Макромолекулы белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот не адсорбируют на своей поверхности газы или посторонние твердые вещества, но связывают ионы, а также образуют неподвижные водные пленки толщиной всего в несколько молекул. Возникающие при этом оболочки из молекул воды и наличие зарядов в сильной степени повышают устойчивость макромолекул в растворе. Способность липидных частиц оставаться неосажденными в водном растворе объясняется тем, что они покрываются белковой оболочкой, которая приобретает заряд и подвергается гидратации. Макромолекулы и крупные частицы с полярными поверхностями, легко гидратируемыми водой, являются гидрофильными, а частицы с неполярными поверхностями - гидрофобными. Свойственная гидрофильным веществам способность покрывать поверхность гидрофобных частиц в водных растворах называется защитным коллоидным действием.
Частицы лиофильных коллоидов имеют в нормальных условиях одинаковые электрические заряды, которые удерживают их рассеянными в растворе благодаря взаимному отталкиванию. При рН пива коллоидные компоненты легко утрачивают свои заряды, главным образом путем адсорбции веществ с противоположными зарядами. Таким образом, частицы могут образовывать большие по размеру комплексы, в результате чего возникает видимое помутнение. Однако полное осаждение комплексов частиц может произойти только тогда, когда число частиц с разными зарядами будет одинаковым. Кроме того, частицы некоторых коллоидов могут предохранять другие от осаждения. Это проявляется во взаимной адсорбции частиц с разноименными зарядами. В том случае, если заряд одной из частиц очень высокий, то его незначительное снижение не приводит к осаждению.
Коллоидные частицы в пиве имеют диаметр до 0,1 мкм. Поэтому они обладают большой поверхностью и в связи с этим значительной поверхностной активностью. Реактивность коллоидов по этой причине проявляется главным образом в процессах, которые протекают на граничной поверхности, например адсорбционных.
Частицы лиофильных золей в дисперсионной среде, которой в пиве является вода, находятся в броуновском движении. Основным результатом этого процесса являются физико-химические, в том числе адсорбционные, превращения коллоидов, определяемые как старение. Постоянное движение увеличивает количество осевших коллоидных частиц, которые, агрегатируя и увеличиваясь, становятся заметными невооруженным глазом. Пиво сначала опалесцирует, затем в нем появляется помутнение и, наконец, более тяжелые частицы образуют осадок. Старение коллоидов в значительной мере ускоряют высокие температуры, поэтому разлитое пиво (в том числе и пастеризованное) следует хранить при низкой температуре. Повышенная температура хранения способствует окислительным, полимеризационным процессам в пиве, усиливающим и ускоряющим помутнение.
Поскольку из внешних факторов на вероятность возникновения помутнения наиболее сильно влияет температура, коллоидную стойкость пива снижает как пастеризация, так и хранение при высоких температурах. Наряду с указанными выше главными причинами образования коллоидных помутнений (старение, увеличение частиц, окисление, полимеризация, адсорбция) при высоких температурах хранения происходят также образование нерастворимых высокомолекулярных полифенолов и дегидратация белков, при этом образуются легко осаждаемые, денатурированные белки.
Одновременно изменяются вкус пива и его пенистость. Кроме температуры на изменение органолептических показателей влияют длительность хранения, перемешивание и действие света, а также общее содержание коллоидных веществ в пиве и размер их частиц, рН, содержание кислорода и тяжелых металлов.
Влияние перемешивания пива на помутнение на практике проявляется главным образом при транспортировании его на дальние расстояния. Ускорение образования коллоидных помутнений при повышенной температуре или перемешивании используют для быстрого получения информации о прогнозируемой коллоидной стойкости пива. Для этого пиво испытывают на стойкость при перемешивании или попеременном нагревании до высоких температур и последующем охлаждении. Показателями коллоидной стойкости являются тест 2/1, холодная муть, танниновый показатель и др.
Вредное влияние света на пиво при хранении заключается в каталитическом ускорении под действием ультрафиолетовых лучей и теплоты окисления сульфгидрильных групп в полипептидах и полимеризации полифенолов. Действие света одновременно с кислородом при хранении приводит к изменению окислительно-восстановительных условий в готовом пиве, которые играют существенную роль в превращениях коллоидов и образовании помутнений. С точки зрения коллоидной стойкости пива особое значение имеет окислительная полимеризация полифенолов, которая приводит к резкому увеличению их молекулярной массы, а затем и образованию сложных комплексных полифенолов с полипептидами, обладающих пониженной растворимостью. Кроме того, окисление полифенолов ухудшает вкус пива. В окислении полипептидных молекул, главным образом таких, в которых содержатся сульфгидрильные группы, участвует кислород. В результате окисления этих групп происходит укрупнение белковых молекул путем соединения нескольких цепочек полипептидов дисульфидными мостиками и, как следствие, снижение их растворимости. Поэтому уменьшение окислительных процессов и пиве является важной технологической задачей, от успешного решения которой зависят в значительной мере качество и стойкость пива.
Образование коллоидных помутнений в пиве катализируют содержащиеся в нем следы металлов, особенно усиливающееся при одновременном присутствии кислорода. Каталитическое действие железа проявляется в количестве 5 мг/дм3, меди - 1 мг/дм3, олова - 0,1 мг/дм3. В присутствии этих металлов в пиве также активизируется молекулярный кислород. Поэтому в готовом пиве не должно содержаться железа более 1- 3 мг/дм3, меди более 0,2 мг/дм3 и олова более 0,02 мг/дм3.
Таким образом, основное значение в возникновении в пиве коллоидного помутнения имеют полипептиды и полифенолы.
Минипивзавод, мини пивоварня, пивоваренный завод Techimpex