Курсовая работа: Технология получения пива
При
затирании протекают также многочисленные неферментативные процессы: экстракция
образующихся растворимых веществ, образование меланоидинов, частичная
коагуляция белка и др.
3.2.3
Фильтрация
Затем масса перемещается
в фильтр-чан, где на перфорированном дне осаждается зерновой слой, а жидкость
становится прозрачной и поступает в сусловарочный котел. Сладкая янтарная
жидкость, получаемая в результате фильтрации, называется суслом. Остающееся
после фильтрации зерно - дробина - используется на корм скоту.
Превращения
при фильтровании затора.
Фильтрование
первого сусла представляет собой в основном физический процесс. При
выщелачивании дробины водой протекает конвективная диффузия, а также различные
химические процессы, главным образом обменные реакции. С понижением
концентрации сусла его рН возрастает от 5,7 до 6,2, что приводит к увеличению
растворения кремниевой кислоты, полифенольных, дубильных, горьких и других
веществ оболочки зернопродуктов. Это повышает цветность пива, что может служить
причиной ухудшения его вкуса.
3.2.4
Кипячение
Сусло передается из
фильтр-чана в сусловарочный котел и доводится до кипения. При кипении
добавляется хмель, который придает суслу горечь и аромат. Как правило, хмель,
который был добавлен на раннем этапе кипячения, придает пиву остроту и легкую
горечь. Добавление хмеля в конце процесса кипячения придает аромат и смягчает
горечь. Хмель также является природным консервантом, повышающим стойкость пива.
Превращения
при кипячении сусла с хмелем.
Дробленые
зернопродукты всегда содержат некоторое количество микроорганизмов. При кислой
реакции среды сусла стерилизация достигается уже через 15 мин кипячения.
При
кипячении хмеля в сусло переходит значительная часть его углеводов, белковых,
горьких, дубильных, ароматических и минеральных веществ. Ароматизация сусла
происходит в результате растворения в нем специфических составных частей хмеля
и продуктов реакции меланоидинообразования.
С
повышением температуры сусла происходит денатурация белков, которая внешне
характеризуется появлением мути. Кипячение сусла с хмелем сопровождается
снижением его вязкости и повышением цветности в результате реакции
меланоидинообразования, карамелизации сахаров, окисления полифенольных веществ
и растворения красящих веществ хмеля.
3.2.5
Отделение сусла от хмелевой дробины
Сразу после кипячения сусло освобождают от хмеля в
хмелеотборном аппарате, который устанавливают под сусловарочным аппаратом. В
хмелевой дробине остается 6—7 дм3 сусла на 1 кг хмеля, поэтому с промывают горячей водой для дополнительного
выщелачивания экстрактивных веществ хмеля, и промывную воду присоединяют
к суслу. Затем аппарат заполняют водой, смешивают с хмелевой дробиной и смесь
удаляют насосом 15 в отходы. Вместе с хмелевой дробиной удаляется
значительная часть скоагулировавших белков.
Хмелевую дробину
промывают горячей водой, которую присоединяют к суслу. Воды следует использовать
столько, на сколько объем сусла уменьшился за счет испарения во время
перекачнвания и охлаждения. Последнюю промывную воду можно использовать на
затирание.
3.2.6 Осветление и охлаждение
После кипячения сусло
перекачивается в турбулентный чан (гидроциклон) - цилиндрический сосуд, в
котором сусло закручивается, и хлопья белка собираются в центре. После
отделения белка таким образом прозрачное сусло передается на охлаждение и
аэрацию. Сусло охлаждается с температуры около 100° С, до 15 °С за несколько
секунд. Затем в сусло впрыскивается кислород, необходимый для питания дрожжей
при брожении.
Превращения при
охлаждении и осветлении сусла.
В охлаждаемом
сусле остаются скоагулированные белки, которые находятся в состоянии тонких
взвесей (суспензий). При понижении температуры они осаждаются.
В
течение всего процесса охлаждения сусло поглощает кислород воздуха, который при
температуре выше 40 °С расходуется на окисление органических веществ
сусла, что приводит к потемнению сусла, снижению хмелевого аромата и хмелевой
горечи.
Охлаждение
сусла сопровождается испарением некоторого количества воды, что приводит к
уменьшению его объема и повышению концентрации.
3.2.7
Выход экстрактивных веществ и потерь при получении пивного сусла
Оценить
работу варочного цеха и определить правильность режима затирания можно на
основании расчета выхода экстракта (%):
Э
= V*m*d * 0,96/М,
где
V — количество горячего сусла в сусловарочном аппарате, л: т —
содержание сухих веществ в сусле, %; d— плотность
сусла, кг/л; 0,96 — поправочный коэффициент на уменьшение объема сусла
при его охлаждении: М — масса перерабатываемых зернопродуктов, кг.
При
хорошей работе варочного отделения разница между выходом экстракта и
экстрактивностью переработанных зернопродуктов не должна превышать 1,6...2,2 %.
В
зависимости от сорта пива потери экстракта в варочном цехе колеблются от 2,6 до
2,8 %, а потери в пивной и хмелевой дробине (к объему горячего сусла) на стадии
осветления и охлаждения сусла — от 5,5 до 7,0 %, в том числе 4 % составляют
мнимые потери объема в результате сжатия сусла при его охлаждении от 100 до 20 °С.
3.3 Брожение
Процесс брожения
представляет собой переваривание дрожжами сахаров сусла с выделением дрожжами
этилового спирта и углекислого газа, как основных продуктов процесса. В ходе
брожения происходит образование сотен сложных органических веществ, которые
обуславливают аромат, вкус, цвет готового пива.
В охлажденное сусло
добавляют специальные культурные дрожжи. На первом этапе брожения они
размножаются, их количество увеличивается в несколько раз, потом они (с
уменьшением количества питательных веществ в среде и накоплением спирта)
прекращают свою активность, объединяются в группы по несколько клеток и оседают
на дно ЦКТ (цилиндро-конический танк - емкость, в которой происходит процесс
брожения).
Процесс активного
брожения занимает около недели, после чего температура в ЦКТ снижается с 15° С
до 0° С. При охлаждении дрожжи еще активнее и плотнее осаждаются на дно ЦКТ.
Осевшие дрожжи удаляются
со дна ЦКТ насосом и собираются в дрожжевые сборники, откуда могут повторно
(несколько раз) добавляться в свежее сусло для проведения нового процесса
брожения. Цикл жизни дрожжей за время одного брожения называется генерацией.
Дрожжи, сделавшие пиво из сусла, например, 3 раза, называются дрожжами третьей
генерации.
    3.3.1 Пивные дрожжи
В пивоваренном производстве используют
только культурные дрожжи, которые относятся к семейству Saccharomycetaceae и роду Saccharomyces. Различают дрожжи низового брожения и
дрожжи верхового брожения. Дрожжи верхового брожения относят к виду Saccharomyces cerevisiae, дрожжи низового брожения
первоначально были отнесены к виду S. carlsbergensis, затем S. uvarum или к S. cerevisiae. Но в настоящее время
пивовары-практики продолжают считать низовые дрожжи относящимися к виду S. carlsbergensis.
Первоначально
были известны дрожжи верхового брожения, так как брожение проходило только при
обычной температуре (в виноделии, хлебопечении). Желая получить напитки,
насыщенные диоксидом углерода, стали проводить брожение при низких температурах
под влиянием изменившихся внешних условий и были получены дрожжи низового
брожения с определенными свойствами.
В
пивоваренном производстве применяют разновидности дрожжей, отличающихся друг от
друга одной или несколькими особенностями. Их получают из одной клетки. Такие
культуры называют расами (штаммами).
Дрожжи
верхового брожения в
процессе интенсивного брожения всплывают на поверхность сбраживаемой жидкости,
накапливаются в виде слоя пены и остаются в таком виде до конца брожения. Затем
они оседают, образуя весьма рыхлый слой на дне бродильного аппарата. По своей
структуре эти дрожжи относятся к пылевидным дрожжам, не слипающимися между
собой, в отличие от хлопьевидных низовых дрожжей, оболочки которых клейкие, что
приводит к слипанию (агглютинации) и быстрому осаждению клеток.
Дрожжи
низового брожения не
переходят в поверхностный слой пива - пену, а по окончании брожения быстро
оседают и образуют плотный слой на дне бродильного аппарата.
Флокуляция
- это объединение дрожжей в рыхлые хлопьевидные агрегаты. В пивоварении под
флокуляцией понимают обратимую агрегацию дрожжевых клеток, которая зависит как
от свойств расы дрожжей, так и от состава, концентрации, температуры сусла.
После
образования дрожжами хлопьев начинается физический процесс седиментации -
оседание под действием сил тяжести.
Способность
дрожжей к хлопьеобразованию (флокуляции) имеет большое значение для технологии
сбраживания пивного сусла, так как способствует ускорению осветления пива и
облегчает съем дрожжей из бродильного аппарата после брожения с последующим
повторным использованием их в качестве семенных дрожжей. Низкая температура при
брожении, кислотность среды (рН 4-4,4) содействуют хлопьеобразованию.
Реакция среды сильно
влияет на свойства дрожжей. Например, в кислой среде при рН менее 3 и в
щелочной среде при рН более 8 хлопьевидные дрожжи становятся пылевидными.
Хлопьевидные дрожжи по сравнению с пылевидными имеют более крупные клетки,
меньше подвержены автолизу, дают больший прирост биомассы, обладают меньшей
бродильной активностью, образуют меньше диацетила и высших спиртов в пиве, что
положительно сказывается на его качестве.
Дрожжи
низового брожения отличаются от дрожжей верхового брожения тем, что они
полностью сбраживают рафинозу, имеют оптимальную температуру для роста 25—27 °С
и минимальную 2—3°С, и при 60-65 °С - отмирают. Максимальное
размножение низовых дрожжей происходит при рН 4,8-5,3. Кислород, растворенный в
сусле, способствует размножению дрожжей, в то время как продукты брожения
(этиловый спирт, диоксид углерода, высшие спирты, ацетальдегид, кислоты), а также
повышенная концентрация сахара угнетают развитие дрожжей.
Пивные
дрожжи должны отвечать следующим требованиям: быстро сбраживать сусло,
придавать пиву чистый вкус и приятный аромат, активно образовывать хлопья,
осветляя таким образом пиво и ходе брожения.
   3.3.3 Бродильная активность дрожжей
Определяют
по степени сбраживания сусла.
Степень
сбраживания (V) ~ это показатель, выражений в
процентах, характеризующий отношение массы сброженного экстракта (Е-е) к
массе сухих веществ в начальном сусле (Е):
V = 100 (E-e)/ Е,
е — содержание экстрактивных веществ в
пиве, % 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-чешская, 4, 308, 129, Ф-2, 8аМ, 70. Дрожжи расы 11 сразу
начинают сбраживать мальтозу (в отличие от других дрожжей, которые сначала
сбраживают глюкозу), не требовательны к качеству сырья, хорошо оседают, пиво
характеризуется полным вкусом. Дрожжи расы f-чешская хорошо осветляют пиво, придают ему приятный аромат,
устойчивы к инфекции и автолизу. Дрожжи штамма 8аМ имеют высокую бродильную
активность, повышенный коэффициент размножения, хорошо оседают, а дрожжи штамма
Ф-2 способны сбраживать мальтотетрозу и низкомолекулярные декстрины, поэтому
глубоко выбраживают сусло. Использование дрожжей этих двух рас дает возможность
сократить длительность главного брожения с 7 до 5 сут. и получить
пиво с хорошим вкусом. Дрожжи расы 34 быстросбраживающие, но прихотливы к
качеству сырья. Также повышенные требования к сырью у дрожжей расы 308. Пиво,
сбраженное дрожжами рас 8аМ, 11, f-чешская,
более устойчиво к холодному помутнению.
К
среднесбраживающим относятся дрожжи рас 776, 41, 44, S-львовская, Р (получена из Чехии), А (выделена на рижском
пивоваренном заводе «Алдарис»), гибрид 131-К. 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 и Р обладают
хорошей способностью оседания, вкус пива получается истым, мягким. Дрожжи расы
44 дают возможность получать хорошее пиво при применении воды повышенной
жесткости. Дрожжи расы А хорошо осветляют пиво, устойчивы к инфекции.
Дрожжи
расы 131-К не сбраживают сахарозу, лактозу и рафинозу и используются только
для приготовления темных сортов пива со сладким вкусом.
Для
темных и специальных сортов, вырабатываемых на некоторых минипивоваренных
заводах, и для домашнего приготовления рекомендуется применять дрожжи верхового
брожения.
Хранят
дрожжи чистой культуры в стерильных пробирках на скошенном охмеленном
сусло-агаре при температуре 4° С и пересевают раз в полгода.
Следует
учитывать, что дрожжи могут быть кислородзависимыми и кислороднезависимыми, то
есть их жизнедеятельность зависит или не зависит от количества растворенного в
сусле кислорода. Например, дрожжи 11-й расы кислороднезависимые, 776-й -
средне-кислородзависимые, а для дрожжей штамма 8аМ требуется дополнительная
аэрация сусла.
Активность
дрожжей зависит от состава сусла, содержания солей в воде, поэтому на разных
заводах пиво, полученное с применением одних и тех же дрожжей, имеет разный
вкус.
Требования, предъявляемые к качеству дрожжей, не всегда
удовлетворяются одной расой, поэтому иногда в производстве применяют смесь рас
или ведут брожение сусла отдельно на разных расах, а затем смешивают молодое
пиво.
3.3.4 Процессы, протекающие при главном брожении
Большая
часть экстракта сусла состоит из углеводов, из них около 75% сбраживается
(сбраживаемые сахара). Часть экстракта - несбраживаемые вещества, к ним
относятся декстрины, белки, минеральные вещества и др. При спиртовом брожении в
сусле протекают биологические, биохимические и 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. Наиболее интенсивное размножение 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
результате культивирования дрожжей в этиловый спирт и диоксид углерода,
описываемое уравнением Гей-Люссака:
С6Н1206=
2C2Н5ОН + 2С02 + 234,5 кДж/ммоль.
Из 180,1 г глюкозы можно получить 92,1 г этилового спирта и 88 г диоксида углерода. Но наряду с этими
первичными продуктами часть сахара расходуется на образование побочных
вторичных продуктов, в результате из сахара получается не 92,1 г, а примерно 87 г этилового спирта.
Сахара
сбраживаются в определенной последовательности, что обусловлено скоростью их
проникновения в дрожжевую клетку. В первую очередь сбраживаются свободные
фруктоза и глюкоза. Сахароза предварительно гидролизуется ферментом
β-фруктофуранзидазой дрожжей до глюкозы и фруктозы. После фруктозы и
глюкозы дрожжи расходуют мальтозу, которая также под действием фермента -глюкозидазы
превращается в легкосбраживаемую глюкозу. Мальтотриоза расходуется дрожжами
медленно и не полностью. В сусле, богатом мальтозой, мальтотриоза почти не
сбраживается. Около 2% сахаров используется на построение дрожжевых клеток.
Этиловый
спирт и диоксид углерода являются основными продуктами спиртового брожения.
Кроме того, в сусле накапливаются вторичные продукты брожения, образующиеся из
Сахаров: биомасса дрожжей, глицерин, уксусный альдегид, уксусная, янтарная,
лимонная молочная кислоты, ацетоин; 2,3-бутиленкгликоль, диацетил. В качестве
побочных продуктов брожения из аминокислот образуются высшие спирты,
оказывающие влияние на аромат и вкус пива.
Вредное
влияние на качество пива оказывают продукты брожения диацетил и ацетоин,
которых много в молодом пиве. Диацетил придает пиву медовые запах и привкус, а
ацетоин — затхлый привкус. При дображивании концентрация этих веществ резко
снижается их влияние на вкус и запах становится незначительным.
На букет
пива влияют диацетил, высшие спирты, сложные эфиры, альдегиды, серосодержащие
соединения.
В
результате сбраживания Сахаров, преимущественно в аэробных условиях, пивное
сусло превращается в молодое пиво. В образовавшиеся в нем продукты спиртового
брожения участвуют в формировании специфического вкуса и аромата пива (букет
пива). При дображивании, когда температура молодого пива снижаете 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
диоксида углерода.
Сбраживание
сусла сопровождается изменением рН сусла: в молодом пиве рН 4,2-4,6, что
обусловлено образованием из сахаров диоксида углерода и органических кислот,
преимущественно янтарной и молочной. Наибольшее снижение рН происходит на
третий день брожения. Увеличивается титруемая кислотность пива.
Физико-химические
процессы характеризуются изменением окислительно-восстановительного потенциала
(гН2). Быстрое снижение гН2 объясняется тем, что при
брожении в сусле происходит уменьшение концентрации продуктов окисления и
накопление продуктов восстановления. В охлажденном сусле гН2 больше
20, а в период интенсивного брожения, когда дрожжи потребляю: весь растворенный
кислород, на обменные процессы внутри клетки значение гН2 снижается
до минимума, достигая 10.
В закрытых
бродильных аппаратах гН2 пива ниже, чем в открытых, где кислород,
хотя и слабо, но проникает через тонкий слой пены. Чем ниже величина гН2
в процессе брожения, тем выше качество получаемого пива. При высоких значениях
гН2 сусло и молодое пиво темнеют, вкус готового пива ухудшается, оно
быстро мутнеет.
Для
своего развития, роста и размножения дрожжи потребляют азотсодержащие
соединения сусла (аммонийные соединения, аминокислоты, несколько хуже дипептиды
и в очень незначительном количестве трипептиды). При этом 40~45% азота они
поглощают, а 1/3 от потребленного азота выделяют в окружающую среду. В
результате меняется состав азотистых веществ сбраживаемого сусла.
Страницы: 1, 2, 3
|
