ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПИВА

1. Затирание

Затирание - важнейший процесс при производстве сусла. При затирании помол и вода перемешиваются, компоненты солода переходят в раствор и становятся веществами экстракта. При затирании решающее значение имеет процесс превращения веществ, основанный на ферментативном гидролизе биополимеров зернового сырья.

Важнейшей составной частью пива является спирт, образующийся при брожении из сахаров. Поэтому необходимо предварительно расщепить крахмал до мальтозы и промежуточных продуктов - несбраживаемые декстрины.

Температурные паузы для затора должны учитываться следующим образом:

1. Начало затирания: 43-45 °C
2. Ферментативная пауза: 45-46 °С — (20 мин).
3. Белковая пауза: 50,5-54,0 °С (20 мин).
4. Мальтозная пауза: 60,0-64,0 °С (30 мин).
5. Осахаривание: 73,0-78,0°С (10 мин).

2. Фильтрование

Фильтрование — это разделение затора на жидкую фазу (сусло) и твердую (дробину). В конце процесса затирания затор состоит из смеси растворенных и нерастворенных в воде веществ. Для производства пива используют только сусло, которое должно быть отделено от дробины.

Фильтрование подразделяется на две стадии:

1. фильтрование основного сусла;
2. выщелачивание дробины (вымывание из дробины горячей водой удерживаемых ею эктрактивных веществ).

Получаемый из дробины экстракт вымывают горячей водой температурой 78-80 °С, и этот процесс называют промывкой пивной дробины. Стекающее более жидкое сусло называют промывными водами.

Количество воды для промывания дробины зависит от количества и концентрации первого сусла и от получающейся концентрации сусла в сусловарочном котле.

3. Кипячение сусла с хмелем

Полученное в процессе фильтрования сусло кипятят в течение 1-2 ч с добавлением хмеля. При кипячении сусла в него переходят горькие и ароматические вещества хмеля, одновременно коагулируют белки.

Целью кипячения сусла с хмелем являются:

• экстрагирование из хмеля горьких и ароматических веществ для придания пиву горького вкуса и специфического хмелевого аромата;
• коагуляция белков;
• инактивация ферментов для стабилизации состава сусла;
• упаривание сусла до заданной плотности;
• стерилизация сусла

Одним из основных технологически важных веществ хмеля являются α-кислоты - гумулон и его гомологи. Кислоты обеспечивают до 85-90 % горечи сусла. Кислоты обладают слабой растворимостью, однако при кипячении легко изомеризуются с образованием более растворимых и горьких изомеров: изогумулона, изокогумулона, изоадгумулона, изопрегумулона и изопостгумулона.

Сусло начинают кипятить, как только закончится поступление промывной воды из фильтрационного чана (второе сусло). Продолжительность кипячения составляет 1,5-2,5 ч (в среднем 2 ч). При кратковременном кипячении сусла происходит снижение полноты использования хмеля и уменьшение стойкости пива к холодному помутнению, а при более длительном кипячении скоагулированные белки могут частично разрушаться и переходить в раствор.

Хмелевые эфирные масла влияют на вкус и аромат пива. При кипячении сусла с хмелем значительная их часть улетучивается, причем в большей степени удаляются низкокипящие соединения, которые ухудшают аромат пива. В процессе кипячения сусла с хмелем теряется до 90 % эфирных масел. Для их сохранения последние порции хмеля вносят за 5-10 минут до конца кипячения. Для ароматизации пива применяют также холодное охмеление, при котором хмель вносят в пиво при дображивании или в готовое пиво. Хмелевой аромат напитка повышают также путем добавления в готовое пиво экстракта ароматических веществ хмеля или хмелевой эссенции.

При кипячении сусла происходит тепловая коагуляция белков, которая протекает в две стадии. На первой стадии происходит дегидратация молекул белка - денатурация, на второй - собственно коагуляция.

С увеличением продолжительности кипячения до двух часов при нормальном давлении усиливается процесс коагуляции. Коагуляция интенсифицируется при увеличении температуры кипячения, что достигается повышением давления. Степень коагуляции белков напрямую зависит от интенсивности кипячения. Кипячение должно протекать бурно с выделением пузырьков пара. Белки концентрируются на поверхности раздела жидкой и газообразной фазы и, таким образом, легче собираются в хлопья.

4. Охлаждение и осветление сусла

Целью охлаждения и осветления сусла является понижение его температуры, насыщение кислородом воздуха и осаждение взвешенных частиц.

Сусло охлаждают до 5-9 ºС при низовом и до 14-16 ºС при верховом брожении. Охлаждение сусла проводят в две стадии:

Первая стадия охлаждения по классической технологии осуществляют в отстойном чане. Она протекает медленно: сусло охлаждается водой с 95-100 ºС до 55-60 ºС за 2 часа.

Во второй стадии сусло охлаждается быстро в теплообменнике. При использовании гидроциклонных аппаратов на первой стадии температура сусла снижается незначительно до 90-95 ºС за 20-40 минут.

При кипячении сусла с хмелем из него полностью удаляется кислород воздуха. Контакт сусла с воздухом необходим для протекания окислительных процессов, способствующих образованию стойких коллоидных комплексов, постепенно укрупняющихся до взвешенных частиц. Поглощение кислорода суслом протекает двумя путями:

• путем физического растворения и химически
• путем потребления его на окислительные процессы.

На начальных стадиях охлаждения кислород поглощается химически. Он окисляет сахара, азотистые и горькие вещества, хмелевые смолы, полифенолы. 

5. Главное брожение

Важнейшим моментом в пивоварении является сбраживание дрожжами содержащегося в сусле сахара в этанол и углекислоту.

При главном брожении протекают биологические, биохимические и физико-химические процессы.

При брожении выделяется энергия (Q), которая частично усваивается дрожжами в виде АТФ и рассеивается в среду в виде тепла. Поэтому возникает необходимость в охлаждении сбраживаемого сусла. При сбраживании в сусле резко снижается содержание сахаров, накапливается спирт и углекислый газ.

В процессе главного брожения наряду с целевыми продуктами образуются органические кислоты, летучие (уксусная, муравьиная) и нелетучие (молочная, янтарная, лимонная, пировиноградная). На первом этапе брожения в среду выделяются также жирные кислоты: капроновая, каприловая, лауриновая, которые могут отрицательно влиять на вкус и пеностойкость пива.

Сусло охлаждают до начальной температуры брожения, которая зависит от режима сбраживания и применяемой на заводе расы дрожжей. Для рас применяют холодное сбраживание при температуре 5-8 ºС, а для некоторых других рас — теплое при температуре 7-12 ºС.

Главное брожение протекает в 4 стадии, которые различаются по внешнему виду поверхности сбраживаемого сусла и интенсивности брожения. Первая стадия называется забелом. Она характеризуется образованием нежно-белой пеной. Продолжается забел 1-1,5 суток и характеризуется интенсивным размножением дрожжей. Наблюдается ежедневное снижением сахаров в экстракте на 0,2-0,5 %. Вторая стадия - стадия низких завитков. Характеризуется интенсивным выделением пузырьков СО₂ и образованием густой компактной пены с завитками желто-коричневой окраски, которая появляется в результате выделения и окисления хмелевых смол. Экстрактивность сусла снижается на 1 % в сутки. Продолжительность стадии 2-3 суток. Третья стадия – стадия высоких завитков. Интенсивность брожения максимальная со снижением экстракта сусла на 1-1,5 % в сутки. Интенсивно выделяются пузырьки СО₂. Пена становится рыхлой, завитки достигают максимальной величины, и их кончики приобретают коричневую окраску. Продолжительность стадии 3-4 суток. Четвертая стадия - стадия опадания завитков. Пена опадает, завитки исчезают, и поверхность пива остается покрытой тонким слоем опавшей пены коричневого цвета – декой. Размножение дрожжей прекращается, они оседают, и молодое пиво осветляется. Экстрактивность сусла снижается на 0,2-0,5 % в сутки. Стадия продолжается 2 суток. Активное осветление пива в конце главного брожения связано с хлопьеобразованием дрожжей. В этом процессе важную роль играет рН среды. На первых стадиях брожения при активном размножении и высоких значениях рН дрожжевые клетки имеют отрицательный заряд. К концу брожения, когда рН снижается до 4,6-4,2, клетки приобретают положительный заряд и соединяются с отрицательно заряженными белковыми веществами сусла, что влечет за собой интенсивное выпадение осадка и осветление пива. При главном брожении 2-3 раза в сутки измеряют температуру и 1 раз – массовую долю экстракта с помощью сахарометра. Необходимую температуру поддерживают путем подачи хладагента (рассола, гликоля, переохлажденной воды и др.) в змеевик или наружные охлаждающие пояса. Максимальная температура достигается примерно на 3-4 день брожения, и ее поддерживают на этом уровне 1-2 дня. Затем молодое пиво охлаждают со скоростью 1 ºС в сутки. Более интенсивное охлаждение может привести к преждевременному оседанию дрожжей. Запоздалое охлаждение приводит к переброду. В этом случае наблюдается недостаточное насыщение пива диоксидом углерода при дображивании.

6. Дображивание и созревание пива

На стадии дображивания происходят те же процессы, что и при главном брожении, однако они протекают более медленно из-за низкой температуры (0-2 ºС) и концентрации дрожжей.

После главного брожения в пиве содержится около 0,2 % диоксида углерода. В пиве после выдержки должно быть 0,35-0,40 % СО₂, чтобы обеспечить в разлитом напитке не менее 0,33 % двуокиси углерода. С учетом того, что углекислота брожения не вся связывается пивом, а частично и теряется (на создание избыточного давления; улетучивается на начальной стадии вместе с воздухом), на дображивание должно поступать молодое пиво, содержащее не менее 1 % сбраживаемых углеводов.

Молодое пиво содержит дрожжевые клетки и взвешенные частицы белка, хмелевых смол, белково-дубильных соединений, липидов и минеральных веществ. Количество взвесей при дображивании увеличивается, так как в осадок выпадают вещества, которые были еще растворимыми при температуре главного брожения. При выдержке в лагерном отделении пиво осветляется за счет оседания дрожжей и удаления взвесей. Осветление происходит после окончания дображивания сахаров при стабилизации температуры. Дрожжевые клетки оседают, адсорбируя на своей поверхности взвешенные частицы. Крупные частицы опускаются на дно аппарата под действием силы тяжести. Процесс осветления зависит от температуры дображивания и размеров, используемых на данной стадии аппаратов. При повышенных температурах дображивание протекает активно. Интенсивно выделяются пузырьки СО₂, пиво перемешивается, создаются условия для объединения мелких взвешенных частиц в более крупные. При повышенных температурах осветление протекает быстрее. Однако в пиве остается больше веществ, способных в дальнейшем при снижении температуры образовывать мелкодисперсные трудно отделяемые взвеси, поэтому при высокой температуре дображивания получается менее стойкое пиво. При низких температурах дображивания и выдержки осветление протекает медленнее, но получается более стойкое пиво с мягким вкусом.

Дображивание и выдержку пива проводят в специальном отделении — отделении для дображивания. Помещение должно быть сухим с приточновытяжной вентиляцией. Температура воздуха в отделении 1-2 ºС. Охлаждение помещения проводят аналогично охлаждению отделения для главного брожения с помощью рассольных батарей или циркуляцией охлажденного воздуха. Несколько танков образуют закрытое помещение, где температура 1-2 ºС поддерживается с помощью рассольных батарей или циркуляций воздуха, а в коридоре температура выше – 6-8 ºС, что улучшает условия обслуживания аппаратов.

Список литературы:

1. В. Кунце. Технология солода и пива. — СПб.: «Профессия», 2001.
2. Иванова Л.А. Пищевая биотехнология: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / Л. А. Иванова, Л. И. Войно, И. С. Иванова; под ред. И. М. Грачевой. - Москва: КолосС, 2008-. - 22 стр.