Размещено на http://www.allbest.ru/

Микробиология пивоваренного производства

Характеристика рас дрожжей, используемых в пивоварении. Физиологические свойства и условия жизнедеятельности дрожжей

Дрожжи, используемые в пивоварении, относятся к классу Ascomycetes, порядку Endomycetales, семейству Saccharomycetaceae, роду Saccharomyces, видам Saccharomyces cerevisiae и Saccharomyces carlsbergensis.

Дрожжи Saccharomyces cerevisiae относятся к дрожжам верхового брожения и используются редко, в основном для темных и специальных сортов пива. Оптимальной температурой для развития этих дрожжей является температура 14-25. ¤С (в производственных условиях они бродят при 12-15°С). При брожении они всплывают на поверхность в виде "шапки".

Дрожжи Saccharomyces carlsbergensis осуществляют низовое брожение пивного сусла - оседая на дно бродильных емкостей. Эти дрожжи хорошо бродят при температуре 5-10°С и широко используются для приготовления стандартного и сортового пива.

Дрожжи, применяемые в пивоварении, принято называть культурными, т.к. они обладают признаками, приобретенными в результате длительного разведения (культивирования) в определенных технологических условиях. Для получения высококачественного пива дрожжи должны обладать следующими свойствами:

высокой бродильной активностью. Бродильную активность определяют по степени сбраживания сусла (показатель, характеризующий отношение массы сброженного экстракта к массе сухого вещества в начальном сусле).

флокуляционной способностью - медленно и полно оседать на дно бродильных аппаратов в конце главного брожения. Различия в флокуляционных свойствах лежат в основе разделения дрожжей на хлопьевидные и пылевидные. Хлопьевидные дрожжи в конце главного брожения слипаются в комки - флокулы и при низовом брожении оседают, образуя плотный осадок, а при верховом - поднимаются на поверхность. Пылевидные дрожжи в течение всего процесса остаются во взвешенном состоянии.

умеренной способностью к размножению. Очень активное размножение дрожжей нежелательно, т.к. при этом расходуются экстрактивные вещества сусла и образуется большое количество побочных продуктов (в среднем в процессе брожения биомасса дрожжей увеличивается в 3-4 раза);

стойкостью к неблагоприятным условиям и инфицированию;

стабильностью морфологических и физиологических свойств;

способностью придавать пиву характерный вкус и аромат.

Условия жизнедеятельности дрожжей зависят от:

углеводного состава сусла. Определяется наличием в сусле сбраживаемых и несбраживаемых сахаров. Содержание сбраживаемых сахаров в сусле составляет 70-80% сухих веществ. Это мальтоза (60-70%), мальтотриоза (15-20%), глюкоза (10-15%). Быстрее всего сбраживаются моносахара, медленее мальтоза и хуже всего мальтотриоза.

азотистого состава сусла. Азотистые вещества необходимы клеткам для синтеза компонентов, обеспечивающих их рост и размножение. Наиболее ценными и важными источниками азота являются аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания. От биосинтеза и распада аминокислот зависит образование ароматических веществ. Образуемые при биосинтезе дрожжей аминокислоты придают пиву бархатистую консистенцию. При неблагоприятных условиях культивирования они могут быть причиной дрожжевого привкуса и помутнения пива.

температуры и наличия в среде кислорода. При низкой температуре и анаэробных условиях размножение дрожжей замедляется, но вырастают они более крупными с большим запасом резервных веществ и высокой бродильной активностью. При повышении температуры и аэрации увеличивается потребность дрожжей в питательных веществах, размеры клеток уменьшаются, они не содержат запасных веществ и вырастают более слабыми.

В настоящее время в нашей стране при производстве пива используются различные расы (штаммы) низовых дрожжей, отличающиеся между собой физиологическими свойствами. Это среднесбраживающие расы 776, 41, 44, S (Львовская), Р и сильносбраживающие - 11, А, 8а (М), F.

Разведение чистых культур дрожжей в пивоваренном производстве

В пивоварении используют чистые культуры дрожжей, которые поступают на заводы из музейной коллекции Всероссийского НИИ БП в пробирках на плотных питательных средах. В условиях пивоваренных заводах чистые культуры хранят при температуре не выше 5-8°С и периодически (не реже 4 раз в год) пересевают на свежий сусло-агар.

Задачей разведения чистой культуры является увеличение биомассы дрожжей от объема пробирки до объема, вводимого в бродильный аппарат.

Разведение чистой культуры дрожжей ведут на стерильном охмеленном сусле с концентрацией сухих веществ 11-13 %, постепенно адаптируя дрожжи к суслу и низкой температуре. Процесс разведения состоит из двух стадий: лабораторной и цеховой.

Лабораторная стадия разведения чистой культуры. Из пробирки дрожжи последовательно пересевают через 24-36 часов во все возрастающие объемы стерильного сусла:

0,02см³ > 0,1дм³ > 0,5дм³ > 2,5дм³ > 10 дм³ (колбы Карлсберга)

На первой стадии пересева температуру поддерживают на уровне 20-23°С, на последующих - 8-10°С. Дрожжи пересевают по достижении энергичного брожения. В колбе Карлсберга брожение длится 5-6 суток, после чего дрожжи передают в цех для размножения в установке чистой культуры.

Размножение дрожжей в установке Грейнера. Установка Грейнера состоит из двух стерилизаторов - малого (4) объемом 65 дал и большого (1) объемом 400 дал и двух цилиндров (2) для сбраживания по 36 дал. Цилиндры для сбраживания оборудованы сосудами (3) объемом 10л для отбора чистой культуры в период работы аппарата. Стерилизаторы снабжены змеевиками для нагрева и охлаждения сусла, воздушными фильтрами и контрольно-измерительными приборами. Сосуды (3) имеют подвод стерильного воздуха и соединены коммуникациями со стерилизаторами 1 и 4.

Установку перед пуском стерилизуют. В стерилизатор 4 набирают горячее охмеленное сусло, стерилизуют паром под давлением и охлаждают. Сусло передают в бродильные цилиндры (2). Колбы Калсберга снаружи хорошо обтирают спиртом, содержимое сильно взбалтывают и стерильно переливают в бродильные цилиндры (2). В течение 3 суток при температуре 7-8°С происходит размножение дрожжей и сбраживание сусла. К моменту готовности дрожжей большой стерилизатор (1) заполняют суслом, стерилизуют и охлаждают, после чего туда передают содержимое бродильного цилиндра. Часть сброженного сусла из каждого бродильного цилиндра отбирают в сосуды (3), где оно хранится до следующей разводки. Бродильные цилиндры (2) после освобождения вновь заполняют стерильным суслом из малого стерилизатора и засевают дрожжами, хранящимися в сосудах (3). Процесс разведения дрожжей в установке Грейнера повторяют непрерывно до обнаружения загрязнения культуры.

Дрожжи в период главного брожения и дображивания

Дрожжи вводят в сусло в начальный момент заполнения бродильного аппарата. Начальное количество дрожжевых клеток составляет 25-50 млн клеток (0,4-0,5 л на 10 дал). От нормы введения дрожжей зависят скорость брожения и рост дрожжей: скорость пропорционально возрастает, а рост наоборот - тормозится. Кроме того, при очень высоких нормах задачи дрожжей в пиве появляются горечь и неприятный аромат. На практике норму задачи дрожжей увеличивают при использовании культуры с ослабленной бродильной активностью, при увеличенном содержании экстрактивных веществ и недостатке азотистых веществ, холодном режиме брожения и необходимости его ускорения, а также при незначительном количестве кислорода в сусле.

Рост и размножение дрожжей в период главного брожения подчиняется закону роста статической культуры. В лагфазе видимые признаки размножения дрожжей отсутствуют. Продолжительность этой фазы 1-1,5 суток. При этом увеличиваются размеры клеток, возрастает количество почкующихся клеток, содержание мертвых клеток в этот момент минимальное. В лагфазе рост дрожжевых клеток наиболее интенсивный, скорость почкования максимальна. Из-за быстрого размножения размеры клеток уменьшаются. В стационарной фазеразмножение дрожжей замедляется. К концу стационарной фазы количество живых клеток остается без изменения, а их размеры вновь увеличиваются - начинается спиртовое брожение. В фазе замедления роста размножение дрожжей прекращается вследствие уменьшения количества экстракта и накопления спирта. Клетки инактивируются и отмирают, оседают на дно бродильного аппарата или собираются на поверхности.

Производственные засевные дрожжи

Засевные дрожжи - это дрожжи, осевшие в бродильных аппаратах после главного брожения, которые собирают и используют для последующих производственных циклов несколько раз (10-12 генераций).

Получение засевных дрожжей состоит из нескольких операций:

Съем дрожжей. Все фракции осадочных дрожжей обладают достаточно высокой бродильной активностью. Поэтому в специальный приемник собирают после деконтации молодого пива все осевшие дрожжи.

Очистка дрожжей. Дрожжи из приемного сборника направляют на вибрационное сито, где их путем процеживания отделяют от крупных белковых хлопьев и остатков хмелевых веществ. Очищенные дрожжи направляют в монжю или дрожжевые ванночки и заливают 2-3 кратным количеством охлажденной до 0-2°С водой. После тщательного перемешивания дрожжи отстаивают 2-3 часа. Мутную воду, содержащую остатки пива, мелкие взвешенные белковые и хмелевые вещества и мертвые клетки, осторожно сливают. При наличии в засевных дрожжах большого количества посторонних микроорганизмов их очищают минеральными кислотами (засевные дрожжи разводят водой в отношении 1: 3 и добавляют 10% серную кислоту до концентрации ее в разводке 0,2%). В растворе кислоты дрожжи оставляют на 30-60 мин. При этом хлопьевидные дрожжи приобретают свойства пылевидных, что обеспечивает контакт кислоты с посторонними микроорганизмами. После обработки серной кислотой дрожжи нейтрализуют содой и оставляют на 1-2 часа для оседания. Затем воду сливают, а осадок дрожжей промывают 2-3 раза холодной водой. Очистка дрожжей кислотами ослабляет дрожжевые клетки, поэтому норму введения их в сусло увеличивают.

Известны также способы обработки дрожжей 0,1-0,5% раствором уксусной кислоты в течение 10 час с последующей нейтрализацией, а также сернистой, солянок и лимонной кислотами; использование водных и щелочных препаратов хмеля. Для уничтожения посторонних диких дрожжей можно применять 0,5-1% раствор винной кислоты, молочнокислых бактерий - 0,1-0,6% раствор фосфорной кислоты.

Для очистки засевных дрожжей за рубежом используют антибиотики: полимиксин, неомицин, пенициллин.

Хранение дрожжей. Дрожжи хранят под слоем воды при 0-2°С не более 4-5 суток, т.к. при этом бродильная активность снижается. Не реже 1-2 раз в сутки воду с поверхности воды заменяют свежей холодной водой (при этом дрожжи не перемешивают). В прессованном виде дрожжи можно хранить в закрытых баках при температуре - 2-0°С в течение 1-2 недель. Можно также хранить дрожжи под слоем свежего пива (5-10 см) в течение не более 4 недель при 0-2° С.

Активирование дрожжей. Перед введением в бродильные аппараты дрожжи активируют одним из способов:

1. дрожжи смешивают с аэрированным суслом с температурой 15-17°С в соотношении 1: 1, после чего добавляют 1/3-1/4 часть холодного сусла;

2. дрожжи заливают суслом на 2-4 ч для увеличения содержания гликогена в клетках;

3. в засевные дрожжи вносят водные вытяжки или экстракты солодовых ростков, богатых азотом и биологически активными веществами. В бродильный аппарат вводят здоровые, физиологически активные засевные дрожжи, содержащие не более 5% мертвых клеток; упитанность по гликогену должна быть не ниже 70%, посторонних бактериальных клеток - не более 0,5%.

Микроорганизмы - вредители пивоваренного производства