Процессы, происходящие в пиве при изготовлении.

Технология производства пива — длительный сложный процесс, который продолжается 60—100 дней и включает следующие основные этапы: получение солода из ячменя, приготовление сусла, сбражнвание сусла, выдержку (дображивание) пива, обработку и розлив пива.

Получение солода.

Производство солода включает очистку и сортировку яч­меня, его замачивание и проращивание, сушку сырого (зе­леного) солода и очистку его от ростков, которые содержат горькие вещества и при попадании в затор придают пиву неприятный грубый привкус. При проращивании зерна возрастает активность ферментов и происходит гидролиз за­пасных веществ эндосперма, что облегчает перевод их в сусло. Следовательно, основная цель соложения — привести в активное состояние ферменты зерна и подготовить ве­щества эндосперма к получению пивного сусла заданного состава. В зависимости от режима сушки солод приобретает светлый или темный цвет.

В пивоварении солод играет роль источника не только активных ферментов, но н того комплекса органических и минеральных веществ, который позволяет с участием этих ферментов получить пивное сусло, пригодное для сбраживания.

Для приготовления солода ячмень замачивают в спе­циальных чанах водой с температурой 12—17°С. По мере возрастания влажности в зерне активизируются фермен­ты и катализируемые ими биохимические процессы, рез­ко возрастает интенсивность дыхания. Замачивание пре­кращают по достижении зерном влажности 42—45% для светлого солода н 45—47% - для темного. Конец зама­чивания можно определить по сжатию зерна по длинной оси: острые его концы не должны колоться, а зерно при этом издает едва уловимое потрескивание. При надавли­вании в середине нормально замоченное зерно сгибается, не лопаясь, при этом оболочки отходят от зерна.

Установлено, что потери сахаров (глюкозы) в период замачивания достигают 15 кг на 1 т зерна. Из ферментов наибольшую активность приобретают амилолитические н протеолитические.

Замоченное зерно направляют для проращивания в солодовни различных конструкций (ящики или барабан­ные установки). Солодоращение протекает при темпера­туре 15—19°С и хорошей аэрации в течение 5—8 суток. Эндосперм зерна к концу соложения размягчается и лег­ко растирается. За счет гидролиза крахмала амилазами, а гемицеллюлоз - цитазой (комплексом ферментов) в зерне накапливаются растворимые сахара - мальтоза, гексозы и пентозы, придающие солоду сладковатый вкус. В результате активизации протеиназ, пептидаз и амидаз азотистые соединения гидролизуются с образованием растворимых белков, пептонов, аминокислот, аммиака. При гидролизе фитина фитазой образуются инозит и кальциево-магниевая соль фосфорной кислоты. Присутствие инозита в сусле стимулирует жизнедеятельность дрожжей, а фосфорная кислота определяет кислотность солода и сусла.

Проращивание зерна связано и с процессами синтети­ческого характера. Так, в соложеном ячмене накаплива­ются витамины группы В, токоферолы, аскорбиновая кислота. Особенно возрастает содержание рибофлавина (до 210мг на 100г сухого вещества).

В результате химического взаимодействия продуктов гидролиза в солоде синтезируются новые, свойственные проросшему зерну ароматические и вкусовые вещества.

Из сырого (зеленого) солода нельзя получить пива. Для придания необходимых свойств и хорошей сохраняемости его сушат до остаточной влажности 2—3, 5%. Раз­личные температурные режимы и продолжительность сушки позволяют получить солод с разными технологичес­кими свойствами, что в свою очередь обусловливает воз­можность приготовления пива широкого ассортимента.

Для производства отечественных сортов пива выраба­тывают солод следующих видов.

Светлый солод получают высушиванием пророс­шего ячменя в течение 16ч при постепенном повышении температуры с 25—30 до 75—80°С. В готовом виде он имеет светлую окраску, сладковатый вкус, солодовый аро­мат, рыхлый мучнистый эидосперм и высокую осахаривающую способность. Используют его для большинства сортов пива.

Для получения темного солода проросшее зерно сушат 24—48ч при более высокой температуре.достига­ющей 105°С в конце процесса. Помимо коричнево-желтой окраски, темный солод отличается от светлого хруп­костью эидосперма и меньшей осахаривающей способ­ностью. Используют его для томных сортов пива.

Диафарин — высокоферментативный солод — по­лучают при наиболее мягком температурном режиме, по­степенно возрастающем до 50—60°С, и активной венти­ляции. Это позволяет сохранить у солода светлую окрас­ку и максимальную ферментативную активность.

Карамельный солод по окраске делят на свет­лый, средний и темный. Для его приготовления сухой или зеленый солод с повышенным содержанием сахаров об­жаривают при температуре 120—170°С.

Жженый солод —наиболее интенсивно окрашен­ный продукт. Его готовят из сухого белого солода путем обжаривания при температуре 210—260°С после предва­рительного увлажнения.

Экономическая ценность солода зависит от содержания в нем экстрактивных веществ. Под экстрактивностью понимается общее количество солода, перешедших в растворимое состояние при участии ферментов самого солода. И карамельный и жженый солод отличеются высокой окрашенностью, сильной ароматичностью за счет продуктов карамелизации сахаров и образования меланоидиновых соединений.

В процессе сушки и обжарки солода происходит интенсивное образование ароматических и красящих веществ. От пентозанов отщепляются пентозы, преобразующиеся в фурфурол и другие альдегиды и ароматические вещества, обусловливающие запах солода. Красящие ве­щества солода - это продукт карамелизации сахаров и меланоидинообразования, протекающего наиболее интенсивно при температурах выше 80°С. Меланоидины, будучи коллоидами, являются хорошими пенообразователями, поэтому темные сорта пива дают более обильную пену.

После сушки солод освобождают от ростков, придаю­щих ему гигроскопичность и горький вкус за счет алка­лоида горденина. Необходимость этой операции связана еще и с тем, что в ростках накапливаются аминокисло­ты - источник образования сивушных масел при сбраживании сусла. Окончательную готовность к использова­нию солод приобретает после 3-5 - недельной отлежки (дозревания) на складах.

Готовый солод полируют, освобождая от остатков ростков и загрязнений, пропускают через магнитные ап­параты, а затем подают на солодовые дробилки. От каче­ства дробления зависят скорость осахаривання крахма­ла, уровень экстрактивности сусла, продолжительность фильтрования.

Приготовление сусла.

Дробленый солод и несоложеные материалы смешивают с горячей водой в соотноше­нии 1: 4. Полученную смесь медленно перемешивают при подогревании до температуры 50—52°С в течение 10-30 мин. При этом 15-20% растворимых веществ солода переходят в раствор без ферментативной обработки и происходит ферментативное расщепление водонерастворимых азотистых веществ и фитина. Затем смесь перево­дят в заторные чаны, где под действием ферментов соло­да происходит дальнейшее превращение нерастворимых веществ сырья в растворимые, образующие экстракт будущего сусла. Чтобы обеспечить максимальный пере­ход веществ в раствор, затор медленно нагревают до 70—72°С при постоянном перемешивании (настойный метод).

При втором (декокционном) способе 1/3 затора пере­качивают в кипятильный котел, где кипятят 15-30 мин, после чего объединяют и перемешивают с остальной частью затора. Повторяя эту операцию 2—3 раза, дово­дят температуру всего затора до требуемого уровня. Весь процесс приготовления затора продолжается 3—3, 5 ч. За­тирание солода необходимо для ферментативного гидро­лиза крахмала. Схема последовательных превращений при гидролизе крахмала под действием - и - амилаз такова: крахмал амилодекстрины эритродекстрины ахродекстрины. мальтодекстрины мальтоза. Еще до полного осахаривания крахмала в заторе завер­шается протеолиз белка, продукты которого играют большую роль в формировании органолептических свойств и устойчивости пива при хранении.

Осахаренный затор направляют на фильтрование для отделения сладкого сусла от твердой фазы затора. При этом фильтрующий слои образует сама твердая фа­за затора - пивная дробина (выщелоченные зерноприпасы, мякинные оболочки, свернувшиеся белки), оседающая на сетках фильтрационных чанов, фильтр-прессов или центрифуг, применяемых для фильтрования пивно­го сусла.

Отфильтрованное сусло и полученные после промыва­ния дробины воды переводят в сусловарочный котел для кипячения с хмелем, упаривания до нужной концентра­ции и стерилизации. При этом полностью инактивируются ферменты и коагулирует часть растворимых белков, а горькие и ароматические вещества хмеля растворяют­ся в сусле. Дубильные вещества хмеля, хорошо раствори­мые в воде, обладают способностью осаждать белки, в том числе и не осаждаемые дубильными веществами солода. Крупные хлопья свернувшегося белка оседают, захваты­вая частицы мути, сусло осветляется.

Источником своеобразной горечи, свойственной пиву, является в основном хмелевая - кислота (гумулон), ко­торая при кипячении переходит в изогумулон, хорошо растворимый в воде. Растворимость -кислоты незначи­тельна, а мягкая - смола гидролизуется с образованием - смолы и отщеплением изобутилового альдегида и ук­сусной кислоты, участвующих в формировании специфи­ческого аромата и вкуса сусла и пива.

Доведенное до нужной плотности охмеленное сусло пропускают через хмелецедильник, охлаждают до 4-6°С, а затем освобождают от свернувшегося белка с помощью сепараторов. Во время этих операций сусло окончательно осветляется и насыщается кислородом, что необходимо для развития дрожжей.

Сбраживание сусла.

Этот процесс происходит в от­крытых или закрытых деревянных или металлических емкостях специальными расами дрожжей, преимущест­венно низового брожения, относящихся к семейству Saccharomycetaceae, роду Saccharomyces и виду Carlsbergensis. Для специальных сортов белого и светлого пива, например белого пшеничного, применяют дрожжи верхового брожения. Для особых сортов Портера в кон­це брожения вводят слабободрящие дрожжи рода бреттаномицетов, придающие пиву особый аромат.

Через 15-20ч после внесения дрожжей на поверхности сусла появляется полоса белой пены (стадия забела), а затем вся поверхность бродящего сусла покрыва­ется мелкоячеистой пеной с постепенно увеличивающи­мися завитками. Достигнув максимума, завитки опада­ют, пена уплотняется и становится коричневой. Из-за горького вкуса осевшую пену (деку) обязательно удаля­ют с поверхности сусла. Дрожжи оседают на дно. Осветлившаяся жидкость называется зеленим (молодым) пи­вом. В нем, помимо этилового спирта и углекислого газа, в процессе брожения накапливается ряд побочных про­дуктов, участвующих в создании вкуса и аромата пива. Процесс главного брожения завершается за 7-9 суток. К этому времени в пиве остаются несброженными около 1, 5% сахаров.

Выдержка (дображивание) пива.

Эта операция спо­собствует окончательному формированию потребительских достоинств пива. Для дображивания молодое пиво перекачивают в герметично закрывающиеся металлические танки, внутренняя поверхность которых покрыта специальным лаком. Выдерживают пиво при температуре 0-3 С в течение 11-100 суток в зависимости от сорта. В результате дображивания остаточного экстракта несколько возрастает крепость пива, происходят насыщение его углекислотой и осветление. Взаимодействие разнообразных первичных и вторичных продуктов главного и побочных процессов приводит к образованию новых веществ, обусловливающих вкус и аромат зрелого пива а также его сортовые особенности.

Обработка и розлив пива.

После лабораторного и органолептического анализов, подтверждающих готов­ность пива, его обрабатывают и разливают. Для прида­ния прозрачности пиво фильтруют через прессованные пластины из различных фильтрующих масс. Лучшими являются диатомитовые (кизельгуровые) фильтры. В процессе осветления пиво теряет значительную часть СО₂, поэтому допускается дополнительная его карбони­зация перед розливом с последующей выдержкой в тече­ние 4-12ч для ассимиляции углекислоты.

Пастеризация пива.

Пиво пастеризуют для увеличения биологической стойкости, более полного освобождения его от дрожжей и других микроорга­низмов Однако пастеризацией не обеспечивается стерильность пива, для достижения которой необходима более высокая температура.

Пиво, разлитое в бутылки и банки, должно содержать массовую долю диоксида углерода не менее 0, 4%. Присутствие кислорода воздуха в горлышке бутылки повышает склонность пива к образованию физико-химических помутнений.

При пастеризации возрастает внутреннее давление в бутылке, что приводит к ее разрыву. Поэтому бутылки после розлива должны иметь свободное пространство в горлышке в пределах 3...4%.

Режим пастеризации зависит от сорта и типа пива и должен устанавливаться в зависимости от условий его производства и последующего хранения.

Если требуется получить пиво особенно высокой биологической стойкости, то его пастеризуют в бутылках и банках, уничтожая при этом клетки дрожжей или бактерии, которые проявляют свое дей­ствие при определенных условиях. Пиво при этом подогревают до 63...65°С и выдерживают в течение 20...25 мин.

Пастеризация, однако, отрицательно влияет на коллоидную ста­бильность пива. Кроме того, после пастеризации при сравнительно высоких температурах (75...76°С) во многих случаях выявляется пастеризационный (хлебный) привкус.

Для пастеризации пива применяют туннельные и пластинчатые пастеризаторы.

Благодаря сохраняемости продукта и неизменяемости его качества, достигнутым в результате пастеризации, можно поддерживать количество производимой продукции на постоянном уровне, и тем самым выравнивать и удовлетворять сезонно - обусловленные колебания спроса.

Процессы, происходящие в пиве при хранении.

Пиво - это сложная система, в которой большая часть экст­рактивных веществ присутствует в виде коллоидных растворов. Только небольшая часть экстрактивных веществ пива образует настоящие (молекулярные) растворы. Хотя качество пива в зна­чительной степени зависит от химического состава, многие свой­ства пива связаны с его физико-химическим составом. При дображивании и выдержке все основные показатели пива вырав­ниваются. Коллоидная система тоже находится в равновесии. Однако это равновесие неустойчиво и легко нарушается. При старении коллоидов, денатурации белков и возникновении ад­сорбционных соединений коллоидное равновесие медленно, но постоянно смещается. Коллоидные частицы при этом постепенно увеличиваются, пока не образуется видимая опалесценция, а за­тем помутнение и в конце осадок. Кроме того. равновесие нару­шается при высокой температуре, окислении, присутствии сле­дов тяжелых металлов. От этого страдает вкус и пенистость пива.

Характерно и с точки зрения некоторых основных свойств пи­ва важно, чтобы пиво всегда поставляли неполностью сброженным. Степень сбраживания выпускаемого пива более или менее приближается к конечной степени сбраживания, однако полное сбраживание могло бы отрицательно повлиять на вкусовые свойства пива. И наоборот, пиво, выпускаемое глубоко сброженным, содержит меньше сбраживаемых веществ и в определенных пределах имеет более высокую биологическую стойкость.

Стойкость непастеризованного пива называют биологической.

Помутнение непастеризованного пива чаще всего вызы­вается развитием микроорганизмов, пастеризованное - ста­рением коллоидной системы укрупнением коллоидных ча­стиц). Стойкость пастеризованного пива называют физико-химической или коллоидно-белковой стойкостью, она харак­теризует сопротивляемость пива внешним воздействиям: по­вышенной температуре хранения, охлаждению, сотрясению при транспортировке и т. д. Коллоидная стойкость пива за­висит от содержания в нем высокомолекулярных белков. На­личием этих веществ определяются характерные свойства и многие дефекты пива. В образовании помутнений пастеризо­ванного пива участвуют и другие коллоидные вещества - некрахмалистые полисахариды и т. д.

Содержание высокомолекулярных белков в пиве в основ­ном зависит от качества исходного ячменя и степени разрых­ления его при соложении.

При большом содержании высокомолекулярных белков стойкость пива снижается, оно легко мутнеет, особенно при повышенной температуре хранения продукта и при значительном количестве воздуха в пиве.

Для приготовления высококачественного пива, предназ­наченного для пастеризации н длительного хранения (экс­портное пиво), в Чехословакии и других странах Европы от­бирают лучший ячмень с 10, 5%-ным содержанием белка, а солод вырабатывают максимально разрыхленным. Режим затираний проводят так, чтобы в сусле содержалось мини­мальное количество высокомолекулярных белков, удаление которых из сусла и пива - первоочередная задача для повы­шения стойкости готового продукта. С этой целью рекомен­дуют интенсивное кипячение сусла с хмелем, которое на заводах, можно осуществлять, устанавливая в сусловарочных котлах дополнительную поверхность нагрева.

Отдельные авторы считают нежелательными длительные выдержки затора при температуре 50°С, так как наряду с увеличением аминного азота в сусле возрастает содержание высокомолекулярных белков.

Для наиболее полного удаления из сусла и пива веществ, вызывающих помутнение готовой продукции, в зарубежной литературе рекомендуют отделять оболочку солода при помо­ле и производить затирание без нее. Оболочку затирают от­дельно (без кипячения) и присоединяют к основному затору после кипячения отварок.

Готовое сусло не должно быстро охлаждаться, так как это преждевременно повышает вязкость сусла, затрудняет осветление его на данной стадии производства.

Для лучшего осветления пива и выделения наибольшего количества белков, выпадающих при низкой температуре, сбраживать сусло рекомендуется по холодному режиму, с ох­лаждением зеленого пива до 2-3°С к концу главного брожения. Дображивание необходимо вести при температуре 1-0°С. Особое внимание при изготовлении экспортного пива уделяют переохлаждению его перед фильтрацией и тщатель­ности процесса фильтрации. Чаще всего применяют двойную фильтрацию через фильтрмассу, последняя отделяет большее количество крупных коллоидных частиц.

В стандартах для каждого сорта пива указывают гарантийный срок, в течении которого оно должно сохранять свои потребительские достоинства, т.е. стойкость пива в сутках. Хранить пиво следует при температуре не выше 12 и не ниже 2°С в не освещенных помещениях. В этих условиях стойкость непастеризованного пива колеблется от 3 суток(Бархатное) до 17(Портер).

Гарантийный срок хранения пастеризованного пива, приготовленного с применением стабилизаторов 3 месяца, без применения стабилизаторов - 1мес. со дня розлива.