Глава 13 вспомогательные материалы для стабилизации пены
Одной из важнейших характеристик пива является высота пены и ее стойкость. При дегустационной оценке пива эти два показателя объединены в понятие пенообразование. Пенообразование согласно положению по дегустационной оценке качества пива оценивается по пятибалльной шкале. Так, пиво, характеризующееся обильной, компактной, устойчивой, хорошо прилипающей к стенкам бокала пеной высотой не менее 40 мм, стойкость которой не менее 4 мин, при обильном и медленном выделении пузырьков газа оценивается максимальным баллом (5). Пиво с компактной, устойчивой пеной, высота которой не менее 30 мм и стойкость не менее 3 мин, при редком и быстро исчезающем выделении пузырьков газа оценивается как хорошее (4 балла). Пиво с высотой пены менее 20 мм и стойкостью 2 мин оценивается очень низко и практически снимается с дегустации.
Очень важны эти показатели не только с профессиональной точки зрения, но особенно с потребительской, так как основной характеристикой пива является его пенистость. Причем именно пенообразование и пеностойкость, наряду с цветом и прозрачностью, первыми воспринимаются органами зрения и в дальнейшем субъективно оказывают влияние на оценку других потребительских свойств пива, определяемых органами вкуса и обоняния. Следует отметить, что насыщенность напитка диоксидом углерода усиливает вкусовые показатели пива и его аромат, ощущение свежести. Кроме того, слой пены играет особую роль в физическом и химическом отношении. Пена, во-первых, замедляет утечку СО2 и тормозит поступление кислорода в пиво более чем в 1000 раз. Во-вторых, она замедляет нагревание охлажденного пива. Эти функции пена выполняет уже при розливе в бутылки благодаря вспениванию.
Из всего вышесказанного вытекает необходимость получения пива с обильной, густой и стойкой пеной. Эти показатели определяются качеством сырья, условиями затирания солода, технологией брожения и дображивания пива. Для стабилизации пены можно использовать различные препараты, оказывающие положительное влияние на качество пены.
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПЕНООБРАЗОВАНИЕ И ПЕНОСТОЙКОСТЬ
Пена - это дисперсная система, образуемая пузырьками углекислого газа, окруженных тонкой пленкой пива, содержащего поверхностно активные коллоидные вещества: белки, декстрины, меланоидины, хмелевые смолы. В первую очередь, на пенообразование оказывают влияние полипептиды с высокой молекулярной массой (от 10 000 до
50 000 D), которые обладают одновременно гидрофобными (водоотталкивающими) и гидрофильными (водопритягивающими) свойствами, что гарантирует высокую поверхностную вязкость и эластичность пленки пенного пузыря.
Гидрофильные зоны ответственны за растворимость в воде, гидрофобные - за поверхностно-активные свойства этих веществ (рис. 13.1). Различные свойства этих зон обусловливают то, что на границе раздела между газом и водой гидрофильная часть молекулы погружена в жидкость, а гидрофобная - в газовую фазу. Благодаря этому снижается поверхностное натяжение. Увеличение поверхностного натяжения при образовании пены требует меньше энергии. Благодаря последующим реакциям пена может стабилизироваться именно за счет укрепления «сегментов» пены. При этом возникают или связующие силы, которые действуют между цепочками полипептидов, или образуются мостики, например, благодаря металлам, меланоидинам, изогумулонам.
Следует отметить важную роль в стабилизации пены высокомолекулярных α- и ß-глюканов, характеризующихся гидрофильными свойствами. Они повышают вязкость жидкости, замедляют ее сток из сегментов пены и тем самым продлевают время существования пузырька пены. Кроме того, углеводы могут соединяться с полипептидами, образуя гликопротеиды, которые также замедляют распад газового пузыря. Высокий молекулярный вес полипетидов и гликопротеидов благоприятствует этому процессу.
Низкомолекулярные азотистые соединения, такие как аминокислоты и олигопептиды, при их высоком содержании могут вытеснять полипептиды из пленки и тем самым снижать стойкость пены. Такими же свойствами обладают глицериды, стерины, жирные кислоты и высокомолекулярные полимерные полифенолы, жиры, эфиры, сульфиты. Специальные анионные и катионные добавки (см. раздел 10.7.6) к моющим и дезинфицирующим веществам также могут оказывать неблагоприятное влияние на пену.
Этанол, который уменьшает поверхностное натяжение, может до определенного уровня (массовой доли в пиве до 5-6%) улучшать стойкость пены, но при более высоких концентрациях приводит к ухудшению пенообразования.
13.1.1. Влияние пивоваренного сырья на пенообразование
Водаиграет косвенную роль в образовании пены. Отмечается, что с уменьшением остаточной щелочности и тем самым с понижением pH затора уменьшается устойчивость пены.
Хмель. На устойчивость пены влияют полифенолы хмеля. Опыты показали, что стабильность пены повышалась с применением шишкового хмеля, стандартного экстракта или чистого экстракта горьких веществ в указанной последовательности. Экстракт, бедный дубильными веществами, давал лучшее пенообразование по сравнению с Шишковым хмелем. При использовании стандартного экстракта сорт хмеля, несмотря на варьирующуюся долю дубильных веществ, не имел значения. В то же время гекса-гидро- и тетрагидроизогумулоны, которые можно получить из α-горьких кислот, улучшают консистенцию и стойкость пивной пены.
Солод влияет на пену косвенным образом через такие технологические процессы, как затирание, осветление, брожение, фильтрация. Отмечена тесная связь между фракцией А белка по Лундину и пенообразованием. По таким показателям качества солода, как содержание растворенного азота в конгрессном сусле, вязкости сусла, разнице между массовыми долями экстракта тонкого и грубого помола, содержанию ß-глюканов и способности пива к фильтрованию, нельзя сделать определенного прогноза об устойчивости пены; например, солод, характеризующийся низким выходом экстракта, способствует пенообразованию.
Есть сведения, что двухрядные и шестирядные (озимые) ячмени несколько отличаются по способности образовывать пену. Солод из озимого ячменя имеет худшую степень пенообразования, что можно связать с повышенной долей дубильных веществ, способствующих уменьшению пенообразованию.
13.1.2. Влияние технологических операций напенообразование
Затирание. На стабильность пены практически не влияют способы дробления солода (настойный или отварочный), а также степень мутности и длительность фильтрации сусла. Однако следует иметь в виду, что режим затирания, а именно длительность цитолитической и белковой пауз определяет уровень пенообразующих белков и глю-канов, а следовательно, пенообразование и пеностойкость пива. Также следует обратить внимание на применение протеолитических ферментов, внесение которых в затор не позволяет контролировать соотношение между фракциями белка, а следовательно, регулировать качество пены.
Брожение. Установлено, что на пенообразование влияет тип дрожжей. Так, хлопьевидные дрожжи по сравнению с пылевидными, дают, как правило, более высокую устойчивость пены. Повышению пеностойкости также способствуют технологические приемы, сопровождающиеся интенсивным снижением pH сусла во время брожения:
· аэрация сусла;
· низкая начальная концентрация семенных дрожжей (около 10 млн/мл);
· высокий коэффициент размножения дрожжей (К = 4-6).
Высокая температура брожения в большинстве случаев приводит к снижению пенообразования, что объясняется большим количеством выделяемых при теплом брожении продуктов метаболизма дрожжей, ухудшающих качество пены.
Негативное влияние на пену оказывает высокая массовая доля сухих веществ начального сусла, а также интенсивное перемешивание бродящего пива и слишком раннее достижение избыточного давления диоксида углерода.
Дображивание. Технология дображивания пива имеет решающее значение для пенообразования. Длительное теплое дображивание приводит к получению пива с незначительной пеностойкостью. Причина этого, в первую очередь, кроется в автолизе дрожжевых клеток, в результате чего увеличивается содержание в пиве ненасыщенных жирных кислот и глицеридов. Также результатом автолиза является увеличение в пиве протеолитических ферментов. Это прежде всего наблюдается при вялом брожении, высокой концентрации дрожжевых клеток в зеленом пиве и длительном дображивании при высоких температурах (выше 2-4 °С), а также при использовании семенных дрожжей с высоким содержанием мертвых клеток. Высокий уровень жирных кислот (С4-С6), часто наблюдающийся при автолизе дрожжей, не вредит пенообразованию. Они служат индикаторами наступившего автолиза.
Причиной низкой пеностойкости часто является инфицированность пива педиококками, которые способны выделять внеклеточные протеиназы и тем самым причинять вред пенообразованию.
Фильтрование пива. При применении новых фильтрующих или адсорбирующих материалов могут возникнуть определенные проблемы со стойкостью пены. Есть сведения, что при обработке пива ПВПП (см. раздел 11.5.2) удаляются не только вызывающие помутнение полифенолы, но также и полипептиды, влияющие на образование пены.
Влияние условий транспортировки на стабильность пены. При встряхивании пива во время его транспортировки образуются частицы, подобные мути пива, в формировании которых участвуют белки пены и углеводы, причем формирование этих частиц интенсифицируется с повышением температуры хранения и транспортировки.