На этапе брожения дрожжам, которые превращают сахара сусла в спирт и углекислый газ (CO₂), необходим кислород для роста и активного размножения. Поэтому при перекачивании сусла в ферментер и внесении дрожжей в него специально подают кислород. Обычно его концентрацию поддерживают на уровне 6–8 ppm (мг/л). После завершения брожения в пиве остаются лишь следовые количества кислорода.
Присутствие кислорода в готовом продукте отрицательно влияет на стабильность вкуса и значительно сокращает срок хранения пива. Поэтому на всех последующих этапах производства — от окончания брожения до розлива в бутылки — необходимо исключить попадание кислорода. Для этого резервуары, трубопроводы и бутылки перед наполнением продувают инертным газом, как правило углекислым газом (CO₂) или азотом (N₂), создавая бескислородную среду. В готовом пиве содержание растворенного кислорода должно составлять всего 0,0–0,5 ppm (мг/л).
Наибольший риск насыщения пива кислородом возникает именно во время розлива. Поэтому на линиях розлива регулярно проводят отбор проб для контроля содержания растворенного кислорода в пиве, а также газообразного кислорода в свободном пространстве (headspace) бутылки. Такой контроль позволяет гарантировать высокое качество напитка и увеличить срок его хранения.
Еще до начала процесса пивоварения кислород играет важную роль при размножении дрожжей, которые впоследствии используются для брожения. На пивоваренных предприятиях дрожжи сначала выращивают, а затем хранят до момента их использования. Для обеспечения стабильного и воспроизводимого качества дрожжевой культуры процесс размножения должен находиться под постоянным контролем. Для этого кислородные датчики применяются для измерения и регулирования уровня аэрации как в резервуарах для размножения дрожжей, так и в отходящих газах.
Подобно процессу размножения дрожжей, уровень аэрации в ферментере при внесении дрожжей в сусло также требует точного контроля. Это необходимо для обеспечения оптимального роста дрожжей и предотвращения избыточного расхода кислорода и других ресурсов.
После завершения брожения встроенное (in-line) измерение следовых концентраций кислорода с помощью высокочувствительных датчиков позволяет контролировать содержание кислорода как в готовом продукте, так и в продуваемых резервуарах. Это обеспечивает бескислородный производственный процесс и гарантирует максимально высокое качество готового пива.
Контроль кислорода при розливе в бутылки
Для контроля качества на линии розлива удобным решением являются неинвазивные оптические датчики кислорода. Специальные сенсорные метки (sensor spots) могут быть заранее интегрированы в контрольные бутылки, которые затем проходят через весь цикл розлива.
После наполнения и укупорки содержание кислорода можно измерить непосредственно через стенку бутылки — как в самом пиве, так и в газовом пространстве под крышкой (headspace). При этом отсутствует необходимость прокалывать крышку, что исключает риск попадания атмосферного кислорода в образец и искажения результатов измерений.
Такие быстрые и простые измерения позволяют своевременно определить, требуется ли корректировка объема газа, используемого для продувки бутылок перед розливом.
Измерение проникновения кислорода в ПЭТ-бутылки
Хотя пиво чаще всего разливают в стеклянную тару, иногда для упаковки используются и ПЭТ-бутылки. В этом случае необходимо учитывать постепенное проникновение кислорода через стенки пластиковой упаковки, что может ухудшать качество напитка при хранении.
Компания PreSens разработала специальную систему с сенсорными крышками, оснащенными кислородными датчиками. Такое решение позволяет контролировать поступление кислорода в ПЭТ-бутылку в течение длительного времени и оценивать влияние упаковочного материала на сохранность пива.
Поточные измерения кислорода с помощью датчиков OXYPro®
Стальные кислородные датчики серии OXYPro® выпускаются для различных диапазонов измерений, что делает их оптимальным решением для непрерывного (in-line) мониторинга содержания кислорода на всех ключевых этапах пивоваренного производства — от размножения дрожжей до контроля резервуаров на линии розлива.
Датчики напрямую подключаются к системе управления, оснащены стандартной резьбой PG 13.5 и легко интегрируются в технологические линии с использованием адаптера для клапанов Varivent. Они устойчивы к процедурам CIP (очистка на месте) и SIP (стерилизация на месте), отличаются высокой надежностью и практически не требуют технического обслуживания.
Модели серии OXYPro® для пивоваренной промышленности:
- OXYPro® WR / WRM — кислородные датчики с широким диапазоном измерений (Wide Range).
- OXYPro® TR / TRM — кислородные датчики для измерения следовых концентраций кислорода (Trace Range).
Контроль содержания кислорода в продукте и свободном пространстве упаковки с помощью сенсорных меток
Кислородные сенсорные метки (Oxygen Sensor Spots) для неинвазивных измерений могут быть установлены в бутылках на различных уровнях до их наполнения и закупорки. После завершения розлива показания считываются через стенку бутылки, что позволяет быстро и точно определить содержание кислорода как в самом продукте, так и в газовом пространстве под крышкой (headspace).
Компания PreSens предлагает как компактные настольные кислородные измерители, которые можно легко разместить на любом рабочем месте, так и портативные полностью автономные приборы, обеспечивающие максимальную гибкость при проведении измерений непосредственно на производстве.
Рекомендуемые системы:
Fibox 4 (Trace) + полимерное оптическое волокно + кислородные сенсорные метки (O₂ Sensor Spots).
OXY-1 SMA + полимерное оптическое волокно + кислородные сенсорные метки (O₂ Sensor Spots) + ПО PreSens Measurement Studio 2
Посмотрите это видео, чтобы узнать, как установить оптическую кислородную сенсорную метку PreSens в ПЭТ-бутылку. В ролике показано, как подготовить емкость для неразрушающего контроля проникновения кислорода (oxygen ingress), позволяющего оценивать поступление кислорода внутрь упаковки без нарушения ее герметичности.
Измерение кислородной проницаемости ПЭТ-бутылок
Неинвазивные сенсорные метки PreSens и кислородочувствительные сенсорные крышки позволяют проводить долговременные измерения для определения скорости проникновения кислорода через стенки ПЭТ-бутылок.
