專利名稱：一種用于測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量啤酒泡沫測試技術領域，具體涉及用于用于測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置。
背景技術：
泡沫是啤酒區別于其它酒類的典型特征，也是啤酒質量的重要評價指標，更是決定消費者購買意愿的一項重要特質。從結構上看，泡沫是由氣相、液相及穩定泡沫的表面活性成分構成的。傳統的啤酒泡沫檢測方法中，形成泡沫所需的氣相由啤酒自身攜帶的(X)2提供。起泡過程中，啤酒自身的(X)2在外力(傾倒)或減壓作用下釋放出來，同時，啤酒本身固有的表面活性成分(如蛋白、α -酸)游離至氣相表面，固結成為泡壁，使泡沫在酒體(液相) 中得到穩定，延緩其消泡過程。啤酒泡沫的生成及消逝過程是啤酒泡沫檢測所涉及的兩大主要過程。傳統的啤酒泡沫檢測方法(秒表法)借助手倒傾倒起泡，并在敞開的室溫環境中自然消泡，記錄泡持時間。該測量方法中，起泡力度不均、注流的速度、室溫的波動及對露出酒面0.05cm2的觀察等等均會降低結果的重復性及可靠性，因此，偶然誤差比較大。此外， 由于傳統啤酒泡沫穩定性檢測方法是依賴于啤酒自身攜帶的CO2，其泡沫形態及起泡量的多少均受制于啤酒ω2含量，不可調；并且，同一批次啤酒(X)2含量的不均，直接導致方法的可重復性降低。更為重要的是，過多的CO2將掩蓋酒體中表面活性成分對泡持時間的貢獻作用。而泡沫表面活性成分的特性及作用往往是啤酒泡沫穩定性研究所要特別關注和了解的。因此，開發一種可以排除酒體自身CO2和環境溫度波動影響的、重復性和可信度高的啤酒泡沫穩定性測量裝置及方法，對于啤酒泡沫穩定性的評價，過程監測和泡沫活性物質的研究及指導工業實踐具有重要意義。
目前，國內外用于啤酒泡沫評價的試驗裝置和方法主要有以下幾種1、秒表法。如圖1所示，試驗裝置主要包括鐵架臺101，鐵架環102，泡沫杯103，秒表104。
泡沫杯內徑60mm，高120mm。鐵架環固定在距離泡沫杯緣Icm處。
測量時，迅速將新開蓋的啤酒瓶(罐)口置于鐵環12，沿杯中心線(如圖示)，以均勻流速將啤酒注入杯中，直至泡沫高度與杯口相齊時止。同時按秒表開始計時，當液面露出 0. 05cm2時計時終止，所記錄的時間即為泡持時間。時間越長，說明泡沫的穩定性越好。
2、Sigma法。如圖2所示，試驗裝置主要包括sigma特制泡沫漏斗201，量筒202， 秒表203。Sigma特制泡沫漏斗附帶一條SOOmL的體積刻度線。測量時，關緊漏斗出口閥， 啤酒啟蓋后立即沿著漏斗中心線勻速注入酒液，直至泡沫達800ml刻度線為止，記時開始。 30秒后，打開出樣閥放出液體，保留泡沫。秒表重新歸零，200秒后，打開出樣閥將消泡液分離至100ML量筒筒中，至剛有泡沫流出時，關閉開關，停表，記錄時間t及體積b。最后，向漏斗內剩余的泡沫加3ml酒精消泡，使泡沫全部成為液體，用量筒測量總液體積，記錄體積 c (總液體積減:3ml)。根據如下公式計算sigma值計算所得的sigma值越大，說明泡沫穩定性越好。
3、NIBEM法。如圖3所示，試驗裝置主要包括氣體分散頭301，壓縮桿302，泡沫杯 303，C02供給源304，NIBEM測量儀305。測量時，首先利用壓縮桿302將氣體分散頭301穿透啤酒瓶(罐)蓋，插入酒液中，通入CO2鼓泡。并于泡沫杯中收集泡沫，直至與杯緣平齊。然后，將盛滿泡沫的泡沫杯放入NIBEM測量儀305中，特制探頭將跟蹤上泡位的下降過程，上泡位衰減至距杯緣IOmm處時，開始計時，以泡沫下落30mm所需的時間作為啤酒的泡持性。 時間越長，說明泡沫穩定性越好。
4, Rudin改良法。如圖4所示，試驗裝置主要包括發泡管401，CO2供給源402，氣體流量計403，恒溫水浴404。測量時，先于發泡管底部引人已恒溫過的啤酒，將液面調整到 IOOmL刻度線處，從側臂C處釋放掉多余的酒樣。然后，恒速緩慢通人(X)2盡可能將啤酒全部轉變成泡沫，當泡沫升至350mL刻度線時停止充氣，于是泡沫開始塌陷，酒液在細管中上升。測定酒液通過細管上兩個標記(50mL及75mL兩個刻度線)之間的時間間隔，時間越長， 則表示泡沫越穩定。
以上裝置及方法存在的共同不足之處是未能實現動態監測泡沫消泡全過程。4種裝置和測定方法皆采用累積量(如總消泡時間)來描述及評價消泡這一動態過程，因此可能掩蓋過程中諸多的差異性，難以準確闡明泡沫活性成分與泡沫特性間的關系。前兩種試驗裝置均采用手倒傾倒的方式起泡，起泡力度、注流的速度及室溫的波動等因素不可控，使得偶然誤差大、方法的可信度降低。裝置3及裝置4雖然改進以鼓泡式起泡方式代替傾倒起泡，但仍在自然環境下消泡，溫度等環境因素的波動仍未消除。可見，4種裝置都沒有對消泡環境進行恒溫控制，環境波動直接導致測量方法的可靠性降低。且裝置3沒有對鼓入的(X)2 壓縮氣體進行預先恒溫，導致過冷的(X)2氣體直接通入酒液起泡，使得隨后的泡沫塌陷過程受溫度波動的影響較大。因此，提供一種能準確揭示啤酒泡沫動態消泡過程的試驗裝置及方法是啤酒泡沫評價及相關理論深入研究亟待解決的問題。發明內容
針對現有測定泡沫穩定性的試驗裝置的不足，本發明的目的是提出一種簡便、適用、準確，且易操作的用于測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，具體技術方案如下。
用于測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，包括泡沫恒溫儀、氣體分散頭、恒溫裝置、 滑輪組、CO2氣瓶，所述泡沫恒溫儀為圓柱型玻璃器皿，圓柱型玻璃器皿側壁設有水浴夾層； 恒溫裝置由低溫恒溫箱及溫度交換器構成；各部件是按照體系的氣體管路及恒溫水循環路徑來分布和連接的；其中，(X)2氣瓶的出口端經過減壓閥和轉子流量計后與溫度交換器的氣體入口端相連；溫度交換器的氣體出口端連接有硅膠管，此硅膠管繞過滑輪組直伸入到泡沫恒溫儀中，硅膠管末端連有氣體分散頭；低溫恒溫箱的冷卻循環水出水口與溫度交換器的入水口相連，溫度交換器的出水口與泡沫恒溫儀水浴夾層的入水端相接；泡沫恒溫儀的水浴夾層的出水端又連于低溫恒溫箱，構成了體系中恒溫冷卻循環水的回路，實現對整個體系的恒溫。
上述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置中，所述泡沫恒溫儀的內徑與國標GB 4928-91要求的泡沫杯的內徑一致。
上述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置中，泡沫恒溫儀側壁標有均勻體積刻度線。
上述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置中，泡沫恒溫儀下端設有用于分離氣液相、 收集消泡液的取樣口，取樣口上方設有用于封住取樣口的旋塞。
上述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置中，氣體分散頭由兩個塑料半球體和夾于兩個塑料半球體之間的多孔海綿構成；兩個塑料半球體通過螺紋旋結在一起，通過旋緊或旋松調控兩個塑料半球體的間距，調節海綿孔道的直徑，從而調節控制所起泡沫的細膩程度， 即泡沫大小。按照所起泡沫的大小，氣體分散頭分為多個檔位。
上述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置中，所述恒溫裝置由低溫恒溫箱及溫度交換器構成，其中，低溫恒溫箱為帶有制冷器的恒溫箱，為整個體系提供恒溫冷卻循環水。
上述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置中，溫度交換器為蛇管式冷凝管，管程為氣路，殼程為冷卻循環水。(X)2氣體流經蛇管時，與恒溫冷卻循環水換熱，實現氣體的恒溫。
上述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置中，氣體分散頭通過滑輪組實現以位于泡沫恒溫儀正上方的設定位置為起動點到以設定深度浸漬到啤酒中的下點之間的上下往復運動。
上述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置中，減壓閥和轉子流量計串聯于氣路，實現對(X)2流速的調節。
與現有技術相比，本發明的具有以下優點和技術效果(1)在該測量裝置中，泡沫恒溫儀為直筒式圓柱型玻璃器皿，其內徑尺寸是根據標準泡沫杯設計的，可以保證測量裝置中的泡沫消泡現象與實際消費過程中泡沫杯中的消泡現象相似。
(2)泡沫恒溫儀帶水浴夾層，低溫恒溫循環水充滿整個夾層，實現整個消泡環境的恒溫。
(3)泡沫恒溫儀下端設計為類似分液漏斗下端的旋塞結構，在監測消泡過程的同時可以實現不同階段消泡液的取樣。
(4)泡沫恒溫儀附帶密集的體積刻度線，配合下泡位升至每個體積刻線處時刻的記錄，可記錄整個消泡過程中泡沫等效體積的變化情況。通過對整個消泡動態過程的描述， 實現基于動態參數全面評價泡沫特性的目的。
(5)在該測量裝置中，氣體分散頭為可調式氣體分散頭，通過旋緊或旋松氣體分散頭，可以調節產生泡沫的直徑大小，即泡沫的細膩程度。
(6)在該測量裝置中，溫度交換器為蛇管式冷凝管，恒溫水對流經蛇管的(X)2氣進行換熱恒溫，保證(X)2氣鼓入泡沫恒溫儀中不會引起體系溫度的波動。
(7)在該測量裝置中，初始酒液量、氣流速度、通氣時間、泡沫大小均為可調參數， 可分別對其進行調節以觀察不同試驗參數對泡沫特性的影響。
(8)借助與該測量裝置，解決了手倒起泡及自然消泡引發諸多人為、環境干擾的問題，消泡過程的重現性及檢測方法的可靠性均顯著提高。
(9)在測量裝置進行通氣之前，可以將脫氣完畢的待測酒液預先注入泡沫恒溫儀中恒溫。采用封入ω2氣密封恒溫的方法，可以在實現待測酒液恒溫的同時，避免待測酒液的氧化。(10)能夠快速準確記錄整個消泡過程，并能根據消泡曲線的特點進行分段，顯著提高了自動化程度和數據處理能力。(11)用于研究表面活性成分的泡沫特性、消泡動態過程、不同啤酒泡沫穩定性的對比等，具有簡便、適用、準確，易操作的特點。


圖1-圖4是現有幾種測量泡沫穩定性試驗裝置結構示意圖。圖5是本發明的一種實施方式的結構示意圖。圖6是圖5中氣體分散頭508的結構放大示意圖。圖7是本發明裝置測得的典型的啤酒泡沫消泡曲線圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實例對本發明的實施作進一步說明，但本發明的實施不限于此。如圖5所示，是用于實現本發明的一種試驗裝置，是在綜合上述現有四種試驗裝置的基礎上，根據試驗的具體需要而制作而成的。用于測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，包括泡沫恒溫儀505、氣體分散頭508、恒溫裝置(502、503)、滑輪組501、(X)2氣瓶506，所述泡沫恒溫儀505為圓柱型玻璃器皿，圓柱型玻璃器皿側壁設有水浴夾層；恒溫裝置由低溫恒溫箱502及溫度交換器503構成；各部件是按照體系的氣體管路及恒溫水循環路徑來分布和連接的；其中，(X)2氣瓶的出口端經過減壓閥507和轉子流量計504后與溫度交換器503的氣體入口端相連；溫度交換器503的氣體出口端連接有硅膠管，此硅膠管繞過滑輪組501直伸入到泡沫恒溫儀505中，硅膠管末端連有氣體分散頭508 ；低溫恒溫箱502的冷卻循環水出水口與溫度交換器503的入水口相連，溫度交換器503的出水口與泡沫恒溫儀505水浴夾層的入水端相接；泡沫恒溫儀505 的水浴夾層的出水端又連于低溫恒溫箱502，構成了體系中恒溫冷卻循環水的回路，實現對整個體系的恒溫。泡沫恒溫儀505的內徑與國標(GB 4擬8_91)要求的泡沫杯的內徑一致；泡沫恒溫儀505側壁標有密集且均勻的體積刻度線；泡沫恒溫儀505下端設有用于分離氣液相、收集消泡液的取樣口。氣體分散頭508，如圖6所示，由兩個塑料半球體和夾于兩個塑料半球體之間的多孔海綿構成，直徑約Icm ；兩個塑料半球體通過螺紋旋結在一起，可以通過旋緊或旋松調控兩個塑料半球體的間距，調節海綿孔道的直徑，從而調節控制所起泡沫的細膩程度，即泡沫大小。按照所起泡沫的大小，氣體分散頭分為多個檔位。恒溫裝置由低溫恒溫箱502及溫度交換器503構成，其中，低溫恒溫箱502為具有外部循環功能并帶有制冷器的恒溫箱，為整個體系提供恒溫冷卻循環水。溫度交換器503 為蛇管式冷凝管，管程為氣路，殼程為冷卻循環水。CO2氣體流經蛇管時，與恒溫冷卻循環水換熱，實現氣體的恒溫。
氣體分散頭508通過滑輪組實現以位于泡沫恒溫儀505正上方的設定位置為起動點到以設定深度浸漬到啤酒中的下點之間的上下往復運動。
減壓閥507和轉子流量計504串聯于氣路，可以實現對(X)2流速的調節。
上述裝置中，流出低溫恒溫水浴箱502的低溫恒溫循環水，流經泡沫恒溫儀夾層及溫度交換器503恒溫整個體系。最后，所起泡沫在泡沫恒溫儀505中進行恒溫消泡。
各部件的作用進一步說明(1)CO2氣體，由(X)2氣瓶提供，并流經減壓閥和轉子流量計通入泡沫儀中；(2)泡沫儀是帶水浴夾層及體積刻線的直筒式圓柱型玻璃器皿，其內徑大小與標準泡沫杯一致。泡沫儀末端開有取樣口，結構類似分液漏斗下端的分液旋塞。
(3)低溫恒溫裝置。由于溫度對消泡過程有較大的影響，因此用帶有外部循環的低溫恒溫水浴箱來控制體系溫度，并可以研究不同溫度下消泡情況的差異。
(4)溫度交換器。結構為類似蛇管式冷凝管。過冷的壓縮氣體在溫度交換器中與流經的低溫循環水進行換熱恒溫后才通入泡沫儀內，避免了過冷壓縮氣體直接鼓入酒體可能引起的體系溫度波動。
(5)氣體分散頭。連于氣體管路的末端，使泡沫細膩化。調節不同的檔位，可以測量不同大小的泡沫的消泡情況的差異。
(6)滑輪組。固定于泡沫儀中線的垂直上方，氣體管路繞過滑輪組導入泡沫儀內。 可以實現氣體分散頭沿泡沫以中線垂直升降。當氣體分散頭垂直上升，脫離酒體及泡層時， 鼓泡結束。
實施例11. 1試驗目的啤酒泡沫動態消泡過程評價1. 2試驗原理消泡過程是一個上泡位不斷下降、下泡位不斷上升的過程。記錄下泡位每上升一個體積刻度所用的時間，可繼續計算得每時刻點對應的泡沫等效體積，觀察泡沫量隨時間的動態變化情況。消泡過程中泡沫量及消泡速率的波動情況皆可以由與之配套的消泡曲線分析軟件獲得。
1. 3試驗步驟如下 1. 3. 1鼓入(X)2氣起泡(1)調節低溫恒溫水浴箱，使其溫度穩定在設定值15飛5°C；(2)將脫氣后的待測啤酒緩緩傾注入泡沫恒溫儀中，預恒溫15 30min；(3)調節沙頭檔位到預設值(可以有廣7檔)；(4)開啟氣瓶總閥，調節減壓閥及轉子流量計旋閥，控制氣體流速在設定值 0. 05 0. 12L/h ；(5)將氣體分散頭降至泡沫恒溫儀底部固定位置，氣體分散頭浸入酒體，鼓泡計時開始；(6)—定時間后，將氣體分散頭拔離酒液及泡層，鼓泡計時停止，控制鼓泡時間在設定值2 15s;1. 3. 2消泡過程的監測與記錄(1)消泡過程是一個上泡位不斷下降、下泡位不斷上升的過程。每當下泡位上升至一個整刻度線，記錄當下時刻。由此可得下泡位隨時間變化的整個動態過程；(2)計算得各時刻t對應的泡沫等效體積V，繪制得反映整個消泡動態過程的消泡曲線 t-lnV，泡沫等效體積的計算公式如下 V=V0-V'
V0—初始酒液量mL
V'——各時刻點所對應的下泡位所代表的體積。由圖7可知，啤酒泡沫的完整消泡過程是一個典型的三段曲線，分別代表浙液階段、起泡物質的消泡階段、穩定物質的消泡階段。該消泡曲線各參數可以全面反映啤酒泡沫穩定性，諸如浙液的時間T1——浙液速度的快慢；起泡物質消泡斜率k2——啤酒中起泡物質的泡持性質；總泡沫物質含量V1——啤酒中總泡沫物質含量；穩定物質消泡斜率k3— 啤酒中穩定物質的泡持性質；穩定物質含量V2，穩定物質占總泡沫物質的比例V2ZiV1—啤酒中穩定物質的多少。實施例2
2.1試驗目的不同品牌啤酒泡沫穩定性的評價
2.2實驗原理啤酒泡沫的消泡曲線是一個典型的三段曲線，其中第二段曲線的擬合直線的斜率可以反映啤酒中起泡物質的泡持性，并與秒表法測定的泡持時間有顯著的相關性，故可用消泡曲線第二段的斜率表征泡沫穩定性的大小。2. 3試驗步驟如下 2. 3. 1鼓入(X)2氣起泡
(1)調節低溫恒溫水浴箱，使其溫度穩定在設定值15飛5°C；
(2)將脫氣后的待測啤酒緩緩傾注入泡沫恒溫儀中，預恒溫15 30min；
(3)調節沙頭檔位到預設值(可以有廣7檔)；
(4)開啟氣瓶總閥，調節減壓閥及轉子流量計旋閥，控制氣體流速在設定值 (0. 05 0. 12L/h)；
(5)將氣體分散頭降至泡沫恒溫儀底部固定位置，氣體分散頭浸入酒體，鼓泡計時開
始；
(6)—定時間后，將氣體分散頭拔離酒液及泡層，鼓泡計時停止，控制鼓泡時間在設定值2 15s;
2. 3. 2消泡過程的監測與記錄
(1)消泡過程是一個上泡位不斷下降、下泡位不斷上升的過程。每當下泡位上升至一個整刻度線，記錄當下時刻。由此可得下泡位隨時間變化的整個動態過程；
(2)計算得各時刻t對應的泡沫等效體積V，繪制得反映整個消泡動態過程的消泡曲線 t-lnV，泡沫等效體積的計算公式如下
V=V0-V'
V0—初始酒液量mL
V'——各時刻點所對應的下泡位所代表的體積 2. 3. 3泡沫穩定性的計算
根據二階導數的遞變規律，將消泡曲線t-lnV分段，計算第二段的斜率，斜率的絕對值越小，穩定性越好。表1為不同啤酒的泡持時間、消泡曲線的各段斜率及它們之間的相關系數。
表 權利要求
1.用于測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，其特征在于包括泡沫恒溫儀(505)、氣體分散頭(508 )、恒溫裝置(502、503 )、滑輪組(501)、CO2氣瓶(506 )，所述泡沫恒溫儀(505 )為圓柱型玻璃器皿，圓柱型玻璃器皿側壁設有水浴夾層；恒溫裝置由低溫恒溫箱(502)及溫度交換器(503)構成；各部件是按照體系的氣體管路及恒溫水循環路徑來分布和連接的；其中，(X)2氣瓶的出口端經過減壓閥(507)和轉子流量計(504)后與溫度交換器(503)的氣體入口端相連；溫度交換器(503 )的氣體出口端連接有硅膠管，此硅膠管繞過滑輪組(501)直伸入到泡沫恒溫儀(505)中，硅膠管末端連有氣體分散頭(508)；低溫恒溫箱(502)的冷卻循環水出水口與溫度交換器(503)的入水口相連，溫度交換器(503)的出水口與泡沫恒溫儀(505)水浴夾層的入水端相接；泡沫恒溫儀(505)的水浴夾層的出水端又連于低溫恒溫箱(502)，構成了體系中恒溫冷卻循環水的回路，實現對整個體系的恒溫。
2.根據權利要求1所述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，其特征在于泡沫恒溫儀 (505)的內徑與國標GB 4928-91要求的泡沫杯的內徑一致。
3.根據權利要求1所述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，其特征在于泡沫恒溫儀 (505)側壁標有均勻體積刻度線。
4.根據權利要求1所述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，其特征在于泡沫恒溫儀 (505 )下端設有用于分離氣液相、收集消泡液的取樣口，取樣口上方設有用于封住取樣口的旋塞。
5.根據權利要求1所述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，其特征在于氣體分散頭 (508)由兩個塑料半球體和夾于兩個塑料半球體之間的多孔海綿構成；兩個塑料半球體通過螺紋旋結在一起，通過旋緊或旋松調控兩個塑料半球體的間距，調節海綿孔道的直徑，從而調節控制所起泡沫的細膩程度，即泡沫大小。
6.根據權利要求1所述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，其特征在于所述恒溫裝置由低溫恒溫箱(502)及溫度交換器(503)構成，其中，低溫恒溫箱(502)為帶有制冷器的恒溫箱，為整個體系提供恒溫冷卻循環水。
7.根據權利要求6所述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，其特征在于溫度交換器 (503)為蛇管式冷凝管，管程為氣路，殼程為冷卻循環水。
8.根據權利要求1所述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，其特征在于氣體分散頭 (508)通過滑輪組實現以位于泡沫恒溫儀(505)正上方的設定位置為起動點到以設定深度浸漬到啤酒中的下點之間的上下往復運動。
9.根據權利要求1所述測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，其特征在于減壓閥(507)和轉子流量計(504)串聯于氣路，實現對CO2流速的調節。
全文摘要
本發明提供一種用于測定啤酒泡沫穩定性的試驗裝置，包括泡沫恒溫儀、氣體分散頭、恒溫裝置、滑輪組、CO2氣瓶，各部件是按照體系的氣體管路及恒溫水循環路徑來分布和連接的；本發明可用于研究啤酒泡沫的動態消泡過程，評價啤酒泡沫的穩定性、泡沫活性物質的收集及其與泡沫穩定性的關系等，具有結構簡單，且成本低，易操作的特點。
文檔編號G01N33/14GK102520128SQ201110368069
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者崔春, 張麗達, 趙海鋒, 趙謀明 申請人:華南理工大學