Выбор и обоснование метода производства пива

 

Высокое содержание взвесей охлажденного сусла  может отрицательно сказываться на брожении из-за загрязнения дрожжевых клеток, а также на ухудшении вкуса и белковой стойкости пива.

По этим причинам при температуре около 60 ^оС стремятся максимально отделить взвеси охлажденного сусла.

При охлаждении также происходит насыщение сусла  кислородом. Окислительные процессы под действием поступающего кислорода энергичнее протекают при более высокой температуре; сусло темнее, резко понижаются хмелевой аромат и горечь. Эти явления нежелательны для качества сусла. Одновременно кислород способствует коагуляции белков и образованию осадка в сусле, благодаря чему оно лучше осветляется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.4 Процессы, протекающие при главном брожении.

При спиртовом  брожении в сусле протекают биологические, биохимические и физико-химические процессы.

Основным биохимическим процессом брожения является превращение сбраживаемых сахаров в результате культивирования дрожжей в этиловый спирт и диоксид углерода. Но наряду с первичными продуктами часть сахара расходуется на образование побочных вторичных продуктов.

кДж/(г/моль)

Сахара  сбраживаются в определенной последовательности, что обусловлено скоростью их проникновения в дрожжевую клетку. В первую очередь сбраживаются свободные  фруктоза и глюкоза. После фруктозы и глюкозы дрожжи расходуют мальтозу, которая под действием фермента превращается в легко сбраживаемую глюкозу. Мальтотриоза расходуется дрожжами медленно и не полностью. Около 2% сахаров используется на построение дрожжевых клеток.

Вторичные продукты брожения, образующиеся из сахаров: биомасса дрожжей, глицерин, уксусный альдегид, уксусная, янтарная, лимонная и молочная кислота, ацетаин; 2,3-бутиленгликоль, диацетил. В качестве побочных продуктов брожения из аминокислот образуются высшие спирты, оказывающие влияние на аромат и вкус пива. Вредное влияние на качество пива оказывают диацетил и ацетаин, которых много в молодом пиве. Диацетил придает пиву медовые запах и привкус, а ацетаин – затхлый привкус. При дображивании концентрация этих веществ резко снижается, их влияние на вкус и запах становится незначительным.

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 (букет пива). При дображивании, когда температура молодого пива снижается, в бродильном аппарате создается избыточное давление и условия брожения становятся близкими к анаэробным. Размножение дрожжевых клеток в это время резко ограничено, и сбраживаемые сахара расходуются преимущественно на образование спирта и СО₂.

Биологическим процессом является размножение дрожжей. Наиболее интенсивное размножение происходит в начальной стадии сбраживания пивного сусла и заканчивается задолго до конца брожения.

Сбраживания сусла сопровождается уменьшением  рН, что обусловлено    образованием    из    сахаров    СО₂ и    органических    кислот, преимущественно янтарной и молочной. Увеличивается титруемая кислотность пива.

Физико-химические процессы характеризуются изменением окислительно-восстановительного потенциала (гН₂). Быстрое его снижение объясняется тем, что при брожении в сусле происходит уменьшение концентрации продуктов окисления и накопление продуктов восстановления. Чем   ниже   величина   гН₂   в   процессе   брожения,   тем   выше   качество получаемого  пива.  При высоких значениях   гН₂   сусло и молодое пиво темнеет, вкус готового пива ухудшается, оно быстро мутнеет.

Для своего развития, роста и размножения  дрожжи потребляют азотсодержащие соединения сусла, при этом 40-45% азота они  поглощают, а 1/3 от потребленного азота выделяют в окружающую среду. В результате меняется азотистый состав сусла.

При сбраживании  сусла растворенные белковые вещества частично денатурируют, а затем флоккулируют и осаждаются.

При брожении осаждаются также полифенольные  вещества (их содержание уменьшается  примерно на 1/3).

С0₂,   которое образуется  при брожении,   сначала растворяется   в сбраживаемом сусле, а потом (после насыщения им сусла) начинает выделяться в виде пузырьков, на поверхности которых адсорбируется ПАВ (белки, пектин, хмелевые смолы). Пузырьки газа, покрытые слоем этих веществ, слипаются и образуют на поверхности сусла слой пены.

При брожении цветность сусла для светлых  сортов пива заметно уменьшается, а  для темных сортов – изменяется меньше. Снижение цветности объясняется тем, что часть красящих веществ выводится с пеной, часть окисленных полифенольных веществ восстанавливается, а уменьшение рН при брожении снижает интенсивность цветности пива (проявляются индикаторные свойства красящих веществ).

В процессе брожения уменьшается содержание изогумулонов из-за их адсорбции дрожжами, а также  вследствие того, что они частично выводятся пузырьками CО₂ в пену.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.5 Процессы, протекающие при дображивании

При дображивании протекают те же процессы, что и при главном брожении, но более медленно, так как температура значительно ниже (0-2°С), чем при главном брожении, и концентрация дрожжевых клеток, которые оседают в конце главного брожения, меньше.

Сбраживание сахаров и созревание пива заканчиваются не одновременно. Сахара могут быть сброжены, а созревание часто еще продолжается. Поэтому период дображивания называют еще и периодом созревания пива.

При дображивании происходят следующие основные процессы: жизнедеятельность дрожжей, насыщение СО₂, осветление, созревание (окислительно-восстановительные превращения).

Жизнедеятельность дрожжей. В первом периоде дображивания дрожжи сбраживают экстракт и оседают, во втором — из клеток дрожжей выделяются различные вещества: аминокислоты, пептиды, витамины, фосфаты, нуклеиновые производные и ферменты. Эти вещества определенным образом формируют вкус пива.

Насыщение диоксидом углерода. В молодом пиве, поступившем в аппарат дображивания, массовая доля диоксида углерода примерно 0,2 %, в готовом пиве — 0,30...0,35 %. Такая концентрация является результатом растворения и связывания диоксида углерода.

Растворение диоксида углерода зависит от соотношений давления и температуры. Влияние давления подчиняется закону Генри, согласно которому количество газа, перешедшего в раствор, пропорционально его давлению над раствором. Влияние температуры определяется обратной зависимостью: чем выше давление и ниже температура, тем больше будет растворяться диоксида углерода.

По одному из предположений основная масса  диоксида углерода находится в пиве в состоянии перенасыщения, по другому — помимо растворения происходит также химическая связь диоксида углерода с веществами пива: эфирами, этиловым спиртом, белковыми веществами, декстринами, пектинами, хмелевыми смолами.

Между отдельными формами диоксида углерода существует подвижное равновесие:

связанный СО₂ ↔ растворенный СО₂ ↔ газообразный СО₂

Осветление. В процессе дображивания происходит осветление пива. Оно связано с осаждением дрожжей и соединений, вызывающих помутнения. Эти соединения состоят в основном из белковых, горьких и полифенольных веществ, а также из углеводов и небольшого количества минеральных веществ.

Процесс осветления пива зависит от ряда факторов: количества и свойств соединений, вызывающих помутнение; температуры пива; интенсивности и продолжительности дображивания; размеров и высоты аппаратов дображивания. Осветление протекает тем быстрее, чем тяжелее соединения, вызывающие помутнение. В процессе осветления клетки дрожжей подхватывают с собой на дно часть уже выделившихся белковых и хмелевых соединений.

При наличии  коллоидных соединений, состоящих из белка и горьких веществ, осаждение  происходит только тогда, когда из этих соединений образуются большие комплексы. Если они появляются только после осаждения пылевидных дрожжей, тогда процесс осветления замедляется и в пиве появляется белковое помутнение. Вредные для пива бактерии, которые только при очень сильном заражении уже во время созревания вызывают помутнение, не осаждаются или осаждаются очень медленно, так что пиво длительное время остается мутным.

В процессе осветления концентрация азотистых  веществ, прежде всего высокомолекулярных, уменьшается примерно на 10 %. В зависимости  от интенсивности дображивания и  массовой доли сухих веществ начального сусла осаждаются 10...20 % антоцианогенов и 3...12 % горьких веществ молодого пива.

На продолжительность  осветления влияет и температура  пива. Чем она ниже, тем медленнее  протекает этот процесс. Под влиянием холода прежде всего выделяются соединения белка и горьких веществ, которые медленно осаждаются в виде мелкодисперсной мути.

При интенсивном  дображивании происходит движение пива в результате подъема пузырьков диоксида углерода, которые, соединяясь с контактной поверхностью клеток дрожжей, вызывают укрупнение соединений, обусловливающих помутнение, и повышают их способность к осаждению. Особенно благоприятно этот эффект проявляется, когда дображивание еще активно продолжается при низких температурах пива.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.6 Процессы, происходящие при созревании пива

При созревании происходят окончательное формирование и облагораживание вкуса и  аромата готового продукта.

Молодое пиво в стадии дображивания созревает  в результате физических процессов  и химических реакций. Благодаря  физическим процессам происходит улучшение  вкуса пива при оседании дрожжей  и белково-полифенольных соединений. Дрожжи придают пиву привкус молодого пива, а белково-полифенольные соединения — горьковатый привкус, который проявляется в нем и после осветления при повышенных температурах в цехе дображивания. Кроме того, выделяющийся диоксид углерода удаляет вещества, обусловливающие вкус и аромат молодого пива.

При созревании уменьшается окислительно-восстановительный потенциал (ОВП). Индекс гН₂, выражающий степень аэробности среды, снижается до 10. Взаимосвязь гН₂, рН и ОВП, обозначенного символом Eh, выражается уравнением

гН₂ = Eh : 0,029 + 2рН = Eh + 0,06pH/0,03,

где Eh — окислительно-восстановительный потенциал (отсчет по шкале прибора), Вт.

В результате химических преобразований уменьшается  на 20...70% содержание ацетальдегида, придающего пиву незрелый вкус, и наоборот, увеличивается  на 10...20 % количество высших спиртов, к которым относятся пропиловый (пропанол), изобутиловый (изобутанол), амиловый (амилол) и др. Концентрация сложных эфиров, являющихся основными носителями аромата пива, увеличивается на 30...90 %. Это обусловлено реакцией различных органических кислот (уксусной, молочной, янтарной, аминокислот и др.) со спиртами, высшими спиртами и глицерином.

Количество свободных жирных кислот (гексановой, октановой и декановой) при созревании пива возрастает на 20...40 %. Решающее значение для дальнейшего хода созревания имеет уменьшение содержания дикетонов: диацетила и 2,3-пентандиона и их предшественников — α-цетогидроксибутирата и α-ацетолактата. Два последних вещества имеются в большем количестве в молодом пиве, поступающем в цех дображивания.