Скоростные методы брожения и дображивания
В практике пивоварения для ускорения процесса брожения используются следующие приемы: повышение температуры, увеличение массы задаваемых в сусло дрожжей и перемешивание. В последнее время дополнительно используются следующие приемы применение повышенного давления и ферментных препаратов. Однако эти приемы не всегда благоприятствуют повышению качества пива. Основой успеха в настоящее время является выведение новых рас пивоваренных дрожжей, обладающих более высокой степенью сбраживания и хорошей флокулирующей способностью. Конечно, решающая роль в этом отношении остается за разработкой методов селекции дрожжей (гибридизацией) .
В настоящее время, когда создаются новые виды оборудования, процессы пивоварения можно ускорить, усовершенствовать и даже перевести их на непрерывный поток.
Не все продукты метаболизма дрожжей благоприятно влияют на вкус и аромат пива, одну часть их тем или иным путем удаляют из пива, другая часть - при длительной выдержке подвергается сложным преобразованиям. Можно вести процесс таким образом, чтобы они не накапливались в конечном продукте в избыточных количествах.
Большое значение имеет предварительная подготовка сусла, и, конечно, его микробиологическая чистота, в особенности при применении высоких температур брожения. Таким образом, для получения положительных результатов требуется комплекс различных мероприятий. Примером этого может служить метод Натана, получивший некоторое практическое применение в начале текущего столетия.
Способ Натана предусматривает стерильность, полное предварительное освобождение сусла от тонкого бруха, брожение повышенным количеством дрожжей в закрытых сосудах с коническим дном под давлением, перемешивание и промывание сброженного пива углекислым газом. По окончании брожения дрожжи сначала осаждают, применяя сильное охлаждение конусной части бродильного сосуда, а затем их удаляют.
Для удаления летучих продуктов брожения, обусловливающих запах и вкус молодого пива, пиво в том же сосуде подвергают промыванию током тонкодиспергированного углекислого газа в течение 48 ч.
Затем следует карбонизация, которая проводится при температуре 0° С и повышенном давлении в течение 12 ч. Наконец, заключительная часть процесса представляет собой отстаивание, при котором пиво оставляют в покое в течение 12 ч
На весь процесс затрачивается 11-14 сут. Пиво успевает за это время сбродить и созреть, так как, по-видимому, кроме механического удаления летучих продуктов происходят некоторые процессы, характерные для длительного дозревания пива при обычном дображивании.
Многие приемы, использованные Натаном (вплоть до применения сосудов с конусным днищем), легли в основу современных способов ускоренного брожения и выдержки пива. К этим приемам относятся: отделение холодного труба, стерильность всего процесса, закрытое брожение, повышенное количество дрожжей, осаждение их после главного брожения в конусной части сосуда, работа под давлением, перемешивание сусла при брожении и промывание сброженного пива углекислым газом.
Многие из этих приемов легли в основу ускоренного получения пива по методу Вельхонера: фильтрация холодного сусла, брожение под давлением 0,1-0,2 МПа, снижение его для промывания молодого пива выделявшейся при этом углекислотой для удаления нежелательных летучих продуктов брожения.
Брожение и Дображивание в цилиндрических вертикальных сосудах с конической нижней охлаждаемой частью, широко применяемое в методах других авторов (Девреидр.), позволяет путем местного охлаждения осаждать дрожжи в конусной части сосуда, а после удаления их использовать тот же сосуд для выдержки пива. Летучие продукты метаболизма дрожжей из молодого пива удаляют промыванием его током углекислого газа.
В последнее время большое значение в определении зрелости пива придают содержанию в нем диацетила. Для уменьшения количества диацетила до установленной нормы применяют редукцию его дрожжами при повышенной температуре (5-15° С) на конечной стадии брожения. Возможность этой технологической операции проще всего достигается при применении цилиндроконических сосудов, потому что непосредственно за повышением температуры происходит короткая выдержка при температуре 0-1° С.
Перемешивание сусла во время брожения приводит к значительному сокращению длительности брожения. Однако качество получаемого пива, особенно в открытых чанах, не всегда остается на должной высоте. Такое пиво характеризуется более низким pH. В нем уменьшается содержание азотистых веществ, повышается содержание высших спиртов и понижается количество эфиров.
В настоящее время вместо перемешивания применяется рециркуляция бродящего сусла в замкнутой системе. Как при рециркуляции, так и при перемешивании сусла во время брожения сбраживаемая среда лучше соприкасается с дрожжевыми клетками.
Другим способом, где дрожжевые клетки находятся в тесном соприкосновении с веществами сусла, является способ, в котором готовое сусло пропускают через слой дрожжей, закрепленный на какой-либо мембране пропускающей сброженное сусло (молодое пиво), но задерживающей дрожжевые клетки. Идея старая, предложенная много лет назад Дельбрюком, нашла свое осуществление в одном из патентов ФРГ. Кизельгуровый фильтр с опорными пластинами, изготовленными из хлопчатобумажной массы, заполняют смесью дрожжей с кизельгуром. Через этот слой очень медленно продавливают сусло, которое здесь же и сбраживается, и поступает в танк для выдержки. Так как сусло при медленном прохождении через густой слой дрожжей выбраживается полностью, то для дображивания к нему добавляют часть обычного молодого пива.
Наконец, предлагается способ сбраживания сусла в пенообразной смеси сусла с дрожжами (предложение фирмы Nardon Fruinholz - Dibold).
В своем методе эта фирма созревание молодого пива заменяет одновременным промыванием сбраживаемого пива током углекислого газа.
Способ брожения сусла с добавлением ферментных препаратов ведет к более глубокому выбраживанию его и к ускорению процесса брожения. Н. В. Покровская с сотрудниками предложила использовать для указанной цели отечественные ферментные препараты амилорезин П10Х и Г10Х, которые в небольшой дозе (1,25 г/гл) добавляли в сусло перед задачей дрожжей. Это позволило сократить продолжительность брожения на одни сутки и достичь более высокой степени сбраживания (81,11% при контроле 79,73). При этом резко повысилась конечная степень сбраживания сусла (на 7,36%) и уменьшилось количество декстринов. Кроме того, в готовом пиве улучшились показатели «холодной мути» и проба с танином, т. е. показатели, характерные для белково-коллоидной стойкости пива, повысились.
В настоящее время ведутся поиски методов интенсификации процессов брожения и выдержки. Стремятся создать такие условия работы, которые позволили бы получать в наиболее короткие сроки готовое пиво, не отличающееся по своему качеству от пива, изготовленного обычным классическим способом.
Следует отметить, что взгляды исследователей на оценку зрелости пива за последнее время изменились. Раньше процесс созревания пива видели в образовании сложных эфиров и уменьшении содержания альдегидов, теперь же качество готового пива оценивается по содержанию в нем диацетила и удалению органических сернистых соединений.
На основании накопленных материалов по ускорению ведения главного брожения и выдержки пива создались предпосылки перевода этих процессов на непрерывные и в настоящее время над решением этого вопроса работают ученые многих стран. Существует богатая патентная литература, и некоторые из патентов послужили основой для осуществления на практике процессов непрерывного брожения и дображивания пива.
Пионерами промышленного применения системы непрерывного брожения и дображивания в пивоварении СССР являются М. Т. Денщиков, А. Ю. Жвирблянская, В. С. Исаева, которые создали оригинальный аппарат для брожения. В этом аппарате интенсификация процесса брожения достигается за счет интенсивного перемешивания бродящего сусла выделяющимся углекислым газом. В другом методе эти авторы, используя существующие в промышленности горизонтальные бродильные ганки, объединили их в один поток для ведения в них процесса брожения и дображивания пива.
В батарею этих сосудов непрерывно из дрожжегенератора поступает разводка дрожжей с повышенной бродильной способностью, при концентрации 50 - 60 млн. клеток в 1 мл бродящего сусла. В процессе главного брожения при непрерывном поступлении и перемещении сусла дрожжи все время находятся в логарифмической фазе. Продолжительность главного брожения составляет 4 сут при температуре 8 - 9° С и давлении 0,02 - 0,03 МПа. Дображивание сокращается до 10-15 сут при содержании 6-10 млн. дрожжевых клеток при температуре 1-2° С и давлении 0,05 - 0,06 МПа. В конце дображивания количество дрожжей уменьшается до 0,4 - 0,6 млн. клеток в 1 мл пива.
Применение приема промывания пива углекислотой позволило сократить продолжительность этой стадии до 10 сут.