Технология производства безалкогольного пива

Остальное – это целлюлоза и другие вещества, не имеющие особого значения для производства пива.

Горькие вещества являются наиболее ценными и характернейшими компонентами хмеля. Они придают пиву горьковатый вкус, улучшают его стабильность и повышают (благодаря своим антисептическим свойствам) биологическую стойкость пива.

в) Вода. В производстве пива наибольшей по своей массе составной частью сырья является вода, причем только часть воды идет непосредственно в пиво; другая часть расходуется на мойку, ополаскивание и т. п. Получение и подготовка воды в пивоварении имеет особое значение, так как качество воды существенно влияет на качество производимого пива.

Потребление воды для производства пива колеблется от 3 до 10 гл воды на 1 гл товарного пива, то есть, в среднем, 5-6 г л воды/ гл пива.

Требования к воде. Полученная из различных источников с помощью соответствующих устройств вода не всегда удовлетворяет требованиям по качеству. Чтобы соответствовать всем этим требованиям, она должна, как минимум, исследоваться на наличие определенных показателей [17,26].

Прежде всего, вода для пивоварения должна обладать качествами питьевой воды в соответствии с действующими нормативами по питьевой воде, то есть удовлетворять всем органолептическим, физико-химическим, микробиологическим и химическим требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Кроме того, она должна соответствовать ряду специфических для пивоваренной промышленности технологических требований, соблюдение которых оказывает положительное влияние на процесс производства пива.

Требования к питьевой воде. Вода должна быть бесцветной, прозрачной и без запаха.

Высокие требования предъявляются  и к микробиологическим свойствам  воды. После соприкосновения с землей загрязняется любая вода. Число бактерий при этом изменяется в зависимости от степени загрязнения. По мере проникновения в подземные слои во все возрастающей степени осуществляется фильтрация и происходит – в общем случае – улучшение биологических свойств воды. Так как питьевая вода является важнейшим средством поддержания жизни, ее чистоте следует уделять максимальное внимание.

Вода почти всегда содержит хотя бы несколько микроорганизмов, о  которых без проведения трудоемких исследований нельзя судить, насколько они болезнетворны или безвредны.

Болезнетворные (патогенные) организмы могут происходить только от человека или животных – носителей возбудителей заболеваний. В толстом кишечнике человека и животных в большом количестве присутствуют безвредные, легко определяемые бактерии – кишечная палочка, служащие показателем возможности наличия в воде болезнетворных микроорганизмов.

В воде всегда растворены соли, причем, поскольку степень разбавления очень велика, они содержатся в воде не в виде солей, а почти полностью диссоциированы на ионы. Поэтому правильнее говорить о растворенных ионах [8,11].

Зачастую качество воды нуждается  в улучшении. При этом следует  определиться с тем, что именно требует улучшения или изменения – цель определяет способ водоподготовки. К примеру, при использовании воды в качестве питающей для паровых котлов совершенно не важно, содержит ли вода микроорганизмы, тогда как количество растворенных в ней солей, наоборот, имеет решающее значение. С водой для мойки все обстоит как раз наоборот.

В связи с этим различают следующие  способы водоподготовки:

- для удаления взвешенных веществ;

- для удаления растворенных в воде веществ;

- для уменьшения остаточной щелочности воды при производстве пива;

- для удаления микроорганизмов;

- для удаления растворенных в воде газов.

г) Дрожжи. Дрожжи являются одноклеточными микроорганизмами, которые могут получать свою энергию: а в присутствии кислорода (аэробно) путем

дыхания и в отсутствие кислорода (анаэробно) путем брожения.

Сахара сусла при производстве пива сбраживаются дрожжами в спирт.  Так как дрожжи не только осуществляют спиртовое брожение, но своим обменом веществ оказывают и большое влияние на вкус и характер пива, то знание компонентов дрожжей, их метаболизма и размножения имеет большое значение. Различные виды и расы культурных дрожжей имеют ряд отличительных признаков.

Дрожжи применяют в пивоварении  в виде густой массы, состоящей из миллиардов дрожжевых клеток, существующих независимо друг от друга. Эти клетки имеют форму от овальной до круглой, длину – от 8 до 10 мкм и ширину – от 5 до 7 мкм.

Дрожжевая клетка состоит примерно на 75 % из воды. Сухое вещество имеет состав, изменяющийся в определенных пределах (таблица 1.3).

 

Таблица 1.3 – Химический состав дрожжей

Наименование сырья	Содержание, %
белковые вещества	40 – 60
углеводы	25 – 35
жиры (липиды)	25 – 35
минеральные вещества	20 – 35

 

Характеристика пивоваренных дрожжей. Среди дрожжей вида, применяемых преимущественно в пивоварении как культурные дрожжи, различают многочисленные штаммы. В пивоваренной практике эти штаммы делят на две большие группы – дрожжи верхового и низового брожения. Между ними существуют морфологические, физиологические и технологические различия [4,10.]

Название штаммов дрожжей верхового  или низового брожения происходит от характерной картины их поведения при брожении. Верховые дрожжи в процессе брожения в основном поднимаются на поверхность, тогда как низовые по окончании брожения опускаются на дно.

Верховые дрожжи также опускаются на дно по окончании брожения, но значительно позже низовых. К  моменту сбора дрожжей в конце главного брожения они еще находятся наверху и продолжают размножаться (если используются открытые чаны).

Другим существенным признаком  низовых дрожжей является особенность хлопьеобразования, и по этому признаку низовые пивные дрожжи разделяют на пылевидные и хлопьевидные. У пылевидных дрожжей клетки тонко распределены в бродящем сусле и медленно опускаются на дно лишь в конце брожения Клетки хлопьевидных дрожжей через некоторое время собираются в большие хлопья и затем быстро оседают. Способность дрожжей образовывать хлопья обусловлена генетически и передается по наследству. Верховые дрожжи хлопья не образуют.

Способность штаммов  дрожжей образовывать хлопья имеет  большое практическое значение. Хлопьевидные дрожжи дают пиво лучше осветленное, но с более низкой степенью сбраживания, чем пылевидные и верховые дрожжи, тогда как верховые пылевидные дрожжи дают не такое прозрачное пиво, но с повышенной степенью сбраживания.

Верховые и низовые дрожжи различаются  также по применяемым температурам брожения. Низовыми дрожжами сбраживают сусло при температурах от 4 до 12 °С, а с верховыми штаммами дрожжей работают при температурах от 14 до 25 °С. Температуры брожения устанавливает пивовар [12,14].

1.2. Биохимические основы пивоварения

 

Для осахаривания сырья в спиртовом производстве применяют зеленый солод и ферментные препараты. В пивоварении применяют солод из ячменя. В этом случае главным показателем качества солода является его экстрактивность, т. е. суммарное количество сухого вещества (в %), переходящего в раствор при обработке измельченного зерна ферментами солода. Ферменты солода в процессе варки сусла переводят в растворимое состояние и белки. Количество белка должно быть в пределах 9 – 12%, при увеличении его образуется осадок, при уменьшении – ухудшается вкус пива и ослабевает пена [3,6].

Стадии приготовления пивного  солода включают замачивание ячменя, проращивание, сушку и хранение. Целью замачивания является активация  ферментных систем и появление ростка.

Солод может быть белый и темный в зависимости от способа производства, в основном от температурного режима. Следует помнить, что сильно повышать температуру нельзя, так как может произойти закисание зерна. При производстве светлых сортов солода ячмень замачивают до влажности 42 – 44 %,. а для производства темных – 45 – 47%. Замоченный ячмень содержит 70 – 80% начавших прорастать зерен.

Замачивание зерна ведется тремя  способами: периодическим воздушно-водяным, непрерывно-поточным (в насыщенной воздухом воде) и воздушно-оросительным. Наиболее прогрессивный воздушно-оросительный способ заключается в следующем. Сначала зерно орошают водой в течение 20 ч, распыляемой форсунками. Через каждый час снизу подсасывается воздух. Затем моечный аппарат заполняют водой и выдерживают зерно 8 ч, продувая через каждые 30 мин воздухом через барботер. Воду спускают и зерно орошают до достижения влажности 42 – 47 %. Длительность замачивания при температуре 12 °С 56 ч, при температуре 15°С – 48 ч.

Относительная влажность воздуха 97 – 99 %.

Проращивание ячменя ведут для накопления в нем ферментов и разрушения клеточных стенок зерна. Это необходимо, чтобы при приготовлении сусла облегчить извлечение крахмала, белков и других веществ. Температура проращивания для светлого солода не выше 18 °С и для темного – не выше 24 °С.  Длительность проращивания светлого солода 7 сут, темного – 9.

Проращивание осуществляют в солодовнях двух типов – токовых и пневматических, наиболее перспективных с точки зрения возможности механизации. Пневматические солодовни ящичного типа состоят из ряда прямоугольных открытых ящиков с кирпичными или железобетонными стенками и сетчатым дном на высоте 1 – 1,8 м от основного дна. Слой зерна составляет 0,6 – 1 м.  Снизу регулируют подачу воздуха, а сверху – удаление выделившегося при дыхании зерна СО₂. Для предупреждения сплетения корешков солода применяют ворошители. Ворошение в первый день проводят 2 раза, температура зерна 12– 14 С°; на второй и третий день – 3 раза, температура зерна 15– 18 °С; на четвертый и пятый дни – по 2 раза, температура зерна 18–20 °С.

Для характеристики всхожести зерна  введено понятие энергии прорастания. Это количество зерен (в %), давших росток на пятые сутки. Хорошей считается энергия прорастания 95%. Экстрактивность солода составляет 65 – 70 %,  У некоторых видов до 76 – 80%.

Проращивание заканчивают, когда  росток достигает размера от 2/3 до 3/4 длины зерна. Потери сухого вещества при прорастании составляют 14–15% от массы зерна [9,16].

Целью сушки солода является удаление влаги и накопление экстрактивных, красящих и ароматических веществ, придающих солоду специфический цвет, аромат и вкус. Влажность солода в процессе сушки снижается с 42 – 47% до 2 – 4%.

Различают три стадии сушки. На первой стадии (физиологической), которая протекает при 40 °С и продолжается до достижения зерном влажности 35–30%, росток еще продолжает развиваться. Затем дыхание зерна и развитие ростка прекращаются и начинается ферментативная стадия. Эта стадия осуществляется при 40 – 75 °С и влажности солода 10 – 20%; наблюдается повышение активности всех ферментов и интенсивный гидролиз белков и углеводов. При производстве светлого солода длительность ферментативной стадии стремятся сократить во избежание его потемнения. Для этого быстро снижают влажность солода до 10%. При сушке темного солода, наоборот, обезвоживание проводят медленно, снижая влажность до 20% [14].

Третья (химическая) стадия наступает  при температуре свыше 75 С°, когда ферменты инактивируются, и заканчивается при температуре 80 С° для светлого солода и около 55С° для темного. При данных температурах солод выдерживают 3 – 4 ч (отсушка солода), понижая влажность светлого солода до 3– 5%, а темного – до 1,5 – 2,5%. Химическая стадия характеризуется образованием меланоидинов – темноокрашенных соединений со специфическим вкусом, цветом и ароматом, которые образуются при взаимодействии редуцирующих Сахаров и низкомолекулярных продуктов распада белков  (аминокислот, пептидов). В светлом солоде их мало, а в темном много. У светлых! сортов солода химической стадии практически нет. Поэтому, белый солод обладает очень высокой ферментативной активностью. У темного солода ферментативная активность значительно ниже белого солода в результате инактивации ферментов во время сушки при высокой температуре. Ржаной красный солод не обладает активными ферментами.

Для придания пиву определенного цвета  и вкуса приготавливают специальные сорта солода – карамельный и жженый. Карамельный солод готовят из сырого или сухого товарного солода.

Процесс сушки солода до влажности 3–4,4% осуществляется обычно за 18–20 ч на одноярусных высокопроизводительных сушилках. Слой солода на решетке 0,8–1,3 м. Нагретый воздух подается обычно центробежным насосом снизу и проходит через слой высушиваемого продукта.

Готовый солод после охлаждения направляют для отделения ростков  на росткоотбивные машины, где ростки отделяются от зерна и удаляются. Затем солод очищают от пыли и крупки и отправляют на упаковку перед отгрузкой потребителю.

Качество солода характеризуется  содержанием в нем экстрактивных  веществ и продолжительностью осахариваиия. Перед подачей в производство солод дробят, чтобы содержимое солодового зерна (субстрат) было доступно для действия ферментов. Большое значение имеет качество помола. Грубый помол является причиной повышения потерь экстракта в дробине, а слишком топкий может задержать процесс фильтрования затора [17,19].

Приготовление охмеленного сусла. Эта стадия начинается с процесса затирания солода и несоложеных материалов и варки сусла. Цель его – перевести в растворимое состояние крахмал, белковые вещества, клетчатку и другие вещества путем их ферментативного гидролиза под действием ферментов солода.  Смесь дробленого солода с водой называется затором, нерастворимые вещества – дробиной, а раствор, освобожденный от дробины, – суслом. Растворенные вещества сусла называются экстрактом.

Процесс затирания состоит из смешивания в заторном чане дробленых зерновых материалов с водой в соотношении 1 :4. Зерновые материалы содержат обычно 60% солода и 40% несоложеных материалов (чаще всего кукурузную или ячменную муку и крупку). Начальная температура затора 50–52°С.