6. ТЕХНОЛОГИЯ ПИВА исп

6. ТЕХНОЛОГИЯ ПИВА

При раскопках Вавилона была обнаружено дощечка, отнесенная к VI в. до н. э., на которой изображен процесс приготовления пива.

Пиво – это слабоалкогольный напиток, насыщенный диоксидом углерода, с характерной хмелевой горечью и ароматом. Пиво прекрасно утоляет жажду, оказывает на организм тонизирующее воздействие, способствует повышению усвояемости пищи. Благодаря определенной питательной ценности, характерному приятному освежающему вкусу этот напиток получил широкое распространение. Потребление пива на душу населения составляет, л/год: Ирландия – 181, Чехия – 180, Германия – 177, Литва – 83, Россия – 63, Украина – 50, Беларусь – 41.

Производство пива в республике осуществляют 12 специализированных предприятий и 5 минипивзаводов. Производственные мощности пивоваренных предприятий республики составляют 52 млн. дкл пива в год. Почти половина мощностей (39 %) сконцентрирована в г. Минске. Это два крупнейших предприятия – ОАО «Пивзавод "Оливария"» и ОАО «Криница», на которых объем производства пива в 2006 г. составил соответственно 13,7 и 3,7 млн. дкл. Кроме того, крупными производителями пива являются: СЗАО «Пивоваренная компания "Сябар"» (5,85 млн. дкл за 2006 г.), СП «Речицапиво» и ОАО «Лидское пиво» (по 4,2 млн. дкл), ОАО «Брестское пиво» (почти 3 млн. дкл) и др.

В целом в республике объем производства пива в 2006 г. составил 40 млн. дкл. В соответствии с Программой развития пивоваренной отрасли Республики Беларусь на 2006–2010 гг. объем производства к 2010 г. должен возрасти в 1,5 раза (до 60 млн. дкл), что составит 61 л на душу населения.

На сегодняшний день предприятиями отрасли выпускается около 100 сортов пива. За последние 2–3 года разработано и внедрено более 15 наименований новых сортов, в том числе: «Речицкое кварта» (СП «Речицапиво»), «Бобров крепкое», «Сябар самабытнае», «Сябар светлае», «Сябар моцнае» (СЗАО «Пивоваренная компания "Сябар"»), «Кельт» (ОАО «Пивзавод "Оливария"»), «Брестское экспорт», «О.К. Брестское премиум», «Брестское люкс» (ОАО «Брестское пиво»), «Криница экспортное», «Криница легкое» «Кальтенберг» (ОАО «Криница»), «Николаевское светлое», «Николаевское темное», «Николаевское пилзнер», «Николаевское премиум» (СООО «Двинский

бровар»), «Губерния экстра», «Губерния панская» (ОАО «Лидское пиво») и т. д.

При разработке новых видов пива взято направление на разработку сортов пива «Премиум» (сорта улучшенного качества, изготовляемые по современной технологии).

Характеристика сырья

Солод и несоложеные материалы. Применяют светлый и тем-

ный солод для получения соответственно светлых и темных сортов пива. Кроме того, может использоваться карамельный, жженый солод

идиафарин (гл. 5).

Вкачестве несоложеных материалов применяют ячмень, рис, обезжиренную кукурузную муку и тритикале, редко – пшеницу.

Хмель. Хмель придает пиву приятный горький вкус и специфический аромат, повышает биологическую стойкость, пенообразование

ипеностойкость.

Впивоварении используют женские соцветия – шишки, в которых при созревании появляются желто-зеленые клейкие шарики, содержащие зерна лупулина.

Вних содержатся горькие, полифенольные и ароматобразующие вещества хмеля. Горькие вещества представлены мягкими и твердыми смолами, из которых наибольшую ценность представляет α-кислота (гумулон). Содержание ее определяется сортом хмеля и условиями его произрастания и составляет от 2,5 до 9,5%.

Аромат хмеля обусловлен эфирными маслами, которые представляют собой смесь углеводородов терпенового ряда и кислородсодержащих соединений (сложных эфиров, альдегидов, спиртов, кислот).

Полифенольные вещества благоприятно влияют на формирование вкуса пива, способствуют осаждению белковых веществ, повышают коллоидную стойкость пива.

Вмировой практике пивоварения только 40% хмеля используют в шишках, остальной хмель применяется в гранулированном виде или в виде экстрактов хмеля. По сравнению с шишками эти продукты легче транспортируются и хранятся, при их применении полнее используются горькие вещества хмеля.

Пивоваренный предприятия Республики Беларусь в основном закупают хмель за рубежом (Англия, Германия). В республике имеется единственное совместное белоруско-германское предприятие «Бизон»

в г. Малорита Брестской обл., занимающееся выращиванием и переработкой хмеля. Предприятие может производить до 40 т хмеля в год.

Вода. Содержание воды в пиве достигает 90%, поэтому ее качество оказывает большое влияние на качество готовой продукции. Вода должна удовлетворять требованиям на питьевую воду, иметь благоприятные органолептические показатели, быть безвредной по химическому составу и микробиологическим показателям.

Кроме того, в пивоваренном производстве предъявляются индивидуальные требования. Общая жесткость воды не должна превышать 5–6 мг∙экв/дм3, а для светлых сортов пива требуется еще более мягкая вода (общей жесткостью до 1–1,5 мг∙экв/дм3). Значение рН воды должно находиться в пределах 6,8–7,3, окисляемость не выше 2 мг/дм3, содержание сухого остатка – не более 600 мг/дм3.

Дрожжи. Большинство применяемых в пивоварении дрожжей от-

носятся кродуSaccharomyces: S. cerevisiae, S. carlsbergensis(S. uvarum).

Наиболее часто используют дрожжи низового брожения. В бродящем сусле они собираются в виде хлопьев (их называют хлопьевидными), а к концу брожения оседают на дно аппарата, образуя плотный осадок. Это имеет важное практическое значение. Во-первых, на поверхности хлопьев дрожжей сорбируются взвешенные примеси, которые вместе с дрожжами увлекаются в осадок, и пиво быстро осветляется, во-вторых, плотный осадок легко собрать из бродильных танков, поэтому существует возможность использовать дрожжи многократно.

Дрожжи верхового брожения в бродящем сусле находятся во взвешенном состоянии (их называют пылевидными), а к концу брожения собираются на поверхности сусла в виде шапки. Дрожжи верхового брожения в пивоварении используют реже, только при получении определенных сортов пива.

Чистую культуру дрожжей наращивают в несколько стадий, начиная из пробирки, получаемой из музейной коллекции.

На первом этапе наращивание проводят в микробиологической лаборатории, сначала в пробирке, затем в колбе, далее в лабораторном ферментаторе. Первые две стадии размножения ведут при температуре 18–20 С, затем температуру снижают до 8–10 С с целью адаптации дрожжей к условиям брожения в производственном бродильном аппарате (танке).

На втором этапе дрожжи выращивают в отделении чистой культуры путем последовательного пересева в нескольких аппаратах (3–5)

увеличивающегося объема, заканчивая резервуаром предварительного брожения, откуда дрожжи направляются уже в бродильный танк.

Осевшие при брожении дрожжи собирают и направляют в дрожжевое отделение. Там их обрабатывают на вибросите для отделения крупных хлопьев белковых веществ и хмелевых смол, а затем тщательно промывают водой с температурой 1–2 С. С поверхности дрожжей смываются оставшиеся питательные вещества, дрожжи прекращают брожение и хорошо оседают. Благодаря промывке, повышается проницаемость клеточных оболочек, и дрожжи опять становятся способными к активному брожению, их снова вносят в бродильный аппарат. Каждый такой оборот дрожжей называется генерацией.

Только при обнаружении в дрожжах посторонних микроорганизмов (бактерий, диких дрожжей), увеличении количества мертвых дрожжевых клеток (> 5%) получение чистой культуры начинают заново с лабораторного этапа.

Технологическая схема производства пива

Технологический процесс производства пива включает подготовку сырья, получение охмеленного пивного сусла, сбраживание сусла дрожжами с дальнейшим созреванием и осветлением пива (рис. 18).

Подготовка сырья

Получение пивного сусла

–затирание

–фильтрование затора

–кипячение сусла с хмелем

–охлаждение и осветление сусла

Сбраживание пивного сусла

–главное брожение

–дображивание и выдержка пива

Осветление

Пастеризация

Розлив

Рис. 18. Технологическая схема производства пива

Подготовка сырья. Подготовка солода и ячменя включает их очистку и дробление.

Сухой солод перед поступлением в варочный цех очищают от металлических примесей на магнитном сепараторе, а от пыли и остатков ростков – на полировочной машине. Ячмень очищают так же, как в солодовенном производстве.

Дробление солода является важной операцией, влияющей на процесс приготовления сусла. Дробленый солод состоит из частиц разных размеров: шелухи, крупной и мелкой крупки и муки. Эти частицы различаются по химическому составу и по разному ведут себя при приготовлении сусла.

В состав оболочки зерна в основном входит целлюлоза, а также органические и неорганические вещества, которые, переходя в раствор, ухудшают вкус пива. Кроме того, при измельчении оболочек зерна затрудняется фильтрование сусла. Таким образом, размол солода нужно проводить так, чтобы оболочка была сохранена, в последующем при отделении сусла от дробины она служит фильтрующим слоем.

Чем тоньше помол, тем полнее извлекаются экстрактивные вещества, однако тем более ухудшается фильтрование. Наиболее оптимальный состав помола, %: шелуха – 15–18, крупная крупка – 18–22, мелкая крупка –30–35, мука – 25–30.

Содержание муки в помоле может достигать 45% только в том случае, если дробина отделяется от сусла с помощью фильтр-пресса.

Целесообразно проводить дробление увлажненного до 30–32% солода, поскольку при этом снижаются потери на распыл, сохраняется целостность оболочек и обеспечиваются оптимальные условия для дробления эндосперма.

При помоле ячменя соблюдают те же требования, что и при помоле солода.

Получение пивного сусла. Процесс смешивания дробленых зернопродуктов с водой называют затиранием, а полученную смесь –

затором.

Основная цель затирания – перевод сухих веществ солода и несоложеных материалов в растворимое состояние под действием ферментов солода. Если доля несоложеных материалов в составе сырья выше 15%, то ферментов солода недостаточно для гидролиза всех компонентов, в этом случае применяют ферментные препараты.

Основной процесс при затирании – гидролиз крахмала. Продуктами гидролиза являются сбраживаемые дрожжами сахара (глюкоза, мальтоза) и декстрины различной молекулярной массы, которые обеспечивают полноту вкуса пива. В то же время важное значение имеет гидролитическое расщепление белков под действием протеолитических ферментов. Состав белков и их превращения влияют на пенообразование, стойкость и вкусовые качества пива, а продукты расщепления белков (пептиды, аминокислоты) необходимы для питания и размножения дрожжей.

Ферменты, катализирующие гидролиз крахмала (α- и β-амилазы, декстриназа) и белков, имеют разные температурные оптимумы, поэтому требуемая степень гидролиза обеспечивается выдержкой затора при следующих температурных паузах:

45–52 С – белковая пауза – оптимальные условия для действия полипептидаз, расщепляющих белки до пептидов и аминокислот;

61–63 С – мальтозная пауза – оптимальные условия для накопления сбраживаемых сахаров под действием β-амилазы солода и глюкоамилазы ферментных препаратов, а также для протеиназ, катализирующих расщепление белков до полипептидов и высокомолекулярных пептидов;

70–72 С – пауза осахаривания – оптимальный температурный режим для действия α-амилазы, обеспечивающей расщепление крахмала до декстринов, β-амилаза и глюкоамилаза в этих условиях инактивируются. Активность α-амилазы сохраняется до темпе-

ратуры 75–77 С.

Существует два основных способа затирания: настойный и отварочный.

При настойном способе сухой дробленый солод смешивают в водой и медленно (со скоростью 1 С/мин) нагревают затор с выдержкой соответствующих пауз длительностью 20–30 мин для оптимального действия ферментов. Этот способ применяют при использовании солода с высокой ферментативной активностью, процесс затирания не длительный и не требует больших затрат энергии.

При отварочном способе часть затора (отварка) подвергается кипячению с целью клейстеризации крахмала, что повышает атакуемость крахмала ферментами и увеличивает выход экстракта. В зависимости от количества отварок различают одно-, двух- и трехотварочный способы.

С целью наиболее полного затирания при отварочном способе сначала затор нагревают до температуры 50–52 С и выдерживают белковую паузу. Далее при одноотварочном способе отбирают отварку (густую часть) в отдельный аппарат, медленно нагревают с выдержкой мальтозной паузы и паузы осахаривания до кипения, кипятят 20–30 мин, после чего смешивают отварку с основным затором. Температура всего затора повышается до 70 С, и его выдерживают до полного осахаривания. При двухотварочном способе объемы отварок меньше, поэтому после возвращения первой отварки в основной затор температура его составляет 63–65 С, затем выдерживают мальтозную паузу, отбирают вторую отварку, проводят ее осахаривание и кипячение и возвращают в основной затор. Температура основного затора повышается до 75 С, происходит его полное осахаривание. При трехотварочном способе объемы отварок еще меньше, поэтому после кипячения и возврата первой отварки достигается температура белковой паузы, после кипячения и возврата второй отварки – мальтозная пауза, после кипячения и возврата третьей отварки – пауза осахаривания.

Затор, полученный отварочными способами, имеет более высокую степень сбраживания, однако способы эти более длительны, трудоемки и сложны.

В случае замены части солода несоложеными материалами, которые труднее измельчаются, содержат крахмал и белки в неизмененном состоянии, процесс затирания затрудняется. Для осахаривания такого сырья применяют ферментные препараты.

Заторный аппарат представляет собой цилиндрический сосуд с двойным днищем, образующим рубашку, в которую подают пар для нагревания затора. Аппарат имеет стяжную трубу для удаления жидкой части затора из верхней части. В аналогичном аппарате проводят и кипячение сусла с хмелем. Различие заключается только в том, что варочный аппарат по сравнению с заторным имеет более развитую поверхность для быстрого выпаривания воды за короткое время.

При фильтровании затор разделяют на сусло (фильтрат) и дробину (твердую фазу) в фильтрационном аппарате. Он имеет ситчатое дно, на котором из дробины формируется фильтрующий слой. Фильтрование имеет две стадии: на первой собирается сусло, образующееся при фильтровании затора, на второй – сусло, которое получается при промывке дробины горячей водой с целью наиболее полного извлечения из нее экстрактивных веществ.

На скорость фильтрования влияют степень дробления солода, высота слоя дробины, вязкость сусла. Для успешного фильтрования помол солода должен быть не слишком тонким, скоагулированные белки, затрудняющие прохождение сусла, должны быть хорошо перемешаны с твердыми частицами дробины. Оптимальная высота слоя дробины – 30–40 см, при большей высоте слоя скорость фильтрования снижается, при меньшей – затор быстрее охлаждается, вязкость его возрастает и фильтрование также затрудняется. Оптимальная температура затора – 75–78 С, промывной воды – 78–80 С.

Для отделения от сусла твердой части можно применять фильтрпрессы, но они трудоемки в обслуживании. Перспективно использование центробежных способов с применением центрифуг и сепараторов.

Кипячение сусла с хмелем. При кипячении в сусло переходят горькие и ароматобразующие вещества хмеля. Из всего количества экстрагированных горьких веществ в пиве остается около 25%, остальные теряются с хмелевой дробиной, белковым и дрожжевым осадками. Ароматобразующие вещества хмеля (эфирные масла) при кипячении улетучиваются, поэтому после внесения последней порции хмеля продолжительность кипячения сокращают.

Наряду с формированием характерного вкуса и аромата пива при кипячении сусла с хмелем решается еще ряд задач:

–испарение избыточной влаги и установление требуемого для данного сорта пива содержания сухих веществ;

–коагуляция и осаждение белков (продолжительное кипячение может привести к разрушению крупных хлопьев скоагулированных белков и ухудшению их осаждения);

–инактивация ферментов;

–стерилизация сусла.

Количество вносимого хмеля зависит от сорта пива, качества хмеля, состава воды. Количество хмеля тем больше, чем выше концентрация сухих веществ в сусле, светлые сорта пива охмеляют сильнее, чем темные. Для охмеления пива, приготовленного на мягкой воде, расход хмеля выше, чем при использовании жесткой воды.

Хмель задают в сусло в два или три приема, причем последнюю порцию незадолго до конца кипячения.

Правильно охмеленное сусло – прозрачное с блеском и быстрооседающими хлопьями свернувшихся белков. Такое сусло направляют в хмелеотделитель, где на сите задерживается хмелевая дробина. Ее промывают горячей водой, присоединяя промывную воду к суслу.

Охлаждение и осветление сусла. Цель этой операции – установ-

ление оптимальной температуры для брожения, удаление из сусла взвешенных частиц и насыщение сусла кислородом.

Охлаждение сусла осуществляют в два этапа: вначале медленно до температуры 60 С, а на втором этапе быстро до температуры 6–7 С при низовом брожении и 14–16 С при верховом.

При охлаждении сусла содержащиеся в нем вещества, растворимые в горячем сусле, становятся нерастворимыми и выпадают в осадок, происходит осветление сусла. С понижением температуры сусла увеличивается растворимость в нем кислорода, благодаря насыщению сусла кислородом интенсивнее протекает коагуляция белков и осветление сусла. Вместе с тем, энергичнее протекают и окислительные процессы, которые ухудшают качество сусла, поэтому продолжительность процессов охлаждения и осветления сусла не должна превышать 2 ч.

Для осветления сусла применяют отстойные чаны, гидроциклонные аппараты, сепараторы, для охлаждения используют пластинчатые теплообменники, позволяющие исключить инфицирование сусла.

Сбраживание пивного сусла. В подготовленное сусло вносят дрожжи из расчета 0,5–0,8 л/гл (гектолитр = 100 л). На некоторых заводах дрожжи с холодным суслом перемешивают в монжю путем продувания стерильным воздухом или диоксидом углерода либо механическим перемешиванием.

В соответствии с классической технологией сбраживание сусла осуществляется в два этапа.

На первом этапе протекает бурное брожение, сбраживается большая часть сахаров. Этот этап называют главным брожением; пиво, полученное после главного брожения, – молодое пиво.

Второй этап (дображивание) более продолжительный (от 3 недель до нескольких месяцев), протекает при очень низкой температуре (–0,5…–3 С). Происходит медленное сбраживание оставшихся сахаров, осветление, созревание пива, насыщение его диоксидом углерода.

Главное брожение. В период главного брожения протекают микробиологические, биохимические и физико-химические процессы.

В первые сутки брожения протекает интенсивное размножение дрожжей, для развития которых в сусле есть все необходимые вещества. По мере потребления этих веществ и накопления продуктов брожения скорость размножения дрожжей снижается.

Основной биохимический процесс – спиртовое брожение. Сбраживание отдельных сахаров происходит в определенной последовательности, которая определяется скоростью их проникновения в дрожжевую клетку. В первую очередь сбраживаются моносахариды (глюкоза, фруктоза), затем дисахариды (мальтоза, сахароза) и, наконец, трисахарид (мальтотриоза), который потребляется в основном в период дображивания.

Наряду с главными продуктами спиртового брожения (этанолом и диоксидом углерода) в молодом пиве находятся вторичные и побочные продукты.

Из вторичных продуктов образуются глицерин, ацетальдегид, пировиноградная, уксусная, янтарная, лимонная и молочная кислоты, ацетоин, 2,3-бутиленгликоль, диацетил. В преобладающем количестве находятся уксусная и янтарная кислоты, 2,3-бутиленгликоль, ацетальдегид, в значительно меньшем количестве – ацетоин и лимонная кислота. Присутствие диацетила в пиве нежелательно, поскольку он придает характерные медовые запах и привкус. Он образуется в начале главного брожения, когда дрожжи интенсивно размножаются. В стадии дображивания и созревания пива в изменившихся условиях диацетил восстанавливается в ацетоин. Содержание последнего считается нормальным на уровне 1 мг/дм3, при увеличении содержания ацетоина в пиве появляется затхлый привкус.

Побочными процессами, сопутствующими спиртовому брожению, являются образование высших спиртов и сложных эфиров. Высшие спирты (пропиловый, изобутиловый, амиловый, изоамиловый, тирозол, триптофол) образуются из аминокислот, они обладают характерным запахом и оказываются влияние на вкус и аромат пива. Высшие спирты, кислоты, альдегиды, присутствующие в пиве, участвуют в реакциях эфирообразования под действием ферментов (эстераз) дрожжей.

Основные физико-химические процессы при брожении – это увеличение активной кислотности и снижение окислительновосстановительного потенциала. Исходное сусло имеет значение рН 5,3–5,6, а молодое пиво – 4,2–4,6. Дрожжи затрачивают кислород на обменные процессы, выделяющийся при брожении диоксид углерода вытесняет кислород из сусла, и окислительные процессы затухают. Это положительно сказывается на качестве пива, поскольку при высоком значении окислительно-восстановительного потенциала пиво становится темнее, ухудшается его вкус, может появиться муть.