Характеристика основных этапов производства пива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Глава 1. Общая характеристика товара

1.1 Пищевая ценность

1.2 Анализ рынка продукции

Глава 2. Технология производства пива

2.1 Общая технологическая схема производства

2.2 Характеристика основных этапов производства

Глава 3. Характеристика основного сырья

Глава 4. Требования к качеству готового продукта

Заключение

Список использованной литературы

Введение

слабоалкогольный пиво напиток продукт

Пиво представляет собой игристый, освежающий напиток с характерным хмелевым ароматом и приятным горьковатым вкусом, насыщенный углекислым газом (диоксидом углерода), образовавшемся в процессе брожения. Оно не только утоляет жажду, но и повышает общий тонус организма человека, способствует лучшему обмену веществ.

Пивоварение является одним из древних производств. Предполагается, что еще за 7 тыс. до н.э. в Вавилоне варили пиво из ячменного солода и пшеницы. Затем способ приготовления пива распространился среди народов населявших Кавказ и юг Европы, а позже по всей Европе.

Важнейшим началом для развития промышленного пивоварения стало изобретение паровой и холодильной машин. К концу 19 века примерно треть заводов была оснащена паровыми машинами, а затем некоторые из них стали пользоваться электричеством.

В настоящее время на многих предприятиях устанавливается современное высокопроизводительное оборудование. Особое внимание уделяется совершенствованию осветления и разлива пива.

При приготовлении пива протекает многие физико-химические, биохимические и другие процессы, обуславливающие качественные и вкусовые показатели готового продукта. Управление этими процессами и получение напитка высокого качества требует от рабочих знания технологии и оборудования, передовых приемов работы, высокой ответственности за порученное дело. Объемы производства янтарного напитка в России возросли за последние пять лет, большей частью благодаря привлечению иностранных инвестиций, модернизации оборудования, маркетинговой политике.

В условиях современной, жесткой конкуренции способность пива сохраняться достаточно долго стала обязательным условием его успешной реализации. В этом пивоварам обычно помогают качественная фильтрация и, как дополнение к ней, пастеризация. К сожалению, оба этих способа искажают исходную органолептику пива, но радикальной альтернативы им пока что нет. Необходимая степень прозрачности пива традиционно достигается за счет качественной фильтрации. Под фильтрацией, в данном случае, понимается отделение от пива взвешенных частиц, дрожжевых клеток и микроорганизмов.

Задачи курсовой работы:

1. Изучить особенности пищевой ценности и классификации пива;

2. Провести анализ рынка пива;

3. Изучить особенности производства пива;

4. Изучить требования к качеству сырья и готового продукта.

Глава 1. Общая характеристика товара

1.1 Пищевая ценность пива

Пиво - старинный слабоалкогольный ячменно-солодовый напиток, обладающий приятной горечью, ароматом хмеля, способностью вспениваться при наполнении бокала и продолжительное время удерживать на поверхности слой компактной пены.

Являясь углеводным продуктом, имеет определённую пищевую ценность и может рассматриваться в качестве продукта питания. Действие пива на организм человека двойственное.

С одной стороны, в пиве содержатся пищевые вещества, необходимые для организма человека: сахара, кислоты, белки, гемицеллюлозы. При этом в результате сбраживания крахмала, гидролизующегося до глюкозы в процессе прорастания солода, в пиве увеличивается содержание гемицеллюлоз ячменя, риса, пшеницы, которые имеют низкий гликемический индекс и нормализуют работу толстого кишечника.

С другой стороны, в процессе сбраживания сахаров в пиве накапливается этиловый спирт, который может приводить к перегрузке в организме содержания спирта в крови и вызывать нарушение нервной деятельности, а также при недостатке витаминов А, В1, В2 происходят накопление и токсикоз организма продуктами неполного метаболизма спирта.

Химический состав пива колеблется в довольно широком диапазоне в зависимости от состава засыпи, от экстрактивности и сходного сусла и от степени сбраживания. Влияние на качество пива имеет, прежде всего, основные продукты спиртового брожения, т. е. этиловый спирт (этанол) и углекислый газ. Влияние нормальных побочных продуктов брожения может быть хотя и заметным, но несущественным. Остатки несброженного экстракта должны соответствовать данному типу пива. Если они слишком большие, то это отрицательно действует на качество пива.

Пиво на 86-91% состоит из воды, а также содержит до 9,4% об. этилового спирта, до 0,4% углекислого газа. Кроме воды, этилового спирта и диоксида углевода в пиве содержится значительное количество несброженного экстракта (3-10%), который состоит из питательных и биологически активных веществ: белков, углеводов, микроэлементов и витаминов. Кроме того, в пиве есть горькие и дубильные вещества хмеля, органические кислоты.

Вследствие насыщенности углекислым газом и содержания небольшого количества этилового спирта пиво не только утоляет жажду, но и повышает общий тонус организма человека. Пиво - это единственный напиток, в состав которого входит хмель. Благодаря горьким веществам хмель вызывает аппетит и действует успокаивающе.

Являясь хорошим эмульгатором пищи, пиво способствует более правильному обмену веществ и повышению усвояемости пищи. К тому же экстракт пива весьма легко и полно усваивается организмом.

Пиво богато жизненно необходимыми витаминами: В1, В2, В6 и Н (биотин), которые укрепляют нервную систему. По данным немецких ученых, один литр пива покрывает 35% дневной потребности в витамине ВБ, 20% - в витамине В2и 65% - в ниацине. Кроме того, в пиве есть витамины А, Д, Е. Особенно полезен для организма человека ниацин, который необходим для расщепления сахаров и жирных кислот. В общей сложности в 1 л пива содержится до 210 мг витаминов.

В этом слабоалкогольном напитке содержится более 30 минеральных веществ и микроэлементов, которые переходят в пиво из солода. В 1 л пива содержится почти половина дневной дозы магния, 40% дневной дозы фосфора и 20% дневной дозы калия. Магний укрепляет сердечную мышцу.

Кроме того, в 1 л пива содержится до 153 г полифенола, а это вещество играет большую роль в предотвращении сердечно-сосудистых заболеваний и рака.

Также в пиве представлены многие микроэлементы из таблицы Менделеева. Можно выделить (содержание до 5 мг/дмі): алюминий, барий, хром, медь, железо, марганец, молибден, свинец, олово, цинк и т.п. Необходимость микроэлементов в здоровом питании давно выявлена. Можно с уверенностью сказать, что стаканчик пива 1-2 раза в неделю скомпенсирует дефицит таких микроэлементов, как калий, магний, цинк, кобальт и медь. На долю нелетучих органических кислот приходится 300-400 мг/дмі. Это лимонная, янтарная, яблочная, фумаровая, нировиноградная, левулиновая, акетоглутаровая, каприловая и др. Количественный состав летучих ароматических веществ (136 соединений) в пиве следующий: 6 углеводородов, 16 спиртов, 17 карбонильных соединений, 29 кислот, 15 органических оснований, включая аммиак, 33 сложных эфира и 20 различных соединений.

Из сложных эфиров в пиве присутствуют: муравьинометиловый, муравьиноэтиловый, муравьиноизобутиловый, метилацетат, этилацетат, бутила.

Калорийность пива зависит от экстрактивности начального сусла и составляет 30 ккал на 100г для пива с экстрактивностью 8% и 85 ккал на 100г для пива с экстрактивностью 23%. Только около половины этой калорийности приходится на углеводы и белки, а половина - на спирт.

1.2 Анализ рынка продукции

Согласно ГОСТ Р 51174-2009, в Российской Федерации вырабатывается пиво трёх типов: светлое, полутёмное и тёмное. Ассортимент пива очень разнообразен. Особенно много выпускается светлых сортов пива, каждый сорт характеризуется определённым ароматом, вкусом, цветом, массовой долей сухих веществ и содержанием спирта.

В зависимости от экстрактивности начального сусла пиво подразделяют на следующие основные группы: 8%-ное светлое, 9%-ное светлое, 10%-ное светлое,11% - 23%-ное светлое, тёмное и полутёмное.

Экстрактивность указывается в процентах или в градусах Баллинга (единицу измерения предложил в XIX веке чешский химик Карел Наполеон Баллинг; она обозначает весовой процент экстракта, выраженный в граммах экстрактивных веществ, содержащихся в 100г раствора). Пиво с малым содержанием алкоголя имеет экстрактивность начального сусла (плотность) до 5%, со средним - 12%, крепкое пиво - свыше 14%.

Для производства светлого пива используют светлый или средней цветности солод. Тёмные сорта пива производят с добавлением тёмного, карамельного или жжёного солода.

В настоящее время пивоваренными заводами Росси разрабатываются и внедряются новые сорта пива, отличающиеся экстрактивностью начального сусла, набором зернового сырья, нормами технологических режимов, внесением нетрадиционных добавок (полынь, тысячелистник, корни левзеи, родиолы розовой, кедровый орех и др.)

Кроме общеизвестных сортов, выпускаемых по ГОСТ Р 51174-2009, пивоваренными предприятиями разрабатываются и производятся местные и национальные сорта, требования к которым устанавливаются техническими условиями. Эти сорта в зависимости от рецептуры и продолжительности дображивания подразделяют на три вида: светлое и тёмное пиво, светлое специальное и тёмное специальное, светлое оригинальное.

Специальное пиво изготавливают с применением вкусовых и ароматических добавок.

Оригинальное пиво - пиво с увеличенным сроком дображивания и повышенной нормой внесения хмеля.

По способу обработки пиво подразделяют на пастеризованное, непастеризованное и обеспложенное.

Непастеризованное пиво имеет стойкость от 8 сут. у светлого, до 30 сут. у полутемного и темного. Обеспложивание и пастеризация увеличивают стойкость пива до 30 и 60 сут. Пастеризуют пиво в потребительской таре (бутылки, банки) при температуре 63 °С в течение 20-30 мин или в непрерывном потоке при 68-74 °С 30-40 с.

При обеспложивающей фильтрации (иначе ее называют холодной стерилизацией) пиво освобождается от микроорганизмов при прохождении через стерилизующие пластины. Размеры пор в фильтрующей мембране соизмеримы с размерами микроорганизмов (имеют диаметр несколько мкм) и задерживают большинство микроорганизмов. Чем меньше диаметр, тем выше стерилизующий эффект такого фильтра.

В настоящее время в России имеется более 150 наименований пива. Сорта пива с экстрактивностью менее 11% не получили широкого распространения на отечественном рынке пива, потому что многим потребителям они кажутся пустоватыми на вкус, но в жаркое время они хорошо утоляют жажду и также находят своего потребителя.

Крупные отечественные производители пива выпускают большое количество фирменных сортов пива. Применение современных технологий, высокопроизводительного оборудования, различных способов обработки пива, увеличивающих его стойкость, позволило возродить российскую пивоваренную промышленность. Многие пивоваренные заводы производят пиво, не уступающее лучшим зарубежным сортам. К числу крупных пивоваренных предприятий с производительностью 6 - 10 млн. дал пива в год можно отнести Московский, Останкинский пивобезалкогольные комбинаты, Санкт-Петербургские пивоваренные заводы «Балтика», «Весна», «Красная Бавария», завод Степана Разина, Курский, Екатеринбургский пивобезалкогольные комбинаты, ОАО «Росар» (г. Омск), ОАО «ВИНАП» (г. Новосибирск), ОАО «Пикра» (г. Красноярск) и ряд других.

Характеристика некоторых, наиболее часто встречающихся марок пива отечественного производства:

- Балтика 3. Классическое объединение «Балтика» в Санкт-Петербурге. Имеет выраженный хмелевой вкус и аромат. Плотность 12%, содержание алкоголя - 3,8 об.

- Жигулёвское. Обладает лёгким приятным солодовым ароматом и хмелевым вкусом. Приготовляется из светлого ячменного солода с добавлением 30% ячменной муки. Плотность - 11%, содержание алкоголя - 2,8% об.

- Московское. Светлый сорт пива с ярко выраженным хмелевым ароматом и вкусом. Добавление 20% рисовой муки к солоду повышает экстрактивность. Плотность 13%, содержание алкоголя 3,5% об. Оценивается как одна из наилучших марок пива отечественного производства.

- Степан Разин светлое. Обладает гармоничным хмелевым вкусом и ароматом. Глубоко выброженное. Плотность 11,6%, содержание алкоголя 3,6% об.

- Ячменный колос. Разработан с целью создания наряду с «Жигулёвским» нового массового 11%-ного пива. Приготовляется из ячменного солода, хмеля и сахара. Отличительной особенностью этой марки является более глубокое сбраживание при 11%-ной плотности. Содержание алкоголя 3,2%. Время дображивания 21 сутки.

В настоящее время у нас в стране начат выпуск безалкогольного пива, в котором содержание спирта не более 0,5% об. За рубежом такое безалкогольное пиво выпускается давно. Особенностью производства этого пива является удаление спирта из уже готового пива вакуумной дистилляцией, с помощью обратного осмоса или диализа.

В европейских странах принята другая классификация пива, согласно которой пиво делится:

- по цвету на светлое и темное;

- в зависимости от экстрактивности начального сусла пиво бывает слабое с содержанием экстрактивных веществ в начальном сусле 5%, среднее - до 12% и крепкое - свыше 14%;

- по способу брожения. В зависимости от способа брожения все пиво делится на два типа - пиво верхового брожения и пиво низового брожения. В редких случаях встречается пиво самопроизвольно сброженное.

К сортам пива верхового брожения обычно относят:

- пшеничное пиво «White beer», или «Светлое пиво», - это общее название для разных сортов пшеничного пива. Потому что обычно оно светлее по цвету, чем пиво, получаемое из ячменного солода, и имеет кисловатый вкус, так как при брожении в некоторые сорта добавляются молочнокислые бактерии;

- пиво сорта Stout. Почти черное пиво из хорошо обжаренного солода. Распространено в Англии и Ирландии. Английское пиво Stout часто более сладкое на вкус, чем такое же ирландское пиво. Имеются сорта пива Stout, которые обладают шоколадным вкусом. Обычно это довольно крепкое пиво, содержит более 8 или даже более 10% спирта;

- пиво сорта Porter. Эти сорта пива несколько светлее, чем Stout, но тоже темные по цвету и тоже довольно крепкие по содержанию спирта, более 6%;

- разновидности эля (А1е). Существует много сортов эля, часто они имеют фруктовый вкус, потому что традиционный английский эль в старые времена ароматизировали в основном розмарином. С приходом на британские острова пива, изготовленного с добавлением хмеля, произошли изменения и в названии. Термином «эль» обозначают традиционно английские сорта пива, а слово «пиво» обозначает любой напиток на основе ячменя. Так принято в Англии.

К сортам пива низового брожения относят сорта пива типа Lager - светлое. Эти сорта пива являются преобладающими почти во всех странах, кроме Великобритании. Обычно они более легкие, так как содержат меньше спирта и меньше остаточного экстракта.

Абсолютно особым сортом является брюссельское пиво ламбик. Изготовляют его из солода с добавкой 40% пшеницы, концентрация начального сусла 13%, пиво сильно охмеленное, с содержанием спирта 3-4%. Варят ламбик только зимой и предварительно не сбраживают. Произвольное брожение вызывают дикие дрожжи, молочнокислые бактерии и дрожжи типа Brettanomyces. Перед выпуском вкус пива исправляют путем смешивания старых партий с молодыми.

Глава 2. Технология производства пива

2.1 Общая технологическая схема производства

Основное сырье для производства пива -- это ячменный солод, хмель и вода, от их качества и подготовки зависят вкусовые, питательные, другие потребительские свойства пива.

Производство пива включает ряд последовательных взаимосвязанных технологических стадий, характеризуемых строго регламентированными параметрами. Правильность проведения всех процессов во многом определяет качество пива. Солод получают путем проращивания злаков в искусственных условиях при определенной температуре и влажности.

По способу приготовления различают следующие типы солода: светлый, темный, карамельный и жженый. По качественным показателям он должен удовлетворять требованиям ГОСТ 29294-92.

Принципиальная технологическая схема производства солода приведена на рис. 1.

Для производства солода используют ячмень, отвечающий требованиям ГОСТ 5060-86 -- «Ячмень для пивоварения». Данный вид сырья, поступающий на завод, должен сопровождаться удостоверением качества.

Перед закладкой на хранение проводят предварительную очистку ячменя для удаления загрязнений, которые ухудшают условия хранения зерна. Очищенное зерно хранится в силосах.

Перед поступлением зерна в производство проводят вторичную очистку ячменя.

На сортировочных агрегатах ячмень разделяют на три сорта:

* I сорт -- пивоваренный ячмень с толщиной зерен более 2,5 мм;

* II сорт -- пивоваренный ячмень с толщиной зерен 2,2-2,5 мм;

* отход -- ячмень с толщиной зерен менее 2,2 мм.

Ячмень I и II сорта (по отдельности) идет на производство солода.

Рис. 1. Технологическая схема производства солода.

Перед замачиванием зерно должно быть предварительно промыто водой и продезинфицировано. В качестве дезинфицирующих средств используют водные растворы негашеной извести (1,5-3 кг/т замачиваемого ячменя), хлорной извести (0,3 кг/т зерна), перманганата калия (10-15 г/м3 воды). Промывку и дезинфекцию зерна проводят в замочном аппарате или в отдельной емкости. Замачивание ведут при температуре воды от 10 до 17 °С в зависимости от принятого способа ращения, а также качества ячменя, до достижения степени замачивания (влажности) 43-45 %. При замачивании контролируют запах ячменя: он должен быть свежим, чистым.

Проращивают ячмень в пневматических солодовнях ящичного или барабанного типа.

Продолжительность проращивания ячменя зависит от принятых в конкретных условиях режимов и составляет для светлого солода 7-8 суток, для темного солода -- до 9 суток.

В процессе ращения при переработке ячменя хорошего качества рекомендуется поддерживать температуру в пределах 12-16 °С. При повышении температуры проращивания зерна усиливается процесс дыхания и рост вегетативных органов, а растворение эндосперма происходит неравномерно.

Готовность свежепроросшего солода к сушке определяется по внешнему виду, консистенции, запах солода должен напоминать запах свежих огурцов. Свежепроросший солод имеет высокую влажность и легко портится, поэтому для удаления влаги и перевода солода в устойчивое для хранения состояние его сушат. При этом завершаются химико-биологические превращения, устраняется запах и вкус свежепроросшего солода, создаются характерный для каждого типа солода аромат и соответствующее окрашивание. Кроме этого, при сушке удаляются ростки и корешки, которые могут способствовать повторному поглощению влаги высушенным солодом.

Сухой солод сразу же подается на росткоотбойную машину. После взвешивания и охлаждения очищенный солод идет на хранение. Его необходимо выдерживать в солодохранилищах не менее 30 суток. В процессе хранения следует систематически контролировать содержание влаги в солоде и температуру. Чтобы избежать ухудшения качества солода, влажность его в процессе хранения не должна быть выше 6 %.

Полученный отлежавшийся солод является основным сырьем для производства пива.

2.2 Характеристика основных этапов производства

Приготовление пива включает ряд стадий: получение пивного сусла, сбраживание сусла пивными дрожжами, дображивание и созревание пива, фильтрование пива, розлив. Принципиальная технологическая схема производства пива приведена на рис. 2.



Рис. 2. Технологическая схема производства пива.

Получение пивного сусла.

Пивное сусло получают по следующей схеме: приготовление затора (затирание); фильтрование; кипячение сусла с хмелем; охлаждение и осветление сусла. Эта схема может осуществляться периодическим или непрерывным способом. В основном применяют непрерывный способ.

Приготовление затора. Цель затирания - извлечение из солода растворимых веществ. Значительная часть этих веществ образуется под действием ферментов солода. Главная роль в накоплении растворимых (экстрактивных) веществ принадлежит ферментативному расщеплению крахмала и белков солода.

На ферментативный гидролиз крахмала оказывает существенное влияние состояние крахмала, наличие и активность амилаз. Амилазы гидролизуют целые и механически поврежденные крахмальные зерна с незначительной скоростью, а клейстеризованный крахмал - с высокой скоростью. Клейстеризация крахмала ячменного солода при затирании происходит при температуре 60... 80 ⁰С. В процессе гидролиза крахмала под действием -амилазы происходит разжижение крахмального клейстера, образование и накопление декстринов, а под действием -амилазы - образование и накопление мальтозы, поэтому этот этап гидролиза крахмала получил название осахаривание.

В пивоваренном производстве к ферментативному гидролизу крахмала предъявляют следующие требования:

· степень расщепления крахмала должна быть глубокой и сусло не должно содержать высокомолекулярных декстринов - амило- и эритродекстринов, образующих с иодом окрашенные соединения;

· в сусле кроме мальтозы должны присутствовать ахроо- и мальтодекстрины, которые обусловливают полноту вкуса и вязкость пива.

При затирании солода крахмал под действием - и -амилаз расщепляется преимущественно до мальтозы и декстринов. Кроме того, образуется небольшое количество глюкозы и мальтотриозы. В пивном сусле содержится также незначительное количество фруктозы. Общее содержание редуцирующих веществ в сусле называют сырой мальтозой. Затирание должно обеспечивать образование 70... 80% сырой мальтозы и 20... 30% декстринов (от массы крахмала). Полноту осахаривания при затирании контролируют по иодной пробе.

Температурный оптимум для -амилазы в заторе около 63 ⁰С, а для а-амилазы - 70 ⁰С. Оптимальное значение рН для -амилазы 4,8, для -амилазы - 5,7.

Белки солода при затирании под действием протеолитических ферментов расщепляются до растворимых белков, пептидов и аминокислот. В отличие от крахмала, который при затирании полностью превращается в растворимые продукты распада, белки расщепляются только от 1/3 до 2/5. Белки, не подвергшиеся расщеплению при солодоращении и затирании, переходят в нерастворившуюся часть затора, которая называется дробиной.

Перешедшие в сусло, а затем и в пиво растворимые вещества расщепления белков разделяют на стойкорастворимые и нестойкорастворимые. К стойкорастворимым относятся аминокислоты, пептиды и часть растворимых белков. Эта группа азотистых соединений не выделяется из раствора при кипячении и играет важную роль в формировании полноты вкуса, пены и связывании диоксида углерода в пиве. Кроме того, эти вещества служат источником азота для питания дрожжей в процессе брожения.

Нестойкорастворимые (коагулируемые) азотистые вещества - это настоящие белки, выделяемые из растворов при кипячении. Они часто обусловливают помутнение готового пива.

Наиболее благоприятна для накопления аминокислот и пептидов температура 50 ⁰С при рН 5,5... 6,0. При температуре же 60 ⁰С в тех же пределах рН распад белков идет с образованием высокомолекулярных пептидов.

Под действием цитолитических ферментов часть гемицеллюлоз при затирании подвергается гидролизу с образованием пентоз, переходящих в раствор.

Фосфорорганические соединения, расщепляемые ферментом фитазой до неорганических фосфатов и инозита, необходимы для питания, стимулирования роста и размножения дрожжей. Оптимальные условия действия фитазы - рН 5,2, температура 48 ⁰С.

При затирании происходят и неферментативные процессы. Так, переходят в раствор содержащиеся в солоде сахара, дубильные и горькие вещества оболочек, а при кипячении отварок происходит коагуляция белков и меланоидинообразование.

В ряде случаев при приготовлении некоторых сортов пива часть солода заменяют несоложеными материалами (ячменной или кукурузной мукой, рисовой сечкой). Количество одновременно затираемого (смешиваемого с водой) зернового сырья (солода и несоложеных материалов) называется засыпью, а количество воды, необходимое для затирания, - главным наливом. Обычно на 1 кг зернового сырья требуется 3,5...4 дм^З воды.

Способы затирания. Наиболее распространены два способа затирания - настойный и отварочный. Общим для этих способов является выдержка затора при температурах, оптимальных для действия тех или иных ферментов солода.

Выдержка затора при температуре 45... 52 ⁰С благоприятна для протеолитических ферментов, расщепляющих белки до аминокислот, и называется белковой паузой. Температура 62...63 ⁰С оптимальна для действия -амилазы и накопления мальтозы. Поэтому выдержка затора при этих температурных условиях именуется мальтозной паузой. Выдержка при температуре 70... 72 ⁰С называется паузой осахаривания, так как в этот период происходит расщепление крахмала, амило- и эритродекстринов -амилазой солода. Полноту осахаривания контролируют по иодной пробе. О наличии в заторе крахмала или амилодекстринов свидетельствует фиолетовое окрашивание, о наличии эритродекстринов - красное. Полностью осахаренный затор не изменяет желтой окраски йода.

При настойном способе затирания дробленый солод смешивают с водой и полученный затор постепенно нагревают до 75 ⁰С, выдерживая соответствующие паузы для оптимального действия ферментов. Продолжительность белковой (40 ⁰С), мальтозной (63 ⁰С) и паузы осахаривания (70 ⁰С) - 30 мин. Затем температуру затора поднимают до 72 ⁰С и выдерживают до полного осахаривания, определяемого по иодной пробе. Осахаренный затор нагревают до 76... 77 ⁰С и подают на фильтрование.

При отварочном способе отдельные части затора (отварки) подвергают нагреванию до определенных температур, выдерживают, кипятят и смешивают с остальной частью затора, что повышает температуру всего затора. В зависимости от числа отварок применяют одно-, двух- и трехотварочный способы затирания.

Одноотварочный способ затирания. Воду температурой 54... 55 ⁰С смешивают с дробленым солодом в заторном аппарате, получают затор температурой 50... 52 ⁰С и выдерживают белковую паузу в течение 10... 30 мин. Затем 1/3 затора (густую часть) перекачивают во второй заторный аппарат и постепенно нагревают эту отварку до 70 ⁰С, проводят паузу осахаривания, нагревают до кипения и кипятят 20... 30 мин, после чего возвращают в первый заторный аппарат к основному затору. При этом температура всего затора повышается до 70 ⁰С. Затор выдерживают до полного осахаривания (контролируют по иодной пробе), а затем нагревают до 75... 78 ⁰С и перекачивают на фильтрование в фильтрационный аппарат.

Двухотварочный способ затирания. В заторном аппарате смешивают воду температурой 54... 55 ⁰С с дробленым солодом и выдерживают белковую паузу при 50 ⁰С в течение 15... 30 мин. Затем отбирают первую отварку (1/3 густой части затора) во второй заторный аппарат, медленно повышают температуру отварки до 62,5... 67 ⁰С, проводят мальтозную паузу; после этого повышают температуру до 70... 72 ⁰С и проводят паузу осахаривания. Далее отварку доводят до кипения, кипятят 15... 30 мин и возвращают к основной части затора, в результате чего температура его снижается до 63... 65 ⁰С, проводят мальтозную паузу в течение 15 мин. Затем вновь отбирают 1/3 затора (вторая отварка) во второй заторный аппарат, повышают температуру отварки до 70 ⁰С, проводят осахаривание в течение 15 мин, а потом доводят до кипения, кипятят 10... 20 мин и смешивают с оставшимся затором. При этом температура всего затора достигает 75⁰С. В течение 20... 25 мин проводят полное осахаривание. По окончании осахаривания затор подают на фильтрование. Этот способ затирания является наиболее распространенным на пивоваренных заводах России.

Трехотварочный способ затирания. Смешивают дробленый солод с водой температурой 38... 40 ⁰С, что обеспечивает температуру затора 35... 37 ⁰С. Сразу же отбирают 1/3 затора (густую) во второй заторный аппарат, выдерживают белковую паузу в течение 10...15 мин при 50 ⁰С, затем нагревают до 65... 70 ⁰С, осахаривают 15... 25 мин и кипятят для светлых сортов пива 25... 30 мин или для темных сортов 40...45 мин. После кипячения отварку возвращают к основному затору, тем самым повышая его температуру до 50... 52 ⁰С, снова отбирают 1/3 (густую) затора - вторую отварку, нагревают ее до 65... 70 ⁰С дляосахаривания, а затем доводят до кипения и кипятят в течение 20... 30 мин, после чего возвращают к основному затору. В результате температура затора повышается до 62... 65 ⁰С, что позволяет провести мальтозную паузу.

Для третьей отварки берут жидкую часть затора, доводят до кипения и кипятят 10... 20 мин, возвращают к остальному затору. При этом температура затора достигает 75... 78 ⁰С и его передают на фильтрование. Трехотварочный способ затирания применяют в основном для получения темных сортов пива и в случаях переработки плохо растворимого солода.

Следует отметить, что при отварочных способах затирания по сравнению с настойным создаются благоприятные условия для действия ферментов (преимущественно амилаз), так как при кипячении отварок крахмал, находящийся в них, клейстеризуется и повышается его атакуемость (податливость) амилазами. Кроме того, повышается выход экстракта, а готовое сусло имеет более высокую степень сбраживания. Однако отварочные способы более длительны, энергоемки и сложны.

В целях экономии солод можно частично (30... 50%) заменять несоложеными материалами. Однако это приводит к ухудшению качества пивного сусла и готового пива, так как несоложеные материалы труднее измельчаются, крахмал и белки в них находятся в нативном (неизменном) состоянии, содержание ферментов в них невелико и расщепление составных веществ идет значительно труднее, чем в солоде. Поэтому в настоящее время при использовании в процессе затирания несоложеных материалов широко используются микробные ферментные препараты, а также мультиэнзимные композиции (МЭК), что позволяет более полно использовать несоложеное сырье, повысить выход экстракта и улучшить состав сусла, приблизив его по содержанию азотистых веществ и степени сбраживания к солодовому.

Выбор способа затирания зависит в основном от вида производимого пива, качества солода и конструкции варочных агрегатов.

Для получения пивного сусла в основном используют периодический способ, который осуществляется с помощью следующих аппаратов: заторного, фильтрационного и сусловарочного. Эти аппараты соединяют трубопроводами в варочные агрегаты, которые могут состоять из двух, четырех или шести аппаратов.

Наиболее распространены четырехаппаратные агрегаты, состоящие из двух заторных аппаратов, одного фильтрационного и одного сусловарочного.

Фильтрование затора. Фильтрование - процесс разделения суспензий с помощью пористой перегородки, пропускающей жидкость и удерживающей взвешенные в ней твердые частицы. При фильтровании затора его разделяют на сусло (фильтрат) и дробину (твердую фазу) в фильтрационном аппарате или фильтр-прессе. Фильтрующим материалом в фильтрационном аппарате является дробина, в фильтр-прессе - хлопчатобумажная ткань. Фильтрование затора состоит из двух стадий: получение первого сусла, т. е. сусла, образующегося при фильтровании затора, и сусла, образующегося при промывании дробины с целью извлечения из нее экстрактивных веществ.

Фильтрование характеризуется скоростью фильтрования, т. е. количеством фильтрата, полученного с 1 м² фильтрующей поверхности в единицу времени. На скорость фильтрования влияют структура и толщина осадка, качество и степень дробления солода, давление при фильтровании и вязкость сусла. Для быстрого фильтрования и получения прозрачного сусла необходимо иметь хорошо растворимый солод не слишком тонкого помола, правильное расщепление белков и осахаривание крахмала при затирании.

Структура дробины неоднородна. В ней содержатся крупные и мелкие частицы оболочек, а также мелкие частицы скоагулированных белков. Эти белки создают плохо проницаемый слой, затрудняющий фильтрование. Для успешного фильтрования скоагулированные белки должны быть перемешаны с частицами оболочек. Нормальные условия фильтрования могут быть достигнуты при высоте слоя дробины 30...40 см. При меньшей высоте затор быстрее охлаждается и увеличивается продолжительность фильтрования, при большей высоте скорость фильтрования уменьшается, а издробины при промывании труднее извлекаются экстрактивные вещества. С повышением температуры уменьшается вязкость сусла и возрастает скорость фильтрования. Однако температура затора не должна превышать 75... 78 ⁰С, а температура воды для промывания дробины 78... 80 ⁰С, так как более высокая температура обусловливает инактивацию -амилазы, в результате оставшийся нерасщепленным крахмал клейстеризуется и сусло получается мутным.

Процесс фильтрования в фильтрационном аппарате состоит из подготовки резервуара, отстаивания затора, фильтрования первого сусла, промывания дробины и ее удаления. Общая продолжительность цикла около 3,5... 6,0 ч.

При фильтровании затора в фильтр-прессе фильтрующим материалом служат салфетки из хлопчатобумажной ткани, что позволяет перерабатывать солод более тонкого помола и получать хорошо осветленное сусло с повышенным выходом экстракта. Однако фильтр-прессы трудоемки в обслуживании.

Кипячение сусла с хмелем. Цель кипячения сусла с хмелем - выпаривание сусла до определенного содержания сухих веществ в зависимости от сорта пива; осаждение (коагуляция) белков; извлечение из хмеля горьких ароматических веществ, придающих суслу и пиву характерный горький вкус и хмелевой аромат; стерилизация сусла; инактивация ферментов.

Эта стадия производства состоит из следующих операций: кипячения сусла с хмелем и отделения хмелевой дробины.

При кипячении пивного сусла происходит коагуляция белков (укрупнение коллоидных частиц под действием молекулярных сил сцепления). Из-за наличия электрического заряда коллоидные частицы белков взаимно отталкиваются, а при кипячении они лишаются электрического заряда, укрупняются и под действием силы тяжести начинают оседать. Различают скрытую и явную коагyляцию. При скрытой коагуляции внешне изменений не наблюдается, а на второй стадии - явной коагуляции - появляется муть и образуется осадок. Выведение в осадок растворимых белков при кипячении сусла обеспечивает стойкость сусла и пива к белковому помутнению. Неполная коагуляция белков приводит к торможению брожения из-за адсорбции белков на поверхности дрожжевых клеток, а это, в свою очередь, обусловливает плохое осветление пива при дображивании, фильтровании пива и снижение биологической стойкости пива. Коагуляция белков зависит от продолжительности и интенсивности кипячения. Максимальное количество белков выпадает в осадок в течение первого часа кипячения, но и спустя 2,5 ч кипячения коагуляция белков продолжается. Однако продолжительное кипячение может способствовать разрушению крупных хлопьев, что также нежелательно. На коагуляцию белков оказывает влияние содержание сухих веществ в сусле. В сусле низкой концентрации белки быстрее коагулируют, а в более концентрированном сусле значительно медленнее. Кроме этого процесс коагуляции протекает быстрее и полнее при интенсивном кипячении, и наоборот.

При кипячении сусла с хмелем происходит растворение и превращение составных веществ хмеля: горьких, ароматических и дубильных веществ. Из горьких веществ хмеля в сусло переходят и -горькие кислоты. Основным источником горечи и антисептичности пива являются вещества, образующиеся при кипячении за счет изомеризации -горькой кислоты. Эти вещества образуются в первые 20... 30 мин кипячения сусла с хмелем и обеспечивают около 90 % горечи пива.

Из всего количества экстрагированных горьких веществ в пиве остается только 20... 25 %, остальное количество теряется с хмелевой дробиной, белковым отстоем и дрожжами.

Ароматические вещества хмеля (эфирное масло) при кипячении сусла со свежим хмелем практически все улетучиваются (до 90 %). Поэтому продолжительность кипячения сусла желательно сокращать после внесения последней порции хмеля.

Дубильные вещества хмеля хорошо растворимы в воде, и наличие их в сусле обеспечивает лучшее осветление и благотворно влияет на вкус пива.

При кипячении из хмеля и солода экстрагируются красящие вещества, происходит окисление дубильных веществ и образуются меланоидины, что способствует изменению цветности сусла.

Количество вносимого хмеля зависит от сорта пива, качества хмелевого сырья и химического состава воды. Расход хмеля увеличивается в летний период и сокращается в зимний. При использовании воды, содержащей карбонаты, повышается горечь пива. Поэтому при работе на такой воде вносят меньше хмеля.

Внесение хмеля в сусло осуществляют в два или три приема. В сусло с массовой долей сухих веществ до 11 % хмель вносят в два приема: 90 % в начале кипячения и 10 % - за 30... 40 мин до окончания. В сусло с массовой долей сухих веществ выше 12 % хмель вносят в три приема: 80 % - в начале кипячения; 15 % - за 30 мин до окончания и 5 % - за 5... 10 мин до окончания.

Кипячение сусла с хмелем осуществляют в сусловарочных котлах в течение 1,5... 2,0 ч. Кипячение должно быть интенсивным для обеспечения быстрой коагуляции белков и лучшего использования горьких веществ хмеля. Об окончании операции судят по ряду показателей: массовой доле сухих веществ в сусле, свертыванию белков и прозрачности сусла.

Сусло упаривают до определенной массовой доли сухих веществ, зависящих от сорта пива. Правильно прокипяченное сусло, налитое в стакан, - прозрачное с блеском, с быстро оседающими крупными хлопьями свернувшихся белков.

Прокипяченное сусло направляют в хмелеотделитель, который представляет собой резервуар, куда вставляют сито, на котором задерживается хмелевая дробина. Для извлечения остатков сусла дробину промывают горячей водой, промывные воды присоединяют к суслу и отправляют на охлаждение.

Охлаждение и осветление сусла. Цель этой стадии - освобождение охмеленного сусла от взвесей, насыщение его кислородом и доведение температуры сусла до благоприятной для процесса брожения.

Охлаждение сусла осуществляют в два приема. Вначале сусло медленно охлаждают до 60 ⁰С, а затем быстро до 4... 6 ⁰С при низовом брожении или до 14... 16 ⁰С при верховом.

Охлаждение сусла ускоряет выпадение в осадок взвешенных частиц, содержащихся в сусле. В сусле присутствуют грубые и тонкие взвеси. Грубые взвеси образуются при кипячении сусла с хмелем. Этот осадок называют горячим или грубым. Основная часть горячего осадка задерживается хмелевой дробиной, оставшаяся часть выделяется при охлаждении прозрачного горячего сусла до 60 ⁰С. В состав осадка входят (%): белковые вещества 50... 60, хмелевые смолы 16... 20, минеральные вещества 2... 3 и прочие органические вещества 20... 30.

На второй стадии охлаждения из сусла выделяются вещества, растворимые в горячем сусле и нерастворимые в холодном. Образующийся осадок называется «холодным» или тонким.

При охлаждении увеличивается поглощение суслом кислорода воздуха, так как повышается растворимость газов из-за понижения температуры сусла. При наличии кислорода протекают нежелательные окислительные процессы: сусло темнеет, снижается хмелевой аромат, появляется горечь. В то же время кислород способствует коагуляции белков и образованию хорошего осадка в сусле, что обусловливает лучшее осветление.

Первая стадия охлаждения и осветления протекает на холодильной тарелке или в отстойном аппарате.

Холодильная тарелка - это плоский открытый сосуд высотой 30 см, имеющий небольшой уклон. На дне тарелки установлены вентили для удаления осадка и слива сусла. Для предотвращения попадания в сусло частиц oсадка и других примесей вентиль для слива сусла снабжен выступающим над дном патрубком с ситом. Высота слоя сусла на тарелке 215... 250 см, длительность охлаждения - 2... 6 ч.

Отстойный аппарат представляет собой цилиндрический закрытый резервуар, снабженный змеевиком. Аппарат заполняют суслом на высоту до 0,9 м и путем подачи холодной воды в змеевик охлаждают его. Сусло сливают по трубе, соединенной с поплавком. По мере вытекания сусла поплавок опускается вместе со сливной трубой. Осадок удаляется через вторую трубу и направляется на фильтр- пресс для извлечения остатка сусла. Длительность охлаждения сусла в отстойном аппарате около 20 мин.

Более полного осветления сусла и уменьшения его потерь с осадком можно добиться путем сепарирования или с помощью гидроциклонных аппаратов.

Вторая стадия охлаждения сусла осуществляется в пластинчатыx теплообменниках или холодильниках типа «труба в трубе».

Наибольшее распространение получил способ охлаждения сусла до начальной температуры брожения в пластинчатых теплообменниках, так как он позволяет исключить инфицирование сусла. Кроме того, пластинчатые теплообменники занимают меньшую площадь, их легко обслуживать.

Полученное осветленное сусло в зависимости от вида пива должно отвечать определенным требованиям по концентрации (массовой доли сухих веществ), кислотности и цвету.

Брожение пивного сусла.

Сусло, полученное на стадии осветления, превращается в пиво в результате брожения, осуществляемого пивными дрожжами. Большую часть пива получают при низовом брожении, которое протекает в две фазы. В первой фазе в сусле, охлажденном до температуры сбраживания 5...9 ⁰С, протекает бурное брожение, продолжающееся короткое время (6... 14 сут). При этом температура сусла поднимается, как правило, до 10 ⁰С; образующийся диоксид углерода улавливается и используется как побочный продукт. Во второй фазе, которая называется дображиванием, более продолжительной по времени (от 21 дня до нескольких месяцев), молодое пиво при очень низкой температуре (-0,5... +3 ⁰С) насыщается образующимся диоксидом углерода в закрытых резервуарах (лагерных танках) и дозревает. Такой метод периодического (стационарного) брожения называется классическим.

Наряду с классическими методами используют непрерывные способы брожения и дображивания, позволяющие ускорить эти процессы и повысить экономичность производства.

В пивоваренном производстве применяют дрожжи низового брожения вида Saccharomyces carlsbergensis, отвечающие следующим требованиям: они быстро и глубоко сбраживают сахара пивного сусла; хорошо осветляют пиво за счет быстрого оседания в виде хлопьев; придают пиву хорошо выраженный мягкий вкус и аромат. Ценные качества дрожжей не всегда присутствуют в одной расе. Поэтому применяют смесь дрожжей разных рас или ведут брожение на разных расах отдельно, а при дображивании молодое пиво смешивают.

Для накопления необходимого количества биомассы дрожжей чистую культуру разводят в стерильных условиях в две стадии: лабораторная и цеховая (отделение чистой культуры).

Выведенные дрожжи используют несколько раз. Дрожжи, используемые повторно, называют семенными. По окончании главного брожения на дне бродильного аппарата образуется осадок дрожжей из трех слоев. Нижний слой - это старые, с низкой бродильной активностью дрожжевые клетки; средний слой - наиболее активные дрожжевые клетки и белковые хлопья; верхний слой - мелкие дрожжевые клетки с пониженной способностью к оседанию, белковые взвеси и хмелевые смолы. В качестве семенных используют дрожжи из среднего слоя, предварительно процеженные и промытые водой. Каждый повторно используемый оборот семенных дрожжей называется генерацией. При достаточной биологической чистоте семенных дрожжей используют до 10 генераций.

Процессы, происходящие при брожении сусла. В период главного брожения протекают биологические, биохимические и физико-химические процессы.

К биологическим процессам относится размножение дрожжей.

Пивное сусло содержит все необходимые для нормального развития и размножения дрожжей питательные вещества.

Наиболее интенсивное размножение дрожжей идет в первые сутки брожения, а затем по мере расходования питательных веществ и накопления продуктов брожения скорость размножения дрожжей снижается. К концу брожения количество дрожжевых клеток увеличивается в 2... 5 раз.

Основным биохимическим процессом на этой стадии является спиртовое брожение - превращение сахаров в этанол и диоксид углерода ферментами дрожжей. В первую очередь сбраживаются моносахариды, затем дисахариды. Триозы (мальтотриоза) сбраживаются большей частью в период дображивания.

Наряду с главными (основными) продуктами брожения (C₂H₅OH и СО₂) пивные дрожжи образуют в небольших количествах побочные продукты: высшие спирты, сложные эфиры, альдегиды, органические кислоты и ряд других соединений. Эти вещества участвуют в формировании вкуса и аромата пива. На образование побочных продуктов брожения оказывают влияние штамм дрожжей, нормы их внесения, условия и режим брожения, состав сусла и др.

К физико-химическим процессам относится изменение рН и rН₂. В процесс е брожения активная кислотность (рН) возрастает из-за образования углекислоты и органических кислот, что влечет за собой уменьшение рН с 5,3... 5,6 в начальном сусле до 4,3...4,5 в молодом пиве. Увеличение кислотности обусловливает выделение части белков, дубильных и горьких веществ хмеля. Кроме того, выделяются мертвые дрожжевые клетки. Все эти частицы стремятся осесть на дно бродильного резервуара, но из-за сопротивления диоксида углерода, выделяющегося в виде пузырьков, часть более легких частиц выносится на поверхность бродящего сусла и образует пену в виде завитков различной высоты и формы. В процессе брожения пена постепенно опадает и на поверхности пива остается сплошной слой выделившихся частиц, называемый декой.

Окислительно-восстановительный потенциал (rH₂) во время брожения понижается с 20 в начальном сусле до 10... 11 в молодом пиве, что связано с интенсивным потреблением кислорода дрожжами и торможением тем самым окислительных процессов.

Факторы, влияющие на брожение сусла. На процесс брожения решающее влияние оказывают температура, расход дрожжей, состав и концентрация сусла.

Самый эффективный способ изменения скорости брожения регулирование температуры. При низкой температуре брожение и размножение дрожжей замедляются, а при высокой - эти процессы ускоряются. При низовом способе брожения используют два температурных режима: холодный (5... 9 ⁰С) и теплый (9...14 ⁰С).

На скорость брожения оказывает влияние количество вводимыx дрожжей.

Как правило, норма введения дрожжей составляет 0,5... 0,8 л/гл сусла. Это соответствует (15... 20)10⁶ дрожжевых клеток в 1 см³ сусла. Уменьшение нормы возможно при высокой температуре сусла и проведении брожения в закрытых резервуарах. При использовании открытых резервуаров в сусло, зараженное термоустойчивы ми бактериями, норму дрожжей увеличивают. Кроме того, при продолжительном хранении семенных дрожжей их расход необходимо увеличить.

На ход брожения существенное влияние оказывают состав и концентрация сусла. Сусло должно содержать достаточное количество кислорода; степень расщепления белков солода должна обеспечивать дрожжи достаточным количеством азотистых веществ; в сусле должно быть соблюдено определенное соотношение сахаров и несахаров и проведено хорошее осахаривание; перед сбраживанием рН сусла должен соответствовать 5,8; оптимальное содержание экстракта в начальном сусле 10...12 %. Сусло с более низким содержанием экстракта не обеспечивает дрожжи необходимым питанием, а в сусле с экстрактивностью выше 18 % брожение замедляется.

Стадии главного брожения. В ходе главного брожения различают четыре стадии, отличающиеся внешним видом поверхности бродящего сусла (деки), температурой сусла, снижением экстрактивности, образованием диоксида углерода и этанола, а также осветлением молодого пива. В зависимости от внешнего вида поверхности бродящего сусла стадии брожения именуют: забел, брожение низких завитков, высоких завитков, образование деки.

Первая стадия главного брожения (забел) длится около суток и характеризуется интенсивным размножением дрожжей и незначительным сбраживанием сахаров, которое сопровождается выделением небольшого количества диоксида углерода в виде пузырьков. Через 12... 24 ч на поверхности сусла образуется равномерный слой белой пены.

На второй стадии брожения (низких завитков) скорость размножения дрожжей возрастает, интенсифицируются брожение и выделение диоксида углерода. Образуется плотная белая пена в виде завитков. Происходит заметное уменьшение экстракта (на 0,8...1,2 % за 24 ч), возрастание температуры (от 0,5 до 0,8 ⁰С за 24 ч), снижение рН до 4,7...4,9 от исходного 5,6. Этот период длится 2... 3 сут.

На третьей стадии (высоких или коричневых завитков) брожение достигает максимума. Пенообразование усиливается, высота завитков растет и достигает наибольшей величины, а завитки окрашиваются в коричневый цвет, так как диоксид углерода выносит на поверхность остатки взвесей, дубильно-белковые соединения, хмелевые смолы, которые на воздухе окисляются и придают завиткам коричневую окраску. Температура быстро возрастает, что требует охлаждения сусла. Содержание экстракта значительно снижается (на 1,0...1,8 % за 24 ч). Размножение дрожжей приостанавливается из-за уменьшения питательных веществ и в результате накопления продуктов брожения. К концу стадии рН снижается до 4,6...4,4 и остается на этом уровне и в дальнейшем. Продолжительность этой стадии 3...4 сут.

На четвертой стадии (образование деки) прекращается размножение дрожжей и ослабевают брожение и выделение диоксида углерода, завитки постепенно опадают и образуется слой низкой и густой пены (деки). Происходит хлопьеобразование дрожжей и их оседание на дно. Молодое пиво осветляется. Расход питательных веществ (экстракта) снижается и к концу стадии достигает 0,2... 0,3 % за 24 ч. По достижении этого состояния главное брожение считается законченным. Продолжительность четвертой стадии около 2 сут.

Общая продолжительность главного брожения в зависимости от концентрации сусла и температуры процесса от 6 до 14 сут.

Способы брожения сусла. Брожение сусла осуществляют в охлаждаемом до 6...8 ⁰С помещении (бродильном цехе), в котором располагают бродильные аппараты открытого или закрытого типа, устанавливаемые в горизонтальном или вертикальном положении. Бродильный аппарат представляет собой цилиндрическую емкость объемом от 7 до 45 м³ с полусферическим днищем, изготовленным из нержавеющей стали и алюминия. Внутренняя поверхность аппаратов из стали имеет защитное покрытие. Внутри бродильного аппарата устанавливают трубчатые холодильники, через которые пропускают воду температурой 0,5...1,0 ⁰С.