Сусло с температурой 20-40 оС является благоприятной средой для инфицирующей микрофлоры, так как эти условия наиболее оптимальны для размножения вредных для пива микроорганизмов (сарцин, уксуснокислых, молочнокислых и др. бактерий. При брожении, когда в сусло будут введены дрож­жи, возможность инфицирования уменьшается. Для предотвра­щения инфицирования сусло нужно быстро охладить до устано­вочной, начальной температуры брожения 6-7 °С.

Охлаждение сусла сопровождается испарением некоторого ко­личества воды, что приводит к уменьшению его объема и по­вышению концентрации.

Начальная концентрация охлажденного пивного сусла, его кислотность и цветность должны соответствовать виду пива.

Контрольные вопросы.

1. Как производится подработка и дробление солода и несоложеного сырья?

2. Каковы отличия настойного и отварочного способов затирания?

3. Охарактеризуйте технологические режимы разных способов зати­рания?

4. Какие процессы протекают при затирании?

5. Охарактеризуйте основное оборудование, применяемое для фильтрования затора?

6. Каковы особенности кипячения сусла с хмелем?

7. Какие процессы протекают на данной стадии технологии производства пива?

3 СБРАЖИВАНИЕ ПИВНОГО СУСЛА И

ДОБРАЖИВАНИЕ ПИВА

Процессы при брожении пивного сусла  В зависимости от температурных условий и применяемых рас дрожжей различают верховое и низо­вое брожение. Сбраживание сусла проходит в две стадии: главное брожение и дображивание.

При главном брожении имеет место интенсивное сбраживание  большей части сахаров сусла; в результа­те образуется молодое (мутное) пиво, имеющее своеоб­разные вкус и аромат, еще непригодное к употреблению. Дображивание характеризуется мед­ленным сбраживанием оставшихся сахаров, осветлением, созрева­нием пива и насыщением его диоксидом углерода. При этом химический состав сусла существенно изменяется и оно превращается во вкусный ароматный напиток.

Во время главного брожения происходят биологические, биохими­ческие и физико-химические процессы.

К биологическим процессам относится размножение дрожжей. В пивном сусле содержатся все питательные вещества, необходи­мые для нормального размножения и развития дрожжей. Наибо­лее интенсивное размножение дрожжей происходит на начальной стадии главного брожения. Биомасса дрожжей уве­личивается в 3-4 раза.

Основным биохимическим процессом при главном брожении является превращение сбраживаемых сахаров в этанол и диоксид углерода. Большая часть экстракта сусла состоит из углеводов, в состав которых входят (%): фруктоза — 1-3, глюкоза — 8-10, са­хароза — 2-6, мальтоза — 38-50, мальтотриоза — 11-19, мальтотетраоза — 2-6, декстрины — 14-22. Из них сбраживаются глю­коза, фруктоза, сахароза, мальтоза и мальтотриоза (примерно 75 %). Несбраживаемая часть экстракта представлена декстринами, белками и минеральными веществами.

Сбраживание сахаров происходит в определенной последовательности и обусловлено скоростью их проникновения в дрожжевую клетку. Быстрее всех сбраживаются фруктоза и глю­коза. Сахароза гидролизуется ферментом β-фруктофуранозидазой до глюкозы и фруктозы, которые также потребляются дрожжами.

Далее дрож­жи начинают потреблять мальтозу, которая под действием мальтазы расщепляется на две молекулы глюкозы. Мальтоза почти полностью сбраживается при главном брожении.

Мальтотриозу дрожжи сбраживают лишь частично при глав­ном брожении и медленно при дображивании. В сусле, богатом мальтозой, мальтотриоза  ожет остаться несброженной.

Основными конечными продуктами спиртового брожения являяются этанол и диоксид углерода. Среди вторичных продуктов бро­жения в сусле находятся глицерин, уксусный аль­дегид, пировиноградная, уксусная, янтарная, лимонная и молоч­ная кислоты, ацетоин (ацетилметилкарбонал), 2,3-бутиленгликоль и диацетил. Преобладающие кислоты — ук­сусная и янтарная, а также 2,3-бутиленгликоль и уксусный альдегид; в незначительных количествах — ацетоин и лимонная кислота.

Сопутствующим процессом является образование из аминокислот высших спиртов, которые оказывают большое влияние на вкус и аромат пива. Это побочные продукты брожения.

Под действием эстераз дрожжей из альдегидов образуются слож­ные эфиры. В процессах эфирообразования также участвуют высшие спирты и кислоты.

Нежелательный компо­нент пива, придающий ему своеобразный медовый запах и при­вкус, - это диацетил. Он образуется дрожжами в начале главного брожения. В стадии дображивания и созревания молодого пива  количество диацетила значительно уменьшается, так как с изменением условий он восстанавливается в ацетоин. Однако ацетоин, в свою очередь, может быть причиной так называемого подвального (затхлого) привкуса пива. Содержание ацетоина в пиве 1 мг/дм3 считают нормальным, но с повышением его со­держания от 2,3 до 5,3 мг/дм3 появляется затхлый привкус пива.

Образованию ди­ацетила способствуют все технологические приемы, сопровождающиеся переходом анаэробного процесса в аэробный,.

Все высшие спирты (пропиловый, изобутиловый, изоамиловый, амиловый, тирозол, триптофол) обладают характерным запахом и дают слож­ные эфиры, которые приобретают приятные, смягченные запахи, влияющие на образование аромата и вкуса пива. С изменением концентрации некоторых веществ запахи меняются и, входя в композицию в необходимом количестве, существенно улучшают общий аромат.

Сбраживание сусла сопровождается изменением рН. Началь­ное сусло при введении в него дрожжей имеет рН 5,3-5,6 (до 6,0), а молодое пиво — рН 4,2-4,6. Понижение рН происходит вследствие образования углекислоты и органических кислот, главным образом, янтарной и молочной. Наибольшее понижение рН происходит на третий день брожения.

Значительно быстрее, чем рН, при брожении изменяется гН2   (окислительно-восстановительный потенциал). В сбраживаемом сусле уменьшается количество продуктов окисления и накапливается количество продуктов восстановления, что и приводит к понижению гН2. В охлажденном сусле гН2 > 20. Как только начинается интенсивное брожение, гН2  понижается до  10-11.

Большую роль в изменении гН2 играют дрожжи. Они тормозят окислительные процессы, быстро поглощая растворенный в сусле  кислород, расходуя его на обменные реакции. Выделяющийся диоксид углерода вытесняет кислород из сусла, что также замедляет окисление. При интенсивном брожении весь растворенный кислород потребляется дрожжами и  гН2 сни­жается до минимума, достигая 10.

Чем ниже величина гН2 в процессе брожения, тем выше каче­ство получаемого пива. При высоком значении гН2 сусло и моло­дое пиво становятся темнее, ухудшается вкус готового пива, может появиться муть.

Из других физико-химических процессов важное значение для брожения имеют коагуляция белковых веществ и пенообразова­ние. Коагуляции белковых веществ способствуют образование спирта, эфиров и понижение рН сусла. Белки частично денатурируют, частично теряют свой заряд и флокулируют. Происходит выделение некоторых фракций белков в виде крупных агрегатов с одновременной агглютинацией и осаж­дением дрожжей. В основном выделяются белковые вещества, изоэлектрическая точка которых близка к рН молодого пива. Осаждается также и часть тонких взвесей (белково-дубильные соедине­ния), которые поступили в бродильный аппарат с суслом.

Образующийся в ходе брожения диоксид углерода снача­ла растворяется в сбраживаемом сусле, а по мере насыщения сусла выделяется в виде газовых пузырьков, в результате чего формируется пена. На поверхности газовых пу­зырьков появляется адсорбционный слой поверхностно-активных веществ из белков, пектина и хмелевых смол. В процессе брожения сусла  внешний вид пены изменя­ется: в определенный период она напоминает завитки. Основу для образования завитков создают коагулируемые белки и выделяемые хмелевые смолы, а их формирования — диоксид углерода.

Дрожжи, используемые для производства пива  Возбудителями брожения являются дрожжи – одноклеточные микроорганизмы растительного происхождения. В производстве пива пивоварении используются эукариотные дрожжи верхового брожения Saccaromyces cerevisiae и низового брожения Saccaromyces carlsbergensis.

Дрожжи верхового брожения в конце брожения поднимаются на поверхность. Для них характерно взвешенное в сусле состояние. Поэтому их называют пылевидными. Дрожжи низового брожения после брожения оседают на дно танка плотным слоем. В сусле они собираются в виде хлопьев, поэтому их называют хлопьевидными. Эта способность дрожжей имеет важное практическое значение — быстро осветляется пиво и появляется возможность собирать дрожжи из бродильных танков и многократно их использовать.

По степени сбраживания дрожжи делятся на высоко- и низко-сбраживающие.

В пивоварении пива наибольшее распространение получили штаммы низовых дрожжей: 776, 11, 41, 44, 8а (М) Н, 37 и др.

Штамм 776 — дрожжи среднесбраживающие. Хорошо осветля­ют сусло, образуют плотный осадок. К качеству сырья нетребовательны.

Штаммы 11, Н — дрожжи сильно- и быстросбраживающие. К качеству сырья неприхот­ливы. Флокуляционная способность хорошая. Вкус пива полный.

Штаммы 41, 44 — дрожжи среднесбраживающие. Способность к агглютинации хорошая. Вкус пива чис­тый, мягкий.

Штамм 8а (М) — дрожжи сильносбраживающие. Флокуляционная способность хорошая. Вкус пива чис­тый, мягкий.

Для отдельных сортов темного пива применяются специальные расы дрожжей верхового брожения.

Дрожжи должны отвечать следующим требованиям: иметь высокую бродильную активность, хорошо образовывать хлопья и осветлять пиво в про­цессе брожения, придавать пиву чистый вкус и приятный аромат.

Дрожжи чистой культуры, как правило, разводят в лаборатории предприятия. При этом необходимо обеспечить стерильность сусла.

Подготовка чистой культуры дрожжей к брожению сводится к накоплению их биомассы в количестве, необходимом для начала процесса бро­жения. Процесс разведения состоит из двух стадий: лабораторной и производственной.

Первая стадия начинается с пересева чистой культуры дрожжей из пробирки. При последовательном пересеве культуры объем сусла увеличивается каждый раз примерно в 5 раз: 20 см3 — 100 см3 — 500 см3 — 2,5 дм3 — 12 дм3 — 60 дм3 — 300 дм3.

Производственная стадия осуществляется в установке Грейнера, состоящей из стерилизатора сусла, бродильных цилин­дров, сосудов для посевных дрожжей и резервуара для предвари­тельного брожения.

Чистую культуру разводят следующим образом. В стерилизатор набирают горячее охмеленное сусло, кипятят и охлаждают до 8-12 °С. Долее сусло направляют в бродильный цилиндр, куда переносят разводку чистой культуры дрожжей после пятого пересева.

Сбраживание сусла продолжают в течение 3 сут. При этом дрожжи размножаются и их биомасса увеличивается. После брожения из цилиндра отбирают часть разводки дрожжей (10 дм3) в сосуд для посевных дрожжей, где она хранится до следующего пересева. Основную часть разводки дрожжей из цилиндра перека­чивают в резервуар предварительного брожения, куда подают за­водское охмеленное сусло температурой 9 оС. В резервуаре предва­рительного брожения дрожжи размножаются также в течение 3 сут.

На следующих циклах бродильные цилиндры, освобожденные от дрожжей, заполняют стерильным суслом из стерилизатора и за­севают дрожжами, хранящимися в сосудах (10 дм3). Процесс раз­множения дрожжей в аппарате конструкции Грейнера повторяют многократно до обнаружения в дрожжах посторонней микро­флоры.

Сброженная биомасса из резервуара предварительного броже­ния поступает в бродильный аппарат вместимостью 1000 дм3, куда доливают 300 дал заводского охмеленного сусла, а через 12 ч — еще 400 дал. Через 36 ч забродившее сусло можно вносить в качестве дрожжей в аппарат главного брожения. Осевшие при броже­нии семенные дрожжи снимают, промывают холодной водой и используют в производстве.

Каждый оборот дрожжей называется генерацией. На практике семенные дрожжи после пред­варительной подготовки используются до 10 генераций.

Повторно ис­пользуемые генерации дрожжей должны удовлетворять следую­щим требованиям: количество мертвых дрожжевых клеток должно быть не выше 5 %; наличие посторонних бактериальных клеток — не выше 0,5 %; упитанность дрожжевых клеток по гликогену — не ниже 70 %; наличие  диких клеток дрожжей — не допускается.

Семенные дрожжи после брожения направляются в дрожже­вое отделение, где их обрабатывают на вибросите для отделения крупных хлопьев белковых веществ и хмелевых смол, а затем тщательно промывают холодной водой температурой 1-2 оС. В результате освобождения от слизистых веществ, обволакивающих поверхность клеток, повышается проницаемость клеточных оболочек.

Ежедневный уход за дрожжами заключается в смене воды и поддержании в сборнике температуры 1-2 °С. В таких условиях под слоем холод­ной воды дрожжи могут сохраняться в хорошем состоянии в тече­ние 3-4 сут.

Для удаления посторонней микрофлоры дрожжи обрабатывают слабым раствором серной, молочной, фосфорной или др. кислот.

При использовании для введения в сусло семенных дрожжей предварительно производят так называемое разбраживание дрожжей. Для этого отобранные для введения семенные дрожжи смешивают в специальном аппарате с холодным пивным суслом из расчета от 2 до 6 л сусла на 1 дм3 дрожжей. Сусло с дрожжами перемешивают мешалкой или продувают стерильным воздухом.

После перемешивания сусло оставляют на 1-3 ч для разбражи-вания при температуре, не превышающей установочной темпе­ратуры брожения (6 °С). Оптимальной продолжительностью разбраживания считается такая (2-3 ч), при которой начинается интенсивное почкование дрожжей, а количество образовавшегося спир­та достигает 0,3 %.

Затем сусло с дрожжами вводят в сусло, находящееся в бродильном танке. Бродильный аппарат за­полняют суслом в 2-3 приема. Заполнение считают закончен­ным, когда в нем остается незаполненным 10-15 % объема.

Главное брожение Процесс брожения зависит от ряда факторов: способа сбражи­вания, состава сусла, температуры брожения, величины бродиль­ного аппарата, но наибольшее значение имеет штамм дрожжей, от которого зависят вкус и аромат готового пива. Наиболее пригод­ными считаются быстро сбраживающие дрожжи, которые обеспечивают хорошее осветление и мягкий чистый вкус пива.

Главное брожение протекает в несколько стадий. Они отлича­ются друг от друга и характеризуются изменением внешнего вида поверхности бродящего сусла, изменением температуры, пониже­нием экстрактивности сусла и степенью осветления молодого пива.

Первая стадия брожения, характеризующаяся образованием на поверхности сусла нежно-белой пены, называется забелом. Через 15-20 ч после задачи дрожжей появляются первые признаки бро­жения. Становится заметным выделение углекислоты и появление нежно-белых пузырьков пены. Сначала пузырьки пены появляют­ся по краям сусла. У стенок бродильного чана образуется валик белой пены. Затем постепенно вся поверхность сусла затягивается равномерным слоем белой пены. К концу первой стадии брожения в пене начинают появляться незначи­тельные выделения хмелевых смол и белковых веществ. Экстрактивность сусла снижается с 0,2 до 0,5 % в сутки.

Начальная стадия брожения продолжается 1-1,5 сут и характе­ризуется главным образом размножением дрожжей.

Вторая стадия брожения – это период низких за­витков. Выделение пузырьков углекислоты становится более интенсивным, что обусловлено полноценностью питательной среды для дрожжевых клеток. Стадия характеризуется образованием густой, белой, компакт­ной, поднимающейся пены, которая по внешнему виду представ­ляет собой завитки красивой формы. За счет усиленного выделения хмелевых смол завитки окрашиваются в желто-коричневый цвет.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13