評(píng)價(jià)啤酒泡沫的穩(wěn)定性

更新時(shí)間：2023-04-27 點(diǎn)擊次數(shù)：1101

MultiScan 20 （MS 20)

泡沫穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)啤酒質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)。穩(wěn)定而豐富的泡沫可以提升啤酒的口感。為了讓啤酒泡沫穩(wěn)定存在，人們對(duì)蛋白質(zhì)等化合物進(jìn)行了廣泛的研究。將這些化合物添加到啤酒中可提高泡沫的穩(wěn)定性。因此，提供一種簡便、快速的泡沫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)技術(shù)，對(duì)促進(jìn)此類配方的研究與開發(fā)具有重要意義。

德國德飛 Dataphysics 公司研發(fā)生產(chǎn)的 MultiScan 20(MS 20)【圖1】穩(wěn)定性分析儀可以準(zhǔn)確的定量測量啤酒泡沫的穩(wěn)定性，比任何傳統(tǒng)的貨架期測試都要快很多。本文將介紹 MS 20 穩(wěn)定性分析儀在兩種啤酒的泡沫穩(wěn)定性研究中如何起作用。

【圖1】Dataphysics 公司 MS 20 穩(wěn)定性分析儀，

連接6個(gè)測量塔

關(guān)鍵詞：啤酒泡沫、穩(wěn)定性、

MS 20 穩(wěn)定性分析儀

技術(shù)和方法

德國Dataphysics公司研發(fā)的 MS 20 穩(wěn)定性分析儀是一款光學(xué)測量儀器，主要用于自動(dòng)測量液體分散體系的穩(wěn)定性和老化分析，以及用于由時(shí)間和溫度引起的分散體系不穩(wěn)定機(jī)制的綜合表征。它由一個(gè)中央控制單元和多個(gè)測量塔組成，最多可連接6個(gè)測量塔，每個(gè)測量塔可獨(dú)立控溫，溫度范圍為-10°C到80°C ，所有的測量塔均可以不同的設(shè)定參數(shù)獨(dú)立工作。

配套強(qiáng)大的 MSC 軟件，使 MS 20 能夠捕捉到液體分散體系最輕微的變化。因此，MS 20 能夠快速和準(zhǔn)確的測量和分析液體分散體系的穩(wěn)定性，并對(duì)該分散體系可能的失穩(wěn)機(jī)制給出指導(dǎo)結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)

將兩種類型的啤酒（輕啤酒，pils啤酒）10毫升倒入透明標(biāo)準(zhǔn)樣品瓶中，搖晃并產(chǎn)生泡沫，分別裝入測量塔，測量10分鐘，測量時(shí)間間隔為13秒。測量高度從0毫米（樣品瓶底）至57毫米（樣品瓶中樣品的裝樣頂部)。【圖2】顯示了測量開始和結(jié)束時(shí)的兩個(gè)樣品狀態(tài) 。

【圖2】測量開始和結(jié)束時(shí)的兩個(gè)樣品狀態(tài)

結(jié)果

可以同時(shí)得到透射光強(qiáng)度和背散射光強(qiáng)度與樣品高度，掃描時(shí)間的關(guān)系圖。由于透射光強(qiáng)度在測量過程中較背散射光強(qiáng)度圖有明顯的變化，所以，我們選擇透射光譜圖分析啤酒泡沫的穩(wěn)定性。

兩個(gè)樣品的透射光強(qiáng)度隨時(shí)間變化相似。【圖3】顯示了淡啤酒透射光強(qiáng)度與樣品管高度的關(guān)系圖。曲線中從紅色線（實(shí)驗(yàn)開始，t=0s ）到紫色線（實(shí)驗(yàn)結(jié)束，t=10min45s ）的顏色變化信息表示不同的測量時(shí)間。每條曲線代表從樣品管底部到頂部的一次全程掃描。透射光譜圖顯示了透射光信號(hào)與時(shí)間和樣品位置的變化圖，由圖可知，樣品高度 33mm 至 54mm 之間顯示了泡沫區(qū)域的變化過程。25mm 到 32mm 之間的區(qū)域?yàn)榕菽饾u轉(zhuǎn)化為水的區(qū)域，是由于而導(dǎo)致水的生成。

【圖3】淡啤酒的透射光強(qiáng)度與樣品管高度的關(guān)系

泡沫轉(zhuǎn)化為水區(qū)域（drainage phase）

為了更好的理解水相生成動(dòng)力學(xué)，我們對(duì)樣品管高度范圍從 25mm 至 32mm 區(qū)域的譜線變化速率和變化寬度進(jìn)行了分析，計(jì)算了水生成速率和測量時(shí)間內(nèi)生成水層的厚度。從【圖4】可以看出，pils啤酒泡沫轉(zhuǎn)化成水的速度和厚度比淡啤酒大很多，說明pils啤酒中的泡沫不如淡啤酒泡沫穩(wěn)定。

【圖4】水生成動(dòng)力學(xué)

啤酒的泡沫相分析

隨著時(shí)間的推移，透射光信號(hào)范圍均在33毫米到54毫米之間不斷擴(kuò)大。該區(qū)域?yàn)槠【频呐菽瓍^(qū)域，分別對(duì)兩個(gè)樣品的這一區(qū)域的透射光信號(hào)前沿的擴(kuò)張遷移速率進(jìn)行分析。

如【圖5】所示，對(duì)于淡啤酒可以看到大約3分鐘內(nèi)的平均遷移速率為 9.34mm/min 。之后，遷移速率變得非常小，表明淡啤酒的泡沫在前3分鐘內(nèi)破裂明顯，之后變得緩慢。

【圖5】淡啤酒遷移前沿與時(shí)間關(guān)系圖

（樣品管高度 32mm – 54mm )

對(duì)pils啤酒進(jìn)行分析，得出【圖6】中的變化率?？梢钥吹?，啤酒泡沫的透射光強(qiáng)度的變化是從1分鐘56秒開始的，這意味著泡沫在前2分鐘內(nèi)變化較小，比較穩(wěn)定。然而，從2分鐘到3分鐘之間泡沫開始變得非常不穩(wěn)定，變化速率高達(dá)10.4mm/min 。在這種快速的不穩(wěn)定之后，泡沫繼續(xù)以較慢的速度流失。

【圖6】pils啤酒遷移前沿與時(shí)間關(guān)系圖

（樣品管高度 32mm – 54mm )

整體穩(wěn)定性分析及比較

利用 MSC 軟件中提供的穩(wěn)定性指數(shù) ( SI ) 函數(shù)，用一個(gè)值來表示每次測量的整體穩(wěn)定性，所有測量的 SI 值與時(shí)間的關(guān)系見【圖7】。與之前的結(jié)果一致，穩(wěn)定指數(shù) SI 的分析結(jié)論為，淡啤酒在剛倒入樣品瓶后，會(huì)在最初的幾分鐘內(nèi)泡沫快速崩塌，之后進(jìn)入一個(gè)相對(duì)緩慢的狀態(tài)。與之不同的，pils啤酒在前4分鐘前比淡啤酒穩(wěn)定。而在4分鐘后pils啤酒的SI值更高，說明4分鐘后其maomo轉(zhuǎn)化為水的速度更快，這與圖5水轉(zhuǎn)化速率的討論中pils啤酒的泡沫轉(zhuǎn)化為水的速率更快的結(jié)論相一致。

【圖7】pils啤酒與淡啤酒的透射光穩(wěn)定性

指數(shù)與時(shí)間的關(guān)系圖

總結(jié)

利用 MS 20 穩(wěn)定性分析系統(tǒng)及其相應(yīng)的 MSC 軟件，可通過透射光信號(hào)的變化動(dòng)態(tài)分析啤酒pomo隨時(shí)間的變化狀態(tài)，具有高敏感，簡單，量化，快速等特點(diǎn)。可以直觀的了解不同啤酒pomo 在不同時(shí)間段的破裂規(guī)律并計(jì)算不同啤酒pomo在不同時(shí)間段的破裂速度和轉(zhuǎn)化水的速率。為啤酒泡沫的穩(wěn)定性研究提供一種簡便、快速并可靠的方法。幫助生產(chǎn)及科研人員預(yù)測和量化啤酒泡沫的穩(wěn)定性問題，從而保證時(shí)間和成本的產(chǎn)品開發(fā)。

關(guān)于MS 20 穩(wěn)定性分析儀的基本原理介紹：

以下為 MS 20 穩(wěn)定性分析儀的測量原理及譜圖識(shí)別方法說明，可以幫助對(duì)本文測試譜圖結(jié)果的理解。感興趣可以閱讀。

1、基本原理

MS 20 穩(wěn)定性分析儀采用近紅外光（ λ=870±30nm ）對(duì)樣品由下往上（設(shè)定間距，最大高度56.5mm ）進(jìn)行間隔時(shí)間掃描，同時(shí)利用光學(xué)探測器分別采集樣品的透射光和背散射光，并繪制透射光強(qiáng)度和背散射光強(qiáng)度隨樣品高度的變化曲線。

透射光強(qiáng)度和背散射光強(qiáng)度與樣品濃度的關(guān)系如下圖：

透射光強(qiáng)度和背散射光強(qiáng)度與液體分散體系中粒子的半徑關(guān)系如下圖：

2、譜圖表示含義

樣品按設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行掃描，得到透射光和背散射光光強(qiáng)在樣品管不同高度隨時(shí)間的譜圖。

X軸表示樣管的高度，最右側(cè)是樣品管的頂部，最左側(cè)是樣品管的底部。

Y軸表示背散射光強(qiáng)度（透射光強(qiáng)度）值 (%) 。

不同顏色曲線代表不同時(shí)間的掃描，每條譜線代表一次掃描，時(shí)間順序按顏色詳見右側(cè)對(duì)應(yīng)的時(shí)間指示柱（紅色→紫色)。

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