Образование пены и ее стойкость

13.04.2017
Внешний вид пива оценивают по его физическим свойствам: блеску, цвету, количеству и качеству пены и выделению пузырьков углекислоты. Пена для характеристики качества пива является не менее важным показателем, чем вкус и аромат.
Между полнотой вкуса и пеной имеется взаимосвязь, так как оба эти показателя обусловливаются одними и теми же составными веществами пива.
Пена представляет собой дисперсную систему, в которой роль дисперсной фазы играет СО2, а дисперсионной среды — жидкость.
Причиной образования пены в пиве является выделение пузырьков углекислоты, что в свою очередь зависит от того, что раствор, пересыщенный углекислым газом и находящийся под избыточным давлением в закрытом сосуде, при выливании из сосуда и потере избыточного давления переходит в состояние в лучшем случае только насыщенного раствора. Выделяющийся при этом углекислый газ образует пену.
При достаточно высокой пеноустойчивости количество пены будет тем больше, чем больше выделяется газа из жидкости.
Когда пиво наливают в бокал, то давление над жидкостью внезапно падает до атмосферного и избыток углекислого газа постепенно выделяется в виде пузырьков. Этому способствует и удар струи пива о внутреннюю поверхность бокала, вследствие чего нарушается равновесие, установившееся внутри бутылки. Поверхностно-активные коллоиды, находящиеся в пиве (пенообразователи, стабилизаторы), препятствуют коалесценции (сливанию) пузырьков, задерживая их в жидкости, и этим обусловливают так называемую игру напитка.
В пиве находится достаточное количество поверхностно-активных веществ: это этиловый спирт и высшие спирты, сложные эфиры, органические кислоты, соли этих кислот, горькие вещества хмеля, пектиновые и гуммиобразные вещества, белки и продукты их распада. Среди них этиловый и высшие спирты, сложные эфиры и летучие кислоты обладают сильным поверхностным натяжением и нс способствуют образованию пены и ее стабилизации, Наоборот, белковые вещества и многие продукты распада их, а также горькие вещества хмеля, как вещества, сильно понижающие поверхностное натяжение, способствуют образованию пены и удержанию пузырьков углекислого газа. Для образования мелкой и стойкой пены требуется оптимальная величина коллоидных частиц. Установлено, что пена содержит меньше аминного азота, чем пиво, но содержание общего азота в пенс выше, чем в пиве. Это свидетельствует об участии в образовании пены высокомолекулярных белков, которые скапливаются на поверхности и благодаря их способности превращения в гель играют большую роль в образовании прочных пленок.
С.X. Ларионова провела исследования физико-химического состава пены и сравнила его с составом пива. В опытах было установлено, что пена после разрушения ее и превращения в жидкость (пенная фракция) обладает большей вязкостью и меньшим поверхностным натяжением, в ней больше белковых веществ, пентозанов и золы, чем в пиве, из которого была выделена пена (остаток),
Проблемой образования пены и ее составом занимались многие специалисты, Скрибан в своей обзорной работе приводит данные, полученные Люикеом и Клоппером как по составу пены, так и способам улучшения ее (табл. 110 и 111).

Клоппер разделил азотистые вещества на фракции: высокомолекулярные (А), среднемолекулярные (В) и низкомолекулярные (С). В пиве из пены особенно много содержится высокомолекулярных белков, меньше среднемолекулярных и мало низших продуктов распада.
В обоих случаях в пиво из пены переходят хмелевые вещества (изогумулон и общие смолы). Существует мнение, что изогумулон один не действует на пену, а только в комплексе с никелем или кобальтом,
Горькие вещества обладают свойством защитных коллоидов и стабилизируют другие неустойчивые коллоиды пива. Гумми-образные и пектиновые вещества пива главным образом оказывают влияние на вязкость. Они повышают вязкость пива и этим способствуют устойчивости пены.
Качество пены определяется одновременно с пенообразовательной способностью к стойкостью ее.
Большое значение для получения хорошей и стойкой пены имеет количество углекислого газа, пузырьки которого выделяются из пива и поддерживают пену на определенной высоте.
Пеноустойчивость зависит не столько от количества коллоидных веществ, сколько от их дисперсности. Помимо качества сырья, на пеноустойчивость оказывают влияние условия проведения технологических процессов.
Строение пены дли характеристики ее качества имеет большое значение.
Процесс построения пены можно изобразить следующим образом. Пузырьки газа вследствие своей небольшой плотности го сравнению с жидкостью стремятся выйти из жидкости, по удерживаются тончайшими жидкостными пленками, состоящими из сжатого слоя молекул, Еще находясь в жидкости, пузырьки газа покрываются слоем поверхностно-активных веществ и, стремясь выйти наружу, встречают сопротивление со стороны веществ поверхности жидкости. Жидкость, обволакивающая пузырьки газа, начинает стекать, в результате чего пленки делаются тоньше и, наконец, пузырьки могут лопнуть — газ выходит наружу.
Только часть пузырьков достигает поверхности. Кривизна поверхности пузырьков меняется при соприкосновении их одного с другим. Если два пузырька газа равны по объему, то сжатие их происходит с одинаковой силой, если же объемы газа не равны, то при соприкосновении пузырьки испытывают разное давление. Кривизна поверхности (перегородки) между двумя соприкасающимися пузырьками в первом случае будет плоской. Во втором случае перегородка приобретает кривизну.
При выделении большого количества газа из жидкости образуется большое количество пузырьков, покрытых пленками, которые стремятся к поверхности, оказывают один на другого давление и деформируются. Поверхностные пленки в зависимости от объема пузырьков располагаются более или менее симметрично, образуя ячеистое строение пены в целом.
А.Б. Думанский рассматривает пену как систему, состоящую из скрепленных между собой ячеек, стенки которых по своим механическим свойствам приближаются к упругому твердому телу; чем больше это приближение, тем прочнее пена; благоприятным фактором в этом отношении является коагуляция коллоидов, особенно в поверхностных слоях, что может привести к образованию геля и в свою очередь создает механическую прочность пены.
П.А. Ребиндер проводит аналогию между пенами и эмульсиями и считает пены концентрированными эмульсиями, обладающими характерной специфической структурой. Жидкость с равномерно распределенными в ней свободными пузырьками газа является обычной разбавленной эмульсией. Пена образуется лишь в результате концентрирования эмульсии в верхних слоях. Устойчивость пены зависит от свойств пленок, из которых она построена.
Лучшими стабилизаторами пены являются коллоидные системы, среди которых главное место занимают водорастворимые белки.
Пены образуются при прохождении газа через растворы поверхностно-активных веществ, поэтому между двумя соседними пленками газовых ячеек находится жидкость. Вязкость этой жидкости, т.е. скорость ее стенания, оказывает влияние на прочность пены. Такое же влияние оказывает и концентрация пенообразователя. Если межпленочная жидкость состоит из пенообразователя и воды, то при испарении последней прочность пены повышается.
Мелкоячеистая пена всегда обладает большей прочностью, чем крупнозернистая; прочность пены понижается с увеличением размера ячеек. При недостаточной пенообразовательной активности веществ пленки пузырьки газа сливаются один с другим, а образовавшаяся крупноячеистая пена быстро разрушается. Такое же явление может наблюдаться при добавлении к жидкости веществ, дающих непрочные жидкостные пленки. В этом случае происходит вытеснение в пленках ячеек пены веществ, дающих прочный слой, другими поверхностно-активными веществами с большей поверхностной активностью, но с меньшей поверхностной прочностью. Эти вещества называются пеногасителями. Особенно сильным разрушающим действием на пены обладают жиры, поэтому наличия их в пиве следует избегать.
О влиянии сырья и технологических операций на пену в литературе существует много указаний, иногда противоречивых.
Нарцисс считает, что более высокую и устойчивую пену даст применение высокобелковистых ячменей и недорастворенных солодов. Благоприятствует этому более высокая температура затирания. Азотистые вещества с высокой молекулярной массой должны составлять в пеке не менее 12 000. Все исследователи сходятся на признании важного значения качества солода, вернее, на правильности его сушки. Действительно, солоды, отсушенные при более высокий температуре, дают пиво с лучшей пеной. Применение карамельного солода улучшает пеку. В состав этих двух продуктов входят меланоидины. Темное пиво обычно пенится значительно лучше, чем светлое.
Скрибан считает, что важную роль и образовании хорошей пены и ее стойкости играют азотистая фракция недиализируемая, происходящая из ячменя (в особенности сложные белки типа глюкопротеидов), изогумулон, адсорбируемый протеиновыми веществами, и металлы в комплексе с изогумулоном.
Между активаторами и ингибиторами пены должно быть определенное равновесие.
Искусственными улучшителями пены Скрибан считает кобальт, никель, агар и гуммиарабик.
К технологическим факторам, оказывающим наибольшее благоприятное влияние, относятся следующие:
- отсушка солода в течение 3—5 ч при температуре 85—90° С, солод с большим содержанием меланоидинов и нормальным растворением;
- использование несоложеного зерна, в том числе и ячменя;
- правильная дозировка хмеля и соответствующая
- продолжительность охмеления.
Отрицательными факторами являются:
- оставшиеся вследствие плохого осветления сусла жиры;
- следы антисептиков;
- слишком большая длительность белковых выдержек (пауз), в особенности у сильно растворенных солодов во время варочного процесса;
- чрезмерное применение адсорбентов при выдержке пива.