Využití membránové filtrace při filtraci piva

Martin Dolejš

Bachelor's thesis

Use of membrane filtration in beer filtration

Abstract:

Pivo je celosvětově oblíbeným nápojem, které má své kořeny až v Mezopotámii. Proto je součástí kultury mnoha zemí a národů. Na celém světě se zvyšuje spotřeba piva a tím jsou kladeny vysoké požadavky na jeho kvalitu. Cílem práce bylo zjistit, zda membránové procesy mají využití ve výrobě piva. Důvodem proč využívat tyto technologie jsou faktory, které zatěžují životní prostředí využíváním neekologických filtračních materiálů a fakt, že využívání křemeliny může svým chemickým složením negativně ovlivňovat senzorické vlastnosti piva. Práce se věnuje historie pivovarství ve světě a v Českých zemích. Byla popsána vyhláška o požadavcích na nápoje, kvasný ocet a droždí. Vyhláška č. 248/2018 Sb., která stanovuje a upravuje legislativní požadavky na pivo. Dále charakterizuje vodu, slad, chmel a pivovarské kvasinky jako hlavní suroviny pro výrobu piva, které se využívají v procesu výroby piva a byla popsána moderní technologie výroby piva. Koloidní částice negativně ovlivňují čirost piva, a proto musí být z piva odstraněny pomocí naplavovací křemelinové filtrace nebo membránovými procesy. Za látky, které jsou zákalotvorné se považují bílkoviny, polyfenolické látky, arabinoxylany, glukany (α-glukany a β-glukany), sacharidy (škrob, glykogen). Jejich přítomností jsou ovlivněny i jiné parametry např. viskozita, stabilita pěny. V průmyslových pivovarech je pivo filtrováno pomocí křemelinové filtrace, která ovlivňuje svým složením organoleptické vlastnosti filtrovaného piva. Její masivní rozšíření po celém světě má negativní dopady na životní prostředí z hlediska zpracování, likvidace, ale i dopad na lidské zdraví. Křemelina je považovaná za karcinogenní látku a neměla by se dostávat do odpadních vod. Membránové filtrační technologie jsou v pivovarech známé již řadu let, ale ty je využívají velmi omezeně z hlediska jejich vysoké pořizovací ceny. Jejich provoz a údržba je však velmi úsporná. Do budoucna by mohla membránová filtrace nahradit křemelinovou. Snížila by se spotřeba křemeliny a životní prostředí by nebylo zatíženo o její likvidaci. Membránové procesy se při výrobě piva využívají při scezování, filtraci alkoholického piva a při výrobě nealkoholického piva. Je využíváno fyzikálních metod jako např. revezní osmóza, membránová destilace. Jelikož jsou při těchto procesech zachované nízké teploty, tak během filtrace pivo netrpí na kvalitě.

Abstract:

Beer is a globally popular beverage that originated in Mesopotamia. Therefore, it is part of the culture of many countries and peoples. Worldwide, beer consumption is increasing, which places high demands on its quality. The aim of the study was to determine whether membrane processes have applications in beer production. The reasons for using these technologies are factors that burden the environment by using non-ecological filtration materials and the fact that the use of diatomaceous earth can negatively affect the sensory properties of beer due to its chemical composition. The study discusses the history of brewing in the world and in the Czech lands. It describes a decree on the requirements for beverages, fermented vinegar, and yeast. Decree No. 248/2018 Coll., which sets and regulates legislative requirements for beer. It also characterizes water, malt, hops, and brewing yeast as the main raw materials used in the beer production process, and describes modern beer production technology. Colloidal particles negatively affect the clarity of beer, and therefore must be removed from beer using diatomaceous earth filtration or membrane processes. Substances considered to be haze-forming include proteins, polyphenolic substances, arabinoxylans, glucans (α-glucans and β-glucans), carbohydrates (starch, glycogen). Their presence also affects other parameters such as viscosity, foam stability. In industrial breweries, beer is filtered using diatomaceous earth filtration, which affects the organoleptic properties of the filtered beer due to its composition. Its widespread use around the world has negative impacts on the environment in terms of processing, disposal, and also an impact on human health. Diatomaceous earth is considered a carcinogenic substance and should not enter wastewater. Membrane filtration technologies have been known in breweries for many years, but their use is very limited due to their high acquisition cost. However, their operation and maintenance are very economical. In the future, membrane filtration could replace diatomaceous earth filtration. This would reduce the consumption of diatomaceous earth and the environment would not be burdened by its disposal. Membrane processes are used in beer production during lautering, filtration of alcoholic beer, and production of non-alcoholic beer. Physical methods such as reverse osmosis and membrane distillation are utilized. Since these processes maintain low temperatures, the beer does not suffer in quality during filtration.

Keywords

zákal, nealkoholické pivo, cross-flow filtrace, filtrace sladiny

Keywords

turbidity, non-alcoholic beer, cross-flow filtration, wort filtration

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 27. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Matyáš Orsák, Ph.D.
• Reader: Pavel Braný, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Food Quality and Processing of Agricultural Products