Жесткость воды и ее солевой состав регулируют, применяя различные способы водоподготовки: реагентный, ионообменный, электродиализный и мембранный, основанный на принципе обратного осмоса.

Для удаления неприятного  запаха воду дезодорируют путем пропускания  через колонку, заполненную активированным углем.

Хмель и хмелепродукты. Хмель — традиционное и наиболее дорогостоящее сырье пивоваренного производства. Он придает пиву специфический горький вкус и аромат, способствует удалению из сусла некоторых белков, служит антисептиком, подавляя жизнедеятельность контаминирующей микрофлоры, и повышает пеностойкость пива. Различают два основных вида хмеля: горький и ароматический. В пивоварении используют преимущественно женские соцветия ароматического хмеля — хмелевые шишки, содержащие лупулин. В состав последнего входят ароматические и горькие вещества.

Горькие хмелевые вещества включают - и -кислоты. мягкие -, - и твердые смолы. Содержание -кислот в зависимости от сорта хмеля может достигать 16 %. Наиболее ценные для пивоварения производные -кислот — изосоединения обеспечивают около 90 % горечи пива.

Ароматические вещества представлены в основном эфирным маслом, содержание которого колеблется от 0,3 до 2 %. Важная составная часть хмеля — дубильные вещества, количество которых достигает 3 %.

По назначению хмель разделяют на две группы: тонкие сорта с содержанием горьких веществ около 15 % и -кислот от 3 до 5 %, используемые для производства пива по классической технологии, и грубые сорта с содержанием горьких веществ более 20 %, предназначенные для изготовления порошков, гранул и экстрактов. В пивоварении используют высушенные хмелевые шишки, молотый, гранулированный или брикетированный хмель, а также различные хмелевые экстракты.

Хмель и хмелепродукты  следует хранить в сухом, темном и охлажденном помещении с температурой от 0 до 2 "С и относительной влажностью воздуха не выше 70 %.

Ферментные  препараты. Используют при применении более 20 % несоложеного сырья в количестве от 0,001 до 0,075 % к массе перерабатываемого сырья.

Применяют амилолитические (Амилосубтилин Г10х, Амилоризин Пх и  др.), протеолитические (Протосубтилин  Г10х), цитолитические (Цитороземин П10х, Целлоконингин П10х и др.) ферментные препараты, а также их смеси в  виде мультиэнзимных композиций.

Амилолитические препараты применяют при затирании при повышенном количестве несоложеного сырья и низком качестве исходного сусла. Они существенно повышают выход экстракта и улучшают качество сусла.

Протосубтилин Г10х используют при повышенных количествах несоложеного сырья и для улучшения качества сусла из некачественных солодов, а также для ликвидации коллоидных помутнений в пиве. Цитолитические препараты повышают выход экстракта за счет гидролиза некрахмальных полисахаридов, в основном гемицеллюлозы. Одновременно повышаются качество сусла и стойкость пива.

Наиболее перспективным  средством является применение мультиэнзимных композиций (МЭК), которые, позволяют  сохранить высокое качество «Жигулевского» пива при использовании до 60 % несоложеного сырья.

Получение пивного сусла

Затирание. Цель затирания — экстрагирование растворимых веществ солода и несоложеного сырья и превращение под действием ферментов нерастворимых веществ в растворимые с последующим переводом их в раствор. Вещества, перешедшие в раствор, называют экстрактом.

Затирание включает три стадии: смешивание измельченных зернопродуктов с водой, нагревание и выдерживание полученной смеси при заданном температурном режиме. При этом количество единовременно обрабатываемых измельченных зернопродуктов называют засыпью, объем применяемой воды — наливом, а полученный продукт—затором.

Превращения при затирании. На первых стадиях затирания в раствор переходят углеводы, частично белки и продукты их гидролиза, пектиновые, дубильные и горькие вещества, ферменты и минеральные соли, составляющие 10...15 % сухих веществ солода. В несоложеном сырье их примерно в 2...3 раза меньше. Основные же компоненты зернопродуктов — крахмал и белки нерастворимы. Поэтому их перевод в растворимое состояние осуществляется в результате направленного действия соответствующих ферментов.

Гидролиз  крахмала начинается при солодоращении. При затирании крахмал проходит три стадии: клейстеризацию, разжижение и осахаривание. Собственно гидролиз крахмала (осахаривание) представляет собой разжижение крахмального клейстера, которое сопровождается накоплением в среде декстринов, мальтозы и глюкозы.

Схематически  гидролиз крахмала можно представить  в виде схемы: Крахмал —Амилодекстрины - Эритродекстрины -  Ахро-декстрины -  Мальтодекстрины - Мальтоза - Глюкоза.

Процесс осахаривания контролируется по йодной реакции, так как крахмал и  декстрины дают различный цвет с  йодом: крахмал и амилодекстрины — синий, Эритродекстрины — краснобурый, ахродекстрины и другие продукты гидролиза цвет йодного раствора не изменяют. Поэтому термин «осахаривание» в бродильном производстве означает не процесс превращения крахмала в сахара, а исчезновение окраски йодного раствора.

К гидролизу  крахмала при затирании предъявляют  следующие требования: сусло не должно содержать амило- и эритродекстринов, дающих окраску с йодом, но кроме мальтозы в сусле должны содержаться ахро- и мальтодекстрины, придающие пиву полноту вкуса и повышающие его вязкость. При правильно проведенном затирании, из крахмала должно образоваться 20... 30 % декстринов и 70.-.80 % «сырой» мальтозы, к которой относятся все продукты гидролиза крахмала, обладающие редуцирующей способностью, в пересчете на мальтозу.

Цитолитические ферменты гидролизуют гемицеллюлозы и гумми-вещества, входящие в состав клеточных стенок зернового сырья. При этом образуются декстрины, глюкоза, ксилоза и арабиноза. Продукты гидролиза некрахмальных полисахаридов повышают выход экстракта, снижают вязкость раствора, благоприятно влияют на вкус пива, образование пены и ее устойчивость.

Однако  гидролиз некрахмальных полисахаридов  зависит от действия протеолитических ферментов на белок, с которым  эти вещества связаны

Как и  крахмал, белки начинают гидролизоваться  в процессе солодоращения. Их гидролиз происходит в основном под действием эндопептидаз солода. Ферментативное расщепление белков можно представить в следующем виде: Белки - Альбумоэы – Пептоны – Полипептиды – Пептиды - Аминокислоты. Около 35 % белков (от общего содержания в сырье) должно переходить при затирании в сусло. Рекомендуется следующее соотношение фракций продуктов гидролиза белка (%):

А:В:С = 25:15:60. Пептоны и полипептиды (фракция  В) обусловливают образование пены пива, а пептиды и аминокислоты (фракция С) необходимы для питания дрожжей. Высокомолекулярные продукты гидролиза белка (фракция А) влияют на стойкость пива. Поэтому недостаточный гидролиз белка приводит к резкому снижению органолептических свойств пива и его стойкости при хранении.

При затирании  протекают также многочисленные неферментативные процессы: экстракция образующихся растворимых веществ, образование меланоидинов, частичная коагуляция белка и др.

Факторы, влияющие на затирание. Основные факторы, влияющие на выход экстракта и  его состав, — это соотношение фермент: субстрат, продолжительность процесса, температура и рН затора.

С увеличением  концентрации затора ферментативные реакции замедляются. Поэтому концентрация затора обычно не превышает 16 %. Обычно на затирание 100 кг зернопродуктов расходуют 350.-.500 л воды.

В табл.2 приведены оптимальные значения температуры и рН важнейших ферментов, гидролизуюших крахмал, некрахмальные полисахариды и белки при затирании. Влияние температуры обусловлено температурным оптимумом и термостабильностью ферментов. Так, при 63 ˚С образуется большое количество мальтозы и мало декстринов. С повышением же температуры до 70 °С гидролиз крахмала протекает быстрее, но вследствие инактивации -амилазы накапливаются преимущественно декстрины.

Таблица 2

Значение  температуры и рН ферментов

Оптимум рН для действия ферментов зависит  от температуры среды. Как правило, с повышением температуры повышается и рН-оптимум. Так, для совместного  действия амилаз при температуре затора 65 ˚С рН-оптимум 5,6.

С увеличением  продолжительности затирания в  сусле накапливаются низкомолекулярные продукты гидролиза крахмала и белков.

Важнейшими  температурными паузами при затирании  являются 50...52; 60.-.65; 70 ˚С. во время которых максимальную активность соответственно проявляют эндопептидаза, - и -амилаза.

Способы и технологические режимы затирания. Приготовление затора начинают со смешивания дробленых зернопродуктов с водой при температуре 37...40 ˚С, которое осуществляется в заторном аппарате при включенной мешалке. Далее затирание ведут настойным или отварочным способом.

Настойный способ заключается в постепенном  нагреве всего затора от 40 до 70 ˚С со скоростью 1 ˚С/мин и выдерживании при температуре 40; 52; 63 и 70 ˚С по 30 мин. Далее затор нагревают до 72 ˚С и выдерживают до полного осахаривания по пробе на йод. Затем осахаренный затор подогревают до 76...77 ˚С и направляют на фильтрование. Полученное этим способом сусло богато ферментами, содержит много мальтозы и аминокислот, мало декстринов и поэтому сильно сбраживается. Однако выход экстракта при отварочном способе выше. Это обусловлено тем, что при отварочных способах затор подвергают не только ферментативному, но и физическому воздействию (кипячению).

Сущность  отварочного способа состоит в том, что отдельные части затора (отварки) кипятят, а затем смешивают с остальной частью затора, постепенно повышая его температуру до 75 ˚С. При кипячении крахмальные зерна из крупных частиц дробленых зернопродуктов переходят в раствор, клейстеризуются и подвергаются действию ферментов. Различают следующие варианты отварочных способов: с одной, двумя, тремя отварками или кипячением всей густой части. Наиболее распространенные — одно- и двухотварочные способы. При отварочных способах затирание ведут в двух заторных аппаратах, один из которых используют для кипячения отварки.

Несоложеное сырье затирают в смеси с солодом  или подрабатывают отдельно, а затем смешивают с солодом и готовят общий затор.

В табл.3 в качестве примера рассмотрен технологический режим одноотварочного способа затирания, при котором все сырье — солод, ячмень и ферментный препарат — затирают одновременно, начиная с температуры 40 ˚С. 
 
 
 

Таблица 3

Технологический режим одноотварочного способа  затирания