Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте свойства молока.

2. Назовите ассортимент молочных продуктов?

3. Какова технология производства сливок?

4. Какова технологическая схема производства молочных консервов?

5. Какова технологическая схема производства масла коровьего?

6. В чем состоит особенность производства кисломолочных продуктов?

7. Какова технология производства сметаны?

8. Какова технология производства творога?

9. Охарактеризуйте технологию переработки молочной сыворотки.

Глава 4. Производство пива

4.1. Характеристика ячменя и хмеля

Ячмень – основное сырье для получения пива Основное сырье для получения пива – ячменный солод (ячмень проросший, затем высушенный в специальных условиях).

Ячмень по сравнению с другими видами зерна имеет следующие преимущества: произрастает практически повсеместно и менее требователен к почвенно-климатическим условиям; легко обрабатывается при получении солода; цветочные пленки дробленного ячменного солода позволяют получить хорошо фильтрующий слой дробины при фильтровании затора, состав ферментного солода, включая его ферменты, дает возможность получить пиво с наилучшими качественными показателями.

Виды ячменя. Ячмень относится к семейству злаковых. Соцветие ячменя представляет собой колос, состоящий из плоского тонкого коленчатого стержня, с обеих сторон которого располагаются по три цветка на каждом выступе колосового стержня. По морфологическим признакам ячмень делится на двухрядный и многорядный. У двухрядного ячменя зерно развивается не из каждого цветка, а только из среднего с каждой стороны стержня. У шестирядного ячменя из каждого цветка развивается по одному зерну, т.е. в 3 ряда с каждой стороны колосового стержня. Также как и пшеница, ячмень бывает озимый и яровой.

Пленчатый двухрядный ячмень по типу колоса разделяют на ячмень с поникающим колосом

• нутанс, ячмень прямоколосный;

• эректум, ячмень веерный.

Ячмень разновидности нутанс имеет поникающий рыхлый или средней плотности колос, эректум – более плотный непоникающий колос, веерный – плотный короткий колос, зерна которого расположены почти под прямым углом к колосовому стержню.

В пивоварении в основном используется путанс, реже – эректум и совсем не используется веерный.

Химический состав зерна ячменя. Ячмень имеет сложный состав, который зависит от сорта, района произрастания, метеорологических и почвенных условий, массового соотношения отдельных частей зерна. Так масса зародыша колеблется от 2,8 до 5%, цветочных пленок – от 6 до 17 %.

Ячменное зерно содержит 12-20% воды и 80-88% сухих веществ (из которых 45-70% крахмал, белок - 7-26%, пентозана – 7-11%, сахароза – 1,7-2,0%, целлюлоза - 3,5-7,0, жир – 2-3%, зольные элементы 2-3%).

Углеводы. В ячмене преобладают водорастворимые сахара и полисахариды. К последним относится крахмал и некрахмальные полисахариды: целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества.

Крахмал откладывается в клетках эндосперма в виде крахмальных зерен. Целлюлоза содержится главным образом в цветочных пленках, входит в состав семенной и плодовой оболочек, присутствует в алейроновом слое, стенках клеток зародыша, но практически отсутствует в стенках крахмальных клеток. Она нерастворима в воде, трудно гидролизуется кислотами и ферментами.

Гемицеллюлоза – является главной составной частью стенок клеток эндосперма и входит в состав оболочек.

Пектиновые вещества в ячмене представлены нерастворимым протопектином, являющимся цементирующим материалом клеточных стенок, и растворимым пектином.

Сахариды в зародыше и алейроновом слое представлены сахарозой и раффинозой, в эндосперме – небольшими количествами мальтозы, глюкозы и фруктозы.

Азотистые вещества в ячмене представлены белковыми и небелковыми составляющими. В нормально созревшем ячмене белковые вещества составляют большую часть. Белки в ячменном зерне распределяются неравномерно: наибольшее относительное содержание их в алейроновом слое в виде клейковины, во внешнем слое эндосперма в виде резервного белка, меньшее – в эндосперме, где белок входит в состав клеток.

Протеины ячменя подразделяются на отдельные фракции, отличающиеся растворимостью в различных растворителях.

Жиры (липиды). В ячмене жиры представлены жирными кислотами, глицериносодержащими и глицериннесодержащими липидами.

Глицериносодержащие – триглицериды и фосфолипиды.

Во время солодоращения часть липидов гидролизуется.

К липидам, не содержащим глицерины относятся стериды – производные жирной кислоты и спирта стерола.

Фенольные вещества. Эта группа веществ в ячмене делится на простые фенольные кислоты и полифенолы. Состав и содержание фенольных соединений зависит от сорта и состава ячменя, а также от условий его произрастания.

Между содержанием белка и полифенолов существует обратная зависимость: чем больше белка, тем меньше полифенолов и наоборот. Ячмень содержит 0,3% полифенолов.

Фенольные кислоты в ячмене содержатся в свободной и связанной форме. Это галловая, ванилиновая, сиреневая, кумаровая, кофейная и хлорогеновая. Последняя играет большую роль в дыхании растений и дезаминировании аминокислот. Некоторые из фенольных кислот являются ингибиторами в процессе проращивания, частично переходят в воду при мойке и проращивании ячменя.

Полифенольные вещества (антоцианогены и патехины) находятся в основном в алейроновом слое зерна, при солодоращении изменяются мало и в помоле входят в фракцию крупки.

Минеральные вещества. Их содержание и соотношение зависят от почвенно-климатических условий и количества внесенных удобрений. В золе ячменя содержится – Р₂О₅ - 35%; K₂O – 21%; SiO₂ - 26%; MgO - 8%; CaO – 3%; Na₂O –2,5%; SO₃ - 2%; Fe₂O₃ –1,5%; Cl – 1%.

Около 80% ионов находится в связанном с белками состоянии.

Ферменты. Наиболее важные ферменты ячменя при солодоращении и затирании: α; β-амилазы, эндо-β-глюканаза; экзо-β-глюканаза; целлотиаза, эндоксиланаза, карбооксипептидаза; фитаза; фосфолипаза; каталаза; пероксидаза.

Витамины. В мг на 100 г. сухих веществ В₁ - 0,12-0,74; В₂ - 0,1-0,37; В₆ - 0,3-0,4; РР - 8-15, кроме этого С, Н, фолиевая и пантогеновая кислоты.

Качественная оценка ячменя

Оценка по внешним признакам

Зерно пивоваренного ячменя должно быть здоровым, однородным, крупным, без посторонних примесей и повреждений. Цвет оболочки должен быть светло-желтым или серовато-желтым, поверхность оболочки блестящей, если зерно созревало в нормальных условиях и при уборке была сухая погода. Недозрелые зерна имеют зеленоватый или слишком светлый цвет. Ячмени, убранные в сырую погоду, имеют матовую оболочку серого, красновато-желтого, желтовато-коричневого цвета. При развитии плесени появляется матово-серый цвет зерна, а при развитии гриба Fusarium herbarum темнеют кончики зерна.

Запах ячменя должен быть аналогичен запаху ячменной соломы. Солодовый запах появляется при прорастании влажного зерна, затхлый или плесневелый – при поражении зерна микроорганизмами. Чаще всего такое зерно имеет низкую способность прорастания. Некоторые примеси (дикий чеснок, полынь и др.) могут придавать ячменю посторонний запах.

Оценка физических свойств

Насыпная масса (натура) – г в 1 л 540-750; пивоваренных – 600-750.

Абсолютная масса – сухое вещество 1000 зерен пивоваренных 37 и более

«Масса 1000 зерен» – масса воздушного сухого вещества в 1 г

Мучнистость – стекловидность.

Чем больше стекловидность ячменя – тем труднее он перерабатывается и тем хуже солод он дает.

Пленчатость 6-17%. Пивоваренные ячмени должны иметь тонкие пленки, составляющие 7-9% массы зерна. Толстые пленки содержат больше полифенольных и горьких веществ, ухудшающих вкус пива.

Размеры зерна: длина - 7-14,6 мм; ширина – 2-2,5 мм; толщина – 1,2-4,5 мм.

Крупное зерно обычно содержит больше крахмала и имеет большую экстрактивность. Для солодоращения большое значение имеют крупность и однородность, а также спелость, влажность, содержание белковых веществ, продолжительность хранения. Однородное по составу, размеру и свойствам зерно равномерно поглощает воду при замачивании и прорастает, образуя солод с одинаковым химическим составом.

Основной показатель сортности ячменя – толщина 2,8 мм и выше - I сорт; 2,8-2,5 мм - II сорт; 2,5-2,2 мм - III сорт.

Определение крупности и примесей производится на сортировочном аппарате Зоиля, имеющем набор сит с различными размерами.

Крупность - % зерен с размерами 2,5-2,0 мм.

В зависимости от засоренности различают: чистый – 2% сорной и 2 % зерновой; средней чистоты – 2-4% сорной и 2-5% зерновой; сорный – 4% сорной и 5% зерновой примеси.

Оценка физиологических свойств

Так как только при проращивании образуются некоторые важные ферменты и происходит растворение эндосперма, то одними из важнейших показателей качества зерна являются способность прорастания и жизнеспособность.

Способность прорастания – это процент зерен, проросших через 5 суток. Свежеубранный ячмень прорастает плохо, поэтому способность прорастания определяют лишь по истечении не менее 45 дней покоя после его уборки.

Жизнеспособность – потенциальная способность к прорастанию ячменя, не прошедшего послеуборочное дозревание. При этом либо нарушают целостность зерна для лучшей газо- и водопроницаемости, либо окрашивают зародыши специальными красителями.

Водочувствительность характеризует снижение способности зерна к прорастанию даже при небольшом избытке воды и выражается разницей между количеством проросших зерен при оптимальных и избыточных количествах воды. Если она превышает 20%, то требуется специальная технология его замачивания.

Оценка химических свойств

Влажность: сухой – до 14%; средней сухости – 14-15,5%; влажный – 15,5-17%; сырой – свыше 17%.

Слишком влажный ячмень быстро плесневеет и плохо хранится, слишком сухой – может потерять способность к прорастанию.

Содержание белка – важный показатель качества. Ячмени с содержанием белка менее 9% дают пиво с низкой пенистостью, а более 12% - согреваются при солодоращении, и из них получается солод с пониженным выходом экстракта. Таким образом содержание белка в ячмене должно быть 9-12%.

Экстрактивность – количество сухих веществ, которые переходят в раствор при определенных условиях. Это крахмал, некрахмальные полисахариды, от 1/3 до 1/2 белковых веществ, сахара и другие соединения. Для пивоваренного ячменя экстрактивность – 78-82% на сухое вещество. Зависимость между белковистостью и экстрактивностью носит нелинейный характер.

Е = 84,5 – 0,75 N – 0,19 g

где N – белок,%;

g – абсолютная масса в г;

84,5 – константа, зависящая от сорта ячменя.

Другие зерновые продукты и сахаристые вещества, применяемые при получении пива.

Для снижения себестоимости пива, изменения состава экстрактивных веществ сусла часть солода заменяют неосоложенным зерном и сахаристыми веществами. Применение несоложенных материалов в отдельных случаях предусмотрено технологическими инструкциями.

Рис. Преимущества его использования связаны с высокой экстрактивностью (95-97% на СВ), малом содержании белков, невысоком количестве жира и т.д.

Пшеница.

Кукуруза.

Сахаристые продукты. В пивоварении используют свекловичный сахар и глюкозу для приготовления пива нескольких наименований, а для «Жигулевского» - тростниковый сахар-сырец для частичной замены им солода (до 5 %).

Хмель.

Наряду с ячменным солодом хмель является основным и пока незаменимым сырьем для пивоварения. Входящие в состав хмеля вещества придают пиву специфический вкус и аромат, увеличивают его стойкость при хранении, способствуют лучшему осветлению пива и образованию пены.

Хмель представляет собой вьющееся многолетнее растение из семейства коноплевых. Многолетним является только корневище. Надземная часть – отмирающий на зиму, покрытый волосками, полый стебель, имеющий в сечении шестигранную форму, вьющийся. На каждом колене стебля появляются по две трех и пятипальчатых встречных листа. В пазухах листьев вырастают боковые ветви, которые в верхней части образуют соцветия. В дальнейшем из соцветий образуются шишки, которые используются в пивоварении.

Шишка хмеля имеет покрытый волосками изогнутый стерженек, на котором крепятся лепестки. Ко времени созревания стерженек и внутренняя сторона лепестков покрываются блестящими, клейкими желто-зелеными зернышками лунулина.

Лунулин представляет собой продукт выделения железистых волосков и из-за высокого содержания горьких и ароматических веществ является самой ценной составной частью хмеля. Лунулиновые зерна легко отделяются от ножки, на которой они сидят.

Хмель как источник специфических горьких и ароматических веществ впервые стали применять за несколько сот лет до нашей эры.

Хмель разделяется по цвету стебля на красные и зеленые сорта, переходным цветом являются полукрасные. Красные сорта растут быстрее, чем зеленые и созревают раньше. Шишки зеленых сортов более крупные, имеют более крупные зернышки лунулина красноватого цвета, более резкий хмелевой запах. В настоящее время в мире насчитывается до 100 сортов культурного хмеля.

Химический состав шишек хмеля

Состав шишек хмеля различен и зависит от многих факторов

Средний химический состав высушенных хмелевых шишек (в %): вода – 10-14, целлюлоза - 12-16, азотистые вещества – 15-24, безазотистые экстрактивные вещества – 25-30, зола - 6-9, хмелевые смолы – 10-20, полифенольные вещества – 2-5, эфирные масла – 0,2-1,7.

Горькие вещества. До настоящего времени горькие вещества, содержащиеся в хмеле, не найдены в других растениях, но некоторые синтезированы. Они придают пиву специфическую горечь, оказывают пенообразующее действие, обладают антисептическими свойствами, способствуют снижению продуктов метаболизма дрожжей.

Горькие вещества объединяют хмелевые кислоты. Классификация горьких веществ производится с учетом их отношения к разным растворителям и влияние на качество охмеления сусла.

Основная масса горьких веществ находится в лунулиновых зернах.

Полифенольные вещества хмеля по сравнению с полифенольными веществами солода менее стабильны, так как легче окисляются и обладают большей восстановительной способностью. При кипячении сусла с хмелем они в виде отрицательно заряженных коллоидных веществ активно реагируют с азотистыми веществами, имеющими положительный заряд, в результате чего образуются белково-полифенольные комплексы, которые осаждаются осветляя сусло.

Полифенольные вещества являются антиоксидантами, так как окисляясь, предохраняют горькие вещества и другие соединения от окисления. Они также положительно влияют на создание характерного вкуса пива. Лучшим считается хмель с содержанием 4,5% полифенолов, однако при высоком их содержании у пива появляется грубый вкус.

Высокая реакционная способность является причиной их низкого содержания в сусле: примерно 20% переходят из хмеля и 80% из солода.

Хмелевое эфирное масло

Образуется в период созревания хмеля, сосредоточено главным образом в лунулине и имеет сложный химический состав. Компоненты эфирного масла состоят из двух фракций: углеводородной и кислородосодержащей. Качественный и количественный состав хмелевого эфирного масла является генетическим свойством отдельных сортов хмеля.

Другие вещества, содержащиеся в хмеле

К ним можно отнести азотистые вещества (2-4%) (пептоны, полипептиды, аминокислоты), углеводы (40%) (целлюлоза, гелицеллюлоза), пентозаны, пектиновые вещества и сахара (глюкоза, фруктоза, сахароза, раффинад). Пектиновые вещества улучшают пенообразование и пеностойкость, создают полноту вкуса.

Липиды в основном представлены воском мирицином, придающим белок хмеловым шишкам (30-32%). В хмеле также содержатся щавелевая, яблочная, янтарная, лимонная, кремниевая, серная, фосфорная и борная кислоты. Из витаминов обнаружены тиамин, пиридоксин, биотин, никотиновая кислота, токоферолы; из минеральных веществ – калий, кальций, фосфор, кремний и др.

Качественная оценка хмеля

Хмель собирают в период технической спелости, когда шишки закрыты и лунулин имеет светло-желтый цвет. При полной спелости шишки раскрываются и лунулин может высыпаться, что изменяет состав горьких веществ и приводит к снижению технологических качеств хмеля.

В шишках свежеубранного хмеля содержится 77-82% влаги. Для сохранения качества хмель сушат, а затем кондиционируют.

Анализ по внешним признакам включает определение целостности и правильности строения шишек, аромата, количества и цвета лунулина.

Хороший хмель имеет однородные по величине, целые, неповрежденные и закрытые шишки с тонким, равномерно и часто изогнутым стерженьком, правильным расположением листиков. Хмель должен обладать чистым хмелевым ароматом без посторонних запахов.

Механическим исследованием определяют количество семян и примесей (листьев, стеблей), а химическим содержание влаги, горьких веществ, зольность.

С технологической точки зрения наиболее значимой частью хмеля являются горькие вещества.

Хмелепродукты

При хранении сухого хмеля даже при благоприятных условиях (t = 0-2^oC, φ = 70%) показатели его качества постепенно ухудшаются. Кроме того, охмеление шишковым хмелем не эффективно, так как при этом теряется много горьких веществ (70-80%).

В последнее время широко используются продукты переработки хмеля, позволяющие повысить степень использования горьких веществ, стойкость ценных компонентов в процессе хранения хмелевых препаратов, сократить расходы на хранение и транспортирование, упростить способ применения и, наконец, улучшить стабильность и качество охмеления.

Продуктами переработки хмеля (хмелепродуктами) являются брикетированный хмель, гранулированный хмель, экстракты неизомеризованные и изомеризованные, комбинированные препараты хмеля. На мировой рынок поставляется 70% гранулированного хмеля, 30% экстрактов хмеля и только 40% натурального шишкового хмеля.

Экстракты (СО₂) и (спирт-горячая вода)

Изомеризация α-кислот – созданием различных условий (рН, температура, концентрация, присутствие других веществ) – пиво приобретает мыльный привкус.