообразования, полученные при способе согласно изобретению, надежно предсказывают действительные пенообразующие свойства.

Пример
С помощью т. н. пеноанализатора определяли распределение пузырьков по размеру в пиве, вспененном разными способами. Пеноанализатор состоит из измерительного электрода, оптического устройства и вычислительного устройства.

Измерительный электрод снабжен 20 мкм оптическим кварцевым волокном, по которому пропускают свет от оптического устройства. Измерительный электрод перемещают через анализируемую пену в течение 1 с на расстояние в 10 см, при этом отраженный свет воспринимается оптическим устройством, в котором падающий свет отделяется от отраженного света. Отраженный свет регистрируется оптическим устройством, сигнал от которого воспринимается компьютером. На основании статистического анализа отраженного света получают представление о распределении по размеру пузырьков пены.

На фиг. 4 показано распределение пузырьков по размеру, определенное с помощью пеноанализатора для четырех видов пены при двух периодах времени. Эти виды пены следующие: пена согласно изобретению (кювета), бочковое пиво (налив), пена при способе НИБЕМ (НИБЕМ) и пена из автоматической разливочной машины (розлив). В системе согласно изобретению используется устройство (фиг. 2), в котором решетка выполнена в виде пластины из нержавеющей стали, снабженной отверстиями диаметром 45 мкм при взаимном расстоянии, равном 500 мкм, и расположении по схеме "квадрат".

Как показано на фиг.3, почти сразу же после образования пены пена НИБЕМ проявляет несомненно другое распределение, которое, между прочим, следует объяснить тем фактом, что эта пена является "очень" мокрой, т.е. имеет высокое содержание жидкости, а именно 40% против 10% у других видов пены. Так как при способе измерения небольшие пузырьки такой мокрой пены не "видны" достаточным образом, то распределение, получаемое для пены НИБЕМ, является ненадежным.

С течением времени каждая пена из-за стекания будет становиться суше, так что измерение пены НИБЕМ также становится более надежным.

На фиг. 4 измерение после трех минут показывает, что пена НИБЕМ - более устойчивая, чем фактические пены, и также более устойчивая, чем пена, полученная согласно изобретению.

Как установлено, способ согласно изобретению, таким образом, обеспечивает распределение, довольно близкое к фактическому распределению, в то время как другой способ анализа, при котором используется сетка из спеченного стекла, не дает никакого надежного измерения.

Изобретение относится к способу определения пенообразующих свойств жидкости. Способ включает подачу газа в некоторое количество по существу дегазированной жидкости для образования пены и анализ одного или большего числа свойств пены. Причем газ подают через решетку, снабженную отверстиями диаметром 25-100 мкм. Отверстия расположены на взаимном расстоянии, в 5-15 раз превышающем диаметр отверстий. Способ образования пены в пиве предусматривает подачу в пиво газа CO₂ через сетку с теми же параметрами. Это позволяет получить пену с оптимальным распределением пузырьков по размеру. 2 c. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ определения пенообразующих свойств жидкости с помощью газа, при котором образуют пену посредством подачи газа в некоторое количество, по существу, дегазированной жидкости и анализируют по меньшей мере одно свойство образованной пены, отличающийся тем, что подачу газа осуществляют через решетку, имеющую отверстия с диаметром 25 - 100 мкм, расположенные друг от друга на расстоянии 5 - 15 диаметров отверстий. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что диаметр отверстий составляет 40 - 65 мкм. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что расстояние отверстий друг от друга составляет 400 - 650 мкм. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что анализируемую жидкость вводят в возможно термостатическую кювету, имеющую на нижней стороне упомянутую решетку. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что в качестве анализируемой жидкости используют газированную жидкость, из которой перед анализом по существу удаляют двуокись углерода. 6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что жидкость выбирают из группы, состоящей из алкогольных или безалкогольных напитков, таких как пиво, слабоалкогольное пиво, безалкогольное пиво, кола, молочные продукты, вино и шампанское. 7. Способ образования пены в пиве посредством подачи в пиво газа, отличающийся тем, что в качестве газа используют CO₂, которую подают в пиво через сетку, имеющую отверстия с диаметром 25 - 100 мкм, расположенные друг от друга на расстоянии 5 - 15 диаметров отверстий.