Линия производства пива"жигулевское оригинальное"

         Важнейшими факторами, влияющими на расщепление крахмала являются:

-  температура при затирании;

-  продолжительность затирания;

-  величина рН при затирании;

-  концентрация затора.

          Максимально возможное содержание мальтозы и наивысшая конечная степень сбраживания достигается при температуре 62 – 63 0С . Паузы при затирании выдерживаются при оптимальных для амилаз температурах:

а) мальтозная пауза при 62 – 65 0С, – соответствует низшим температурам осахаривания, которые поддерживают действие  - амилазы (при этом образуется больше мальтозы, но не происходит полного осахаривания затора);

б) пауза осахаривания при 72 – 75 0С, – соответствует оптимальной температуре для α – амилазы (происходит интенсивное образование декстринов);

в) максимальная температура осахаривания затора (76 – 78 0С), соответствующая перекачке заторной массы в фильтрационный чан (активна только α – амилаза).

Влияние длительности затирания на процесс расщепления крахмала связано с тем, что действие ферментов на данной стадии является неравномерным. Выделяются как минимум две области активности ферментов, зависящие от времени .

          Максимум ферментативной активности достигается через 10 – 20 минут, при этом максимум ферментативной активности при 62 – 63 0С выше, чем при 67 – 68 0С. Через 40 – 60 минут активность ферментов снижается сначала быстро, а затем этот спад уменьшается. Таким образом:

- с увеличением  длительности затирания растет  концентрация раствора экстракта, но этот процесс все больше  замедляется;

- с увеличением  длительности затирания (особенно  при 62 – 63 0С) возрастает содержание мальтозы и с ним растет конечная степень сбраживания, - такое сусло может интенсифицировать процесс главного брожения.

          Влияние рН затора на расщепление крахмала заключается в том, что оно превышает в естественных условиях оптимумы рН амилаз и составляет от 5,6 до 5,9. Повышение общей кислотности возможно при использовании биологического подкисления затора: путем введения неорганических кислот (молочной, соляной или серной) или добавления подкисляющего материала.

β - Глюкан представляет собой соединение, входящее в состав клеток ячменного зерна наряду с белковыми веществами, целлюлозой и гемицеллюлозой. Высокомолекулярный β - глюкан имеет склонность к гелеобразованию при определенных условиях, способен вызвать повышение вязкости пива и препятствовать последующему фильтрованию затора.         Бахромчатые мицеллы β - глюкана – это вытянутые незакрученные молекулы, которые не ветвятся. Многие из них ассоциированы, связаны водородными мостиками. Подобное состояние способствует их растворимости, что характерно для начала затирания.

        По мере клейстеризации структура зерен крахмала разрушается, при этом частично связанные в поперечном направлении бахромчатые мицеллы освобождаются. Эндо-β-глюканаза может расщеплять сшитые бахромчатые мицеллы на β - глюкан (оптимальная температура составляет 45 – 50 0С). Удлинение паузы при оптимальной для действия указанного фермента температуре большая часть β - глюкана переводится в растворимую форму, что уменьшает опасность гелеобразования.

         Расщепление белковых веществ катализируется солодовыми протеазами. При затирании происходит распад в среднем 30 – 40 % от общего содержания белков в солоде и ячмене. Определяющим является не количество перешедших в сусло белковых веществ, а соотношение отдельных их фракций, которое должно удовлетворять наиболее благоприятным для дальнейшего сбраживания и качества готового пива условиям.

        Наибольшая часть высокомолекулярных протеинов выпадает в осадок не позднее окончания кипячения сусла. В пиво попадают только продукты расщепления, которые необходимы для размножения дрожжей и быстрого сбраживания. Расщепление белков при затирании идет в широком интервале температур: 40 – 70 0С, - не ограниченном температурой пептонизации от 45 до 55 0С, хотя при этой температуре процесс протеолиза белков происходит наиболее интенсивно. При этих температурах и рН затора из комплексов протеолитических ферментов солода действует главным образом кислая протеиназа (эндопептидаза), которая сравнительно стабильна при высоких температурах, и ее рН-оптимум близок к рН затора.

       Принципиально ферментативное расщепление под действием эндопептидаз солода имеет вид:

 

белок пептоны  полипептиды дипептиды аминокислоты.

 

       Процесс ведется таким образом, чтобы в сусло при затирании переходили определенные белки в необходимом соотношении, которое (в %) имеет вид: А:В:С = 25:15:60. Пептоны и полипетиды, представляющие фракцию В, обусловливают образование пены пива, а пептиды и аминокислоты фракции С необходимы как компоненты питательной среды дрожжей. Аминокислоты имеют важное значение для питания дрожжей (последние потребляют как минимум 10 – 14 мг α – аминного азота на 100 мл сусла). Так как пролин не используется дрожжами в качестве α – аминокислоты , в сусле должно содержаться α – аминного азота не менее 20 мг на 100 мл. Высокомолекулярные продукты гидролиза, составляющие фракцию А, влияют на стойкость пива. Недостаточный гидролиз белка ведет к снижению органолептических свойств готового пива и стойкости при хранении.

      Высокомолекулярные продукты распада белков ячменя, подобно альбуминам и глобулинам, не выделяются из раствора во время кипячения и называются стойко растворимыми белками сусла. Эти белки при кипячении их растворов в дальнейшем коагулируют. Фракцию растворимых белков составляют коагулируемые белки, стойко растворимый белок, настоящие растворимые белковые вещества и продукты белкового расщепления.

     Наряду с белками, перешедшими в сусло под действием протеолитических ферментов, другая их часть растворяется при высоких температурах под влиянием присутствующих в сусле солей. Одновременно растворенные в сусле белки в процессе затирания частично осаждаются в результате нагревания затора, а также реакции белков с полифенольными веществами из оболочек зерна.

      Растворы белков обладают типичными свойствами гидрофильных коллоидов. Белки, растворимые в воде, при нагревании превращаются в нерастворимые (гидрофобные) и затем коагулируют.

       При затирании часть содержащихся в зерносырье липидов расщепляется на глицерин и жирные кислоты. Наряду с ферментативным значительную роль играет и окислительное расщепление химически активных ненасыщенных жирных кислот, которые под действием липоксигеназы и кислорода превращаются в промежуточные продукты, способные позднее в виде карбонилов старения влиять на стойкость вкуса пива. С самого начала приготовления сусла необходимо максимально ограничить влияние кислорода.

        При затирании растворяются и насыщенные жирные кислоты, составляющие значительную часть жиров, содержащихся в зернах крахмала (амилопластах) в количестве 5 – 7 %.

К прочим процессам при затирании относится растворение части еще нерастворенных органически связанных фосфатов под действием ферментов фосфатаз, а также выделение дубильных веществ и антоцианогенов из оболочек и эндосперма зернового сырья при увеличении длительности и температуры затирания.

       Высокомолекулярные дубильные вещества и антоцианогены играют существенную роль при образовании в пиве помутнений, – они связываются с высокомолекулярными белковыми веществами и выпадают в осадок. Кроме того, они оказывают негативное влияние на вкус пива. Низкомолекулярные дубильные вещества своим редуцирующим действием оказывают положительное влияние. Эта редуцирующая способность может быть достигнута уже при фильтровании затора при условии исключения внесения кислорода.

2.4.2 Процессы, протекающие при фильтровании затора

      Процесс, протекающий на стадии фильтрования первого сусла, является преимущественно физическим. При обработке дробины водой протекает конвективная диффузия и некоторые химические процессы, главным образом, обменные реакции. С понижением концентрации сусла его рН возрастает с 5,7 до 6,2. Это ведет к интенсификации растворения полифенольных, дубильных, горьких и других веществ оболочки зернопродуктов, что повышает цветность пива и может привести к ухудшению его вкусовых свойств.

      Фильтрование затора подразделяется на две стадии: собственно фильтрование первого (основного) сусла и выщелачивание – вымывание экстракта, задерживаемого дробиной. На скорость фильтрования влияет состав и высота фильтрующего слоя. При фильтровании в фильтрационном аппарате фильтрующим слоем является слой дробины, образующийся при отстаивании затора, а также специальная фильтровальная перегородка, представляющая собой металлический перфорированный диск. Солод и ячмень, имеющие рекомендуемый состав помола, дают рыхлый, легкопроницаемый слой.

     На скорость фильтрования также существенно влияет температура, которая должна быть не выше 78 °С во избежание инактивации α - амилазы, которая завершает доосахаривание остатков крахмала. Кроме того, более высокая температура способствует увеличению растворимости продуктов гидролиза белка, полифенольных и других веществ, что влияет на стойкость пива. В щелочной воде легко растворяются дубильные и горькие вещества оболочек, но при длительном экстрагировании даже вода нормального состава извлекает из оболочек вещества, обусловливающие неприятный вкус пива.

2.4.3 Процессы при кипячении сусла с хмелем

       Кипячение сусла с хмелем сопровождается протеканием следующих процессов:

-  выпаривание воды с доведением массовой доли сухих веществ до определенной величины;

-  стерилизация сусла;

-  инактивация ферментов;

-  растворение и превращение компонентов хмеля;

-  образование и коагуляция конгломератов белковых и дубильных веществ;

-  повышение цветности сусла;

-  наращивание кислотности сусла;

-  образование редуцирующих веществ.

       Первые три процесса относятся к физико-химическим, остальные являются химическими.

       При кипячении сусла идет его упаривание до установленной концентрации. От интенсивности кипячения зависит образование взвесей горячего сусла. Мерой интенсивности кипячения является все количество испарившейся воды (степень испарения). Интенсивное испарение вызывает наращивание экстрактивности сусла, однако в условиях принятой технологии большее превышение концентрации приведет к ухудшению вкусовых характеристик готового пива (приданию ему суслового вкуса).

       Положительное влияние стерилизации сусла связано с тем фактом, что с пылью из солода и ячменя в затор попадает значительное количество микроорганизмов, которые, не будучи уничтоженными, способны вызвать нарушение биологической чистоты главного брожения и дображивания, порчу готового пива. В процессе кипячения происходит ликвидация всех содержащихся в нем микроорганизмов, чему способствует слабокислая реакция и присутствие антисептических компонентов хмеля (горькие вещества, обладающие антимикробными свойствами). Уничтожение находящихся в сусле микроорганизмов и стойких спор бактерий происходит в течение 15 мин кипячения с хмелем.

       В процессе кипячения сусла с хмелем идет инактивация сохранившихся в нем ферментов. Это делает невозможным протекание последующих неконтролируемых изменений. Прекращение гидролитических процессов в сусле необходимо ввиду жесткого регламентирования химического состава среды для пивных дрожжей на последующем этапе сбраживания, от которого зависят соответствующие сорту пива физико-химические и органолептические показатели. На процессы инактивирования ферментов влияют и свойства горьких веществ хмеля.

      При получении пива прежде всего важны следующие компоненты хмеля:

-  хмелевые смолы или горькие вещества хмеля;

-  хмелевое масло;

-  дубильные вещества хмеля.

     Хмелевые смолы или горькие вещества хмеля – важнейшие для приготовления пива хмелевые компоненты, придающие пиву горький вкус α -кислоты, - в холодном сусле практически не растворяются. В кипящем сусле структура α - кислот претерпевает изомеризацию. Изомеризованные соединения обладают значительно большей растворимостью, чем исходные α- кислоты. В среднем охмеленное сусло содержит в виде изомеризованных соединений треть из введенных в него с хмелем α - кислот.

      Образование соединений белковых и дубильных веществ становится возможным за счет полного растворения в сусле последних. Дубильные вещества солода имеют большую активность, чем хмелевые. Поскольку дубильные вещества находятся частично в окисленной форме, а белковые имеют неодинаковую величину молекул, происходит образование различных соединений, отличающихся своим поведением.

       Соединения протеинов и дубильных веществ, а также соединения окисленных дубильных веществ и белков при высокой температуре нерастворимы и выпадают в осадок при кипячении в виде взвесей горячего сусла. Взвеси представлены хлопьями, образующимися при кипячении. Комплексные соединения продуктов расщепления белка и дубильных веществ сохраняются в растворе при кипячении сусла и осаждаются только при его охлаждении в виде взвесей холодного сусла.

        Увеличение цветности сусла обусловлено образованием меланоидинов и окислением дубильных веществ. Также оно связано с карамелизацией сахаров. Основными красящими компонентами сусла и пива являются такие соединения как флавоны, каротиноиды, ксантофиллины, флобафен. Горячее охмеленное сусло несколько темнее, чем приготовляемое из него пиво. Выбранная технология производства предполагает использование осветлителя сусла для регуляции цветности готового пива. При брожении происходит снижение цветности.

        Нарастание кислотности сусла связано с кислой реакцией, даваемой меланоидинами, и в некоторой степени – с наличием хмеля. Величина рН при полном наборе в сусловарочном котле без подкисления затора составляет около 5,5 – 5,6, а рН горячего охмеленного сусла – около 5,4 – 5,5.

         Редуктоны, образующиеся при кипячении сусла с хмелем, представляют собой соединения, способные связывать кислород сусла и, следовательно, оказывать восстанавливающее действие, а значит, эти вещества защищают сусло и пиво от окисления. К редуктонам относятся: