Переработка не соложеного зерна с применением ферментных препаратов
Обоснование применения несоложеного зерна при затирании. При затирании несоложеное зерновое сырье применяют в тех случаях, когда это предусмотрено по рецептуре, для придания определенным сортам пива характерного вкуса или для экономии дорогостоящего ячменного солода и снижения себестоимости пива. Например, рисовую муку или сечку используют при приготовлении сортов пива Московского, Ленинградского, Российского, Клинского, ячменную муку - для приготовления пива Ячменный колос и наиболее массового сорта пива Жигулевского.
В качестве заменителей солода используют пивоваренный ячмень II класса и ячмень с пониженной способностью прорастания, а также кукурузную муку (до 30%), крахмал, тростниковый сахар-сырец. Для нормального проведения затирания и фильтрования при помоле в ячмене должно быть сохранено соотношение шелухи, крупной крупки и муки, близкое к соотношению в дробленом солоде. В отечественном пивоварении основным несоложеным зерновым сырьем является ячмень, так как по своему составу он близок к светлому ячменному солоду, содержит ß-амилазу и протеазу. При замене части солода ячменем экономится зерно в натуре, так как при солодорашении со сплавом, на дыхание, образование ростков теряется 10-11% сухих веществ к массе зерна. Поэтому использование несоложеного зерна вместо солода - это решение одной из задач малоотходной технологии. Требования к качеству несоложеного ячменя значительно ниже, чем к ячменю для солодоращения.
Обычно в солоде ферментов содержится несколько больше, чем их требуется для расщепления нерастворимых компонентов солодового зерна, т. е. в солоде имеется избыток ферментов, с помощью которых можно дополнительно перерабатывать в заторе несоложеное зерно. Например, при использовании солода удовлетворительного качества можно до 15% его заменять несоложеным ячменем без ухудшения вкуса пива, а для солода хорошего растворения с высокой амилолитической активностью - до 30%. Но уже 50%-ная замена солода может привести к уменьшению активности α- и ß-амилаз в 2 раза, а протеаз в 1,5 раза.
Повышение количества несоложеных материалов приводит к тому, что замедляется скорость фильтрования заторов и снижается содержание общего и аминного азота в сусле и пиве. Снижение скорости фильтрования заторов объясняется присутствием водорастворимых ß-глуоканов, значительно повышающих вязкость сусла, а также водонерастворимых гемицеллюлоз. Но чаще всего причиной снижения скорости фильтрования является неправильное дробление несоложеных материалов и солода, слипание частиц белка, глюканов и пентозанов с тонко измельченными оболочками и образование макромолекул, которые заклеивают поры фильтрующего слоя и ухудшают его структуру.
При расходовании больших количеств несоложеных материалов в затор вносят ферментные препараты микробного происхождения. Из них в пивоварении разрешены Амилосубтилин Г10х, Амилоризин Пх и Амилоризин П10х, Цитороземин П10х и Цитороземин Пх, комплексные ферментные препараты, так называемые мультиэнзимные композиции (МЭК), АП субтилин (Амилопротосубтилин), Церемикс, Термамил, Фунгамил, Гитемпазу, Церефло, Ультрафло, Финизим, Биоглюканазу, Промолт, БНЗ-720 и др.
Для производства пива необходимы препараты типа П10х и Г10х (по номенклатуре стран СНГ). Приняты также и товарные единицы коммерческих препаратов, выпускаемых промышленностью.
Ниже приведены стандартные препараты, выпускаемые предприятиями стран СНГ: Амилоризин Пх: I сорт - 250 ед. АС/г, II сорт - 200 ед. АС/г, III сорт - 150 ед. АС/г, Амилоризин П10х - 2000 ед. АС/г, Амилосубтилин Г3х - 600+60 ед. АС/г, Амилосубтилин Г10х - 3000 ед. АС/г, Глюкаваморин Пх: I сорт - 70 ед. ГлС/г, II сорт - 69 ед. ГлС/г, III сорт - 50 ед. ГлС/г, Глюконигрин Г20х - 1000 ед. ГлС/г, Протосубтилин Г20х (нейтральная пептидаза) - 70 ед. ПС/г, пептидаза щелочная гранулированная: Протосубтилин Г20х - 100000 ед. ПС/г, Протосубтилин Г10х - 50 000 ед. ПС/г, пептидаза нейтральная: Протосубтилин Г3х: 1 сорт - 70+7 ед. ПС/г, II сорт - 16+1,6 ед. ПС/г, III сорт -7±0,7 ед. ПС/г, Протосубтилин Г10х: 1 сорт - 230 ед. ПС/г, II сорт -180 ед. ПС/г, III сорт - 90 ед. ПС/г, IV сорт - 70 ед. ПС/г, АП субтилин (Амилопротосубтилин) - 600 ед.АС/г, 50 ед.ПС/г, ß-глюканазная 300-400 ед./г.
Характеристика ферментных препаратов.При использовании ферментных препаратов учитывают все активности ферментов, входящих в препарат. Как правило, отдельные ферменты имеют свои оптимальные условия. Поэтому в зависимости от качества сырья и целей получения сусла определенного состава в заторе следует создавать оптимальные условия для действия того или иного фермента.
Амилоризин Пх и Амилоризин П10х - препараты грибного происхождения, в своем составе содержат амилолитические, протеолитические ферменты, а также ферменты, гидролизующие некрахмальные полисахариды (α-амилазу, глюкоамилазу, эндо- и экзопентидазы, ксиналазы). По активности α-амилазы, пептидазы и гемицеллюлазы Амилоризин Пх превосходит сухой солод. Оптимальная температура для разжижения крахмала Амилоризином Пх 65°С (солодом 70°С) при pH 6. В целом для действия α-амилазы Амилоризина Пх в растворе крахмала, как и для α-амилазы солода, оптимальными являются температура 50°С и pH 4,4-5,6. Основным продуктом гидролиза крахмала Амилоризином Пх является мальтоза. Для сравнения более высокая в начале процесса скорость реакции, протекающей под влиянием бактериальной амилазы Амилосубтилина, резко замедляется по достижении 30-32%-ного гидролиза, в то время как при введении Амилоризина Пх грибного происхождения мальтоза еще продолжает накапливаться. Этими различиями объясняется то, что для повышения степени сбраживания сусла применяют именно грибную амилазу (Амилоризин П10х), а не бактериальную.
Пептидазы Амилоризина Пх и Амилоризина П10х проявляют каталитическое действие на белки ячменя при pH 4,5-4,6 и температуре 45-55°С. Но при pH 5,5-5,7, характерном для пивоваренного затора, в раствор переходит всего лишь на 13% меньше азотистых соединений, чем при pH 4,5-4,6. Амилоризин Пх не только значительно превышает солод по пептидазной активности, но и обладает повышенным экзопептидазным действием, что приводит к более глубокому по сравнению с пептидазами солода (а также и бактериальными) расщеплению белков ячменя.
Пептидазы Амилоризина Пх не одинаково гидролизуют белковые вещества разных видов несоложеного сырья. За 1 ч при 50°С переводится в раствор 57% азотистых веществ пшеницы, 32% - ячменя, 13% - кукурузы и менее 10% - риса.
После кипячения несоложеного сырья атакуемость белков ячменя, пшеницы и кукурузы уменьшается соответственно в 1,5, 1,8 и 1,2 раза. Амилоризин переводит в раствор на 4-8% больше экстрактивных веществ ячменя, чем солод.
Праторизин П25х и Амилоризин П25х получены при фракционном осаждении этанолом пептидазы и амилазы из экстракта культуры Asp. oryzae. Препарат Проторизин П25х содержит в основном пептидазу и следы амилазы, а препарат Амилоризин П25х - амилазу и пептидазу, обладающую низкой активностью.
Эндопептидаза Проторизина П25х имеет оптимум pH 5, а разжижающая способность амилазы проявляется при pH 7,4. При оптимальных условиях (pH 4,94, температура 40°С) эндопептидаза гидролизует белок на 75%.
Цитороземин Пх и Цитороземин П10х имеют такой же набор ферментов, гидролизующих некрахмальные полисахариды, как проросший солод и препарат Амилоризин Пх. Активность ферментов в препарате Цитороземин П10х в 10-20 раз выше, чем в препарате Цитороземин Пх.
В то время как оптимальное действие отдельных ферментов цитолитического комплекса ячменного солода лежит в области pH 3,2-4,8, оптимум общей иитолитической активности Цитороземинов Пх и П10х находится при pH 5,6, а гемицеллюлазы - при pH 4,6.
При подкислении или подщелачивании среды общая цитолитическая активность быстро падает, так что оптимальная зона действия ферментов, в которой падение активности не превышает 10%, небольшая и находится в пределах pH 4,9-6,3. Активность гемицеллюлазы резко падает при увеличении кислотности среды.
Наибольшая стабильность ферментов зафиксирована при pH 5-6. Оптимум обшей цитолитической активности совпадает с оптимумом стабильности ферментов, близким к значениям pH пивного затора, и лежит в зоне, близкой к нейтральной. Цитолитические ферменты Цитороземинов Пх и П10х термолабильны, оптимум их действия находится при температуре 40°С.
Действие эндо-ß-глюканазы и ß-глкжаназы Цитороземинов Пх и П10х оптимально при 50°С. Превышение температуры над оптимальной приводит к быстрой потере активности. Оптимальная температура действия ксиланазы несколько ниже и равна 40°С, но при 50°С еще сохраняется значительная часть фермента. Оптимум активности целлобиазы находится при 70°С. Оптимальные температуры действия ферментов Цитороземина Пх и Цитороземина П10х одинаковы.
Оптимальными условиями для суммарного действия ферментов Цитороземина Пх и П10х являются pH среды 5,6 и температура 40°С. Такая температура позволяет проявлять в заторе достаточно высокую активность ß-глюканазы и максимальную активность пентозаназ.
Водорастворимые некрахмальные полисахариды ячменя (гумми-вещества) представляют собой полиглюкозид, состоящий в основном из ß-глюкана с примесью пентозанов. Под действием Цитороземинов Пх и П10х в количестве 1,2 и 0,05% к массе сырья затора на 0,5%-ный раствор гумми-веществ (соответствует примерному содержанию их в первой части затора с 50% несоложеного ячменя) при 40°С происходит резкое снижение относительной вязкости гидролизата. В гидролизатах накапливается небольшое количество редуцирующих веществ и продуктов с низкой молекулярной массой.
Ферментативные гидролизаты гемицеллюлоз из ячменей и ячменной шелухи содержат примерно одинаковое количество ксилозы и арабинозы. При действии Цитороземинов Пх и П10х на нерастворимые в воде ß-глюкан и арабиноксилан, входящие в состав гемицеллюлозы ячменя, в затор переходят глюкоза, ксилоза, арабиноза и олигосахара ксилозного ряда. ß-Глюкан гидролизуется относительно быстрее пентозанов. В ферментативном гидролизате гемицеллюлозы из шелухи содержатся в основном пентозы.
Препараты Цитороземин Пх и П10х специфичны по своему действию на некрахмальные полисахариды ячменя и почти не действуют на некрахмальные полисахариды риса и кукурузы, что, очевидно, обусловливается другим строением этих полисахаридов, так как гемицеллюлоза ячменя является арабиноксиланом, а гемицеллюлоза риса состоит из ксилана с уроновыми кислотами.
Целлоконингин П10х содержит в своем составе цитолитические, амилолитические и протеолитические ферменты. Оптимум действия цитолитических ферментов лежит в довольно широком интервале pH.
Для обшей цитолитической и гемицеллюлазной активности оптимальный интервал pH 5,2-6,2. Эндо-β-глюканазная активность Целлоконингина максимальна в более кислой среде при pH 4,2-5,2.
Температурные оптимумы общей цитолитической и гемицеллюлазной активности практически совпадают и наблюдаются в интервале температур 45-55°С. Максимальное проявление эндо-β-глюканазной активности - при 58-62°С. Оптимум проявления пептидазной активности препарата наблюдается в интервале температур 63-68°С. Оптимальное значение pH 4,0-4,8. Оптимум действия амилолитических ферментов находится в интервале pH 3,6-4,2 при 60-66°С.
Целлолигнорин П10х является комплексным и содержит как целлюлозолитические ферменты, так и ксиланазу, незначительные количества кислотоустойчивой пептидазы, пектиназы, глюкоамилазы, следы мальтазы и α-амилазы. Максимальная активность целлобиогидролазы проявляется при pH 4,6-4,7 и при 50°С. Гидролиз целлобиозы целлобиазой наиболее полно проходит при температуре 45°С и температуре 60°С. Целлюлозолитические ферменты препарата наиболее стабильны при pH 4,5-5,5 и температуре 40°С.
Пектаваморин П10х и Пектофоетидин П10х являются комплексными препаратами и содержат ряд гидролитических ферментов, в том числе пектолитические ферменты, высокоактивную кислотоустойчивую пептидазу, гемицеллюлазу и др., принимающих участие в гидролизе растительных субстратов, плодов и ягод. Препараты применяются при переработке как плодово-ягодного сырья при производстве соков и настоев, так и несоложеного сырья при приготовлении пивного сусла. Максимальная активность пектолитических ферментов проявляется при pH 3,5-4,5 и температуре 35-45°С, кислотоустойчивой пептидазы - при 50°С, гемицеллюлазы - при 60°C.
Пектаваморин Г10х содержит комплекс пектолитических ферментов, а также кислотоустойчивую пептидазу, гемицеллюлазцу, эндо-ß-1,4-глюканазу и целлобиазу. Препарат включает богатый комплекс гидролитических ферментов, но каталитическая активность их гораздо ниже, чем в препарате Пектофоетидин Г10х.
Пектофоетидин Г3х и Пектофоетидин Г10х из культуры гриба Aspergülusfoetidus M-45. В данных препаратах наряду с пектолитическим комплексом содержатся кислотоустойчивая пептидаза, гемицеллюлаза, эндо-ß-1,4-глюканаза и целлобиаза.
Оптимальные условия действия пектолитических ферментов находятся в пределах 55-60Х и pH 3,5-4,5. Пектолитические ферменты препаратов Пектофоетидин Г3х и Пектофоетидин Г10х стабильны при pH 4,5-6,0 и температуре 30°С. Наибольшую стабильность пектолитические ферменты данных препаратов проявляют в присутствии субстрата.
Протофоетидин П10х и Целлофоетидин П10х являются комплексными и содержат в своем составе пектолитические, протеолитические и целлюлозолитические ферменты. Ферментативная активность препаратов практически не снижается в широком диапазоне pH (2,5- 5,0), что, безусловно, имеет большое значение при гидролизе полимеров разного растительного сырья, и в частности зернового. Оптимальная температура действия препаратов 50-55°С, однако они могут работать и при более низкой температуре (35-40°С).
Ксилоглюканофоетидин (Ксилаком) П10х. Гемицеллюлозы, содержащиеся в клеточных стенках эндосперма ячменя, в основном состоят из ß-глюкана и арабиноксилана. Ксилоглюканофоетидин П10х, содержащий в своем составе ß-глкжаназы, ксиланазу (гемицеллюлазу и целлобиазу), переводит нерастворимые клеточные стенки эндосперма ячменя в растворимое состояние, обеспечивая гидролиз ß-глюкана, арабиноксилана, гумми-веществ, высвобождение крахмальных зерен и белка, обусловливая таким образом действие амилолитических, протеолитических и других ферментов. Поэтому данный препарат рекомендуется применять в пивоварении для эффективного гидролиза некрахмальных полисахаридов в целях интенсификации технологии пивного сусла, особенно для фильтрования и увеличения выхода пивного сусла.
Температурный оптимум действия гемицеллюлазы этого препарата лежит в пределах 44-46°С. Оптимум действия эндо-ß-глюканазы лежит в более широком интервале температур (48-56°С). Максимум активности пептидазы наблюдается при температурах 64-65°С. Эндо-ß-глюканазная активность - наибольшая в области pH 4,8-5,3, а гемицеллюлаза проявляет максимальную активность при pH 5,5-6,0.
Кроме того, Ксилаком содержит полигалактуроназу, пектинэстеразу, кислую протеазу, ß-глюкозидазу, что позволяет использовать этот препарат для осветления соков в производстве напитков.
Амилосубтиаин Г10х и Г20х наряду с амилолитическими ферментами и пептидазами содержит ряд ферментов, гидролизующих некрахмальные полисахариды (α-амилазу, ß-глюканазу, гемицеллюлазу, эндопептидазу). Температурные оптимумы действия амилолитических, осахаривающего и пептидазного ферментов Амилосубтилина Г20х почти совпадают и находятся в интервале температур 57-65°С.
При повышении температуры с 70 до 80°С ферменты теряют почти половину своей активности. Температурные оптимумы действия гемицеллюлазы и энд-ß-глюканазы лежат в интервале более низких температур. Максимум гемицеллюлазной активности наблюдается при 40-45°С, а эндо-ß-глюканазной - при 40-52°С. Оптимальное действие амилазы наблюдается в интервале pH 5,4-6,0, а осахаривающего фермента - в интервале 6,3-6,6.
Амилосубтилин дает наибольший выход экстракта из ячменя по сравнению с грибными препаратами, что объясняется его более высокой протеолитической активностью. Препарат переводит в сусло почти 83% азотистых соединений ячменя - в 2-2,5 раза больше, чем из солода.
Протосубтилин Г10Хявляется комплексным препаратом и наряду с основным ферментом эндопептидазой содержит α-амилазу, эндо-ß-глюканазу, ксиланазу и гемицеллюлазу. Эндопептидаза сохраняет каталитическую активность в пределах pH 6,0-9,5.
Протосубтилин Г10х дает больший выход экстракта из ячменя по сравнению с Амилосубтилином Г10х, что объясняется его более высокой протеолической активностью.
АП субтилин (Амилопротосубтилин) - это композиция ферментных препаратов Амилосубтилина Г3х и Протосубтилина Г3х, содержит α-амилазу, эндо- и экзопептидазы, гемицеллюлозу и эндо-ß-глюканазу. Оптимальные условия действия pH 5,5-6,5, температура 50-70°С.
Очищенный препарат ß-глюкозидазы из Целлокандина ГХ10 получен при культивировании микроскопического гриба Geotrichum candidum глубинным способом. Содержит, ß-глюкозидазу и целлобиазу.
Эффективно действие мультиэнзимных композиций (МЭКов). Например, препарата МЭК ПП-1, состоящего из смеси Амилосубтияина Г10х и Амилоризина Г10х, взятых в соотношении 2:1, или препарата МЭК ПП-2, состоящего из равных количеств Амилосубтилина Г10х, Амилоризина П10х и Протосубтилина Г10х. Эти препараты обладают протеолитической, амилолитической и эндо-ß-глюканазной активностью. Их использование при переработке несоложеных материалов позволяет повысить выход экстракта и степень его сбраживания.
МЭК ПП-3 содержит грибную α-амилазу и целлюлолитические ферменты, поэтому его применение способствует увеличению фильтруемости затора и выхода экстракта.
Добавление к затору Целловиридина Г20х, содержащего целлюлазу, снижает вязкость сусла, что позволяет сократить продолжительность фильтрования затора.
В последнее время в отечественном пивоварении получают распространение следующие ферментные препараты: Фунгамил 800 Л, содержащий α-амилазу, имеющую оптимальные условия действия 55°С и pH 5, препараты, содержащие термостабильную α-амилазу: Зимаджунт НТ-340 (90°С, pH 5,5-7) и Термамил 120 Л (90°С, pH 6), а также Гитемпазу (90-100°С). Протеазу (температура 45-55°С, pH 6) содержит Нейтраза 0,5 Л.
Для ускорения фильтрования применяют препараты, содержащие ß-глюканазу: Зимафилт Л-300 (50°С, pH 6-7), Биоглюканазу, Церефло 200 Л, (60°С, рН6 ), Финизим 200 Л (60°С, рН4-5,5).
Применяют и комплексные ферментные препараты, имеющие несколько активностей, например, содержащие целлюлазу, ксиланазу, эндо-ß-глюканазу - Биоцеллюлаза, ß-глюканазу, пентозаназу, целлюлазу - Ультрафло Л, целлюлазу, ß-глюканазу - Целлюкласт (65°С,рН 4-6), протеазу, амилазу, глюканазу - БНЗ-720 и Церемикс 2ХЛ (70°С и 45-50°С, pH 5,7-6,0), α-амилазу, ß-глюканазу, протеазу - Промолт (70-75°С).
Особенности применения несоложеных материалов.При переработке несоложеных материалов учитывают разницу в структуре и состоянии крахмала и белков в солоде и несоложеном зерне. Несоложеные материалы необходимо размалывать мельче. В процессе солодоращения крахмальные зерна освобождаются от связывающих их веществ, поэтому при затирании солода клейстеризация и разжижение крахмала ферментами протекают быстро. Отварки нужны лишь для клейстеризации крахмала в нерастворенных (твердых) кончиках зерна. Амилазы солода облегчают этот процесс.
Крахмал несоложеного зерна клейстеризуется при более высокой температуре (в основном при кипячении), при которой амилазы зерна частично или полностью инактивированы.
Клейстеризованный крахмал несоложеного зерна обладает высокой вязкостью, поэтому при подогревании он часто пригорает на стенках заторных аппаратов. Для снижения вязкости в заторы из несоложеного сырья добавляют часть солода, предназначенного для затирания. При этом во время нагревания заторов до температуры инактивации α-амилазы часть крахмала клейстеризуется. Клейстеризованный крахмал быстро разжижается. При дальнейшем повышении температуры до кипения и при кипячении клейстеризация крахмала продолжается. После смешивания солодовой и несоложеной частей затора происходит дальнейшее превращение разжиженного клейстеризованного крахмала.
При кипячении заторов проводимом с целью клейстеризации крахмала происходит денатурация белка, который при дальнейшем затирании труднее гидролизуется протеолитическими ферментами. Для увеличения количества растворенного белка в сусле несоложеную часть затора нагревают до кипения с белковой выдержкой.
При переработке несоложеных материалов начало затирания и выдержку лучше проводить при 35-45°С, так как в этот момент в результате действия цитолитических ферментов протекают процессы, характерные для солодоращения.
Подкисление затора до pH 5,5-5,7 молочной кислотой улучшает условия действия ферментов, что, в свою очередь позволяет сократить расход применяемых микробных ферментных препаратов. В таком случае рекомендуется совместное затирание всего перерабатываемого сырья, когда разваривание и клейстеризацию несоложеного сырья проводят после воздействия на него ферментов препарата и солода в пределах температур 40-70°С. После этого на разваренную массу вновь действуют ферментами, которые сохранили свою активность в жидкой части затора, снимаемой с помощью декантатора. При этом целью расслоения после 10-минутной выдержки затора при температурах 65 или 70°С, перед декантацией на 20-30 мин прекращают перемешивание. При отсутствии декантатора затирание проводят по режиму с предварительной подготовкой несоложеного сырья.
При использовании 40-50% ячменя вместо солода вводят Амилоризин Пх в дозе 0,6-1% от всей массы затираемого сырья, что позволяет повысить выход экстракта.
В отечественной пивоваренной промышленности используются также Цитороземин Пх (0,5-1% массы сырья), Амилосубтилин Г10х (0,03% к массе сырья) и мультиэнзимная композиция МЭК-1 (0,025% к массе сырья). Применение Цитороземина Пх приводит к увеличению выхода экстракта в среднем на 1,5% по сравнению с его выходом при использовании 10-15% несоложеного ячменя без ферментного препарата. Полученное сусло хорошо осветляется при кипячении.
Количество добавляемых микробных ферментных препаратов должно обеспечивать гидролиз биополимеров ячменя за время, установленное для затирания. Зависимость количества вносимых ферментных препаратов от количества несоложеного ячменя в заторе устанавливается экспериментальным путем. Несмотря на то, что ферментные препараты обладают одинаковой ферментативной активностью на стандартных субстратах, действие их на заторную массу может быть разным. Количество вносимых в затор ферментных препаратов должно учитывать влияние их на разжижение и осахаривание затора, продолжительность фильтрования, вязкость сусла, степень использования экстракта сырья, химический состав сусла и пива и органолептические показатели готового продукта.
Например, при замене солода 40, 50 и 60% ячменя для достижения в сусле такого же содержания редуцирующих сахаров, как и в сусле из 15% ячменя и 85% солода, необходимо вносить в затор с 40% несоложеного ячменя 0,005^0,007%, с 50% ячменя - 0,013-0,015%, а с 60% ячменя - 0,03-0,035% Амилосубтилина Г20х. Для достижения конечной степени сбраживания сусла, соответствующей контрольному, необходимо несколько повысить дозы Амилосубтилина Г20х и ограничить их нижними пределами для 40% ячменя 0,01%, для 50% - 0,02, для 60% - 0,055%.
При замене солода ячменем содержание свободных аминокислот в сусле значительно понижается, так как гидролиз белков ячменя до низкомолекулярных пептидов и аминокислот осуществляется в основном при солодоращении. Сушка солода приводит к частичной тепловой инактивации ферментов. Эти потери восполняются добавлением микробных ферментных препаратов, содержащих пептидазы.
При затирании 50 и 60% несоложеного ячменя достичь в сусле количества свободных аминокислот, соответствующего уровню их в контрольном сусле, не удается даже при введении в затор 0,05% Амилосубтилина Г20х, но при использовании 40% ячменя вместо солода и введении в затор указанного количества Амилосубтилина Г10х концентрация свободных аминокислот в сусле достигает уровня их в контрольном сусле (143-146 мг/100 г экстракта).
Для получения удовлетворительного азотистого состава в сусло вносят Амилосубтилин Г20х: с 40% несоложеного ячменя - 0,005- 0,008%, с 50% - 0,01-0,013, с 60% - 0,035-0,043%.
Затирание солода и несоложеных материалов без ферментных препаратов.Приготовление затора с заменой 20% солода несоложеными материалами. Количество добавляемого несоложеного зерна определяют с учетом различия влажности и экстрактивности солода и несоложеных материалов.
В заторный аппарат набирают воду, засыпают все размолотые несоложеные зерноприпасы и 1/3 солода, при необходимости подкисляют затор молочной кислотой, устанавливают начальную температуру затирания 52°С и выдерживают 20 мин (белковая пауза), затем затор подогревают до 63°С и выдерживают еще 20-30 мин (мальтозная пауза). Далее температуру повышают до 70-72°С, выдерживают затор 20 мин, быстро нагревают до кипения и кипятят 30-40 мин. Этот затор называют первой отваркой или несоложеным затором.
К началу кипячения первой отварки во втором заторном аппарате начинают затирать оставшиеся 2/3 части солода при 52°С, выдерживая при этой температуре около 10 мин. Таким образом получают солодовый затор, к которому медленно перекачивают первую отварку, после чего температура всего затора становится 63-65°С. После выдержки при этой температуре в течение 20-30 мин, 1/3 общего затора перекачивают в отварочный аппарат (вторая отварка). Отварку медленно (ГС в мин) нагревают до 70-72°С, осахаривают при этой температуре 10-15 мин, быстро доводят до кипения и кипятят 5-15 мин.
После возврата второй отварки в общий затор температура его будет равна 75°С. При этой температуре затор выдерживают до полного осахаривания и перекачивают на фильтрование.
Приготовление затора для пива с применением повышенного количества несоложеных материалов. При переработке повышенного количества несоложеных материалов (более 20%) необходимо использовать солод с высокой ферментативной активностью, либо применять специальные технологические приемы.
Например, затирание по интенсивному способу с кипячением 50% зернового сырья проводят в одном заторном аппарате в две стадии. На первой стадии затирают все несоложеные материалы и часть солода (например, 10%) в четырехкратном количестве воды к массе зернового сырья. Начало затирания проводят при 40°С. После выдержки при этой температуре в течение 20 мин затор нагревают до кипения с паузами при 63 и 70-72°С по 20-30 мин каждая. Кипятят затор 30 мин.
На второй стадии в горячий затор добавляют холодную воду в четырехкратном количестве к массе оставшегося солода, добавляемого на этой стадии, снижая температуру до 54-55°С, и засыпают солод. При этом температура устанавливается 52°С. После выдержки в течение 20 мин массу нагревают до 70-72Х, оставляют в покое до полного осахаривания, нагревают до 15-ITC и перекачивают на фильтрование.
Затирание солода и несоложеных материалов с применением ферментных препаратов.При использовании ферментных препаратов рекомендуются способы затирания: настойный, одноотварочный раздельный, одноотварочный совместный.
Ферментные препараты со стандартной активностью дозируют взависимости от количества несоложеного ячменя с учетом ферментативной активности солода (табл. 20), а ферментные препараты зарубежного производства - в соответствии с инструкциями по их применению.
Таблица 20
| Масса не соложеного ячменя, % к массе всего сырья (солод + ячмень) | Рекомендуемый расход ферментного препарата, % к массе всего затираемого зернового сырья | |||
| Цитороземина П10х | Амилосубтилина Г10х | МЭК ПП-1 | МЭК ПП-2 | |
| 0,0106 | 0,005 | 0,002 | 0,0015 | |
| 0,0181 | 0,008 | 0,004 | 0,0035 | |
| 0,0250 | 0,010 | 0,005 | 0,005 | |
| 0,0406 | 0,016 | 0,010 | 0,009 | |
| 0,0531 | 0,020 | 0,015 | 0,013 | |
| 0,0625 | 0,025 | 0,020 | 0,019 | |
| 0,075 | 0,030 | 0,025 | 0,025 |
Настойный способ. В аппарате одновременно затирают солод и несоложеные материалы, вносят ферментный препарат, предварительно растворенный в небольшом количестве воды и, при необходимости, подкисляют. Температурный режим предусматривает постепенное нагревание с паузами: при 45°С в течение 30 мин, при 50°С - 45 мин, при 63°С - 60 мин, при 70°С - 30 мин, при 72°С - до полного осахаривания. Затем после подогревания до 16°С затор передают на фильтрование.
Одноотварочный раздельный способ. В один аппарат набирают воду температурой 45°С, вводят 3/4 количества ферментного препарата, 10% солода от общей массы зернового сырья и все количество несоложеных материалов и нагревают для клейстеризации и осахаривания крахмала несоложеного зерна до кипения с паузами: при 40°С -30 мин, при 52°С - 20 мин, при 63°С - 15 мин. Затем затор быстро нагревают до кипения и кипятят 30 мин.
За 1 - 1,5 ч до окончания первой стадии в другом аппарате при 40°С начинают затирание оставшихся солода и ферментного препарата. Затем в солодовый затор медленно перекачивают несоложеный затор, поднимая температуру общего затора до 63°С на 30 мин. После этого затор нагревают до 70°С, выдерживают около 30 мин и при 72°С завершают затирание до полного осахаривания. После нагревания до 76-77°С затор фильтруют.
Одноотварочный совместный способ. При данном способе одновременно затирают все количество зернового сырья и ферментного препарата при 40°С и выдерживают при этой температуре 20 мин. После чего затор подогревают и выдерживают: при 52°С - 20 мин, при 63°С - 30-40 мин. Для предотвращения инактивации ферментов при дальнейшем кипячении затора за 10-20 мин до окончания выдержки при 63°С выключают мешалку, а после седиментации твердых частиц жидкую часть отбирают с помощью декантатора в другой заторный аппарат. Оставшуюся густую часть затора нагревают до 70°С, выдерживают 15-20 мин, нагревают до кипения и кипятят 30 мин. После объединения жидкой и густой частей затора температура затора будет 70°С. Дальнейшее затирание проводят по аналогии с другими способами.
При использовании обрушенного несоложеного ячменя оболочку, удаленную с ячменя, вносят в затор после его осахаривания при 72°С, перемешивают и выдерживают для осахаривания частиц эндосперма, внесенных с оболочкой.
Затирание с применением Цитороземина Пх проводят двухотварочному способу. Для первой отварки используют всю ячменную муку, 10% солода от всего сырья и 3/4 части Цитороземина Пх, расходуемого на загар. Для действия цитолитических ферментов этот затор выдерживают 1 ч при 40°С. Последующий режим затирания проводят также, как и по двухотварочному способу.
Затирание с применением Амилосубтилина Г10х. Процесс можно проводить по одноотварочному и по двухотварочному способу. При работе по одноотварочному способу вначале готовят первую отварку. Для этого в заторный аппарат набирают четырехкратное к массе затираемых зерноприпасов количество воды температурой 47°С, добавляют 10-20% солода и всю ячменную муку. Температура смеси понижается до 45°С. Ферментный препарат размешивают в воде в каком-либо небольшом сосуде и вносят в аппарат. Паузы выдерживают по 30 мин при 45,63 и 70°С. Паузу при 45°С считают с момента добавления ферментного препарата, затем затор нагревают до кипения и кипятят не более 15 мин. Во время нагревания и пауз затор непрерывно перемешивают.
Перед нагреванием первой отварки до кипения во второй заторный аппарат набирают воду температурой 47-53°С, засыпают туда солод и смесь выдерживают до окончания кипячения первой отварки. Затем первую отварку медленно перекачивают в солодовый затор, в результате чего температура повышается до 63°С, выдерживают 30-40 мин при 63°С, Нагревают до 70-72°С, выдерживают до полного осахаривания, нагревают до 75-76°С и перекачивают на фильтрование.
Затирание с применением комплексного ферментного препарата (МЭК). Для затирания используют один из комплексных ферментных препаратов: МЭК 1, состоящий из Амилосубтилина Г10х и Амилоризина П10х, взятых в соотношении 2:1, или МЭК II, компоненты которого - Амилосубтилин Г10х, Амилоризин П10х и Протосубтилин Г10х - относятся как 1:1:1.
Процесс затирания с применением МЭК проводят по одному из двух способов: при совместном затирании или с раздельной подготовкой несоложеного сырья.
По первому способу затирание всего перерабатываемого сырья проводят совместно. Для этого в заторном аппарате при 45°С одновременно затирают все количество солода, несоложеного зерна и 5/6 части МЭК. При необходимости затор подкисляют молочной кислотой или гипсом до рН 5,5-5,7. Затор выдерживают при 45°С 15-20 мин, затем подогревают до 52°С и выдерживают еще 30 мин, после чего затор нагревается до 65°С. Через 10 мин выключают мешалку, дают затору отстояться при этой температуре 30 мин и с помощью декантатора отбирают жидкую часть затора в другой заторный аппарат (для того, чтобы предотвратить инактивацию ферментов при дальнейшем кипячении затора), а густую часть затора нагревают до 70°С, выдерживают 30 мин для осахаривания, нагревают до кипения и кипятят 30 мин.
Жидкую и густую часть соединяют в одном заторном аппарате, получая температуру общего затора 73°С, добавляют последнюю 1/6 часть МЭК и выдерживают затор для полного осахаривания под влиянием ферментов, сохранившихся в жидкой части затора и имеющихся в последней добавке МЭК. Затем затор нагревают до 76-78°С и перекачивают на фильтрование.
По второму способу затирание проводят с раздельной подготовкой несоложеного сырья в две стадии: на первой - подготовка несоложеного сырья, на второй - собственно затирание.
Сначала в заторном аппарате при 45°С затирают все несоложеное сырье, 10% солода и 5/6 части МЭК. При необходимости затор подкисляют. Через 15-20 мин его нагревают до кипения с выдержками: при 52 и 63°С - по 20-30 мин и при 70°С - 15-20 мин. Кипячение затора длится 30 мин.
За 1-2 ч до окончания затирания несоложеного сырья в другом заторном аппарате при 30-40°С затирают оставшуюся часть солода и МЭК. По окончании кипячения затор из несоложеного зерна медленно перекачивают в солодовый затор, температура всего затора устанавливается 63°С. При этой температуре общий затор находится 30 мин, затем его подогревают до 70°С и выдерживают до полного осахаривания. Затем нагревают до 76-78°С и через 5-8 мин перекачивают на фильтрование.
Получение сусла с применением иммобилизованных ферментов.Растворимые ферментные препараты к концу затирания инактивируются. Но если их закрепить на каком-либо инертном носителе, т.е. перевести в нерастворимое состояние, то их можно использовать многократно. Применение иммобилизованных ферментных препаратов на стадии затирания перспективно, но в настоящее время данная технология находится в стадии разработки.
Получение сусла, предназначенного для сбраживания в цилиндроконических бродильных аппаратах (ЦКБА).При получении сусла, предназначенного для сбраживания в цилиндроконических бродильных аппаратах, необходимо учитывать некоторые его показатели. Например для 11%-ного сусла оптимальное значение вязкости должно быть 1,6 мПа-с и не более 1,7 мПа-с, α-аминного азота - 180-190 мг в 100 г экстракта. При повышенном расходовании несоложеного зерна используют различные комплексные ферментные препараты. Однако содержание α-аминного азота в сусле может быть недостаточным, тогда в затор добавляют гидролизат остаточных пивных дрожжей.
Фильтрование затора
Цель фильтрования
Осахаренный затор, представляющий собой суспензию, можно разделить на две фазы: жидкую (пивное сусло) и твердую (пивная дробина). Пивное сусло - это водный раствор экстрактивных веществ, получаемых при затирании. Пивная дробина - нерастворенная при затирании часть дернопродуктов, которая остается после фильтрования сусла и промывания горячей водой.
Фильтрование - процесс разделения неоднородных систем с помощью пористой перегородки, задерживающей твердые ча