Определение содержания спирта, действительного экстракта и концентрации начального сусла

Определение экстрактивности начального сусла должно предоставить сведения о содержащихся в пиве веществах. Из имевшихся первоначально компонентов сусла в пиве остается только часть, поскольку при брожении некоторые из них исчезают. Поэтому определение экстрактивности начального сусла в готовом пиве представляет собой определенную сложность. Экстрактивность начального сусла - это массовая доля сухих веществ в охмеленном сусле (рис. 7.2). Она составляет, например, 11,5%.

Выше (см. раздел 4.1.2.1.1) было показано, что сбраживаемый экстракт при брожении делится на две почти равные части с образованием спирта и СО₂. Но части равны лишь приблизительно, так как из 180 г сахара получается 92 г спирта и 88 г СО₂.

Если теперь измерить еще содержащийся в пиве несброженный экстракт (например, в простейшем случае с помощью сахарометра), то получится существенно меньшее значение, например, 2,3%. Совершенно очевидно, что остаток сбраживается и таким образом разлагается на почти равные массовые (весовые) части спирта и СО₂. Если измерить в пиве содержание спирта, то мы получим примерно 4,9% об., то есть в 100 мл пива содержится 4,9 мл спирта. Однако эти данные только кажутся правильными, так как более легкий по удельной массе спирт позволит нашему сахарометру погрузиться несколько глубже. Поэтому мы говорим о видимом экстракте (Е_в). Чтобы определить действительный экстракт (Е_д), следует удалить спирт (например, путем дистилляции). Тогда мы увидим, что экстракта содержится на 1-1,5% больше (например, 3,8 % масс), чем показал ареометр. Если теперь измерить еще и массовый процент спирта, то получится, что эта величина примерно на 1% меньше объемного процента (например, 3,9%). Отсюда получаются следующие примерные соотношения:

Ев	2,3%
спирт	4,9% об.
Ед	3,8%
спирт	3,9% масс.

Но если известно, сколько в пиве массовых процентов спирта, то можно вычислить из какого количества экстракта он получен, ведь несколько меньшее массовое количество СО₂ естественным образом исчезло. Его количество рассчитывается из определенного массового процента спирта.

Теперь известны:

· еще имеющийся действительный экстракт и

· содержание спирта в % масс.

Сюда добавляется еще небольшое количество экстракта, использованного дрожжами для расщепления новой клеточной субстанции. В общем, можно считать, что из 2,0665 г экстракта получают в среднем

1,0 г спирта,	}
0,9565 г диоксида углерода и	всего 1,0665 г
0,11 г дрожжей

Исходя из этого расчет экстрактивности начального сусла (р) (то есть содержание экстракта перед брожением) ведется по так называемой общей формуле Баллинга (Balling).

где А - содержание спирта в % масс.

Е_д - действительное содержание экстракта в % масс.

По общей формуле Баллинга можно определить экстрактивность начального сусла. Этот расчет в Германии применяют, например, для расчета налога на пиво. Однако данный расчет не годится

· для пива с удаляемым спиртом (безалкогольного, легкого и диетического пива) и

· для дрожжевого пива верхового брожения (типа Хефевайцен), так как в пиве еще содержатся дрожжи.

Чтобы определить экстрактивность начального сусла, следует найти

· содержание экстракта пива,

· содержание спирта.

Сразу это сделать невозможно, поскольку содержание этих веществ может сильно отличаться, причем

· содержание экстракта повышает плотность,

· спирт, напротив, плотность понижает.

Наиболее старый и трудоемкий метод состоит в том, что спирт отделяют (методом дистилляции) и производят точные измерения в полученных

· смеси экстракта и воды и

· смеси спирта и воды,

а по ним определяют экстрактивность начального сусла.

Поэтому для любого анализа пива необходимо определение плотности сиспользованием

· пикнометра или

· прецизионного плотномера-ареометра,

обеспечивающих большую точность измерения и позволяющих провести арбитражные анализы.

В современных приборах плотность определяют с помощью вибрационно-частотных преобразователей.

Дистилляционный метод

При анализе методом дистилляции исходят из того, что спирт имеет более низкую точку кипения, чем вода. При дистилляции отделяется спирт и часть воды. Путем взвешивания 100 г каждый раз определяют

· в дистилляте - спирт (А) и

· в остатке, долитом до метки дистиллированной водой, - действительный экстракт (Е_д).

Точное измерение выполняют пикнометром (рис. 7.3).

При этом с помощью маркировки на шейке сосуда точно отмеряют при 20° С 50 мл и производят взвешивание. Однако точно отмерить 50 мл довольно трудно, и поэтому измерения выполняют с приблизительным объемом 50 мл, делая поправку путем калибровки с использованием воды.

Рефрактометрический метод

Принцип рефрактометрического анализа основан на том, что луч света при переходе из оптически менее плотной в более плотную среду преломляется. Этот эффект известен по преломлению света при погружении предметов в воду.

Можно очень точно измерить преломление света на оптически менее плотном объекте испытаний (жидкости) в оптически более плотной призме (рис. 7.4).

Это преломление света, выраженное показателем преломления, является функцией концентрации (спирта, экстракта), температуры и длины волны света. Показатель преломления выражается функцией угла входа α и угла выхода ß

Плотность жидкости зависит от содержания спирта и содержания экстракта. Поэтому зная показатель преломления, можно определить видимую плотность и по специальным номограммам - экстрактивность начального сусла.

Видимая плотность определяется с помощью ареометра или вибрационно-частотного преобразователя, показатель преломления - с помощью погружного рефрактометра или прецизионного рефрактометра с термостатируемой призмой. Оба измерения могут выполняться совместно в автоматических анализаторах (рис. 7.5), выполняющих необходимые вычисления.