Метрологическое обеспечение производства и подтверждения соответствия пива

Главные биохимические процессы при затирании – осахаривание и протеолиз. Простым выщелачиванием из общего количества сухих веществ дробленого солода извлекается только 15-18% экстрактивных веществ, в состав которых входят 7,5…10% сахаров, 1…1,5% пентозанов, в том числе пентозы (ксилоза, арабиноза), 2,5…4,0% низкомолекулярных продуктов распада белков, 0,3…0,5% пектина, до 0,4% дубильных и горьких веществ и почти все неорганические вещества.

На протекание технологических процессов при затирании влияют следующие факторы: температура и рН среды, продолжительность проведения биохимических реакций, концентрация затора.

При затирании происходят ферментативные и физико-химические процессы, от которых зависит качество сусла и пива. Главную роль в формировании физико-химических и органолептических показателей пива играют ферментативные процессы расщепления крахмала и белков.

Настойный (инфузионный) и отварочный (декокционный) способы затирания. Эти два способа наиболее часто применяют на пивоваренных заводах. Общим для этих способов является выдержка затора при следующих температурах: 45-52 °С – для расщеплена веществ; 62-63 °С – для образования мальтозы; 70-72 °С – для осахаривания крахмала; 76-78 °С – для доосахаривания крахмала и перекачивания на фильтрование.

Настойный способ заключается в том, что дробленый солод смешивают с водой и полученный затор постепенно нагревают с паузами для оптимального действия ферментов. Затирание начинают при 40 °С и выдерживают 30 мин. Температуру затора повышают до 63 °С и выдерживают 30 мин, а затем подогревают до 70 °С и выдерживают 30 мин. Далее затор подогревают до 72 °С и выдерживают до окончательного осахаривания. Осахаренный затор нагревают до 76-77 °С и перекачивают на фильтрование.

Отварочный способ состоит в том, что отдельные части затора – отварки – подвергают нагреванию при определенных температурах, кипятят и затем смешивают с остальной частью затора.

2. Фильтрование затора

Фильтрование затора производят следующим образом. В вымытый аппарат укладывают сита и заполняют подситовое пространство водой температурой 75-78 °С для вытеснения воздуха и создания сплошного слоя жидкости под ситчатым дном; ситчатое дно должно быть покрыто водой на 1,0…0,5 см. Далее затор при непрерывном размешивании перекачивают в фильтрационный аппарат. Для того чтобы дробина расположилась равномерно поверхности сит фильтрационного аппарата, разрыхлительный механизм во время перекачивания затора находится в движении; затем его поднимают, производят несколько оборотов для выравнивания поверхности дробины и выдвигают по вертикали из дробины полностью.

Температура затора при фильтровании 75-78 °С. Скорость фильтрования регулируют степенью открытия кранов; последние должны быть открыты на 0,25 поперечного сечения. При более полном открытии кранов возможно создание разрежения под ситами и вследствие этого засасывание верхнего теста в дробину или воздуха через краны под сита, что приводит к уменьшению скорости фильтрования или даже к прекращению его.

В дробине остается значительное количество экстрактивных веществ. Для извлечения их дробину промывают водой температурой 78-80 °С. Промывание начинают тогда, когда подситовое пространство еще заполнено первым суслом. Для более полного извлечения экстрактивных веществ дробину размешивают разрыхлительным механизмом.

3. Кипячение сусла с хмелем

Первое сусло и промывные воды из фильтрационного аппарата поступают в сусловарочный аппарат, где поддерживается температура 63-75 °С. при температуре не выше 75 °С сохраняется часть а-амилаз в активном состоянии, поэтому может осахариваться крахмал, перешедший в сусло после промывания дробины водой. По окончании набора проверяют полноту осахаривания сусла по йодной пробе. При неполномосахаривании добавляют вытяжку из следующего затора, сусло выдерживают до полного осахаривания. Хмель задают в сусловарочный аппарат как в начале кипячения, так и в течение всего процесса. Сусло начинают кипятить после набора всего его количества из фильтрационного аппарата. Продолжительность кипячения сусла с хмелем 1,5-2 ч. Кипячение сусла можно производить при атмосферном или при небольшом избыточном (0,02 МПа) давлении. В последнем случае процесс проводят в герметически закрытом варочном котле в течение 1 ч. Затем подачу пара прекращают и постепенно за 1 ч снижают давление до атмосферного, при этом сусло в котле продолжает кипеть. При кипячении сусла под небольшим избыточным давлением улучшаются коагуляция белков и извлечение хмелевых веществ, что дает возможность несколько снизить расход хмеля, кроме того, можно использовать образующийся вторичный пар для нагрева воды.

Об окончании кипячения сусла с хмелем судят по следующим показателям: массовой доле сухих веществ в сусле, а также прозрачности и хлопьеобразованию (коагуляции белков).

4. Отделение хмелевой дробины.

По завершении кипячения сусло направляют в хмелеотделитель. Последний представляет собой резервуар, снабженный вставным ситом, на котором задерживается хмелевая дробина. Дробину для извлечения остатков сусла промывают горячей водой (на 1 кг 6-7 л); промывные воды присоединяют к суслу.Из хмелеотборного аппарата сусло подают на охлаждение.

5. Осветление и охлаждение сусла

Цель проведения процессов осветления и охлаждения – выделение или отделение, удаление крупных и мелких взвесей; достаточное насыщение сусла кислородом; охлаждение до температуры внесения дрожжей.

Основы процессов осветления и охлаждения сусла. Под действием силы тяжести выделяются взвешенные вещества. При быстром охлаждении осаждаются большинство взвесей горячего сусла и часть взвесей охлажденного сусла. Взвеси охлажденного cycла начинают интенсивно выпадать в осадок при температуре ниже 60 °С, а при более высоких температурах переходят в в противоположность взвесям горячего сусла. Высокое содержание взвесей охлажденного сусла может отрицательно сказаться на брожении из-за загрязнения дрожжевых клеток, а также на ухудшении вкуса и белковой стойкости пива. По этим причинам при температуре около 60 °С стремятся максимально отделить взвеси oxлажденного сусла.

При охлаждении также происходит насыщение сусла кислородом. Окислительные процессы под действием поступающего кислорода энергичнее протекают при более высокой температуре; сусло темнеет, резко понижаются хмелевой аромат и горечь. Эти явления нежелательны для качества сусла. Одновременно кислород способствует коагуляции белков и образованию осадка в сусле, благодаря чему оно лучше осветляется.

Для отделения крупных и мелких взвесей горячего сусла и взвесей охлажденного сусла предусматривают охлаждение сусла в стадии. В первой стадии сусло медленно охлаждают до 60 °С, второй – быстро до 4-6 °С при низовом или 14- 16 °С при верховом брожении.

6. Ведение главного брожения сусла

В пивоварении используют два типа брожения: низовое и верховое. Различия между ними обусловлены неодинаковыми свойствами дрожжей. Дрожжи низового брожения, развиваясь в сбраживаемом сусле, быстро оседают по окончании брожения, образуя плотный слой на дне аппарата. Дрожжи верхового брожения всплывают на поверхность сбраживаемого сусла и в виде слоя пены остаются до окончания брожения.

Низовое брожение. Различают холодный и теплый режимы брожения.

При холодном режиме брожения предусматривают введение дрожжей в начальное сусло с массовой долей сухих веществ (СВ) 10-13% при температуре 5-6 °С и дальнейшее протекание при предельной температуре 8-9 °С. Для начального сусла с более высокой массовой долей СВ предельная температура может достигать 11-12 °С. При этом режиме брожения наблюдается постепенное размножение дрожжей и сбраживание экстрактивных веществ, а приготовленое пиво характеризуется хорошейпеностойкостью, тонким ароматом и полноноценным вкусом.

Теплый режим брожения протекает при 12-14 °С, а дрожжи вводят в начальное сусло температурой 8- 9 °С. Теплый режим применяют на заводах, имеющих небольшой цех брожения. Высокая температура способствует сокращению длительности брожения, выделению азотистых и горьких веществ. Приготовленное пиво имеет худшуюпеностойкость, содержит меньше горьких веществ, чем пиво холодного режима брожения. Помимо этого пиво приобретает дрожжевой привкус и медленно дображивает.Длительность процесса при холодном брожении 7-11 сут, при теплом – 5-6 сут.

Процесс главного брожения длится около 7-8 сут с момента введения дрожжей для сортов пива с массовой долей СВв начальном сусле 10-13% и 9- 11 сут для пива с более высокой массовой долей СВ.

Сбраживание сусла при низовом брожении включает в себя три операции: наполнение бродильного аппарата начальным суслом; введение в него дрожжей; сбраживание сусла до получения молодого пива. Дополнительные операции – снятие деки и перекачивание молодого пива на дображивание, отбор и подготовка семенных дрожжей.

Верховое брожение. Начальная фаза процесса брожения проходит так же, как при холодном режиме брожения. Затем наступает период очень бурного образования высокой пены, что обусловливает заполнение бродильных аппаратов начальным суслом на 2/3 его объема. Брожение проводят при температуре от 14 до 20 °С, что позволяет в течение 4-6 сут провести процесс главного брожения. Для сбраживания сусла применяют дрожжи верхового брожения, которые задают из расчета 0,2-0,4 л/гл.

Верховое брожение осуществляют двумя способами: брожение в бродильных аппаратах, дображивание в аппаратах предварительного брожения; главное брожение в бродильных аппаратах, окончательное в аппаратах дображивания.

7. Дображивание и созревание пива

При дображивании в результате сбраживания остаточного экстракта молодого пива происходит естественное насыщение его диоксидом углерода. Сбраживание сахаров и созревание пива заканчиваются неодновременно. Сахара могут быть сброжены, а созревание часто еще продолжается. Поэтому процесс дображивания называют еще и процессом созревания пива.При созревании происходят преобразование и удаление ароматических веществ, осаждение дрожжей, белково-полифенольных соединений и других взвесей, окончательное формирование и облагораживание вкуса и аромата готового продукта.

Молодое пиво в стадии дображивания созревает в результате физических процессов и химических реакций.Дображивание пива проводят при температуре от 0 до 2С в закрытых аппаратах без контакта с воздухом, под давлением диоксида углерода 0,04-0,06 МПа.

1. Фильтрование пива.

При перекачивании пива на осветление в аппарат дображивания подают сжатый воздух давлением 0,04…0,06 МПа, чтобы создать противодавление, равное шпунтовому давлению. Благодаря применению сжатого воздуха предотвращается выделение из пива диоксида углерода. Давление сжатого воздуха, поступающего в аппарат дображивания, не должно быть выше 0,07 МПа, в противном случае возможен его разрыв. Из аппарата дображивания пиво насосом перекачивается на фильтрование.Если пиво направляют на фильтрование одновременно из нескольких аппаратов, то его предварительно пропускают через смеситель, представляющий собой трубу, укрепленную горизонтально на передвижной тележке и соединенную патрубками с резервуарами. На патрубках имеются стклянные смотровые фонари, на крышках которых – воздушные краники. Один конец смесителя закрыт крышкой, а к другому присоединен насос, подающий пиво на фильтрование.

Пиво, поступающее в смеситель, вытесняет воздух из пивопровода и заполняет фонарь, воздушный краник при этом оставляют открытым до тех пор, пока пиво не вытеснит воздух и пену из фонаря.

Пиво на фильтрование подают под высоким давлением 0,1-0,15 МПа. Для достижения давления, необходимого для фильтрования, применяют специальный насос с регулятором давления (друкреглер). С помощью такого насоса в трубопроводах поддерживается постоянное давление, а также ровное и спокойное течение пива.

Перед фильтрованием пиво часто охлаждают до 0-1 °С в охладителе, которым может служить теплообменник. Благодаря этому снижаются потери диоксида углерода и пиво освобождается от холодной мути.

2. Карбонизация пива

При недостаточном содержании в пиве диоксида углерода и потере его во время фильтрования дополнительно перед розливом насыщают им пиво (карбонизируют). Перед карбонизацией пиво необходимо охладить до температуры 0-1 °С и лишь затем направлять в карбонизатор.

3. Выдержка пива в сборниках

Фильтрованное пиво поступает в сборники, из них далее – на розлив. Эти сборники одновременно служат мерниками Пиво подают в сборники снизу, постоянно поддерживая в них давление не ниже 0,05 МПа. Для сохранения диоксида углерода до направления в сборники пиво стремятся охлаждать до 0-0,5 °С. В c6oрниках создают противодавление диоксидом углерода. В них фильтрованное пиво выдерживают от 3 до 8 ч. Сборники устанавливают в хорошо охлаждаемом помещении температурой не выше 2,5 °С. При этих условиях выдержка пива способствует сохранению диоксида углерода в пиве и улучшению его качества.