Затирание с несоложёными зерновыми культурами.
Затирание с несоложёными зерновыми культурами.
Герольф Аннемюллер. Проффесор Берлинского научно-исследовательского института пивоварения (VLB, Германия)
Несмотря на ограничение по засыпи несоложёных материалов существующим в России пивным законодательством, добавление несоложёного сырья продолжает быть достаточно актуальным. Предоставленные в этой статье данные основаны на многочисленном опыте работы специалистов на пивоваренных предприятиях Германии, где использовалось несоложёное сырьё, а также на результатах исследований, и смогут быть полезны всем пивоварам.
Что такое несоложёные зерновые материалы.
Под несоложёным сырьём в пивоваренной отрасли подразумевают зерновые культуры, которые являются источником экстракта в пивоварении, но не прошедшие процесс солодоращения. Они являются заменителями солода в засыпи. Самые распространённые заменители солода (англ.-abjuncts) на пивоваренном производстве указагы в таблице 1, при этом первые три вида являются доминирующими.
По информации института VLB (1), в мире примерно 85…90% пива изготавливается с заменителем солода. При этом доля носоложёного сырья в засыпи составляет в:
1. Европе – 10…30%;
2. США – 40…50%;
3. Африке – 50…75%.
Использование несоложеного сырья имеет в первую очередь экономические причины, которые в свою очередь очень сильно зависят от предложения трёх основных зерновых культур на рынки данного региона
ТАБЛИЦА 1. ВАЖНЕЙШИЕ ЗАМЕНИТЕЛИ СОЛОДА В ПИВОВАРЕННОМ ПРОЦЕССЕ
| Заменители солода | Основные регионы |
| Кукуруза и продукты из кукурузного крахмала | Америка, Западная Европа |
| Рис | Азия |
| Ячмень | Восточная Европа |
| Сорго | Африка |
| Сахар и его гидролизаты, йодоотрицательные продукты расщепления крахмала | Во всём мире, обычно при высокоплотном пивоварении |
Исключением является немецкая пивоваренная отрасль, в котором изготовление пива попадает под «Закон о чистоте пивоварения», действующий со дня вступления в силу в 1516 году в городе Ингольштадте и позволяющий использовать исключительно солод.
Основные различия между тремя основными альтернативами солода и следующие из этого выводы для производственного процесса
Три основных вида носоложёных зерновых культур имеют различия в структуре, свойствах накопленного в них крахмала и химическом составе. Поэтому они нуждаются в различных технологиях переработки, режимах затирания и дозировках ферментных препаратов, В таблице 2 указаны изначальные различия между несоложёными культурами и солодами.
1) Средняя влажность несолжёных культур в % (ориентировочные знания для хорошей стойкости при хранении сырья)
2) Солодовый эквивалент в воздушно-сухом сырье (ячменный солод=100%)
3) Температура клейстеризации крахмала без добавления ферментных препаратов;
4) Максимально возможные доли в засыпи при работе с фильтр-чаном (по опыту)
5) Необходимость дозировки микробных ферментных препаратов! В скобках –возможные варианты использования ферментных препаратов с целью оптимизации проццеса.
Данная таблица содержит в себе следующую информацию
· Первая строчка: максимальная влажность для хорошей стойкости при хранении зерна
· По показателям солодовых эквивалентов (вторая строчка) с учётом влажности видно, что для получения эквивалентного количества экстракта при замене солода несоложёным ячменём, масса засыпи значительно увеличивается. При использовании риса и кукурузы объём затора уменьшается из-за более выского содержания крахмала в данных зерновых культурах;
· В третьей строке указаны температуры клейстеризации крахмала из различных видов сырья. Эти температуры являются определяющим фактором для подбора программы затирания. Температуры клейстерезации могут варьировать в определённом диапазоне, так как они зависят от многих факторов: сорта зерновой культуры, региона возделывания, погодных условий (более конкретная информация указана в следующих разделах);
· В четвёртой строке указаны классические степени замещения солода (процентное соотношение засыпи)
· В пятой строке указана необходимость использования микробных ферментых препаратов при вышеуказанных соотношениях зерновых культур в засыпи. При использовании ячменя и риса применение термостойкой микробной альфа-амилазы облегчит процесс затирания, но не является предпосылкой. При доле несоложеного ячменя в засыпи выше 10%, использования микробной эндо-бета глюконазы часто становится необходимым.
ТАБЛИЦА 2. РАЗЛИЧИЯ В КАЧЕСТВЕ ТРЁХ ОСНОВНЫХ НЕСОЛОЖЁНЫХ ЗРЕНОВЫХ КУЛЬТУР В СРАВНЕНИЕ С ЯЧМЕННЫМ И ПШЕНИЧНЫМ СОЛОДОМ
| Ячменный солод(ЯС) | Пшеничный солод(ПС) | Ячменный помол(ЯП) | Кукурузная крупка(К) | Рисовая крупка(Р) | |
| 3…<5% | 3…<5% | 12…<14% | 12…13% | 12…13% | |
| 100 кг= | 100 кг | 125 кг | 98 кг | 95…98 кг | |
| 58…62 *С | 58…62 *С | 72…76 *С | 75…82 *С | 65…90 *С | |
| До 100% | 350%+ £50%ЯС | До 50% +350% ЯС | До 40% +360% ЯС | До 30% +370% ЯС | |
| - | - | +эндо-β-глюканаза | (+термостойкая а- амилаза) | (+термостойкая а- амилаза) |
ТАБЛИЦА 4. ВЛИЯНИЕ УВЕЛЕЧЕНИЯ ДОЛИ НЕСОЛОЖЁНОГО МАТЕРИАЛА В ЗАСЫПИ НА СОСТАВ СУСЛА ПО СРАВНЕНИЮ С ЗАСЫПЬЮ ИЗ 100-ПРОЦЕНТНОГО СОЛОДА
| Засыпь | 10…30% Риса 10…40% Кукурузы | 10…35…50% Ячменя |
| а – Аминный азот | ↓ | ↓ |
| Β - Глюкан | ↓ | ↑↑ |
| Вязкость | ↓ | ↑ |
| MgSO4 - азот | ↓ | ±0 |
| Конечная степень сбраживания | ↑ | ↓ |
| Мальтоза | ↑ | ↓ |
↓ ингридиент сусла, или же критерий качества сусла, понижается при повышении доли несоложеного материала;
↑↓ ингридиент сусла, или же критерий качества сусла, повышается при повышении доли несоложеного материала;
↑↑ очень сильное повышение;
±0 без изменения состава ингредиентов.
· Способа затирания: отварочный или настойный способ;
· Интенсивности термической обработки: только подогрев до температуры ниже 100⁰С, интенсивное кипячение или расщепление под давлением;
· Необходимости использования дополнительных ферментов для расщипления крахмала: использование термостойкой микробной альфа – амилазы или амилаз солода является достаточным.
Температуры клейстеризации одного вида несоложеного сырья могут колебаться в относительно широком диапазоне. Значения зависят от:
· Происхождения (сорт, климат возделывания);
· Степени измельчения (чем грубее помол, тем выше необходимая температура для клейстеризации крахмала);
· Структуры клеточных стенок в эндосперме (частично гидролизованные, расщепленные клеточные стенки снижают температуру клейстеризации крахмала);
· Плотности белковой матрицы в эндосперме, которая окружает крахмальные зерна (Частично растворенная белковая матрица снижает температуру клейстеризации);
· Достаточного присутствия действующих ферментов солода в заторе с несоложеными материалами, в особенности альфа- амилаз, протеиназ и гемми зелюллаз. Ферменты «освобождают дорогу» крахмальным зернам и удаляют с помощью ферментативного разжижения присутствующий термически клейстеризованый крахмал, снижая таким образом температуру клейстерицации.
· Размеры крахмальных зерен: чем меньше крахмальные зерна, тем выше температура клейстеризации.
В литературе указанные температуры клейстеризации не соложеных материалов имеют широкий диапазон. Во время работы с рисовой крупкой результаты наших исследований температуры клейстеризации варьировались в диапазоне от 70 до 90⁰С. Поэтому при закупке новой партии несоложеных материалов по возможности следует проверять температуры клейстеризации перед запуском в производство.
ТАБЛИЦА 5. ТЕМПЕРАТУРЫ КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ НЕСОЛОЖЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ
| НЕСОЛОЖЕНЫЕ ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ | ЛАТИНСКОЕ НАЗВАНИЕ | ДИАПАЗОНЫ ТЕМПЕРАТУРЫ КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ (ИЗ ЛИТЕРАТУРЫ),⁰с | |
| Literaturstelle | [2] | [3] | |
| Кукуруза | Zea mays | 62…72 | |
| Рис | Oryza sativa | 66…77 | |
| Ячмень | Hordeum vulgare | 52…59 |
Клейстеризация рисового и кукурузного крахмала обычно проходит при более высоких температурах по сравнению с ячменем, поэтому рекомендуется использование отварочного способа затирания при их переработке. Несоложеный ячмень при достаточном измельчении и использовании солода с хорошей активностью ферментов можно затирать и настойным способом.
Α – Аминный азот (FAN) в готовом сусле
По результатам химического анализа состава кукурузы и риса видно, что консентрация белка в кукурузе и рисе ниже по сравнению с несоложеным ячменем и ячменным солодом. Недостаточное присутствие FAN (с точки зрения снабжения дрожжей питательными веществами) следует учитывать при использовании всех видов несоложеных материалов, как показано в таблице 6.
В сусле из 100% солода концентрация FAN должна составлять > 180 мг FAN/л, в оптимальном варианте Ю 200 мг FAN/л. Для сусла с высокой долей несоложеных материалов (не более 20%) следует ознакомится с вариантами возможных технологических способов для увеличения FAN.
Основы расчета:
· 1 кг солода соответствует примерно 5,5 л сусла (начальная плотность =12%)
· 100% солода: 1100 мг FAN/кг:5,5 л=200 мг FAN/л
· 20 % риса + 80% солода:
(1100х0,8= 880мг)+ (40х0,98х0,2=7,84мг) = 887,84:5,5 = 161 мг/л
· 20% кукурузы +80% солода:
(880мг) +(75х0,98х0,2 = 14,5 мг) = 894,5: 5,5 = 162,6 мг/л
· 30% ячменных хлопьев (шелушенные) + 70% солода:
(1100х0,7 = 770 мг) +(70х1,20х0,3 = 25,2 мг) = 795,2 :5,5 = 144,6 мг/л
· 30% помола несоложеного ячменя (нешелушеного) + 30% солода =
(770мг) + (135 х 1,25х0,3 = 50,6 мг = 820,6 : 5,5 = 149,2 мг/л.
В рсчеты входили показатели солодовых эквивалентов: для риса = 98 кг, для ячменных хлопьев (шелушенных) = 120 кг, помола несоложеного ячменя (нешелушеного) = 125 кг.
ТАБЛИЦА6. ВНЕСЕНИЕ В СУСЛО СВОБОДНОГО А-АМИННОГО АЗОТА (FAN) РАЗЛИЧНЫМИ НЕ СОЛОЖЕНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ.
| Сырье | Мг FAN/1,0 кг сырья | Мг FAN/л сусла (ЭНС=12%) |
| Ячменный солод | Около 950…1200 | 100% солодовое сусло в среднем 200 |
| Рисовая крупка | Около 40 | +20% рисовой крупки 161 |
| Кукурузная крупка | Около 75 | + 20 % кукурузной крупки 163 |
| Ячменные хлопья | Около 70 | + 30% ячменных хлопьев 145 |
| Несоложеный ячмень | Около 135 | +30% помола несоложеного ячменя 149 |
· За счет использования гиббереллиновой кислоты при солодоращении вышеуказанные целевые значения растворимого азота достигаются легко;
· Удлиннение заторных пауз в температурном диапазоне 45…55⁰С до 30….60 мин способствует протеолизу при затирании;
· Подкисление всего затора до значения рН 5,4…5,5 способствует протеолитическому расщеплению в заторе;
· Увеличение дозировки нейтральной протеазы увеличивает протеолитическое расщепление (металлопротеазы, активность которой определяется по козеину, но не сериновой протеазы, так как она блокируется ячменными ингибиторами);
· Частичный возврат здоровых избыточных дрожжей в затор: например, 1 кг дрожжей на гл затора не приведет к ухудшению фильтруемости, но увеличит концентрацию FAN примерно на 10….20 мг FAN/л сусла и дополнительно увеличит выход экстракта. Если дрожжи не проходили термическую обработку, то их дозировка должна быть проведена при температуре > 60⁰С. Жизнеактивные дрожжи способны частично сбраживать экстракт при температурах < 60⁰С, что приведет к потерям экстракта, так как образованный этанол улетучивается во время последующей термической обработки сусла. Самые наилучшие результаты достигаются с предварительным кипячением дрожжей и добавкой в затор исключительно прозрачной фазы дрожжевой суспензии.
Затирание с несоложёными зерновыми культурами.
Герольф Аннемюллер. Проффесор Берлинского научно-исследовательского института пивоварения (VLB, Германия)
Несмотря на ограничение по засыпи несоложёных материалов существующим в России пивным законодательством, добавление несоложёного сырья продолжает быть достаточно актуальным. Предоставленные в этой статье данные основаны на многочисленном опыте работы специалистов на пивоваренных предприятиях Германии, где использовалось несоложёное сырьё, а также на результатах исследований, и смогут быть полезны всем пивоварам.