Технология производства пива

Затем в солодовый затор перекачивают несоложеный затор, добавляя его порциями. Подачу первой порции заканчивают, когда температура затора достигнет 63С. При этой температуре его выдерживают 30 мин. После этого в него перекачивают оставшуюся часть прокипяченного затора, поднимая температуру всего затора до 68-70оС, и выдерживают 30мин. в конце этой паузы отбирают для второй отварки 1/3 затора, доводят его до кипения, кипятят 10 мин и перекачивают двумя частями в основной затор. При достижении в основном заторе температуры 72-73оС перекачку прекращают, проверяют полноту осахаривания и при необходимости выдерживают затор до полного осааривания. Перкачивая оставшуюся часть прокипяченного затора, поднимают температуру всего затора до 76-77оС, после чего передают на фильтрование.

Затирание с применением Амилосубтилина Г10х Процесс можно проводить по одно- и двухотварочному способу. При работе по одноотварочному способу вначале готовят первую отварку. Для этого в заторный котел набирают четырехкратное к массе зернопродуктов количество воды температурой 47оС., добавляют 10-20% солода и всю ячменную муку. Температура смеси понижается до 45оС. Ферментный препарат размешивают в воде в какой либо емкости и вносят в котел. Выдерживают паузы по 30 мин при 45, 63, и 70оС. Паузу при 45оС считают с момента добавления препарата. Затор нагревают до кипячения и кипятят не более 15 мин. Во время нагревания и пауз затор непрерывно перемешивают.

Пред началом нагревания первой отварки до кипения во вторй заторный котел набирают воду температурой 47-53оС, засыпают туда солод и смесь выдерживают до окончания кипячения первой отварки. Затем в первую отварку медленно перекачивают в солодовый затор, в результате чего температура повышается до 63С, выдерживают 30-40 мин, нагревают до 70-72оС, выдерживают до полного осахаривания, нагревают до 75-76оС и перекачивают на фильтрование.

 

Производство пива.

Общие понятия о брожении.

Спиртовое брожение сусла под действием  ферментов дрожжей – это основной процесс при производстве пива. В  процессе брожения происходит изменение  химического состава сусла и  превращение его в ароматный напиток – пиво.

В зависимости от вида применяемой  чистой культуры дрожжей и температуры  в сусле проходит верховое и низовое  брожение. Верховое брожение сусла  проводят при 14-25оС, низовое- при 6-10оС. Наиболее распространено низовое брожение. Различают две стадии брожения: главное брожение и дображивание.

При главном брожении, когда сбраживается основная масса сахаров пивного  сусла, получают молодое пиво, которое  представляет собой мутную жидкость со своеобразным ароматом и вкусом. При дображивании молодого пива с пониженной температурой (0-2С) происходит медленное сбраживание оставшихся в нем экстрактов, осветление, созревание пива и насыщение его диоксидом углерода. Главное брожение проводят при атмосферном давлении в течении 7-10 сут, а дображивание- под избыточным давлением 0,03-0,07 МПа в течении 21-90 сут.

Помещение, где находятся бродильные аппараты, называют цехом брожения, а закрытые аппараты для дображивания располагаются в цехе дображивания.

Разделение процесса брожения пивного  сусла на две стадии характеризуемые разной температурой, обусловлено главным образом низким уровнем развития холодильной техники и затруднениями поддержания заданных температур. В тоже время этот способ позволяет уменьшить энергопотребление.

Разработаны новые технологии брожения и дображивания в одном аппарате цилиндроконической формы. Система охлаждения и хорошая тепловая изоляция аппаратов дают возможность легко поддерживать заданную температуру во время всего процесса.

При брожении большое значение имеет  первоначальный состав сусла( содержание в нем сбраживаемых сахаров, несбраживаемых углеводородов, азотистых веществ, фосфатов, неорганических солей и др.) и дрожжи.

В пивоварении применяют специальные  расы чистых культур пивных дрожжей. Они должны обладать высокой активностью( бродильная активность- способность дрожжей возбудить спиртовое брожение), способностью к оседанию( осветление пива, вызываемое оседанием дрожжей на дно бродильного аппарата), придавать пиву характерный аромат и мягкий вкус.

Пивные дрожжи.

Строение дрожжевой клетки. Дрожжи - одноклеточные организмы, относящиеся к классу сумчатых грибов. Форма дрожжевых клеток бывает овальной, округлой и эллиптической.

Дрожжевая клетка имеет клеточную  стенку 1, под которой располагается  цитоплазматическая мембрана. Мембрана обладает избирательной проницаемостью, оказывая влияние на обмен веществ между клеткой и средой.Например, молекулы аминокислот и глюкозы проникают через мембрану быстрее, чем ионы металлов, которые меньше по размеру. Внутри клетки содержится круглое или овальное ядро 2, окруженное двойной мембраной. Внутри ядра расположено ядрышко. Ядро необходимо для процессов обмена веществ, обеспечивающих рост и размножение дрожжей.

 

 

Основой клетки является цитоплазма 3, представляющая собой вязкую, слегка желтоватую жидкость. Она выполняет многие функции так, например, первая стадия дыхания и спиртовое брожение протекают непосредственно в цитоплазме. Здесь же находятся структурные элементы клетки: вакуоль 4, митохондрии 5, рибосомы 6. Митохондрии- это очень мелкие частицы каплеобразной формы, в которых происходят процессы, связанные с окислительным обменом веществ. Рибосома представляет собой пузырек, окруженный мембраной. Рибосомы являются местом, где происходит синтез белков. Вакуоли- полости, наполненные клеточным соком и отделенные от цитоплазмы вакуолярной мембраной. В них находится метахроматин, обусловливающий рост и размножение дрожжевых клеток. В вакуолях протекают окислительно – восстановительные процессы.

Расы пивных дрожжей. В пивоваренном производстве используют только культурные дрожжи, которые относятся к семейству сахаромецетацеа (Saccharomycetaceae) и к роду сахаромицес (Saccharomyces). Различают дрожжи низового брожения сахаромицес карлсбергенсис (Saccharomyces carlsbergensis) и дрожжи верхового брожения – сахаромицес церевизие (Saccharomyces cerevisiae).

Первоначально были известны дрожжи верхового брожения, так как брожение проходило только при обычной  температуре (как в виноделии, хлебопечении). желая получить напитки, насыщенные углекислым газом, стали проводить брожение при низких температурах. Под влиянием изменившихся внешних условий и были получены дрожжи низового брожения с определенными свойствами.

В пивоварении применяют разновидности  дрожжей, отличающихся друг от друга  одной или несколькими особенностями. Их получают из одной клетки. такие культуры называют расами ( штаммами).

Способность дрожжей к хлопьеобразованию  имеет важное значение для технологии сбраживания пивного сусла, так как способствует ускорению осветления пива и облегчает съём дрожжей из бродильного аппарата после брожения с последующим использованием их в качестве семенных дрожжей. Низкая температура при брожении содействует хлопьеобразованию.

Реакция среды сильно влияет на свойства дрожжей. Например, в кислой среде  при рН менее 3 и в щелочной при рН более 8 хлопьевидные дрожжи становятся пылевидными. Хлопьевидные дрожжи по сравнению с пылевидными имеют более крупные клетки, меньше подвержены автолизу, дают большой прирост биомассы, обладают меньшей бродильной активностью, образуют меньше диацетила и высших спиртов в пиве, что положительно сказывается на его качестве.

Пивные дрожжи должны отвечать следующим  требованиям: Быстро сбраживать сусло, хорошо образовывать хлопья и осветлять  пиво в ходе брожения, придавать  пиву чистый вкус и приятный аромат.

Бродильную активность дрожжей  определяют по степени сбраживания  сусла. Степень сбраживания (V) –это показатель , выраженный в процентах  характеризующий отношение массы  сброженного экстракта (Е-е) к массе  сухих веществ в начальном сусле (Е):

 

V= ((E-e)100)/ Е,

 

Где е- содержание в пиве экстрактивных  веществ, % к массе пива.

По степени сбраживания дрожжи делятся на сильно-, или высокосбраживающие (степень сбраживания 90-100%), среднесбраживающие (80-90%), слабо, или низкосбраживающие (менее 80%).

К сильносбраживающим относятся дрожжи рас: 11, F (получена в Чехии), штамм 8а(М). Дрожжи расы 11 нетребовательны к качеству сырья, хорошо оседают, пиво характеризуется полным вкусом. Дрожжи расы F хорошо осветляют пиво, придают ему приятный аромат, устойчивы к инфекции. Дрожжи штамма 8а (М) имеют высокую бродильную активность, повышенный коэффициент размножения, хорошо оседают. Использование этих дрожжей дает возможность сократить длительность главного брожения с 7 до 5 сут. и получить пиво с хорошим вкусом.

К среднесбраживающим относятся дрожжи рас 776, 41, 44, S( львовская), Р ( Чехия), А (рижская). Дрожжи расы 776 неприхотливы к сырью, их можно использовать для приготовления пива с применением несоложеных материалов. Готовое пиво имеет удовлетворительный вкус резкую хмелевую горечь. Дрожжи рас 41, 44, S, Р обладают хорошей способностью оседания, вкус пива чистый мягкий, Дрожжи расы 44 дают возможность получать хорошее пиво при применении воды повышенной жесткости. Дрожжи рас F, A хорошо осветляют пиво, устойчивы к инфекции.

Для темных и специальных сортов пива применяют дрожжи верхового  брожения. Требования, предъявляемые к качеству дрожжей, не всегда удовлетворяются одной расой, поэтому в производстве применяют смесь рас или ведут брожение сусла отдельно на разных расах, а затем смешивают молодое пиво.

 

 

 

                     Главное брожение.

 

Условия главного брожения. В бродильном цехе высота потолков 4,8 – 6м; полы, потолки, стены для снижения потерь холода покрыты теплоизоляционным материалом. Если бродильные аппараты устанавливают в несколько ярусов, то высота помещения увеличивается. Температура воздуха в цехе должна быть около 6С, влажность - не более 75%, количество диоксида углерода – не более 0,1%.

Охлаждение воздуха в бродильном цехе осуществляют с помощью воздухоохладителей, установленных в цехе или в отдельном помещении. Воздухоохладитель представляет собой батарею в которой циркулирует холодный рассол. Воздух из цеха брожения отбирается вентилятором, подается не воздухоохладители и охлажденным снова возвращается в цех. Этот способ обеспечивает постоянную температуру в цехе и хорошую вентиляцию.

По другому способу воздух охлаждают  посредством ребристых или гладкотрубных  холодильников, подвешенных в цехе к потолку. В этом случае в помещении устанавливается приточно- вытяжная вентиляция, необходимая для удаления влаги и выдеяемого при брожении диоксида углерода.

Главное брожение проводят в открытых и закрытых бродильных аппаратах. Бродильные аппараты изготавливают прямоугольной  или цилиндрической формы (в виде танков).

При применении прямоугольных аппаратов  площадь цеха используется наиболее полно. В боковой стенке прямоугольного аппарата на высоте 10-15 см от дна имеется  патрубок для слива молодого пива, а в днище- патрубок для слива  дрожжей, внутри установлен охлаждающий змеевик для отвода тепла, выделяющегося при брожении.

На производстве наиболее широкое  распространение получили горизонтальные цилиндрические танки.

 

Рис.5-Схема горизонтального цилиндрического  танка.

 

Танк представляет собой герметичный цилиндрический сосуд вместимостью от 8 до 50 м3, Снабженный охлаждающим змеевиком. На нем имеется штуцер для присоединения пивных шлангов, кран1 для наполнения и спуска пива, люк 2 для осмотра и мойки внутренней полости, кран 3 для отбора проб, штуцеры 4 и 6, для установки шпунт - аппарата и штуцер 7 для установки манометра, а также предохранительный клапан 5. Для обеспечения достаточного осветления молодого и готового пива танки для главного брожения изготавливают диаметром не более 2,4 м, а танки для дображивания –3,6 м.

Вместимость одного танка подбирают  с учетом объёма сусла, получаемого  от одного, двух и более заторов. Число танков в цехе определяют в зависимости от числа варок затора в сутки и продолжительности процессов главного брожения.

Процессы, протекающие при главном  брожении. При спиртовом брожении в сусле протекают биологические, биохимические, физико- химические процессы. Питательные вещества , поступающие  в дрожжевые клетки из сусла, под  действием ферментов превращаются в различные промежуточные продукты, расходуемые на спиртовое брожение и рост дрожжей( биологический процесс) происходит в начальной стадии сбраживания пивного сусла и заканчивается задолго до конца брожения.

Основным биохимическим процессом  брожения является превращение сбраживаемых сахаров в этиловый спирт и диоксид углерода:

 

С6Н12О6=2 СН3СН2ОН +2СО2

 

Эта реакция сопровождается выделением тепла.

Большая часть экстракта сусла  состоит из углеводов, из них около 75% сбраживаются (сбраживаемые сахара)

Часть экстракта составляют несбраживаемые вещества. К ним относятся декстрины, белки, минеральные вещества и др.

Сахара сбраживаются в определенной последовательности, что обусловлено  скоростью их проникновения в  дрожжевую клетку. В первую очередь  сбраживается фруктоза и глюкоза. Сахароза предварительно гидролизуется ферментом β- фруктофуранозидазой дрожжей до глюкозы и фруктозы, которые также расходуются в первую очередь. После фруктозы и глюкозы дрожжи поглощают мальтозу, которая под действием фермента α- глюкозидазы превращается в легкосбраживаемую глюкозу. Мальтотриоза расходуется дрожжами медленно и не полностью. В сусле, богатом мальтозой, мальтотриоза почти не сбраживается. Около 2% сахаров используются на построение дрожжевых клеток.

Этиловый спирт и диоксид углерода являются основными продуктами спиртового брожения. Кроме того, в сусле накапливается глицерин, уксусный альдегид, уксусная, янтарная, лимонная и молочная кислоты. В качестве побочных продуктов брожения из аминокислот образуются высшие спирты, оказывающие влияние на вкус пива.

Вредное влияние на качество пива оказывают продукты брожения диацетил и ацетоин, которых много в  молодом пиве. Диацетил придает пиву медовые запах ипривкус, а ацетоин- затхлый привкус. При дображивании концентрации этих веществ резко снижаются и их влияние на вкус и запах пива становятся незначительными.

В результате сбраживания сахаров, преимущественно в аэробных условиях, пивное сусло превращается в молодое  пиво. Все образовавшиеся в нем  продукты спиртового брожения участвуют в формировании специфического вкуса и аромата пива. При дображивании, когда температура молодого пива снижается, в бродильном аппарате создается избыточное давление, а условия брожения становятся близкими к анаэробным, Размножение дрожжевых клеток в это время резко ограничено и сбраживаемые сахара расходуются преимущественно на образование спирта и диоксида углерода.