4.2. Производство пива

Основным сырьем для производства пива является солод, который получают проращиванием высококачественного ячменя в искусственных условиях.

Свежепроросший солод сушат при повышенной температуре для накопления в нем ароматических и красящих веществ. От высушенного солода отделяют ростки и направляют его на склад для выдержки и завершения биохимических процессов.

На рис. 3 показана принципиальная схема получения ячменного солода.

При приеме сырье очищают от наиболее грубых примесей просеиванием и направляют в зернохранилище, где хранят до момента переработки. Перед замачиванием ячмень подвергают повторной, более тщательной очистке. При этом из зерновой массы удаляют оставшиеся в ней посторонние примеси и битые зерна. После вторичной очистки ячмень разделяют по размеру зерен на I, II и III сорта, что необходимо для равномерного замачивания и проращивания.

З ерно

П ервичная очистка зерна Отходы

Х ранение зерна

В торичная очистка зерна Отходы

Сортирование зерна III сорт

I сорт II сорт

В ода Вода

Дезинфициру- Мойка и дезинфекция зерна

ю щие вещества Сплав

В ода Замачивание зерна Вода

С жатый воздух

К ондициониро- Проращивание зерна Воздух

в анный воздух

Г орячий воз- Сушка свежепроросшего зерна Воздух и газы

дух или газы

О тделение ростков солода Ростки

В ыдерживание сухого солода

Солод на производство пива

Рис. 3. Принципиальная схема получения ячменного солода.

Процессы, протекающие при замачивании зерна

Замачивание является важным этапом в производстве пивоваренного солода. Достаточная влажность, наличие кислорода и оптимальная температура – важнейшее условие солодоращения.

При замачивании химический состав меняется незначительно.

Конечная влажность зерно, необходимая для его проращивания, называется степенью замачивания. Оптимальная степень замачивания 42-50% зависит от сорта ячменя и типа получаемого из него солода.

Вода при замачивании проникает в зерно в основном через микрокопиллярные отверстия зародыша. Часть воды проникает внутрь зерна через мякишную оболочку по всей его поверхности.

Процесс поглощения воды зерном характеризуется кривой замачивания (Аналогичной кривой сушки). Особенно замедляется этот процесс при достижении зерном влажности 35%.

На скорость замачивания ячменя заметное влияние оказывает его химический состав. Зародыш, содержащий белки набухает быстро, а эндосперм, содержащий крахмал медленно.

Поэтому на замачивание необходимо подавать однородное по составу и размеру зерно, полученное из одной зоны произрастания.

Продолжительность и степень замачивания зерна зависят также от температуры воды и применяемого способа. С повышением температуры повышается набухаемость белков, крахмала, а также скорость диффузии воды вследствие повышения ее вязкости. Однако при повышении температуры воды более 15^оС происходит активное развитие микроорганизмов. Для ингибирования этого процесса в промышленности активно применяют различные антисептики.

Диоксид углерода и кислород непосредственного влияния на скорость замачивания зерна не оказывают, однако они стимулируют физиологическое состояние зерна. При увеличении влажности зерна выше 20% и температуре воды выше 20-25^оС потребление кислорода и отделение СО₂ усиливается. Большое количество СО₂ тормозит рост зерна и вызывает анаэробное брожение, продуктами которого дополнительно ингибируется зародыш. Зерно теряет свою всхожесть. Активное снабжение же кислородом благоприятно действует на жизнедеятельность зерна.

Замачивание зерна следует рассматривать как комплексный процесс увлажнения и биологической фазы роста. Чем быстрее насыщается зерно влагой и чем интенсивнее удаляются ингибирующие вещества, тем активнее идут ферментативные процессы, приводящие в дальнейшем к растворению эндосперма зерна.

Способы замачивания зерна

1. Замачивание с продолжительными воздушными паузами (50-80%)

1. Оросительное замачивание с воздушными паузами

2. Воздушно-оросительное замачивание.

В качестве стимуляторов применяют токи высокой частоты, химические вещества (гиббереловая кислота С₁₉Н₂₂О₆).

Проращивание зерна

Целью проращивания является синтез и активизация неактивных ферментов, под влиянием которых в процессе затирания достигается растворение всех резервных веществ зерна. Под действием ферментов при проращивании часть сложных веществ зерна превращается в мальтозу, глюкозу, мальтодекстрины и высшие декстрины, пептоны, пептиды, аминокислоты и др.

Переход зародыша от состояния покоя к активной жизнедеятельности, возможен только при достаточной влажности, наличия кислорода и оптимальной температуре.

При проращивании зерна, а следовательно, при активизации и накоплении ферментов у зародыша появляется потребность в питательных веществах. Если в начальный период проращивания зародыш использует для питания собственные растворимые и легко усвояемые растительной клеткой вещества, то дальнейшее его питание происходит за счет запасных веществ зерна.

Гидролитические ферменты переводят резервные вещества экосперма в растворимую форму. В первую очередь протеазы растворяют белковую оболочку крахмалосодержащих клеток. При этом освобождаются гемицеллюлозные стенки для воздействия на них соответствующего комплекса ферментов, благодаря чему крахмальные зерна становятся доступными для α–амилазы.

В процессе солодоращения резервный белок подвергается наиболее сильному воздействию ферментов и является основным поставщиком растворимых веществ, хотя основной целью солодоращения кроме растворения зерна является активизация и образование амилолитических ферментов. Можно создать оптимальные условия, которые ускоряют активизацию как α, так и β-амилазы. Определенное значение в прорастающем зерне имеют такие ферменты, как инвертаза, мальтоза и предельная декстриназа.

Прорастание характеризуется двумя взаимно связанными между собой процессами: гидролизом запасных веществ эндосперма и синтезом новых веществ в зародыше. Оба процесса изменяют биохимический состав зерна.

В процессе солодоращения изменяется кислотность ячменя и солода, однако из-за высокой буферности солода рН изменяется незначительно.

Важнейшим энергетическим процессом, происходящим при проращивании, является дыхание зерна, которое протекает под действием оксидаз. Ферменты являются передатчиками кислорода и окислителями сахаров. В результате крахмал под действием ферментов превращается в сахара, которые затем окисляются до СО₂ и Н₂О с выделением 2822 кДж теплоты на 1 г-моль глюкозы. Благодаря выделению тепловой энергии процессы дыхания интенсифицируются, однако при этом увеличиваются потери наиболее ценной части зерна-экстракта.

Режимы солодоращения

Температура 14-16^оС обеспечивает ускоренное развитие зародыша и максимальное накопление амилалитических ферментов.

Однако, в зависимости от сорта ячменя, для растворения белка бывает необходимо увеличивать или уменьшать температуру.

Влажность 30-40% в начале процесса, а для полной активизации и желаемой степени растворения требуется влажность 44-48%.

Аэрация. Большой приток кислорода требуется в первый период проращивания. В дальнейшем (после 4-5 суток) с помощью незначительной аэрации и вследствие накопления СО₂ следует создать глубокий анаэробиоз, который тормозит и останавливает рост корешка и ростка и снижает потери сухих веществ. Таким образом проращивание зерна можно поделить на два периода: первый – рост зерна и накапливание ферментов, второй – торможение роста зародыша, дальнейшая активизация основных ферментов и растворение определенного количества резервных веществ зерна.

Продолжительность солодоращения при оптимальном режиме чаще всего составляет 7 суток. Однако при различных технологических усовершенствованиях его можно сократить до 5-6 суток.

Основной признак окончания проращивания – растворенность мунистого тела зерна, о чем свидетельствует легкое растирание его между пальцами.

Свежепроросший солод для производства пива применять нельзя, так как он имеет сырые запах и вкус, в нем нет ароматических веществ, много содержится растворимых белковых веществ, образующих в растворе стойкую муть. Чтобы получить пиво, удовлетворяющее всем требованиям, свежепроросший солод необходимо высушивать.

Температурный режим при сушке свежепроросшего солода постепенно повышается от 20 до 25^оС до 80-85^оС для светлого солода и до 105^оС для темного. При сушке влажность солода снижается от 40-50% до 3,3-3,5% в светлом и до 1,5-2,0% в темном солоде.

Процесс сушки свежеприготовленного солода делится на 2 стадии: подсушивание (проваливание) и собственно сушка. Содержание влаги в солоде на 1 стадии снижается примерно до 8%, а на II стадии – до 1,5-2%.

При сушке солод приобретает определенные технологические качества: специфический цвет, вкус, аромат. Изменения, происходящие в свежепроросшем солоде во время сушки зависят от скорости обезвоживания, температуры сушильного агента, его влажности и условий сушки.

Часть содержащихся в солоде высокомолекулярных белков при сушке денатурирует, что в дальнейшем благоприятно сказывается на процессе осветления сусла и пива. Ростки, придающие пиву неприятный горький вкус, при сушке становятся хрупкими и легко удаляются.

Вкус сухого солода обусловлен меланогединами – окрашенными и ароматическими веществами, образующимися в результате химической реакции при высокой температуре между сахарами и аминокислотами.

Ферментативный гидролиз сложных углеводов и белков при сушке солода проявляется сильнее, чем при солодоращении, так как оптимальные температуры, повышающие ферментативную активность, находятся в пределах 40-70^оС.

Повышение температуры сушки приводит к тепловой инактивации ферментов, т.е. к денатурации и коагуляции белка фермента. Устойчивость ферментов зависит не только от температуры, но и от влагосодержания солода.

Технологический процесс производства пива

1. Прием солода

2. Хранение

3. Очистка

4. Дробление солода

5. Приготовление пивного сусла

6. Сбраживание пивного сусла

7. Осветление пива

8. Розлив пива

9. Укупорка

Свежеотсушенный солод хранят насыпью в слое высотой 3-4 м или силосах при температуре не выше 20^оС.

Солод после сушки перед подачей в производство, с целью удаления из него пыли, оставшихся ростков и других примесей, пропускают через полировочную машину, после которой он приобретает чистый вкус, а поверхность его становится блестящей.

Следующая операция – дробление. Целью дробления солода, ячменя и других несоложенных материалов является облегчение и ускорение физических и биохимических процессов растворения зерна при затирании для того, чтобы осуществить максимально полный переход экстрактивных веществ в водный раствор. Тонкость помола играет значительную роль в процессе затирания, так как с ростом ее увеличивается поверхность частиц, подвергающихся действию ферментов, как содержащихся в солоде, так и в микробных ферментных препаратах, применяемых в этом процессе.

Приготовление пивного сусла

Дробленный солод смешивают с горячей водой температурой 54^оС в заторном аппарате. После тщательного перемешивания (затирания) часть затора (смесь солода с водой) нагревают до температуры 68-70^оС. При таком режиме происходит осахаривание – ферментативный гидролиз крахмала с образованием растворимых сахаров и декстринов. Большая часть нерастворимых веществ под действием ферментов становятся растворимыми.

Затем затор доводят до кипения и после кратковременного кипячения (для разваривания крупных частиц солода - крупки), после этого проводят осахаривание при температуре 70^оС.

Целью затирания дробленного солода или смеси его с неосоложенным сырьем является приведение в растворимое состояние при помощи воды определенной температуры 54^оС максимального количества веществ.

При этом происходит растворение части веществ, а другая часть веществ, находящихся в коллоидном состоянии набухает.

При этом из солода извлекаются 15-20% веществ, в том числе сахара, белки и продукты их гидролиза, пентозаны, пектин, дубильные и горькие вещества и почти все неорганические вещества и ферменты. В процессе затирания необходимо создать оптимальные температурные условия для действия ферментов 70^оС. Поэтому предусматривают выдержку затора при температуре наиболее благоприятной для действия пептидаз и цитолитических ферментов, выдержку для накопления мальтозы и декстринов и полного осахаривания крахмала.

При использовании большого количества неосоложенных материалов в затор вводят микробные ферментные препараты или их композиции, создавая при этом условия, благоприятные для действия цитолитических ферментов.

Далее затор фильтруют и получают сусло – водный раствор экстрактивных веществ, получаемых при затирании солода.

Промытую солодовую гущу, оставшуюся после фильтрования, затора и промывания его горячей водой направляют на корм скоту. Затем сусло кипятят с хмелем. Кипячением достигается упаривание сусла до установленной концентрации, экстрагирование из хмеля ароматических и горьких веществ, разрушение ферментов, коагуляция белков и стерилизация сусла. После этого сусло охлаждают до температуры 5-6^оС, в результате чего белковые вещества, находящиеся в сусле в виде тонких взвесей, осаждаются в виде сырой илистой массы. Это предотвращает развитие диких дрожжей, а также помутнение и инфицирование пива.

Спиртовое брожение сахаров сусла под действием ферментов дрожжей – это основной процесс при производстве пива. При брожении происходит изменение химич. состава сусла и превращение его в ароматный вкусный напиток – пиво.

Далее сусло сбраживается дрожжами типа Фроберт или Заац.

В классической технологии соблюдается двухступенчатое брожение, в котором сразу после главного брожения (первая ступень), молодое пиво освобождается от основной массы дрожжей, охлаждается и дображивает (вторая ступень), а также созревает.

При главном брожении, которое проводят при температуре 5-7^оС при атмосферном давлении в течение 7-10 суток, сбраживается основная масса сахаров пивного сусла, получают молодое пиво, которое представляет собой мутную жидкость со своеобразными ароматом и вкусом. При дображивании молодого пива в течение 18-90 суток при температуре 0-2^оС под избыточным давлением 0,04-0,07 МПа происходит завершение начавшегося при главном брожении биохимического превращения оставшимися дрожжами остаточного экстракта в конечные продукты - СО₂, этанол, эфиры, альдегиды, высшие спирты, органические кислоты, аминокислоты и др. При этом диацетил превращается в ацетоин, т.е. происходит окончательное формирование аромата, вкуса, пенистости и стойкости пива.

Затем производят осветление пива. Основными методами осветления пива является сепарирование и фильтрование. Сущность процесса фильтрования заключается в механическом и адсорбционном действии. Осветленное пиво охлаждают, насыщают диоксидом углерода в карбонизаторе и сливают в сборники.

Затем отфильтрованное пиво из сборника под давлением СО2 подают на розлив в бутылки, бочки. Бутылки и бочки укупоривают.

Пиво – вкусовой напиток, и каждый его сорт характеризуется определенным ароматом, вкусом, цветом, наличием экстрактивных веществ и содержанием алкоголя.

Отечественное производство пива включает светлые и темные сорта.

Основные компоненты пива: вода, алкоголь, остаточный экстракт и СО₂.

Свойства пива - вкус, запах, цвет, прозрачность, пенистость и стойкость.