Общие принципы технологии производства светлого пива

Учитывая  все вышесказанное, утверждать с  полной уверенностью - так сказать, однозначно, кто именно и когда первым стал использовать в технологии пивоварения хмель, весьма затруднительно. Но это, впрочем, не так уж важно. Главное то, что в результате у пива появился тот "пивной" вкус, который мы хорошо знаем сегодня.

Что касается, технологии использования хмеля в европейском промышленном пивоварении, она ведет свой отсчет с XIII века, а к началу XIV века уже довольно широко применялась в Германии и Фландрии.

Для пивоварения используют женские  неоплодотворенные шишки сорта  хмеля обыкновенного (Homulus Lupulus L). Самая ценная часть хмеля - лупулон, который представляет собой клейкие зернышки (желестки), находящиеся на внутренней стороне прилистников. Лупулон содержит ароматические и специфические горькие вещества, благодаря которым хмель нашел применение в пивоварении. Во время хранения хмеля лупулон осмоляется, изменяется его окраска и состав. Лупулон свежего хмеля блестящий, от светло-желтого до золотистого цвета; лупулон старого хмеля - красно-коричневого цвета, без блеска и запаха.

Использование хмеля в пивоварении связано главным образом с тем, что он придает пиву специфический горький вкус (за счет того, что альфа-кислоты во время кипячения сусла с хмелем изомеризуются в растворимые изо-альфа-кислоты) и аромат, который сообщают пиву эфирные масла хмеля.

Хмель участвует в коагуляции белков при  кипячении сусла и обладает бактериостатическими свойствами, повышая биологическую  стойкость пива. Кроме того, он способствует улучшению пенистых свойств. Полифенолы хмеля предохраняют пиво от «старения вкуса», связанного с окислительными процессами, но при этом отрицательно влияют на коллоидную стабильность пива. Хмелевая горечь и хмелевой аромат: Согласно классификации горьких веществ хмеля, они подразделяются на мягкие смолы (альфа-горькие кислоты - гумулоны, и бета-горькие кислоты - лупулоны), неспецифические мягкие смолы (резупоны) и твердые смолы. Среди них следует выделить альфа-горькие кислоты, и в частности такие аналоги, как гумулон - основной носитель горечи, и когумулон, который негативно влияет на восприятие горечи пива. Уровень когумулона в альфа-кислотах определяется сортовыми особенностями хмеля (таблица 1) и не должен превышать по представлениям В. Кунце (2001) 25% от содержания альфа-кислот в хмеле. Горечь пива может быть связана также с полифенолами хмеля, которые экстрагируются при кипячении сусла с хмелем, но в отличие от изо-альфа-кислот придают пиву вяжущий вкус. Отрицательным фактором также является влияние полифенолов на повышение цветности сусла при кипячении и способность их связываться с солями железа, в результате чего пена приобретает коричневый цвет. Вместе с тем дубильные вещества, содержащиеся в хмеле, имеют положительные свойства. К ним следует отнести высокую реакционную способность полифенолов хмеля, в результате чего кипячении сусла образуются крупные частицы хорошо оседающего бруха.

В хмеле содержатся такие важные для  пивоварения компоненты, как горькие  хмелевые смолы, эфирные масла и дубильные вещества.

Качество  хмеля. У хорошего хмеля - однородные закрытые шишки среднего размера зеленого или желто-зеленого цвета. Лепестки шишек должны быть нежными, с приятным ароматом, богатыми хмелевой мукой (лупулином). Если у шишек явно ощущается запах чеснока, то это хмель плохого качества. Если разломить шишку качественного хмеля и провести по тыльной стороне руки, то на ней останется след, образованный лупулином. Сжатый в руке хмель не должен рассыпаться (он склеивается), а также производить ощущения влажности шишек. В собранном хмеле недопустимо присутствие заплесневелых шишек, листьев и стеблей растения, а также разных посторонних предметов, как растительного, так и животного происхождения.

Таблица 2 Химический состав высушенных хмелевых шишек

Дрожжи

Русское слово «дрожжи» имеет общий  корень со словами «дрожь», «дрожать», которые применялись при описании вспенивания жидкости, зачастую сопровождающего брожение, осуществляемое дрожжами. Английское слово «yeast» (дрожжи) происходит от староанглийского «gist», «gyst» что означает «пена, кипеть, выделять газ». Дрожжи, вероятно, одни из наиболее древних «домашних организмов». Тысячи лет люди использовали их для ферментации и выпечки. Археологи нашли среди руин древнеегипетских городов жернова и пекарни, а также изображение пекарей и пивоваров. Предполагается, что пиво египтяне начали варить за 6000 лет до н. э., а к 1200 году до н. э. овладели технологией выпечки дрожжевого хлеба наряду с выпечкой пресного хлеба. Для начала сбраживания нового субстрата люди использовали остатки старого. В результате в различных хозяйствах столетиями происходила селекция дрожжей и сформировались новые физиологические расы, не встречающиеся в природе, многие из которых даже изначально были описаны как отдельные виды. Они являются такими же продуктами человеческой деятельности, как сорта культурных растений.

Луи Пастер — учёный, установивший роль дрожжей в спиртовом брожении.

В 1680 году голландский натуралист Антони ван Левенгук впервые увидел дрожжи в оптический микроскоп, однако не распознал  в них из-за отсутствия движения живых организмов. И лишь в 1857 году французский микробиолог Луи Пастер доказал, что спиртовое брожение - не просто химическая реакция, как считалось ранее, а биологический процесс, производимый дрожжами.

В 1881 году Эмиль Христиан Хансен, работник лаборатории датской компании Carlsberg, выделил чистую культуру дрожжей, а в 1883 году впервые использовал её для получения пива вместо нестабильных заквасок. В конце XIX века при его участии создаётся первая классификация дрожжей, в начале XX века появляются определители и коллекции дрожжевых культур. Во второй половине века наука о дрожжах помимо практических вопросов начинает уделять внимание экологии дрожжей в природе, цитологии, генетике.

До  середины XX века учёные наблюдали только половой цикл аскомицетных дрожжей  и рассматривали их всех как обособленную таксономическую группу сумчатых грибов. Японскому микологу Исао Банно в 1969 году удалось индуцировать половой цикл размножения у Rhodotorula glutinis, которая является базидиомицетом. Современные молекулярно-биологические исследования показали, что дрожжи сформировались независимо среди аскомицетных и базидиомицетных грибов и представляют собой не единый таксон, а скорее жизненную форму.

24 апреля 1996 года  было объявлено, что Saccharomyces cerevisiae стал первым эукариотическим организмом, чей геном (12 млн пар оснований) был полностью секвенирован. Секвенирование заняло 7 лет, и в нём принимали участие более 100 лабораторий.

Морфология  дрожжей. Пивоваренные дрожжи, как и все дрожжи - это одноклеточные организмы без хлорофилла, по морфологическим признакам их относят к классу Ascomycetes, семейству Saccharomycetaceae, роду Saccharomyces.

Пиво  является продуктом биохимической  деятельности дрожжей. Наряду с составом сусла и технологическими условиями  дрожжи играют ответственную роль в ходе процессов на всех стадиях производства пива и влияют на качество получаемого продукта. Важное, значение для производства пива имеют физиологическое состояние дрожжей и условий их деятельности. Пивоваренные дрожжи, сбраживающие моносахара и мальтозу, делят на две группы: верховые дрожжи сбраживают раффинозу на одну треть и образуют на поверхности сбраживающейся жидкости не осаждающуюся суспензию, имеющую вид плотной пены.

Поэтому дрожжи этой группы получили название верховых, а пиво, для производства которого их применяют, называют пивом верхового брожения. Однако при использовании современных технологий при получении пива верхового брожения этот признак отсутствует: дрожжи в конце брожения оседают на дно аппарата.

Процесс брожения верховыми дрожжами ведут при температуре 10-25°С, при температуре ниже 10°С он прекращается, после чего дрожжи оседают на дно. Низовые дрожжи сбраживают раффинозу полностью.

После сбраживания дрожжи агрегатируются в виде хлопьев и оседают на дно бродильного аппарата. Поэтому их называют низовыми дрожжами, а получаемое пиво - пивом низового брожения. Сбраживание низовыми дрожжами протекает при температуре 6-8°С и прекращается при О°С.

Отличия физиологии поведения дрожжей  обеих групп заключаются в  следующем. Предполагают, что клетки верховых дрожжей и пузырьки углекислого газа несут противоположные электрические заряды, поэтому взаимно притягиваются.

У низовых дрожжей с пузырьками углекислого газа предполагается одинаковый заряд, так что они взаимно  отталкиваются.

Основной отличительной особенностью разных групп дрожжей является их способность сбраживать раффинозу.

Из ферментов, гидролизующих раффинозу, в ферментной системе низовых  дрожжей находятся инвертаза  и мелибиаза, а у верховых - только инвертаза. В связи с этим верховые дрожжи сбраживают раффинозу только на треть. Инвертаза гидролизует трисахарид раффинозы до моносахарида фруктозы и дисахарида мелибиозы, который далее может быть расщеплен только мелибиазой, содержащейся в низовых дрожжах, до глюкозы и галактозы.

Кроме того, у низовых дрожжей в отличие от верховых нет фермента сукцинат - дегидрогеназы (янтарной дегидрогеназы), который функционально связан с цитохромом с и дыхательным ферментом Варбурга.

Этим объясняется меньшая способность  к размножению у низовых дрожжей, чем у верховых. Клетки пивоваренных дрожжей размерами 5...10х5...13 мкм имеют круглую или овальную форму, размножаются почкованием.

Разница в форме отдельных клеток зависит от изменения состава  среды, питания, наличия вредных  примесей, в частности тяжелых  металлов, изменения температуры. Значительные изменения формы дрожжевых клеток являются признаком дегенерации дрожжей. Здоровые дрожжи всегда наряду с крупными клетками имеют часть мелких, которые в период интенсивного роста не смогли еще достичь размеров взрослых клеток.

При попадании дрожжей в неблагоприятные  условия возникают сумки со ссорами, при этом вегетативные клетки превращаются в сумки со спорами. В одной  сумке образуется 1-4, реже 8 спор.

Споры шаровидные или овальные с  гладкими оболочками. В благоприятных условиях споры снова превращаются в почкующиеся клетки: перед этим происходит разбухание и копуляция прорастающих спор или их почек. На сусло-агаре обычно формируются гладкие, тускло-блестящие, белые с желтоватым оттенком колонии. Для Saccharomyces cerevisiae характерен бродильный тип усвоения сахаров; при сбраживании сахаров образуется большое количество спирта, что определяет практическое значение дрожжей.

Расы дожей. В данный момент в  пивоваренной промышленности пользуются такими расами, как: 11,776,41, S и P (львовская раса), а также штаммы 8а (М) и Ф-2.

Штамм 8а (М) выведен методом селекции из пивных дрожжей расы S (львовская) и предназначен для использования  при низовом брожении. Эти дрожжи имеют следующие показатели: взрослые клетки односуточной культуры, выращенной на жидком охмелённом сусле с массовой долей сухих веществ 11%, имеют размеры 6,5-7,1 мкм; бродильная активность 2,04 г. СО2 на 100 мл. сусла за 7 суток при температуре 7°C; флокуляционная способность хорошая; вкус и аромат приятные.

В лабораторных условиях штамм хранят на скошенном сусло - агаре при  температуре 6-7°C. Пересев производят один раз в 2-3 месяца вначале на охмелённое сусло,а затем на сусло – агар. Длительность пользования дрожжей  не более 5-8 генераций. При их использовании интенсифируется процесс брожения и улучшается качество пива.

Штамм Ф-2 получён гибридизацией  пивных дрожжей расы 44 и отличается от существующих штаммов пивных дрожжей  способностью сбраживать углеводы сусла, состоящие из четырёх остатков моносахаров. Эти дрожжи предназначенные для проведения низового брожения, имеют размер клеток 10*4,5-6,5 мкм, бродильная активность 2,40 г. CO2 на 100 мл. сусла за 7 суток при температуре 7°C. При использовании этого штамма получают глубоковыброженное пиво с повышенной стойкостью.

Так же существуют и новые расы дрожжей.

Пивоваренные дрожжи "Saccharomyces cerevisiae" как верховые, так и низовые  широко используются для сбраживания  солодового сусла и получения  пива.

В производственных условиях штаммы дрожжей "Saccharomyces cerevisiae" культивируются при температуре 25-30oС и оптимальном значении pН 4,6-5,5, по своим физико-биохимическим особенностям сбраживают глюкозу, сахарозу, мальтозу, рафинозу, и слабо галактозу, при выращивании усваивают следующие источники углерода: глюкозу, галактозу, сахарозу, мальтозу, рафинозу, мелицитозу, этанол, молочную кислоту и слабо трегалозу и а-метил-д-глюкозид. Нитраты не ассимилирует. Способ, условия и состав среды для хранения и размножения используется стандартный, тоесть разбавленное пивное сусло, температура 25-30oС и pН 4,5-5,5.

Хранение  на твердом сусло-агаре, размножение  на жидком разбавленном сусле, пересевы при хранении 1-2 раза в год при  условии хранения культуры в холодильнике.

Известны  различные штаммы дрожжей "Saccharomyces cerevisiae", в которых наблюдается  индивидуальная изменчивость внутри вида, что приводит к получению пива с различными оттенками вкуса.

Известны, например, дрожжи "Saccharomyces cerevisiae" расы Пильзенская, расы 776 типа Фроберга, способные сбраживать охмеленное пивное сусло с получением пива светлых сортов.