Выбор и обоснование метода производства пива

Эндопептидазы и экзопептидазы солода имеют  различные оптимумы температур и  реакции среды (табл. 2.13). Эндопептидазы имеют оптимум рН, более близкий к рН затора, и они термостабильны, экзопептидазы более чувствительны к воздействию повышенных температур. Следовательно, при затирании эндопептидазы преимущественно расщепляют высокомолекулярные протеины до полипептидов.

 

Таблица 2.13 – Оптимальные условия для ферментов, расщепляющих белок в заторе

 

Как правило, заторы имеют рН 5,5...6,0, что указывает  на неблагоприятные условия для  действия экзопептидаз и расщепления  белковых веществ до аминокислот.

 Ионы  солей, присутствующие в воде, могут оказывать прямое 
или косвенное влияние на процесс, затирания. Прямое воздействие ионов солей воды на протеолитические ферменты может вызвать их активирование или ингибирование.

Концентрация  затора при прочих равных условиях влияет на накопление в нем продуктов, распада белков и на рН среды. При затирании густых заторов рН понижается, что связано с переходом в раствор веществ солода, обладающих кислой реакцией. В густыx заторах ферменты лучше защищены от разрушения, а это благоприятствует каталитическому действию эндопептидазы. Густым считается затор с соотношением солода и воды 1: 3, жидким — с соотношением 1:5.

Расщепление сложных эфиров фосфорной  кислоты. Кислотность и буферная система пивного сусла зависят от действия фермента фосфатазы. Важнейшей солодовой фосфатазой является фитаза, расщепляющая фитин до образования неорганических фосфатов и инозита. Оптимальные условия действия фитазы: рН 5,0...5,5, температура 40...50 ^оС.

Неферментативные процессы.  В результате выщелачивания из солода в раствор переходят минеральные соли, дубильные и горькие вещества, сахара; происходит взаимодействие солей воды с солями сусла и последних. Окисляются дубильные вещества, усиливающие окраску между собой. При кипячении затора в раствор переходят гемицеллюлозы и пектины, белковые вещества частично коагулируют, повышаются набухание и клейстеризация агрегатов клеток, усиливается цветность.

Из неферментативных процессов особое значение имеет реакция образования меланоидинов. Здесь важную роль играют продукты щелочного разложения моносахаридов, которые при взаимодействии с аминокислотами дают меланоидины. Протекание неферментативных процессов можно регулировать изменением условий затирания.

Следовательно, при выборе способа затирания  необходимо учитывать условия протекания основных ферментативных и неферментативных процессов.

 

 

 

 

 

2.3.2 Процессы, протекающие при кипячении сусла с хмелем

При кипячении  увеличивается массовая доля сухих  веществ в сусле, поскольку при  промывании дробины оно становится разбавленным.

Во время  двухчасового кипячения сусла с  хмелем повышается массовая доля сухих  веществ, примерно на 1,6...2,0 %, если часовое испарение воды составляет 8...12 % от общего объема сусла. Одновременно во время кипячения сусло стерилизуется, а оставшиеся ферменты инактивируются, что очень важно, так как ферменты в активном состоянии отрицательно влияют на последующие технологические процессы.

В результате кипячения значение рН уменьшается  с 5,9 до 5,6, вследствие этого образуются первичные фосфаты и кислые меланоидины.

Цветность светлого пива, пересчитанная на 12%-ное  содержание сухих веществ экстракта, повышается приблизительно с 0,5 до 0,9 см³ раствора йода концентрацией 0,1 моль/дм³ на 100 см³ воды. Это связано с меланоидинообразованием, а также с окислением полифенолов. Полифенольные соединения хмеля благоприятствуют выпадению белковых веществ в осадок при кипячении.

Коагуляция белковых веществ. Этот процесс протекает в две стадии: денатурация и собственно коагуляция.

Денатурация — первая стадия — это потеря белками связанной воды, что влечет за собой переход мицелл из лиофильного (гидратизированного) состояния в лиофобное (дегидратизированное). Мицеллы денатурированных белков удерживаются в суспензированном состоянии только благодаря собственному электрическому заряду. Денатурация внешне характеризуется появлением мути. Электролиты ускоряют процесс денатурации.

Когда силы молекулярного притяжения преодолевают силы электростатического отталкивания мицелл, дегидрированные мицеллы слипаются и образуют крупные хлопья, наступает вторая стадия процесса — собственно коагуляция.

Коагуляции  белковых веществ  благоприятствуют высокая температура, продолжительность и интенсивность кипячения сусла. Коагуляция усиливается с увеличением времени кипячения сусла. До кипячения в нем содержится около 6,0 мг на 100 см³ коагулируемого азота, а после кипячения в течение 2 ч остается около 2,0 мг на 100 см³. При интенсивном кипячении процесс коагуляции белковых веществ протекает быстрее и полнее.

Белковые  вещества коагулируют быстрее в  сусле низкой концентрации, а при повышенной массовой доле сухих веществ коагуляция замедляется. При рН 5,2 наблюдается интенсивная коагуляция белков, хотя она происходит и при рН 5,0...5,4.

Остаточное  содержание коагулируемых белковых веществ в сусле имеет существенное значение для пеностойкости и  стабильности пива. При высоком их содержании улучшается стойкость пены, но одновременно ухудшается коллоидная стойкость пива. Для пива длительного хранения стараются добиться наименьшего содержания коагулируемых белковых веществ.

Растворение и превращение хмелевых веществ. В процессе кипячения сусла с хмелем происходят растворение и превращение составных частей последнего: горьких, ароматических и полифенольных веществ.

Хмелевые  вещества растворяются лишь в горячем  сусле. Растворимость α-кислот при рН 5,9 составляет 480 мг/дм³, а β-кислот — 12 мг/дм³, при рН 5,2 растворимость α-кислот понижается до 80 мг/дм⁵, β-кислот — до 8 мг/дм³.

Растворимость мягких смол в сусле больше, чем  горьких кислот, из которых они образуются. При кипячении составные части α-кислот — гумулон, когумулон и адгумулон — претерпевают изомеризацию и превращаются в изогумулон, изокогумулон и изоадгумулон. Эти вещества обладают горьким вкусом и большей растворимостью в воде, пивном сусле и пиве, чем до изомеризации.

Горькие β-кислоты при кипячении не подвергаются изомеризации, плохо растворимы, и из хмеля их извлекается очень небольшое количество. Из твердых смол только одна фракция (α-смола) растворима в воде и обладает некоторой горечью, являясь слабым антисептиком.

Непосредственным  источником горечи пива являются вещества, образующиеся из хмелевых веществ при кипячении сусла в результате их изомеризации и окисления. Основная горечь пива обусловлена изомерными соединениями α-кислот. При кипячении сусла с хмелем изомеризация осуществляется через стадию образования изо-α-кислот в виде цис- и транс-изогумулона. При этом изомеризация протекает наиболее часто в соответствии с кинетическим уравнением первого порядка.

На процесс  изомеризации α-кислот влияют многие технологические факторы, например состав α-кислот, рН среды, продолжительность кипячения сусла с хмелем и т. д.

Качественный  состав гомологов α-кислот у некоторых сортов хмеля может отличаться, что сказывается на содержании изо-α-кислот в пиве. Это объясняется тем, что изомеризуетсй 35...41 % гумулона, 38...59 % когумулона и 41...67 % адгумулона.

Продолжительность кипячения сусла с хмелем также  влияет на образование изо-α-кислот. Так, после 30 мин кипячения сусла образуется более половины общего количества изо-α-кислот, а после 90 мин оно приближается к максимальному значению.

После кипячения  сусла с хмелем в течение 2 ч  изомеризация α-кислот прекращается; при более длительном кипячении из изогумулонов образуются гумулиновые кислоты, не обладающие горьким вкусом. Поэтому кипячение сусла с хмелем более 2 ч не только не способствует использованию горьких веществ хмеля, но может привести к частичной потере их.

Часть горьких  веществ теряется при брожении вследствие смещения значения рН и их адсорбции на дрожжах или при всплытии 
с пузырьками диоксида углерода. Лишь около 20...40 % исходных 
горьких веществ присутствует в пиве.

При кипячении  сусла с хмелем одновременно с  изомеризацией протекает и процесс  окисления α-кислот, а также изо-α-кислот. В пиве присутствует до 0,1 % продуктов окисления изо-α-кислот, играющих незначительную роль в создании горечи, но положительно влияющих на пеностойкость пива. В большей степени влияют на горечь неизогумулиновые горькие соединения, которые, как правило, являются продуктами окисления α- и β-кислот.

Вкус  и аромат пива обусловлены совместным присутствием хмелевых веществ, белков, аминокислот и полифенолов хмеля.

Роль  эфирных масел в формировании вкуса и аромата пива определяется их составом и количеством. Для получения пива со стойким ароматом и приятной горечью в хмеле должно содержаться больше сесквитерпенов (кариофилленов, гумуленов) и меньше мирцена.

Полифенольные вещества принимают участие в  формировании вкуса пива в комплексе  с горькими и другими веществами и способствуют пеностойкости.

Следовательно, присутствующие в хмеле смолы, эфирные  масла, полифенолы и другие соединения участвуют в формировании 
качества пива.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.3 Процессы, протекающие при осветлении и  охлаждении сусла

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

При быстром  охлаждении осаждаются большинство  взвесей горячего сусла и часть взвесей охлажденного сусла. Взвеси охлажденного сусла начинают интенсивно выпадать в осадок при температуре ниже 60 ^оС, а при более высоких температурах переходят в раствор в противоположность взвесям горячего сусла (табл. 2.14).

 

Таблица 2.14 – Влияние температуры на осаждение взвесей охлажденного сусла