Технология изготовления пива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технология изготовления пива

1. Характеристика сырья для получения пива

Основным сырьем для производства пива является ячменный пивоваренный солод (светлый, темный и специальные сорта). Основные сортовые особенности пива (цвет, вкус, запах, аромат) во многом зависят от качества солода и соотношения его видов в рецептуре. Иногда, часть солода заменяют несоложеным сырьем: рисом (сечкой), кукурузой (мукой или сечкой), пшеницей или, чаще, ячменной мукой. Цель этого - экономия дорогостоящего солода или придание пиву определенного вкуса.

На формирование органолептических показателей пива оказывают большое влияние качество воды. Технологическая вода должна отвечать всем требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Она должна быть прозрачной, бесцветной, приятной на вкус, без запаха, с определённой жесткостью и рН 6,8-7,3. Жесткость воды и ее солевой состав регулируют, применяя различные способы водоподготовки: реагентный, ионообменный, электродиализный и мембранный, основанный на принципе обратного осмоса. Для удаления неприятного запаха воду дезодорируют путем пропускания через колонку, заполненную активированным углем.

Наиболее дорогостоящим сырьём пивоваренного производства является хмель. Он придает пиву специфический горький вкус и аромат, способствует удалению из сусла некоторых белков, служит антисептиком, подавляя жизнедеятельность контаминирующей микрофлоры, и повышает пеностойкость пива. В пивоварении используют женские соцветия хмеля - хмелевые шишки, содержащие ароматические и горькие вещества. Горькие вещества представляют мягкие и твёрдые смолы. Ароматические вещества представлены в основном эфирным маслом, содержание которого колеблется от 0,3 до 2%. Важная составная часть хмеля - дубильные вещества, количество которых достигает 3%. В пивоварении используют высушенные хмелевые шишки, молотый брикетированный хмель, а также различные хмелевые экстракты. Хмель и хмелепродукты хранят в сухом, темном и охлажденном помещении с температурой от 0 до 2 °С и относительной влажностью воздуха не выше 70%.

В пивоварении основным источником ферментов является проросшее зерно. Помимо этого используют амилолитические и протеолитические ферментные препараты, а также их смеси в виде мультиферментных композиций. Амилолитические препараты существенно повышают выход экстракта за счет гидролиза некрахмальных полисахаридов и улучшают качество сусла. Протеолитические препараты используют для улучшения качества сусла, а также для ликвидации коллоидных помутнений в пиве. Наиболее эффективным средством является применение мультиферментных композиций.

Производство пива включает в себя следующие этапы:

1. приготовление солода

2. дробление солода

3. получение пивного сусла:

- затирание

- фильтрование

- кипячение сусла с хмелем

- отделение сусла от хмелевой дробины.

- охлаждение и осветление сусла

4. сбраживание пивного сусла и дображивание пива

5. осветление и разлив пива

2. Очистка и дробление солода

Солод, прошедший стадию выдержки и хранения, содержит различные примеси (пыль, остатки ростков, металлопримеси и др.), присутствие которых снижает качество пива. Поэтому солод очищают на полировочной машине и магнитном сепараторе. Полировочная машина состоит из наклонных плоских сиг, щеточного барабана и вентилятора. На ситах отделяются крупные и мелкие примеси, а с помощью вентилятора удаляется пыль. Затем солод поступает на щеточный барабан. Под действием высокой частоты вращения барабана солод отбрасывается на рифленую поверхность и очищается от загрязнений. В результате ударов и трения поверхность солода становится гладкой и полированной. Далее полированный солод проходит через магнитный сепаратор и освобождается от металлопримесей.

Подготовленный таким образом солод подвергается дроблению, что обеспечивает в дальнейшем более полное извлечение из него экстрактивных веществ. Дробление увеличивает поверхность соприкосновения частиц солода с водой и ферментами. При этом растворимые вещества солода легко переходят в воду, а нерастворимые под действием ферментов расщепляются до растворимых. Чем тоньше помол, тем быстрее и полнее идут эти процессы. Однако очень тонкий помол сопровождается значительным измельчением оболочек зерна солода, в результате образуется плотный слой из этих частиц, который затрудняет фильтрование сусла. Кроме этого значительное измельчение оболочек приводит к извлечению из них дубильных и минеральных вешеств, ухудшающих качество пива. Поэтому стремятся более тонко измельчить эндосперм зерна и минимально нарушить целостность оболочек. Наиболее эффективно мокрое дробление солода, которое снижает потери на распыл и продолжительность фильтрования затора па 20…25%, так как дробление солода влажностью 30…32% позволяет сохранить оболочку зерен солода и обеспечивает оптимальные условия дробления эндосперма.

Солод дробят на четырех или шести вальцовых дробилках. Целесообразнее использовать шестивальцовые дробилки (рис. 2), оборудованные тремя парами вальцов. Верхняя пара вальцов 7 предназначена для предварительного дробления, средняя 5 - для вторичного дробления шелухи, нижняя 1 - для крупных частиц, которые после отделения мелкой крупки направляются на вибросита 3.



Шестивальцовая дробилка

В дробилке также предусмотрены колеблющиеся плоскости 2 для равномерного распределения измельчаемой массы, индивидуальные пробоотборники 4, 8 и пробоотборник общего помола 9. Вибросита 6 обеспечивают отделение мелкой крупки.

Состав помола зависит от качества солода. Для солода недостаточного разрыхления используют более тонкий помол. Наиболее часто проводят помол следующего состава (%): оболочка (шелуха) 18..25, крупная крупка 8…12, мелкая крупка 30...40, мука 25…30.

3. Получение пивного сусла

Пивное сусло получают по следующей схеме: приготовление затора (затирание); фильтрование; кипячение сусла с хмелем; охлаждение и осветление сусла. Эта схема может осуществляться периодическим или непрерывным способом. В основном применяют периодический способ.

Приготовление затора. Цель затирания - извлечение из солода растворимых веществ. Значительная часть этих веществ образуется под действием ферментов солода. Главная роль в накоплении растворимых (экстрактивных) веществ принадлежит ферментативному расщеплению крахмала и белков солода.

На ферментативный гидролиз крахмала оказывает существенное влияние состояние крахмала, наличие и активность амилаз. Амилазы гидролизуют целые и механически поврежденные крахмальные зерна с незначительной скоростью, а клейстеризованный крахмал - с высокой скоростью. Клейстеризация крахмала ячменного солода при затирании происходит при температуре 60…80 °C. В процессе гидролиза крахмала под действием б-амилазы происходит разжижение крахмального клейстера, образование и накопление декстринов, а под действием в-амилазы - образование и накопление мальтозы, поэтому этот этап гидролиза крахмала получил название осахаривание.

В пивоваренном производстве к ферментативному гидролизу крахмала предъявляют следующие требования:

степень расщепления крахмала должна быть глубокой и сусло не должно содержать высокомолекулярных декстринов - амило- и эритродекстринов, образующих с йодом окрашенные соединения;

в сусле кроме мальтозы должны присутствовать ахроо- и мальтодекстрины, которые обусловливают полноту вкуса и вязкость пива.

При затирании солода крахмал под действием б- и в-амилаз расщепляется преимущественно до мальтозы и декстринов. Кроме того, образуется небольшое количество глюкозы и мальтотриозы, В пивном сусле содержится также незначительное количество фруктозы. Общее содержание редуцирующих веществ в сусле называют сырой мальтозой. Затирание должно обеспечивать образование 70…80% сырой мальтозы и 20…30% декстринов (от массы крахмала). Полноту осахаривания при затирании контролируют по йодной пробе.

Температурный оптимум для бета-амилазы в заторе около 63 °С, а для б-амилазы - 70 °С. Оптимальное значение pH для в-амилазы 4,8, для б-амилазы - 5,7.

Белки солода при затирании под действием протеолитических ферментов расщепляются до растворимых белков, пептидов и аминокислот. В отличие от крахмала, который при затирании полностью превращается в растворимые продукты распада, белки расщепляются только от 1/3 до 2/5. Белки, не подвергшиеся расщеплению при солодоращении и затирании, переходят в нерастворившуюся часть затора, которая называется дробиной.

Перешедшие в сусло, а затем и в пиво растворимые вещества расщепления белков разделяют на стойкорастворимые и нестойкорастворимые. К стойкорастворимым относятся аминокислоты, пептиды и часть растворимых белков. Эта группа азотистых соединений не выделяется из раствора при кипячении и играет важную роль в формировании полноты вкуса, пены и связывании диоксида углерода в пиве. Кроме того, эти вещества служат источником азота для питания дрожжей в процессе брожения.

Нестойкорастворимые (коагулируемые) азотистые вещества - это настоящие белки, выделяемые из растворов при кипячении. Они часто обусловливают помутнение готового пива.

Наиболее благоприятна для накопления аминокислот и пептидов температура 50 °С при pH 5,5…6,0. При температуре же 60 °С в тех же пределах pH распад белков идет с образованием высокомолекулярных пептидов.

Под действием цитолитических ферментов часть гемицеллюлоз при затирании подвергается гидролизу с образованием пентоз, переходящих в раствор.

Фосфорорганические соединения, расщепляемые ферментом фитазой до неорганических фосфатов и инозита, необходимы для питания, стимулирования роста и размножения дрожжей. Оптимальные условия действия фитазы - pH 5,2, температура 48 °C.

При затирании происходят и неферментативные процессы. Так, переходят в раствор содержащиеся в солоде сахара, дубильные и горькие вещества оболочек, а при кипячении отварок происходит коагуляция белков и меланоидинообразоваиие.

В ряде случаев при приготовлении некоторых сортов пива часть солода заменяют несоложеными материалами (ячменной или кукурузной мукой, рисовой сечкой). Количество одновременно затираемого (смешиваемого с водой) зернового сырья (солода и несоложеных материалов) называется засыпью, а количество воды, необходимое для затирания, - главным наливом. Обычно на 1 кг зернового сырья требуется 3,5…4 дм³ воды.

Способы затирания. Наиболее распространены два способа затирания - настойный и отварочный. Общим для этих способов является выдержка затора при температурах, оптимальных для действия тех или иных ферментов солода.

Выдержка затора при температуре 45…52 °С благоприятна для протеолитических ферментов, расщепляющих белки до аминокислот, и называется белковой паузой. Температура 62…63 °С оптимальна для действия в-амилазы и накопления мальтозы. Поэтому выдержка затора при этих температурных условиях именуется мальтозной паузой. Выдержка при температуре 70…72 °С называется паузой осахаривания, так как в этот период происходит расщепление крахмала, амило- и эритродекстринов б-амилазой солода. Полноту осахаривания контролируют по йодной пробе. О наличии в заторе крахмала или амилодекстринов свидетельствует фиолетовое окрашивание, о наличии эритродекстринов - красное. Полностью осахаренный затор не изменяет желтой окраски иода.

При настойном способе затирания дробленый солод смешивают с водой и полученный затор постепенно нагревают до 75 °C, выдерживая соответствующие паузы для оптимального действия ферментов. Продолжительность белковой (40 °C), мальтозной (63 °C) и паузы осахаривания (70 °C) - 30 мин. Затем температуру затора поднимают до 72 °C и выдерживают до полного осахаривания, определяемого по йодной пробе. Осахаренный затор нагревают до 76…77 °C и подают на фильтрование.

При отварочном способе отдельные части затора (отварки) подвергают нагреванию до определенных температур, выдерживают, кипятят и смешивают с остальной частью затора, что повышает температуру всего затора. В зависимости от числа отварок применяют одно-, двух- и трехотварочный способы затирания.

Одноотварочныы способ затирания. Воду температурой 54…55 °C смешивают с дробленым солодом в заторном аппарате, получают затор температурой 50…52 °C и выдерживают белковую паузу в течение 10-, 30 мин. Затем 1/3 затора (густую часть) перекачивают во второй заторный аппарат и постепенно нагревают эту отварку до 70 °C, проводят паузу осахаривания, нагревают до кипения и кипятят 20 - 30 мин, после чего возвращают в первый заторный аппарат к основному затору. При этом температура всего затора повышается до 70 °C. Затор выдерживают до полного осахаривания (контролируют по йодной пробе), а затем нагревают до 75…78 °C и перекачивают на фильтрование в фильтрационный аппарат.

Двухотварочный способ затирания. В заторном аппарате смешивают воду температурой 54…55 °C с дробленым солодом и выдерживают белковую паузу при 50 °C в течение 15…30 мин. Затем отбирают первую отварку (1/3 густой части затора) во второй заторный аппарат, медленно повышают температуру отварки до 62,5…67 °C, проводят мальтозную паузу; после этого повышают температуру до 70…72 °C и проводят паузу осахаривания. Далее отварку доводят до кипения, кипятят 15…30 мин и возвращают к основной части затора, в результате чего температура его снижается до 63…65 °C, проводят мальтозную паузу в течение 15 мин. Затем вновь отбирают 1/3 затора (вторая отварка) во второй заторный аппарат, повышают температуру отварки до 70 °C, проводят осахаривание в течение 15 мин, а потом доводят до кипения, кипятят 10…20 мин и смешивают с оставшимся затором. При этом температура всего затора достигает 75 °C. В течение 20…25 мин проводят полное осахаривание. По окончании осахаривания затор подают на фильтрование. Этот способ затирания является наиболее распространенным на пивоваренных заводах России.

Трехотварочный способ затирания. Смешивают дробленый солод с водой температурой 38…40 °C, что обеспечивает температуру затора 35…37 °C. Сразу же отбирают 1/3 затора (густую) во второй заторный аппарат, выдерживают белковую паузу в течение 10…15 мин при 50 °C, затем нагревают до 65…70 °C, осахаривают 15…25 мин и кипятят для светлых сортов пива 25…30 мин или для темных сортов 40…45 мин. После кипячения отварку возвращают к основному затору, тем самым повышая его температуру до 50…52 °С, снова отбирают 1/3 (густую) затора - вторую отварку, нагревают ее до 65…70 °С для осахаривапия, а затем доводят до кипения и кипятят в течение 20…30 мин, после чего возвращают к основному затору. В результате температура затора повышается до 62…65 °C, что позволяет провести мальтозную паузу.

Для третьей отварки берут жидкую часть затора, доводят до кипения и кипятят 10…20 мин, возвращают к остальному затору. При этом температура затора достигает 75…78 °C и его перелают на фильтрование. Трехотварочный способ затирания применяют в основном для получения темных сортов пива и в случаях переработки плохо растворимого солода.

Следует отметить, что при отварочных способах затирания по сравнению с настойным создаются благоприятные условия для действия ферментов (преимущественно амилаз), так как при кипячении отварок крахмал, находящийся в них, клейстеризуется и повышается его атакуемость (податливость) амилазами. Кроме того, повышается выход экстракта, а готовое сусло имеет более высокую степень сбраживания. Однако отварочные способы более длительны, энергоемки и сложны.

В целях экономии солод можно частично (30…50%) заменять не соложеными материалами. Однако это приводит к ухудшению качества пивного сусла и готового пива, так как не соложеные материалы труднее измельчаются, крахмал и белки в них находятся в нативном (неизменном) состоянии, содержание ферментов в них невелико и расщепление составных веществ идет значительно труднее, чем в солоде. Поэтому в настоящее время при использовании в процессе затирания несоложеных материалов широко используются микробные ферментные препараты, а также мультиэнзимные композиции (МЭК), что позволяет более полно использовать несоложеное сырье, повысить выход экстракта и улучшить состав сусла, приблизив его по содержанию азотистых веществ и степени сбраживания к солодовому.

Выбор способа затирания зависит в основном от вида производимого пива, качества солода и конструкции варочных агрегатов.

Для получения пивного сусла в основном используют периодический способ, который осуществляется с помощью следующих аппаратов: заторного, фильтрационного и сусловарочного. Эти аппараты соединяют трубопроводами в варочные агрегаты, которые могут состоять из двух, четырех или шести аппаратов.

Наиболее распространены четырехаппаратные агрегаты, состоящие из двух заторных аппаратов, одного фильтрационного и одного сусловарочного.

Заторный аппарат (рис. 3) представляет собой цилиндрический сосуд с двойным сферическим днищем, образующим рубашку, с помощью которой осуществляются нагрев и кипячение затора, образующиеся при этом водяные пары удаляются через вытяжную трубу 2.

По трубе 3 дробленый солод поступает в аппарат и смешивается с водой, подаваемой из смесителя 5. Распределительный кран 6 служит для направления перекачиваемого затора в другой заторный или фильтрационный аппарат, а труба 4 - для возвращения затора из соседнего аппарата.

Заторный аппарат

Кроме того, аппарат имеет смотровой люк лопастные мешалки 7 и стяжную трубу 8 для декантации жидкой части затора.

Сусловарочный котел отличается от заторного более развитой поверхностью, что обеспечивает выпаривание значительного количества воды за непродолжительное время (1 ч). Кроме того, в котле осуществляется постоянная циркуляция кипящего сусла.

Фильтрование затора. Как известно, фильтрование - это процесс разделения суспензий с помощью пористой перегородки, пропускающей жидкость и удерживающей взвешенные в ней твердые частицы. При фильтровании затора его разделяют на сусло (фильтрат) и дробину (твердую фазу) в фильтрационном аппарате или фильтр-прессе. Фильтрующим материалом в фильтрационном аппарате является дробина, в фильтр-прессе - хлопчатобумажная ткань. Фильтрование затора состоит из двух стадий: получение первого сусла, т.е. сусла, образующегося при фильтровании затора, и сусла, образующегося при промывании дробины с целью извлечения из нее экстрактивных веществ.

Фильтрование характеризуется скоростью фильтрования, т.е., количеством фильтрата, полученного с 1 м² фильтрующей поверхности в единицу времени. На скорость фильтрования влияют структура и толщина осадка, качество и степень дробления солода, давление при фильтровании и вязкость сусла. Для быстрого фильтрования и получения прозрачного сусла необходимо иметь хорошо растворимый солод не слишком тонкого помола, правильное расщепление белков и осахаривание крахмала при затирании.

Структура дробины неоднородна. В ней содержатся крупные и мелкие частицы оболочек, а также мелкие частицы скоагулированных белков. Эти белки создают плохо проницаемый слой, затрудняющий фильтрование. Для успешного фильтрования скоагулированные белки должны быть перемешаны с частицами оболочек. Нормальные условия фильтрования могут быть достигнуты при высоте слоя дробины 30…40 см. При меньшей высоте затор быстрее охлаждается и увеличивается продолжительность фильтрования, при большей высоте скорость фильтрования уменьшается, а из дробины при промывании труднее извлекаются экстрактивные вещества. С повышением температуры уменьшается вязкость сусла и возрастает скорость фильтрования. Однако температура затора не должна превышать 75…78 °С, а температура воды для промывания дробины 78…80 °C, так как более высокая температура обусловливает инактивацию б-амилазы, в результате оставшийся не расщепленным крахмал клейстеризуется и сусло получается мутным.

Процесс фильтрования в фильтрационном аппарате состоит из подготовки резервуара, отстаивания затора, фильтрования первого сусла, промывания дробины и ее удаления. Общая продолжительность цикла около 3,5…6,0 ч.

При фильтровании затора в фильтр-прессе фильтрующим материалом служат салфетки из хлопчатобумажной ткани, что позволяет перерабатывать солод более тонкого помола и получать хорошо осветленное сусло с повышенным выходом экстракта. Однако фильтр-прессы трудоемки в обслуживании.

Кипячение сусла с хмелем. Цель кипячения сусла с хмелем - выпаривание сусла до определенного содержания сухих веществ в зависимости от сорта пива; осаждение (коагуляция) белков; извлечение из хмеля горьких ароматических веществ, придающих суслу и пиву характерный горький вкус и хмелевой аромат; стерилизация сусла; инактивация ферментов.

Эта стадия производства состоит из следующих операций: кипячения сусла с хмелем и отделения хмелевой дробины.

При кипячении пивного сусла происходит коагуляция белков (укрупнение коллоидных частиц под действием молекулярных сил сцепления). Из-за наличия электрического заряда коллоидные частицы белков взаимно отталкиваются, а при кипячении они лишаются электрического заряда, укрупняются и под действием силы тяжести начинают оседать. Различают скрытую и явную коагуляцию. При скрытой коагуляции внешне изменений не наблюдается, а на второй стадии - явной коагуляции - появляется муть и образуется осадок. Выведение в осадок растворимых белков при кипячении сусла обеспечивает стойкость сусла и пива к белковому помутнению. Неполная коагуляция белков приводит к торможению брожения из-за адсорбции белков на поверхности дрожжевых клеток, а это, в свою очередь, обусловливает плохое осветление пива при дображивании, фильтровании пива и снижение биологической стойкости пива. Коагуляция белков зависит от продолжительности и интенсивности кипячения. Максимальное количество белков выпадает в осадок в течение первого часа кипячения, но и спустя 2,5 ч кипячения коагуляция белков продолжается. Однако продолжительное кипячение может способствовать разрушению крупных хлопьев, что также нежелательно. На коагуляцию белков оказывает влияние содержание сухих веществ в сусле, В сусле низкой концентрации белки быстрее коагулируют, а в более концентрированном сусле значительно медленнее. Кроме этого процесс коагуляции протекает быстрее и полнее при интенсивном кипячении, и наоборот.

При кипячении сусла с хмелем происходит растворение и превращение составных веществ хмеля: горьких, ароматических и дубильных веществ. Из горьких веществ хмеля в сусло переходят б- и в-горькие кислоты. Основным источником горечи и антисептичности пива являются вещества, образующиеся при кипячении за счет изомеризации б-горькой кислоты. Эти вещества образуются в первые 20…30 мин кипячения сусла с хмелем и обеспечивают около 90% горечи пива.

Из всего количества экстрагированных горьких веществ в пиве остается только 20…25%, остальное количество теряется с хмелевой дробиной, белковым отстоем и дрожжами.

Ароматические вещества хмеля (эфирное масло) при кипячении сусла со свежим хмелем практически все улетучиваются (до 90%). Поэтому продолжительность кипячения сусла желательно сокращать после внесения последней порции хмеля.

Дубильные вещества хмеля хорошо растворимы в воде, и наличие их в сусле обеспечивает лучшее осветление и благотворно влияет на вкус пива.

При кипячении из хмеля и солода экстрагируются красящие вещества, происходит окисление дубильных веществ и образуются меланоидины, что способствует изменению цветности сусла.

Количество вносимого хмеля зависит от сорта пива, качества хмелевого сырья и химического состава воды. Расход хмеля увеличивается в летний период и сокращается в зимний. При использовании воды, содержащей карбонаты, повышается горечь пива. Поэтому при работе на такой воде вносят меньше хмеля.

Внесение хмеля в сусло осуществляют в два или три приема. В сусло с массовой долей сухих веществ до 11% хмель вносят в два приема: 90% в начале кипячения и 10% - за 30…40 мин до окончания. В сусло с массовой долей сухих веществ выше 12% хмель вносят в три приема: 80% - в начале кипячения; 15% - за 30 мин до окончания и 5% - за 5…10 мин до окончания.

Кипячение сусла с хмелем осуществляют в сусловарочных котлах в течение 1,5…2,0 ч. Кипячение должно быть интенсивным для обеспечения быстрой коагуляции белков и лучшего использования горьких веществ хмеля. Об окончании операции судят по ряду показателей: массовой доле сухих веществ в сусле, свертыванию белков и прозрачности сусла.

Сусло упаривают до определенной массовой доли сухих веществ, зависящих от сорта пива. Правильно прокипяченное сусло, налитое в стакан, - прозрачное с блеском, с быстро оседающими крупными хлопьями свернувшихся белков.

Прокипяченное сусло направляют в хмелеотделитель, который представляет собой резервуар, куда вставляют сито, на котором задерживается хмелевая дробина. Для извлечения остатков сусла дробину промывают горячей водой, промывные воды присоединяют к суслу и отправляют на охлаждение.

Охлаждение и осветление сусла. Цель этой стадии - освобождение охмеленного сусла от взвесей, насыщение его кислородом и доведение температуры сусла до благоприятной для процесса брожения.

Охлаждение сусла осуществляют в два приема. Вначале сусло медленно охлаждают до 60 °C, а затем быстро до 4…6 °C при низовом брожении или до 14…16 °С при верховом.

Охлаждение сусла ускоряет выпадение в осадок взвешенных частиц, содержащихся в сусле. В сусле присутствуют грубые и тонкие взвеси. Грубые взвеси образуются при кипячении сусла с хмелем. Этот осадок называют горячим или грубым. Основная часть горячего осадка задерживается хмелевой дробиной, оставшаяся часть выделяется при охлаждении прозрачного горячего сусла до 60 °C. В состав осадка входят (%): белковые вещества 50…60, хмелевые смолы 16…20, минеральные вещества 2…3 и прочие органические вещества 20…30.

На второй стадии охлаждения из сусла выделяются вещества, растворимые в горячем сусле и нерастворимые в холодном. Образующийся осадок называется «холодным» или тонким.

При охлаждении увеличивается поглощение суслом кислорода воздуха, так как повышается растворимость газов из-за понижения температуры сусла. При наличии кислорода протекают нежелательные окислительные процессы: сусло темнеет, снижается хмелевой аромат, появляется горечь, В то же время кислород способствует коагуляции белков и образованию хорошего осадка в сусле, что обусловливает лучшее осветление.

Первая стадия охлаждения и осветления протекает на холодильной тарелке или в отстойном аппарате.

Холодильная тарелка - это плоский открытый сосуд высотой 30 см, имеющий небольшой уклон. На дне тарелки установлены вентили для удаления осадка и слива сусла. Для предотвращения попадания в сусло частиц осадка и других примесей вентиль для слива сусла снабжен выступающим над дном патрубком с ситом. Высота слоя сусла на тарелке 215…250 см, длительность охлаждения - 2…6 ч.

Отстойный аппарат представляет собой цилиндрический закрытый резервуар, снабженный змеевиком. Аппарат заполняют суслом на высоту до 0,9 м и путем подачи холодной воды в змеевик охлаждают его. Сусло сливают по трубе, соединенной с поплавком. По мере вытекания сусла поплавок опускается вместе со сливной трубой. Осадок удаляется через вторую трубу и направляется на фильтр-пресс для извлечения остатка сусла. Длительность охлаждения сусла в отстойном аппарате около 20 мин.

Более полного осветления сусла и уменьшения ею потерь с осадком можно добиться путем сепарирования или с помощью гидроциклонных аппаратов.

Вторая стадия охлаждения сусла осуществляется в пластинчатых теплообменниках или холодильниках типа «труба в трубе».

Наибольшее распространение получил способ охлаждения сусла до начальной температуры брожения в пластинчатых теплообменниках, так как он позволяет исключить инфицирование сусла. Кроме того, пластинчатые теплообменники занимают меньшую площадь, их легко обслуживать.

Полученное осветленное сусло в зависимости от вида пива должно отвечать определенным требованиям по концентрации (массовой доли сухих веществ), кислотности и цвету.

4. Брожение пивного сусла

Сусло, полученное на стадии осветления, превращается в пиво в результате брожения, осуществляемого пивными дрожжами. Большую часть пива получают при низовом брожении, которое протекает в две фазы. В первой фазе в сусле, охлажденном до температуры сбраживания 5…9 °С, протекает бурное брожение, продолжающееся короткое время (6…14 сут). При этом температура сусла поднимается, как правило, до 10 °С; образующийся диоксид углерода улавливается и используется как побочный продукт. Во второй фазе, которая называется дображиванием, более продолжительной по времени (от 21 дня до нескольких месяцев), молодое пиво при очень низкой температуре (-0,5…+3 °C) насыщается образующимся диоксидом углерода в закрытых резервуарах (лагерных танках) и дозревает. Такой метод периодического (стационарного) брожения называется классическим.

Наряду с классическими методами используют непрерывные способы брожения и дображивания, позволяющие ускорить эти процессы и повысить экономичность производства.

В пивоваренном производстве применяют дрожжи низового брожения вида Saccharomyccs carlsbergensis, отвечающие следующим требованиям: они быстро и глубоко сбраживают сахара пивного сусла; хорошо осветляют пиво за счет быстрого оседания в виде хлопьев; придают пиву хорошо выраженный мягкий вкус и аромат. Ценные качества дрожжей не всегда присутствуют в одной расе. Поэтому применяют смесь дрожжей разных рас или ведут брожение на разных расах отдельно, а при дображивании молодое пиво смешивают.

Для накопления необходимого количества биомассы дрожжей чистую культуру разводят в стерильных условиях в две стадии: лабораторная и цеховая (отделение чистой культуры).

Выведенные дрожжи используют несколько раз. Дрожжи, используемые повторно, называют семенными. По окончании главного брожения на дне бродильного аппарата образуется осадок дрожжей из трех слоев. Нижний слой - это старые, с низкой бродильной активностью дрожжевые клетки; средний слой - наиболее активные дрожжевые клетки и белковые хлопья; верхний слой - мелкие дрожжевые клетки с пониженной способностью к оседанию, белковые взвеси и хмелевые смолы. В качестве семенных используют дрожжи из среднего слоя, предварительно процеженные и промытые водой. Каждый повторно используемый оборот семенных дрожжей называется генерацией. При достаточной биологической чистоте семенных дрожжей используют до 10 генераций.

Процессы, происходящие при брожении сусла. В период главного брожения протекают биологические, биохимические и физико-химические процессы.

К биологическим процессам относится размножение дрожжей. Пивное сусло содержит все необходимые для нормального развития и размножения дрожжей питательные вещества.

Наиболее интенсивное размножение дрожжей идет в первые сутки брожения, а затем по мере расходования питательных веществ и накопления продуктов брожения скорость размножения дрожжей снижается. К концу брожения количество дрожжевых клеток увеличивается в 2…5 раз.

Основным биохимическим процессом на этой стадии является спиртовое брожение - превращение сахаров в этанол и диоксид углерода ферментами дрожжей. В первую очередь сбраживаются моносахариды, затем дисахариды. Триозы (мальтотриоза) сбраживаются большей частью в период дображивания.

Наряду с главными (основными) продуктами брожения (С₂Н₅ОН и С0₂) пивные дрожжи образуют в небольших количествах побочные продукты: высшие спирты, сложные эфиры, альдегиды, органические кислоты и ряд других соединений. Эти вещества участвуют в формировании вкуса и аромата пива. На образование побочных продуктов брожения оказывают влияние штамм дрожжей, нормы их внесения, условия и режим брожения, состав сусла и др.

К физико-химическим процессам относится изменение pH и rН₂. В процессе брожения активная кислотность (pH) возрастает из-за образования углекислоты и органических кислот, что влечет за собой уменьшение pH с 5,3…5,6 в начальном сусле до 4,3…4,5 в молодом пиве. Увеличение кислотности обусловливает выделение части белков, дубильных и горьких веществ хмеля. Кроме того, выделяются мертвые дрожжевые клетки. Все эти частицы стремятся осесть на дно бродильного резервуара, но из-за сопротивления диоксида углерода, выделяющегося в виде пузырьков, часть более легких частиц выносится на поверхность бродящего сусла и образует пену в виде завитков различной высоты и формы. В процессе брожения пена постепенно опадает и на поверхности пива остается сплошной слой выделившихся частиц, называемый декой.

Окислительно-восстановительный потенциал (rH₂) во время брожения понижается с 20 в начальном сусле до 10…11 в молодом пиве, что связано с интенсивным потреблением кислорода дрожжами и торможением тем самым окислительных процессов.

Факторы, влияющие на брожение сусла. На процесс брожения решающее влияние оказывают температура, расход дрожжей, состав и концентрация сусла.

Самый эффективный способ изменения скорости брожения - регулирование температуры. При низкой температуре брожение и размножение дрожжей замедляются, а при высокой - эти процессы ускоряются. При низовом способе брожения используют два температурных режима: холодный (5…9 °C) и теплый (9…14 °C).

На скорость брожения оказывает влияние количество вводимых дрожжей.

Как правило, норма введения дрожжей составляет 0,5…0,8 л/гл сусла. Это соответствует (15…20) 10⁶ дрожжевых клеток в 1 см³ сусла. Уменьшение нормы возможно при высокой температуре сусла и проведении брожения в закрытых резервуарах. При использовании открытых резервуаров в сусло, зараженное термоустойчивыми бактериями, норму дрожжей увеличивают. Кроме того, при продолжительном хранении семенных дрожжей их расход необходимо увеличить.

На ход брожения существенное влияние оказывают состав и концентрация сусла. Сусло должно содержать достаточное количество кислорода; степень расщепления белков солода должна обеспечивать дрожжи достаточным количеством азотистых веществ; в сусле должно быть соблюдено определенное соотношение сахаров и несахаров и проведено хорошее осахаривание; перед сбраживанием pH сусла должен соответствовать 5,8; оптимальное содержание экстракта в начальном сусле 10…12%. Сусло с более низким содержанием экстракта не обеспечивает дрожжи необходимым питанием, а в сусле с экстрактивностью выше 18% брожение замедляется.

Стадии главного брожения. В ходе главного брожения различают четыре стадии, отличающиеся внешним видом поверхности бродящего сусла (деки), температурой сусла, снижением экстрактивности, образованием диоксида углерода и этанола, а также осветлением молодого пива. В зависимости от внешнего вида поверхности бродящего сусла стадии брожения именуют: забел, брожение низких завитков, высоких завитков, образование деки.

Первая стадия главного брожения (забел) длится около суток и характеризуется интенсивным размножением дрожжей и незначительным сбраживанием сахаров, которое сопровождается выделением небольшого количества диоксида углерода в виде пузырьков. Через 12…24 ч на поверхности сусла образуется равномерный слой белой пены.

На второй стадии брожения (низких завитков) скорость размножения дрожжей возрастает, интенсифицируются брожение и выделение диоксида углерода. Образуется плотная белая пена в виде завитков. Происходит заметное уменьшение экстракта (на 0,8…1,2% за 24 ч), возрастание температуры (от 0,5 до 0,8 °C за 24 ч), снижение pH до 4,7…4,9 от исходного 5,6. Этот период длится 2…3 сут.

На третьей стадии (высоких или коричневых завитков) брожение достигает максимума. Пенообразование усиливается, высота завитков растет и достигает наибольшей величины, а завитки окрашиваются в коричневый цвет, так как диоксид углерода выносит на поверхность остатки взвесей, дубильно-белковые соединения, хмелевые смолы, которые на воздухе окисляются и придают завиткам коричневую окраску. Температура быстро возрастает, что требует охлаждения сусла. Содержание экстракта значительно снижается (на 1,0…1,8% за 24 ч). Размножение дрожжей приостанавливается из-за уменьшения питательных веществ и в результате накопления продуктов брожения. К концу стадии pH снижается до 4,6…4,4 и остается на этом уровне и в дальнейшем. Продолжительность этой стадии 3…4 сут.

На четвертой стадии (образование деки) прекращается размножение дрожжей и ослабевают брожение и выделение диоксида углерода, завитки постепенно опадают и образуется слой низкой и густой пены (деки). Происходит хлопьеобразование дрожжей и их оседание на дно. Молодое пиво осветляется. Расход питательных веществ (экстракта) снижается и к концу стадии достигает 0,2…0,3% за 24 ч. По достижении этого состояния главное брожение считается законченным. Продолжительность четвертой стадии около 2 сут.

Общая продолжительность главного брожения в зависимости от концентрации сусла и температуры процесса от 6 до 14 сут.

Способы брожения сусла. Брожение сусла осуществляют в охлаждаемом до 6…8 °C помещении (бродильном цехе), в котором располагают бродильные аппараты открытого или закрытого типа, устанавливаемые в горизонтальном или вертикальном положении. Бродильный аппарат представляет собой цилиндрическую емкость объемом от 7 до 45 м³ с полусферическим днищем, изготовленным из нержавеющей стали и алюминия. Внутренняя поверхность аппаратов из стали имеет защитное покрытие. Внутри бродильного аппарата устанавливают трубчатые холодильники, через которые пропускают воду температурой 0,5…1,0 °С

Самые распространенные способы брожения периодический и полунепрерывный.

Пери одический (традиционный) способ брожения осуществляется в одном аппарате при одновременном введении сусла и дрожжей. Количество вводимых дрожжей зависит от концентрации и температуры сусла, расы дрожжей и др. В среднем на гектолитр (100 л) сусла вносят 0,4…0,8 л дрожжей, В первые двое суток брожения допускают повышение температуры бродящего сусла до 8…9 °С, а затем сусло охлаждают так, чтобы к концу брожения температура постепенно достигла 4…5 °C. Брожение считается законченным при сбраживании 0,15…2,0% экстракта за 24 ч. Такой способ брожения имеет ряд недостатков: во-первых, сложно обеспечить требуемую глубину сбраживания экстракта, так как из-за снижения температуры дрожжи могут потерять бродильную активность; во-вторых, использование дрожжей 8 генераций обусловливает колебания в качестве пива из-за различного физиологического состояния дрожжей в каждой из генераций; в-третьих, молодое пиво, полученное таким способом, требует длительной выдержки для удаления ряда веществ, обусловливающих привкус молодого пива; в-четвертых, процесс брожения относительно продолжителен и может достигать 11 сут.

Полунепрерывный способ брожения осуществляется в закрытых вертикальных аппаратах, объединенных в одну линию, которая состоит из аппарата для предварительного брожения и пяти бродильных аппаратов. Аппарат предварительного брожения предназначен для поддержания дрожжей в самой активной физиологической фазе - логарифмической фазе роста при постоянной их концентрации. При таком способе брожения холодное пивное сусло фильтруется, насыщается кислородом и направляется в аппарат предварительного брожения, куда вводят двукратную норму дрожжей (1 л/гл). После перемешивания в течение 30 мин сусло оставляют в покое на 24 ч при температуре 6…8 °C. Затем половину содержимого аппарата предварительного брожения перекачивают в первый бродильный аппарат и доливают обе емкости свежим суслом. Через 24 ч очередную половину содержимого аппарата предварительного брожения направляют во второй бродильный аппарат и снова доливают эти аппараты свежим суслом. Эти манипуляции повторяют в течение 5 сут через каждые 24 ч до заполнения всех аппаратов. Затем молодое пиво температурой не выше 5 °C из первого бродильного аппарата перекачивают в аппарат дображивания, а освободившийся аппарат брожения готовят для следующего заполнения и т.д. Продолжительность цикла по данной схеме 1…1,5 мес.

пиво сусло брожение технология

Размещено на Allbest.ru

...