Товароведная экспертиза пива

Вторая стадия охлаждения сусла осуществляется в пластинчатыx теплообменниках или холодильниках типа «труба в трубе».

Наибольшее распространение  получил способ охлаждения сусла до начальной температуры брожения в пластинчатых теплообменниках, так как он позволяет исключить инфицирование сусла. Кроме того, пластинчатые теплообменники занимают меньшую площадь, их легко обслуживать.

Полученное осветленное  сусло в зависимости от вида пива должно отвечать определенным требованиям по концентрации (массовой доли сухих веществ), кислотности и цвету.

Брожение пивного  сусла.

Сусло, полученное на стадии осветления, превращается в пиво в  результате брожения, осуществляемого  пивными дрожжами. Большую часть  пива получают при низовом брожении, которое протекает в две фазы. В первой фазе в сусле, охлажденном до температуры сбраживания 5 ...9 ⁰С, протекает бурное брожение, продолжающееся короткое время (6 ... 14 сут). При этом температура сусла поднимается, как правило, до 10 ⁰С; образующийся диоксид углерода улавливается и используется как побочный продукт. Во второй фазе, которая называется дображиванием, более продолжительной по времени (от 21 дня до нескольких месяцев), молодое пиво при очень низкой температуре (-0,5 ... +3⁰С) насыщается образующимся диоксидом углерода в закрытых резервуарах (лагерных танках) и дозревает. Такой метод периодического (стационарного) брожения называется классическим.

Наряду с классическими  методами используют непрерывные способы  брожения и дображивания, позволяющие  ускорить эти процессы и повысить экономичность производства.

В пивоваренном производстве применяют дрожжи низового брожения вида Saccharomyces carlsbergensis, отвечающие следующим требованиям: они быстро и глубоко сбраживают сахара пивного сусла; хорошо осветляют пиво за счет быстрого оседания в виде хлопьев; придают пиву хорошо выраженный мягкий вкус и аромат. Ценные качества дрожжей не всегда присутствуют в одной расе. Поэтому применяют смесь дрожжей разных рас или ведут брожение на разных расах отдельно, а при дображивании молодое пиво смешивают.

Для накопления необходимого количества биомассы дрожжей чистую культуру разводят в стерильных условиях в две стадии: лабораторная и цеховая (отделение чистой культуры).

Выведенные дрожжи используют несколько раз. Дрожжи, используемые повторно, называют семенными. По окончании главного брожения на дне бродильного аппарата образуется осадок дрожжей из трех слоев. Нижний слой - это старые, с низкой бродильной активностью дрожжевые клетки; средний слой - наиболее активные дрожжевые клетки и белковые хлопья; верхний слой - мелкие дрожжевые клетки с пониженной способностью к оседанию, белковые взвеси и хмелевые смолы. В качестве семенных используют дрожжи из среднего слоя, предварительно процеженные и промытые водой. Каждый повторно используемый оборот семенных дрожжей называется генерацией. При достаточной биологической чистоте семенных дрожжей используют до 10 генераций.

Процессы, происходящие при  брожении сусла. В период главного брожения протекают биологические, биохимические  и физико-химические процессы.

К биологическим процессам  относится размножение дрожжей.

Пивное сусло содержит все необходимые для нормального  развития и размножения дрожжей питательные вещества.

Наиболее интенсивное  размножение дрожжей идет в первые сутки брожения, а затем по мере расходования питательных веществ и накопления продуктов брожения скорость размножения дрожжей снижается. К концу брожения количество дрожжевых клеток увеличивается в 2 ... 5 раз.

Основным биохимическим  процессом на этой стадии является спиртовое брожение - превращение  сахаров в этанол и диоксид  углерода ферментами дрожжей. В первую очередь сбраживаются моносахариды, затем дисахариды. Триозы (мальтотриоза) сбраживаются большей частью в период дображивания.

Наряду с главными (основными) продуктами брожения (C₂H₅OH и СО₂) пивные дрожжи образуют в небольших количествах побочные продукты: высшие спирты, сложные эфиры, альдегиды, органические кислоты и ряд других соединений. Эти вещества участвуют в формировании вкуса и аромата пива. На образование побочных продуктов брожения оказывают влияние штамм дрожжей, нормы их внесения, условия и режим брожения, состав сусла и др.

К физико-химическим процессам  относится изменение рН и rН₂. В процесс е брожения активная кислотность (рН) возрастает из-за образования углекислоты и органических кислот, что влечет за собой уменьшение рН с 5,3 ... 5,6 в начальном сусле до 4,3 .. .4,5 в молодом пиве. Увеличение кислотности обусловливает выделение части белков, дубильных и горьких веществ хмеля. Кроме того, выделяются мертвые дрожжевые клетки. Все эти частицы стремятся осесть на дно бродильного резервуара, но из-за сопротивления диоксида углерода, выделяющегося в виде пузырьков, часть более легких частиц выносится на поверхность бродящего сусла и образует пену в виде завитков различной высоты и формы. В процессе брожения пена постепенно опадает и на поверхности пива остается сплошной слой выделившихся частиц, называемый декой.

Окислительно-восстановительный  потенциал (rH₂) во время брожения понижается с 20 в начальном сусле до 10 ... 11 в молодом пиве, что связано с интенсивным потреблением кислорода дрожжами и торможением тем самым окислительных процессов.

Факторы, влияющие на брожение сусла. На процесс брожения решающее влияние оказывают температура, расход дрожжей, состав и концентрация сусла.

Самый эффективный способ изменения скорости брожения регулирование температуры. При низкой температуре брожение и размножение дрожжей замедляются, а при высокой - эти процессы ускоряются. При низовом способе брожения используют два температурных режима: холодный (5 ... 9 ⁰С) и теплый    (9 .. .14 ⁰С).

На скорость брожения оказывает влияние количество вводимыx дрожжей.

Как правило, норма введения дрожжей составляет 0,5 ... 0,8 л/гл сусла. Это соответствует (15 ... 20)10⁶ дрожжевых клеток в 1 см³ сусла. Уменьшение нормы возможно при высокой температуре сусла и проведении брожения в закрытых резервуарах. При использовании открытых резервуаров в сусло, зараженное термоустойчивы ми бактериями, норму дрожжей увеличивают. Кроме того, при продолжительном хранении семенных дрожжей их расход необходимо увеличить.

На ход брожения существенное влияние оказывают состав и концентрация сусла. Сусло должно содержать достаточное  количество кислорода; степень расщепления белков солода должна обеспечивать дрожжи достаточным количеством азотистых веществ; в сусле должно быть соблюдено определенное соотношение сахаров и несахаров и проведено хорошее осахаривание; перед сбраживанием рН сусла должен соответствовать 5,8; оптимальное содержание экстракта в начальном сусле 10 .. .12 %. Сусло с более низким содержанием экстракта не обеспечивает дрожжи необходимым питанием, а в сусле с экстрактивностью выше 18 % брожение замедляется.

Стадии главного брожения. В ходе главного брожения различают четыре стадии, отличающиеся внешним видом поверхности бродящего сусла (деки), температурой сусла, снижением экстрактивности, образованием диоксида углерода и этанола, а также осветлением молодого пива. В зависимости от внешнего вида поверхности бродящего сусла стадии брожения именуют: забел, брожение низких завитков, высоких завитков, образование деки.

Первая стадия главного брожения (забел) длится около суток и характеризуется интенсивным размножением дрожжей и незначительным сбраживанием сахаров, которое сопровождается выделением небольшого количества диоксида углерода в виде пузырьков. Через 12 ... 24 ч на поверхности сусла образуется равномерный слой белой пены.

На второй стадии брожения (низких завитков) скорость размножения дрожжей возрастает, интенсифицируются брожение и выделение диоксида углерода. Образуется плотная белая пена в виде завитков. Происходит заметное уменьшение экстракта (на 0,8 .. .1,2 % за 24 ч), возрастание температуры (от 0,5 до 0,8 ⁰С за 24 ч), снижение рН до 4,7 .. .4,9 от исходного 5,6. Этот период длится 2 ... 3 сут.

На третьей стадии (высоких или коричневых завитков) брожение достигает максимума. Пенообразование усиливается, высота завитков растет и достигает наибольшей величины, а завитки окрашиваются в коричневый цвет, так как диоксид углерода выносит на поверхность остатки взвесей, дубильно-белковые соединения, хмелевые смолы, которые на воздухе окисляются и придают завиткам коричневую окраску. Температура быстро возрастает, что требует охлаждения сусла. Содержание экстракта значительно снижается (на 1,0 ...1,8 % за 24 ч). Размножение дрожжей приостанавливается из-за уменьшения питательных веществ и в результате накопления продуктов брожения. К концу стадии рН снижается до 4,6 ...4,4 и остается на этом уровне и в дальнейшем. Продолжительность этой стадии 3 ...4 сут.

На четвертой стадии (образование  деки) прекращается размножение дрожжей и ослабевают брожение и выделение диоксида углерода, завитки постепенно опадают и образуется слой низкой и густой пены (деки). Происходит хлопьеобразование дрожжей и их оседание на дно. Молодое пиво осветляется. Расход питательных веществ (экстракта) снижается и к концу стадии достигает 0,2 ... 0,3 % за 24 ч. По достижении этого состояния главное брожение считается законченным. Продолжительность четвертой стадии около 2 сут.

Общая продолжительность  главного брожения в зависимости  от концентрации сусла и температуры процесса от 6 до 14 сут.

Способы брожения сусла. Брожение сусла осуществляют в охлаждаемом до 6 ...8 ⁰С помещении (бродильном цехе), в котором располагают бродильные аппараты открытого или закрытого типа, устанавливаемые в горизонтальном или вертикальном положении. Бродильный аппарат представляет собой цилиндрическую емкость объемом от 7 до 45 м³ с полусферическим днищем, изготовленным из нержавеющей стали и алюминия. Внутренняя поверхность аппаратов из стали имеет защитное покрытие. Внутри бродильного аппарата устанавливают трубчатые холодильники, через которые пропускают воду температурой 0,5 .. .1,0 ⁰С.

Самые распространенные способы  брожения периодический и полунепрерывный.

Периодический (традиционный) способ брожения осуществляется в одном аппарате при одновременном введении сусла и дрожжей. Количество вводимых дрожжей зависит от концентрации и температуры сусла, расы дрожжей и др. В среднем на гектолитр (100 л) сусла вносят 0,4 ... 0,8 л дрожжей. В первые двое суток брожения допускают повышение температуры бродящего сусла до 8 ... 9 ⁰С, а затем сусло охлаждают так, чтобы к концу брожения температура постепенно достигла 4…5 ⁰С. Брожение считается законченным при сбраживании 0,15…2,0 % экстракта за 24ч. Такой способ брожения имеет ряд недостатков: во-первых, сложно обеспечить требуемую глубину сбраживания экстракта, так как из-за снижения температуры дрожжи могут потерять бродильную aктивность; во-вторых, использование дрожжей 8 генераций обусловливает колебания в качестве пива из-за различного физиологического состояния дрожжей в каждой из генераций; в-третьих, молодое пиво, полученное таким способом, требует длительной выдержки для удаления ряда веществ, обусловливающих привкус молодого пива; в-четвертых, процесс брожения относительно продолжителен и может достигать 11 сут.

Полунепрерывный способ брожения осуществляется в закрытых вертикальных аппаратах, объединенных в одну линию, которая состоит из аппарата для предварительного брожения и пяти бродильных аппаратов. Аппарат предварительного брожения предназначен для поддержания дрожжей в самой активной физиологической фазе - логарифмической фазе роста при постоянной их концентрации. При таком способе брожения холодное пивное сусло фильтруется, насыщается кислородом и направляется в аппарат предварительного брожения, куда вводят двукратную норму дрожжей (1 л/гл). После перемешивания в течение 30 мин сусло оставляют в покое на 24 ч при температуре 6 ... 8⁰С. Затем половину содержимого аппарата предварительного брожения перекачивают в первый бродильный аппарат и доливают обе емкости свежим суслом. Через 24 ч очередную половину содержимого аппарата предварительного брожения направляют во второй бродильный аппарат и снова доливают эти аппараты свежим суслом. Эти манипуляции повторяют в течение 5 сут через каждые 24 ч до заполнения всех аппаратов. Затем молодое пиво температурой не выше 5 ос из первого бродильного аппарата перекачивают в аппарат дображивания, а освободившийся аппарат брожения готовят для следующего заполнения и т. д. Продолжительность цикла по данной схеме 1 ... 1,5 мес.

Дображивание  и созревание пива.

Молодое пиво имеет невыравненный вкус, содержит взвешенные частицы, в том числе дрожжевые клетки, а также определенное количество несброженных сахаров. Для достижения полноты вкуса, достаточной степени растворения диоксида углерода и осветления пиво дображивают в закрытых аппаратах при повышенном давлении и низкой температуре в лагерных отделениях.

При дображивании медленно сбраживаются оставшиеся в молодом пиве сахара, а выделяющийся при этом диоксид углерода растворяется в пиве. Так как с повышением давления и понижением температуры растворимость газов возрастает, для увеличения содержания СО₂ в пиве температура в лагерном отделении поддерживается на уровне 0 ... 3 ⁰С, а избыточное давление в лагерных аппаратах - на уровне 0,03 ... 0,045 МПа. Содержание диоксида углерода в пиве имеет важнейшее значение: СО₂ придает пиву приятный и освежающий вкус, участвует в пенообразовании, пре.10твращает пиво от соприкосновения с кислородом воздуха, по.1авляет развитие посторонних микроорганизмов. В молодом пиве содержание СО₂ составляет 0,15 ... 0,20 %, а в готовом - более 0,30%.

После полного сбраживания  сахаров идет процесс созревания пива. При созревании после охлаждения пива и выпадения в осадок веществ, которые растворяются при температуре главного брожения, происходит осветление пива. Благодаря осаждению дрожжевых клеток в пиве исчезает дрожжевой привкус. Происходит коагуляция хмелевых смол и смягчается привкус хмелевой горечи. В осадок переходят и белково-дубильные соединения.

В процессе созревания образуются эфиры, сложные эфиры и альдегиды, в результате чего пиво приобретает приятный вкус и аромат.

Дображивание проводят в  закрытых аппаратах горизонтального  или вертикального типа, которые  изготавливают из различных материалов (дерева, нержавеющей стали и алюминия). Объем лагерных бочек может составлять 10 гл, а металлических танков - до 2000 гл.

В любые аппараты пиво для  дображивания подают снизу самотеком или насосом. Заполняют до 96 ... 98 % геометрического объема аппарата. В момент активного дображивания диоксид углерода, полностью вытесняя воздух из аппарата, создает давление, которое способствует лучшему дображиванию пива. Для этого используют шпунт-аппараты, в состав которых входят манометр и предохранительный клапан. Манометр устанавливают на требуемое избыточное давление, которое выравнивается при превышении заданной величины медленным выпуском избытка СО₂. Оптимальный ход дображивания зависит от выбора времени шпунтования (преждевременное и позднее шпунтование недопустимы). Шпунтование считается своевременным при медленном росте давления в первые дни и быстром достижении требуемого избыточного давления.