Дробление солода, ячменя и других несоложеных материалов

ТЕМА «ПРОИЗВОДСТВО ПИВА»

1. Дробление солода, ячменя и других несоложеных материалов.

2. Получение пивного сусла. Способы затирания: настойный, одно- и двухотварочный.

3. Фильтрование затора. Кипячение сусла с хмелем. Охлаждение и осветление сусла.

4. Брожение пивного сусла. Дображивание и созревание пива.

5. Осветление и розлив пива.

ДРОБЛЕНИЕ СОЛОДА, ЯЧМЕНЯ И ДРУГИХ НЕСОЛОЖЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Пиво представляет собой слабоалкогольный напиток с характерным хмелевым ароматом. Готовят пиво светлое, темное и полутемное. Для получения светлого пива используют светлый солод и несоложеные материалы. Особенностью темного пива является насыщенный цвет, приятный ячменно-солодовый вкус и аромат, который придают красящие вещества темного, карамельного и жженого солодов.

Целью дробления солода, ячменя и других несоложеных материалов является облегчение и ускорение физических и биохимических процессов растворения зерна при затирании для того, чтобы осуществить максимально возможный переход экстрактивных веществ в водный раствор. Тонкость помола солода, ячменя и других несоложеных материалов играет значительную роль в процессе затирания, так как с ростом ее увеличивается поверхность частиц, подвергающихся действию ферментов, как содержащихся в солоде и несоложеных материалах, так и в микробных ферментных препаратах, применяемых в этом процессе.

Теория дробления

Солод, ячмень и другие несоложеные материалы, применяемые для получения пивного сусла, состоят, из целлюлозных оболочек и эндосперма, обладающих разными физическими и химическими свойствами. Технологическое назначение этих двух компонентов сырья различно. Оболочки (цветочные пленки, плодовая и семенная) зерна состоят из целлюлозы и зольных веществ (в основном оксидов кремния), а также из гемицеллюлозы и пектиновых веществ.

Поскольку целлюлоза нерастворима в воде, она в процессе затирания не изменяется, а имеющиеся в оболочке дубильные, горькие и зольные вещества (растворимые в воде), переходя в раствор, неблагоприятно влияют на вкус и цвет сусла, а, следовательно, и на вкус готового пива. Классическая технология пива предусматривает в наибольшей степени сохранить целостность оболочек, чтобы уменьшить переход этих веществ в раствор. Тонкий помол зерна приводит к замедлению фильтрования затора ввиду сильного уплотнения шелухи в фильтрационном аппарате.

Влажность солода оказывает влияние на эластичность оболочки и величину частиц ее при размоле: при влажности 3 % частицы мелкие, при влажности выше 6 % оболочка противодействует давлению вальцов, снижая количество муки. Оптимальной для размола является влажность 4 – 5 %.

При тонком помоле происходит неполное извлечение вымываемого экстракта. В этом случае, когда стремятся перейти к непрерывному процессу получения пивного сусла, перед солодоращением оболочки отделяют то ячменя. Это также необходимо при использовании ячменя вместо части солода.

При осуществлении непрерывной технологии сусла следует проводить наиболее мелкое дробление ячменя или полученного из него солода, превращая их в муку. При дальнейшей переработке этой муки либо требуется фильтрование затора, либо оно должно проводиться на фильтр-прессах. В первом случае происходит полный гидролиз и последующее растворение всех сухих веществ, во втором – остается нерастворимой лишь небольшая часть сухих веществ солода и ячменя, которая отделяется от затора на фильтр-прессах.

Ферментативные процессы в ячменном зерне при солодоращении проходят от зародыша к кончику зерна, в котором растворение находящихся там веществ происходит позднее. Соответственно и распределение ферментов в эндосперме неодинаково: края эндосперма богаче ферментами, чем середина. Следовательно, в эндосперме всегда есть менее растворенные и более твердые частицы, оказывающие сопротивление при дроблении и хуже размалывающиеся.

Середина зерна в узком зазоре между вальцами, как правило, хорошо перемалывается; менее раздробленными остаются твердые кончики зерна. При дроблении необходимо, чтобы каждое солодовое и ячменное зерно было расплющено, а содержимое их освобождено. Поэтому оболочки следует хорошо перемалывать и очищать от твердых частиц эндосперма, которые к ним прилипают и в таком состоянии труднодоступны для действия воды и ферментов, в результате чего могут переходить в пивную дробину неиспользованными, понижая, таким образом, выход экстракта.

Крупная крупка, образующаяся из твердых частиц зерна, также с трудом растворяется и медленно осахаривается. Ее доля должна быть как можно меньше. Лучше всего осуществляется растворение и осахаривание мелкой крупки и муки. Однако при высоком содержании муки фильтрование затруднено.

Пригодность состава дробленых солода и ячменя устанавливается эмпирически. Для обеспечения равномерного качества дробленого солода ячмень перед солодоращением должен быть так отсортирован, чтобы содержал зерно приблизительно одинакового размера. Загрузка солододробилки должна быть равномерной, так как при перегрузке помол получается слишком грубым и между вальцами могут проходить целые зерна солода.

Основными компонентами экстракта солода являются крахмал, некоторые углеводы и белки. Поэтому эндосперм, в котором содержатся указанные вещества, необходимо измельчать как можно тоньше. Из разрыхленной части эндосперма в процессе дробления получается мука или мелкая крупка, а из противоположной от зародыша части зерна – крупная крупка (грубый помол). В результате такого дробления полученный дробленый солод или смесь дробленого солода и ячменя или других несоложеных материалов представляют собой смесь частиц, разделяющихся по внешнему виду на шелуху, крупную крупку, мелкую крупку и муку.

Сухие вещества муки и мелкой крупки, из которых образуется экстракт, легко расщепляются ферментами при затирании и полностью переходят в раствор. Из полученной крупной (грубой) крупки, трудно пропитывающейся водой, сухие вещества экстрагируются не полностью, так как она медленно расщепляется ферментами. Нерастворенный экстракт переходит в дробину, в результате чего увеличиваются потери экстракта в варочном отделении. На шелухе удерживаются частицы эндосперма, способные при определенных условиях переходить в раствор. Например, при экстрактивности солода 78,9 % экстрактивность муки составляет 88,5 %, мелкой крупки –

45,3 %, крупной крупки – 22,2 %.

Если фильтрование затора осуществляют в фильтрационном аппарате, то помол его должен характеризоваться следующими данными (%): шелуха 15 – 18, крупная крупка 12 – 15, мелкая крупка 30 – 35, мука 25 – 35; если в фильтр-прессе, то шелуха 9 – 12, крупная крупка 12 – 15, мелкая крупка 30 – 35, мука 40 – 45.

Оборудование для дробления

Четырехвальцовая дробилка БДА-1М. Этот аппарат включает бункер 1, питающий валик 2, заслонку 3,верхние пары вальцов 4, сито 5,нижние пары вальцов 6, станину 7, привод 8, эксцентриковый вал 9, иограждение 10.

Вальцы (поверхность нижней пары шлифованная, верхней - рифленая) вращаются параллельно один другому с разными скоростями. Изменение степени помола регулируется подвижным валиком каждой пары. Сито, с помощью которого дробленый солод разделяют на отдельные фракции, расположено под верхней парой вальцов, подвешено на плоских пружинах и получают качательное движение через тягу от эксцентрикового вала. Привод машины – от электродвигателя.

Рис. 4. Четырехвальцовая дробилка БДА-1М

Солод вводится в приемный бункер 1, из которого рифленым питающим валиком 2 передается в зазор между верхними вальцами 4. заслонка 3 регулирует количество поступающего солода. Дробление солода осуществляется верхней парой вальцов, а разделение на отдельные фракции – при помощи сита 5. сквозь сито проходят мелкая крупка и мука, которые поступают в бункер, а шелуха и крупная фракция сходом переводятся на нижнюю пару вальцов 6, на которых дробятся и затем поступают в бункер.

Шестивальцовая дробилка. Эта дробилка эксплуатируется на крупных пивоваренных заводах. Верхняя пара вальцов обеспечивает предварительное дробление солода, средняя – вторичное воздействие на шелуху, выделяя из нее мучнистые части. На нижней паре рифленых вальцов проводится крупных частиц.

На виброситах отделяют мелкую крупку после первой и второй пар вальцов, чтобы не происходило дальнейшее измельчение ее. С помощью сит осуществляют и отделение от крупки шелухи после второй пары вальцов, которая поступает в бункер, минуя третью пару вальцов. По мере необходимости осуществляют крупный или мелкий помол.

Рис. 5. Схема работы шестивальцовой солододробилки

Дробление ячменя осуществляется на вальцовом станке с нарезными вальцами, рифли которых расположены с уклоном 12 – 15° к продольной оси вальцов, число рифлей на 1 см составляет 8 – 9. В поперечном сечении поверхности рифлей имеют узкую грань (острие) и широкую (спинку). На характер помола влияет взаиморасположение рабочих поверхностей рифлей на вращающихся с разной частотой вальцах. Возможны четыре варианта: острие по острию, спинка по спинке, спинка по острию, острие по спинке. Наиболее благоприятные условия дробления зерна при минимальном измельчении оболочек создаются при втором варианте, когда рабочими органами обоих вальцов являются грани спинки.

Цвет муки должен быть белым или серым, так как коричневый цвет свидетельствует о чрезмерным измельчении оболочки. Эндосперм, находящийся в шелухе, должен быть в расплющенном состоянии, не допускается в помоле наличие целых зерен и половинок. Содержание муки в помоле, если фильтрование затора осуществляют на фильтр-прессе, повышают до 40 %.

В качестве несоложеного зерна используют обезжиренную и не обезжиренную кукурузу. Обезжиренная кукуруза поступает на пивоваренные заводы в виде готовой крупы, а не обезжиренную измельчают на молотковой дробилке до такого состава помола (в %): крупная крупка 25 – 30, мелкая крупка 25 – 30, мука 40 – 50.

При выборе дробилок надо учитывать, что продолжительность измельчения зернового сырья на одну варку составляет 1,5 – 2 ч. Контроль за работой дробилок заключается в проверке качества дробления. Под каждой парой вальцов имеются отверстия для отбора проб, а в шестивальцовой дробилке – под нижней парой выдвижной лоток для отбора проб всего помола. Качество помола зависит от правильности установки дробилок: они должны быть расположены строго горизонтально, а вальцы – взаимно параллельны.

Отбирая периодически пробы из-под вальцов в середине и по их концам, можно оценить работу дробилок и состояние поверхности вальцов, так как при их износе увеличивается расстояние между ними. Диапазон расстояния между вальцами 0 – 2,5мм. Зазор между вальцами устанавливают с учетом качества солода: плохо растворенный солод измельчают тоньше. Для солода нормального качества в шестивальцовой дробилке рекомендуются примерно следующие величины зазоров (в мм): первая пара вальцов 1,2 – 1,4;

вторая – 0,6 – 0,8; третья – 0,3 – 0,5.

Рис.6. Мельница мокрого помола солода

Мельница для мокрого помола. При использовании автоматизированной мельницы для мокрого помола солода в бункер 3 подают очищенный солод и затем через водораспределительное кольцо 4 теплую воду, температура которой поддерживается с помощью терморегулятора 5, одновременно пускают насос 1 и вальцы 6, расход воды составляет около 75 л на 100 кг солода. В течение 20 мин осуществляют циркуляцию воды при помощи насоса 1, по окончании воду передают насосом в заторный аппарат. Вальцы останавливают, а солод оставляют в покое для стока остатков воды. Замоченный солод подается на вальцы 6 питающим рифленым валиком 2.

Одновременно с пуском валика 2 приводится во вращение рабочие вальцы 6. При этом подается теплая вода через вентиль 8 для орошения размолотого солода, и включаются в работу дисковые валики 9, которые при вращении отделяют шелуху от мучнистых частиц солода.

После измельчения солода бункер 3 и вальцовый станок ополаскивают теплой водой, ввод которой осуществляется через вентиль 7. Остатки солода вместе водой поступают в заторный аппарат. Мельница для мокрого помола солода полностью автоматизирована и работает по специально заданной программе.

ПОЛУЧЕНИЕ ПИВНОГО СУСЛА

В соответствии с аппаратурно-технологической схемой варочного отделения солод и ячмень подаются в бункера 3 и 16 предварительно взвешенными на автовесах 4.

Из бункеров солод поступает в полировочные машины 2 и затем в бункер 1. Далее солод через автовесы 4 перемещается в вальцовый станок 5 и в бункер 15. Несоложеный ячмень, пройдя через магнитный сепаратор 17, взвешивается на автовесах 4, измельчается на дробилке 6 и подается в бункер 14.

Рис. 7. Аппаратурно-технологическая схема варочного отделения

Дробленые солод и ячмень поступают в заторные аппараты 12 и 13 для приготовления затора. Перекачивание жидкой и густой частей затора осуществляется из одного заторного аппарата в другой центробежным насосом 11. Приготовленная заторная масса насосом 11 из заторных аппаратов 12 и 13 передается в фильтрационный аппарат 7. Получающееся вначале фильтрования мутное сусло насосом 8 возвращают в фильтрационный аппарат, а прозрачное сусло стекает в сусловарочный аппарат 9, где оно кипятится с хмелем, в результате чего достигаются его концентрирование и ароматизация. В целях отделения от лепестков хмеля горячее охмеленное сусло пропускается через хмелеотборник 10 и насосом 11 перекачивается на осветление.

Солодовая дробина после выщелачивания из фильтрационного чана насосом 11 направляется в специальные резервуары, а из них – на реализацию. Охлаждение и осветление сусла производится на двух аппаратах: первый предназначен для удаления взвесей, а второй – для охлаждения сусла до установочной температуры брожения. Первая стадия – охлаждение горячего сусла до 60 – 70 °С – проходит в отстойном аппарате, вторая (до 6 °С) – в автоматизированном закрытом пластинчатом теплообменнике.

Способы затирания. Смесь дробленых продуктов с водой, предназначенных для затирания, называют затором, массу зернопродуктов, загружаемых в заторный аппарат, − засыпью, количество воды, расходуемой на приготовление затора, − наливом. Вода, используемая для приготовления затора, составляет примерно ⅔ общего количества воды для приготовления сусла, а ⅓ расходуется на промывание дробины. Объем воды для приготовления затора в расчете на каждые 100 кг солода (Н, л) зависит от требуемой массовой доли сухих веществ в первом сусле (т, %) и ожидаемого выхода экстракта (Э, %)

Обычно на затирание 100 кг зернового сырья расходуется 400 – 500 л воды. Гидромодуль затора оказывает значительное влияние на скорость ферментативных реакций при затирании, так как процесс осахаривания и распада белков заметно замедляется при концентрации заторов выше 16 %. При этом образуется больше высокомолекулярных продуктов гидролиза, а в жидких заторах накапливается больше сбраживаемых сахаров и аминокислот.

Существует две группы способов затирания: настойные и отварочные. Для приготовления затора из солода в зависимости от его качества и наименования пива применяют настойный одно-, двух- и трехотварочные способы затирания. Отварки применяются при переработке солодов низкого качества и при применении высокого процента несоложеного материала. В связи с развитием науки и техники солодовенного производства значительно улучшились и стабилизировались его технологические показатели, что в свою очередь привело к постепенному отказу от многоотварочных способов и применению в основном настойного способа. Кроме этого, использование в мировой практике ячменя пивоваренных кондиций с достаточно низким, не более 10 %, содержанием белка, также способствовало переходу на настойный способ затирания. Во всех режимах затирания возможны варианты, как температур, так и продолжительности пауз. Общим для всех режимов является следующее: во время нагревания скорость повышения температуры должна быть равна 1 °С в минуту.

Настойныйспособ заключается в том, что для приготовления затора используют воду, подогретую до такой температуры, чтобы начальная температура при смешивании ее с солодом достигала 40 °С. В заторный аппарат набирают половину расчетного количества воды, затем одновременно дробленый солод и оставшуюся воду и после перемешивания затор выдерживают 30 мин при 40 °С. Затор при перемешивании подогревают до 52 °С со скоростью 1 °С в минуту и для эффективного действия пептидаз делают паузу при этой температуре на 30 минут. Температуру затора повышают до 63 °С и выдерживают 30 мин (мальтозная пауза). Далее затор подогревают до 70 °С, выдерживают 30 мин, затем до 72 °С и выдерживают до окончательного осахаривания, определяемого по йодной пробе. Осахаренный затор нагревают до 76 – 77 °С и перекачивают в фильтрационный аппарат на фильтрование.

Выход экстракта при этом способе затирания ниже, чем при отварочном, но в заторе лучше сохраняются до фильтрования амилолитические и протеолитические ферменты, в сусле выше содержание аминокислот и мальтозы. Сусло, приготовленное настойным способом, содержит мало декстринов, поэтому сильнее сбраживается.

Для отварочных способов затирания зернового сырья необходимы два заторных аппарата: для основного затора и отварок (условно называемые: заторный аппарат и отварочный аппарат).

Одноотварочный способ состоит в том, что в заторный аппарат набирают ½ всей воды, расходуемой на один затор, нагревают ее до такой температуры, чтобы после подачи дробленого солода температура затора достигала 50 – 52 °С, включают мешалку и спускают в аппарат из бункера по подводящей трубе дробленый солод, одновременно подавая остальное количество воды.

Температура заторной массы после размешивания устанавливается в пределах 50 – 52 °С, что соответствует оптимуму для действия протеолитических ферментов. При этой температуре затор выдерживают 30 мин (белковая пауза), затем при выключенной мешалке спускают в отварочный аппарат ⅓ затора (густая масса). Эту часть затора называют отваркой. В отварочном аппарате заторную массу при перемешивании подогревают до 62 – 63 °С (скорость нагревания 1 ° в минуту) и при этой температуре выдерживают

20 мин (мальтозная пауза), далее повышают температуру до 70 – 72 °С и выдерживают 15 мин для осахаривания крахмала. Во время выдержки затора при постоянной температуре мешалка не работает. После осахаривания затор нагревают до кипения и кипятят 20 мин с включенной мешалкой. При кипячении происходит клейстеризация крахмала, дальнейшее превращение промежуточных продуктов гидролиза крахмала, коагуляция и осаждение части белков, инактивирование ферментов, уничтожение микроорганизмов и образование меланоидинов. Кипяченую часть затора перекачивают в основной затор при работающих мешалках в обоих аппаратах. В результате смешивания отварки и основного затора температура всего затора поднимается до 70 °С. При этой температуре затор выдерживают в покое 30 мин. При необходимости затор выдерживают при 72 – 73 °С до полного осахаривания, которое определяют по йодной пробе. Затем при перемешивании затор нагревают до 76 – 77 °С и перекачивают в аппарат для фильтрования.

Для сохранения ферментов в основном заторе отварку перекачивают в заторный аппарат медленно, направляя ее в центр аппарата для лучшего перемешивания. Одноотварочный способ применяют только при переработке хорошо растворенного солода с высокой осахаривающей способностью. Для солода с повышенной продолжительностью осахаривания возврат отварки из отварочного аппарата в заторный осуществляют двумя частями: сначала перекачивают первую часть, повышают температуру основного затора до 63 °С и проводят мальтозную паузу в течение 20 – 30 мин, затем перекачивают вторую часть и поднимают температуру затора до 71 – 73 °С. Далее процесс проводят, как описано выше.

Двухотварочный способ наиболее распространен, он позволяет перерабатывать солод разного качества. В зависимости от этого температурный режим затирания может изменяться.

В заторный аппарат набирают ½ - ⅓ воды, необходимой для затора, включают мешалку, засыпают дробленый солод и вводят остальное количество воды. Температура затора достигает 50 – 52 °С. При этой температуре затор выдерживают 15 – 30 мин.

Далее в отварочный аппарат спускают примерно ½ - ⅓ заторной массы, подогревают ее при перемешивании до 63 °С, останавливают мешалку и прекращают нагревание. Продолжительность мальтозной паузы 15 – 30 мин. Затем отварку подогревают до 70 °С при перемешивании, перекрывают подачу пара, останавливают мешалку и при этой температуре выдерживают 20 – 30 мин до осахаривания. Массу отварки быстро нагревают до кипения и кипятят 15 – 30 мин. Эта часть затора называется первой отваркой. При работающих в заторном и отварочном аппаратах мешалках первую отварку медленно перекачивают в основной затор. После смешивания основного затора с первой отваркой температура заторной массы устанавливается в пределах 62 – 63 °С и при этой температуре выдерживают паузу в течение 10 – 15 мин. Затем ⅓ густой заторной массы перекачивают в отварочный аппарат, нагревают до 70 °С, выдерживают

20 мин, быстро нагревают до кипения и кипятят от 5 до 20 мин в зависимости от качества солода и сорта пива.

Продолжительность кипячения отварки увеличивают при переработке плохо растворенного солода и приготовлении темного пива. После кипячения эту часть затора, называемую второй отваркой, при неполном заполнении трубы, соединяющей оба заторных аппарата, возвращают к основному затору.

После этого температура всего затора повышается до 70 °С и затор оставляют в покое на 30 мин. В случае неполного осахаривания добавляют паузу при 72 °С и выдерживают необходимое время, после чего затор нагревают до 76 – 77 °С и перекачивают на фильтрование.

ФИЛЬТРОВАНИЕ ЗАТОРА

Осахаренная заторная масса состоит из твердой фазы – нерастворенных частей дробленого солода и ячменя (дробины) и жидкой фазы – водного раствора экстрактивных веществ (сусла). Разделение заторной массы на сусло и дробину осуществляют в фильтрационных аппаратах.

Процесс фильтрования затора состоит из двух стадий: фильтрование первого сусла, а затем выщелачивание дробины, т. е. удаление из нее вымываемого экстракта.

Первое сусло и промывные воды должны быть прозрачными, так как наличие в них мелких нерастворенных частиц заторной массы придает пиву грубый вкус и может быть причиной его плохого осветления.

Представляет собой стальной цилиндр с плоским дном и сферической крышкой. На расстоянии 10 – 12 см от основного дна в нем расположено второе ситчатое дно, служащее основанием для фильтрующего слоя дробины. В основном дне имеются равномерно размещенные выходные отверстия (одно отверстие на 1 м² дна), являются началом отводных труб, концы снабжены отдельными кранами, регулирующими скорость фильтрования сусла. Краны расположены над лотком для сбора сусла, от которого идет трубопровод в сусловарочный аппарат. Краны вместе с лотком называют фильтрационной батареей.

Для более полного и равномерного извлечения экстрактивных веществ в фильтрационном аппарате установлен разрыхлительный механизм. Он представляет собой мешалку с вертикальными поворотными ножами с пропашниками, которые укреплены на вертикальном валу. При вращении вала разрыхлитель разрезает дробину на ряд тонких концентричных колец и слегка разрыхляет ее.

Разрыхлитель еще используется для выгрузки дробины из аппарата. Над разрыхлителем укреплен промывной аппарат (ороситель), представляет собой сегнерово колесо, через которое дробина орошается горячей водой.

Рис.8. Фильтрационный аппарат

1 – регулятор разности давлений; 2 – сегнерово колесо; 3 – разрыхлитель; 4 – насос гидравлического подъемника; 5 – коробка скоростей; 6 – цилиндр гидравлического подъемника; 7 – редуктор; 8 – фильтрационные трубы; 9 - фильтрационные краны

До начала фильтрования затора в подситовое пространство фильтрационного аппарата впускают горячую воду. Вода поступает снизу, отводные трубы, краны и пространство между дном и ситом, вытесняя воздух, эта подготовительная операция называется заливкой сит.

Готовый осахаренный затор при непрерывном его размешивании перекачивают из заторного аппарата в фильтрационный. Оставляют в покое на 15 – 30 мин для осаждения дробины, образующей фильтрующий слой.

Первые порции мутного сусла возвращают обратно в фильтрационный аппарат, а прозрачное сусло направляют в сусловарочный аппарат. Первое сусло имеет концентрацию 14 – 16 % (для Жигулевского пива). Выщелачивание ведут до снижения экстрактивности промывных вод до 0,5 %.

Количество вытекающего сусла регулируют изменением проходного сечения общего фильтрационного крана; таким образом, изменяют скорость фильтрования. По разности уровней жидкости в стеклянных манометрических трубках определяют изменение фильтрационного давления, которое в начале фильтрования при нормальных условиях необходимо поддерживать на уровне 1 кПа. Когда давление достигнет 2,5 кПа, необходимо произвести разрыхление дробины. Объем фильтрационного аппарата на каждые 100 кг затираемых солода и несоложеных материалов принимают равным 0,6 – 0,7 м³. Диаметр фильтрационного аппарата рассчитывается в зависимости от необходимой площади поверхности фильтрационных сит. При высоте дробины 35 см (при выходе 180 л сырой дробины на 100 кг сухого солода) необходимая площадь сит на каждые 100 кг сухого солода составляет 0,5 м². На каждый кран должна приходиться площадь сит 1,25 – 1,5 м²; исходя из этого условия и ведут расчет числа фильтрационных кранов.

Кипячение сусла с хмелем

Целью кипячения является стабилизация состава сусла и ароматизация его хмелем. Кипячением достигается упаривание сусла до установленной для каждого сорта пива концентрации, экстрагирование из хмеля ароматических и горьких веществ, инактивация ферментов, коагуляция белков и стерилизация сусла.

БРОЖЕНИЕ ПИВНОГО СУСЛА

Процесс брожения происходит под действием ферментов пивных рас дрожжей, расщепляющих основное количество углеводов сусла с образованием этилового спирта, диоксида углерода и побочных вторичных продуктов брожения. Начальное сусло превращается в готовое пиво в результате главного брожения, дображивания и созревания. Важнейшими факторами, влияющими на брожение, являются характеристика применяемых рас дрожжей и температура брожения. Различают холодное (5 – 8 °С) и теплое (8 – 12 °С) брожение. Процесс брожения связан с образованием летучих веществ и других побочных продуктов, которые сильно влияют на качество пива, особенно на его вкус и аромат. К ним относятся диацетил, этилацетат, ацетальдегид, пропиловый, изоамиловый, изобутиловый и другие высшие спирты.

Расы пивных дрожжей. В пивоварении применяют дрожжи низового и верхового брожения: первые, развиваясь в сбраживаемом сусле, опускаются вниз и образуют плотный осадок, вторые поднимаются на поверхность сусла и скапливаются там, в виде слоя пены. Из используемых в пивоварении дрожжей Sacch. сerevisae и Sacch. Carlsbergensis последние быстро оседают плотным слоем на дне танка после окончания брожения. Они полностью сбраживают раффинозу в отличие от Sacch. сerevisiae, которые ее сбраживают только на ⅓. Остальные моно- и дисахариды обе расы сбраживают примерно с одинаковой скоростью. Отмеченная особенность Sacch. cerevisiae объясняется наличием в их ферментном комплексе мелибиазы (α-галактозы).

Различают сильно- и слабосбраживающие дрожжи. Сильносбраживающие дрожжи способны сбраживать мальтодекстрины (α- и β-изомальтозу), чего не могут слабые дрожжи. Большинство дрожжей верхового и низового брожения относятся к типу Флоберт, слабосбраживающие причисляются к типу Заяц. Степень сбраживания сусла дрожжами Флобер значительно выше, чем дрожжами Заяц.

Пивные дрожжи всегда должны быть микробиологически чистыми, в быстром темпе сбраживать сусло, обладать хлопьеобразованием, быстро оседать на дно и давать чистое осветленное прозрачное пиво с полным вкусом и ароматом. В пивоварении широко применяются дрожжи следующих рас. Дрожжи расы 776 – среднесбраживающие, за период главного брожения на сусле концентрацией 11 % сухих веществ синтезируют 2,7 % этанола. Клетки яйцевидной формы, длиной 8 - 10 и шириной 5 - 6 мкм. Биомасса увеличивается примерно в 5 раз по сравнению с введенным количеством, способность к осветлению удовлетворительная.

Из производственных дрожжей ВНИИ напитков и минеральных вод выделены и отселекционированы дрожжи рас 11, 41, 44. Из них дрожжи расы 11 – сильносбраживающие, с хорошей способностью к осветлению. Пиво, полученное с применением этих дрожжей, имеет приятный вкус. Дрожжи рас 41 и 44 – среднесбраживающие, с хорошей способностью к осаждению и осветлению. Пиво с дрожжами этих рас отличаются мягким, полным и чистым вкусом.

Дрожжи рас Ѕ и Р (Львовская раса) – среднесбраживающие с хорошей способностью к оседанию и осветлению пива. Вкус и аромат пива хорошие.

Дрожжи расы F (Чешская раса) – быстро − и сильносбраживающие, пиво с ними имеет хороший вкус. Дрожжи расы Р (Чешская раса) - среднесбраживающие, осветление пива хорошее, вкус приятный .дрожжи расы 8а (М) сильносбраживающие, хорошо осветляющие пиво, глубоко его выбраживающие и обуславливающие приятный вкус его.

Дрожжи верхового брожения применяются реже и в основном для получении темных или специальных сортов пива. Дрожжи штамма 191-К применяют для получения специальных сладких темных сортов пива − бархатного пива. Они не сбраживают лактозу и раффинозу.

В производстве пива для улучшения его аромата и вкуса применяют смешанные расы дрожжей или ведут брожение разными расами с последующим смешиванием молодого пива в аппаратах дображивания.

Под регулированием условий брожения понимаются: способ введения посевных дрожжей; температурный режим; продолжительность брожения и степень сбраживания. Различают холодное (5 – 8 °С) и теплое (7 – 12 °С) брожение. Температура сусла при введении дрожжей колеблется от 5 до 7 °С и называется начальной. В наполненный на ⅓ бродильный аппарат вводят посевные дрожжи, дополняют ⅔ его объема суслом и аэрируют стерильным воздухом для увеличения содержания растворимого кислорода до 6 мг/дм ³. Иногда сусло вводят сначала в аппарат предварительного брожения и уже в забродившем состоянии (забел) перемещают в основной аппарат, в котором походит дальнейшее брожение.

Конечная степень сбраживания – основной показатель брожения. При низовом брожении в молодом пиве оставляют часть углеводов (0,8 – 0,4 %) для дображивания и естественного насыщения пива диоксидом углерода.

Скорость брожения в пределах границ, отмеченных установленным режимом, находится в прямой зависимости от температуры: чем выше последняя, тем больше скорость. Для производства используют хлопьевидные дрожжи в том случае, если они обеспечивают необходимые скорость глубину конечной степени сбраживания пива. К тому же эти дрожжи, оседая на дно аппарата, адсорбируют часть коллоидных взвесей и лучше осветляют пиво. Совместное применение хлопьевидных и пылевидных дрожжей также возможно. Пылевидные дрожжи после нескольких генераций могут стать хлопьевидными и наоборот. При этом утрачивается характерный аромат пива, присущий исходной расе дрожжей, т.е. дрожжи дегенерируют и подлежат замене. При работе на чистой культуре основой служит лабораторная культура, получаемая из специальных лабораторий отраслевых институтов, а путем размножения дрожжей в постепенно возрастающих количествах стерильного сусла достигают объема их, необходимого для введения в один производственный аппарат. Эти дрожжи называются технически чистой культурой в отличие от стерильной монокультуры, применяемой в лабораториях для научных исследований.

Осадок дрожжей, полученный после первого сбраживания в производственном аппарате, называют семенными дрожжами первой генерации. После сбраживания сусла дрожжами первой генерации в осадке получают дрожжи второй генерации, а осадок дрожжей, прошедших 10 бродильных циклов, называют дрожжами 10-й генерации и т. д.

Семенные дрожжи должны быть чистыми, не инфицированными дикими дрожжами, молочнокислыми бактериями и другими вредными микроорганизмами. Осадок дрожжей после нескольких генераций не является биологически чистым, там всегда находится часть инфекционных микроорганизмов, но в среде с плотной популяцией физиологически сильных семенных дрожжей их деятельность затормаживается, сдерживается. Поэтому следует применять дрожжи только хорошего физиологического состояния с преобладанием молодых и активных здоровых клеток, обеспечивающих необходимую степень сбраживания и быстрое оседание на конусе и дне аппарата при охлаждении в конце брожения. В случае инфицирования семенные дрожжи больше не используются для брожения, а заменяются новыми, так как инфекция передается в свежее сусло следующего аппарата и усиливается с каждой следующей генерацией.

При замене семенных или введении новой расы дрожжей судить об их достоинствах и недостатках следует не по первому сбраживанию, а после их адаптации, т.е. по результатам второй или третьей генерации. Если результаты первой генерации отрицательны, дрожжи сразу же заменяют.

Способы введения дрожжей.Различают густые и жидкие семенные дрожжи. Дрожжи, взятые из дрожжевой ванны в виде густой массы, называют густыми, их смешивают с охлажденным суслом в специальном аппарате для размешивания или другой соответствующей емкости. Вначале суслом заполняют ½ объема сосуда, добавляют семенные дрожжи, размешивают и переливают во второй сосуд, из которого содержимое вновь возвращают в первый сосуд. Переливают тонкой струей, медленно, с многократным повторением (до 30 раз), пока смесь не преобразуется в пенящуюся массу, заполнившую оба сосуда.

При размешивании густых дрожжей с суслом комочки разбиваются, масса становится однородной, насыщается кислородом воздуха и быстро забраживает. Дрожжевые комочки при этом отделяют на сите и после измельчения выливают в сусло бродильного аппарата. Туда же вводят все семенные дрожжи и перемешивают 3 – 4 раза в первые сутки брожения, что способствует их рассредоточению, активизации жизнедеятельности и торможению развития посторонней микрофлоры.

Семенные дрожжи (1 л на 12 – 15 л сусла) вводят в сосуд с суслом температурой 12 – 20 °С, перемешивают и продувают стерильным воздухом до появления сильного брожения. Так готовят жидкие дрожжи и переводят их в сусло бродильного аппарата. Жидкие дрожжи готовят при недостатке семенных дрожжей, при вводе чистой культуры и при необходимости активизировать деятельность дрожжей.

Практикуется доливной способ разбраживания для экономии семенных дрожжей, а также интенсификация брожения. Сусло одной варки разливают в три чана соответственно в количествах 0,2 и 0,5 % и затем вводят дрожжи в каждый чан. Пока идет разбраживание, доливают по очереди каждый из чанов суслом. Наибольшее количество семенных дрожжей приходится на единицу объема сусла в первом чане. Сусло здесь быстрее забродит, в нем станет больше клеток на 1 мл объема и увеличится скорость брожения. Во втором чане соотношение дрожжей