Главным фактором, влияющим на скорость замачивания, является температура воды. Вода тем быстрее проникает в зерно, чем выше ее температура. Это объясняется тем, что с повышением температуры увеличивается набухаемость органических коллоидов (белков, крахмала, клетчатки) и возрастает скорость диффузии воды вследствие увеличивающегося молекулярного движения и уменьшения вязкости воды (около 2% на температурный градус). Вследствие этого с повышением температуры замочной воды продолжительность замачивания значительно сокращается.
Кроме того, при повышении температуры воды дыхание зерна становится интенсивнее, происходит и более интенсивное размножение микроорганизмов, которые всегда находятся в изобилии на его поверхности, резко возрастает расход кислорода. В результате длительного пребывания зерна под водой при интенсивной жизнедеятельности микроорганизмов начинаются гнилостные процессы, зерно приобретает затхлый запах и его способность к прорастанию уменьшается. При температуре замочной воды ниже 10°С сильно тормозится рост и развитие зародышей зерен; при температуре, превышающей 15-18°С, наблюдается обильное развитие гнилостных микробов. Поэтому температура воды 10-12°С признана оптимальной; температура замачивания не должна превышать 14°С.
На скорость замачивания влияет также величина зерна. Крупное зерно нуждается в более длительной замочке, чем мелкое. Это объясняется тем, что в крупном зерне удлиняются пути проникновения воды в зерно. Только одинаковые по величине зерна достигают при замачивании одинаковой степени влажности и равномерно развиваются при проращивании. Поэтому зерновую массу нужно разделить на фракции в зависимости от величины зерен.
При повышении влагосодержания энергия дыхания зерна значительно возрастает. Кислорода, содержащегося в воде (15-17 мг/л), хватает лишь примерно на 15 мин. После израсходования имеющегося в воде кислорода может наступить анаэробное дыхание зерна, т. е. анаэробное разрушение запасных углеводов зерна с образованием этилового спирта, углекислоты и других продуктов.
Продукты анаэробного дыхания, являющиеся клеточными ядами, угнетают жизненные процессы, приводят к разрушению структуры тканей, к автолизу. Средством, обеспечивающим нормальное дыхание зерна при замачивании, является искусственная аэрация зерна непосредственно в замочных чанах. Аэрирование зерна при замочке положительно влияет па равномерность и интенсивность замачивания.
В замочную воду с поверхности зерен переходят загрязнения - органические и неорганические вещества. Благодаря этому создаются благоприятные условия для развития многочисленных микроорганизмов, которые находятся на поверхности зерен и своим дыханием способствуют более быстрому исчезновению кислорода. Отсюда вытекает необходимость в тщательной мойке зерна в начальный период замачивания и в немедленном удалении грязной воды.
Наличие кислорода является необходимым условием для прорастания зерна. Для снабжения замачиваемого зерна кислородом воздуха обычно применяется воздушно-водяное замачивание, при котором зерно попеременно находится то под водой (водяное замачивание), то без воды (воздушное замачивание). При этом способе предусмотрено продувание воздуха как во время пребывания зерна под водой, так и после каждого спуска воды.
Приближение процесса замачивания зерна к естественным условиям прорастания обеспечивает хорошую воздухопроницаемость и отвод углекислоты. Хорошее проветривание замоченного зерна ускоряет впитывание им воды и его прорастание. Поэтому замочные чаны снабжают вентиляционным устройством для обеспечения равномерного проветривания всей массы замачиваемого зерна.
Семена злаков содержат желтые пигменты, которые относятся к флавоновым глюкозидам. Эти вещества, блокируя дыхательные ферменты зерна, т. е. снижая его дыхательную способность, тормозят прорастание. Они сосредоточены в периферической части зерна и при замачивании переходят в воду, окрашивая ее в светло-желтый цвет. Выделение этих веществ из зерна ведет к усилению дыхания зерна и способствует более быстрому его прорастанию. Для удаления названных веществ требуется примерно 5-6-кратная смена воды.
Для солодоращения важное значение имеет степень замачивания. Зерно должно поглотить не больше воды, чем поглощает оно в почве при естественном прорастании. При прорастании в почве осмотические процессы поддерживают содержание воды в зерне в требуемых пределах. При искусственном замачивании этого регулирующего фактора нет и зерно может поглотить больше воды, чем требуется. Но между естественным пределом содержания воды в зерне и прорастанием существует определенная взаимозависимость, которая нарушается при излишнем замачивании. При перемачивании зерна происходят нежелательные явления, так как разрушается семенная оболочка зерна, утрачивается свойство ее полупроницаемости, в зерно начинают проникать соли из воды и зародыш погибает. Поэтому важно своевременно прекратить замачивание.
Количество воды, необходимое для прорастания ржи, зависит от ее химического состояния. По данным Н. П. Козьминоп это количество составляет (в % от массы семени): для ржи 57,7, ячменя 48,2 и пшеницы 45,6. Таким образом, из названных культур рожь поглощает больше воды, что объясняется большим содержанием в ней гидрофильных веществ. Влажность замоченного зерна слагается из его первоначальной влажности и количества воды, поглощенной зерном во время замочки. Конечная (суммарная) влажность зерна называется степенью замачивания или градусом замочки. Степень замачивания ржаного зерна считается благоприятной при влагосодержании его 48-50%.
Степень замачивания влияет на амилолитическую активность и экстрактивность солода. Высокая степень замачивания создает предпосылки для повышенного образования ферментов и более глубокого ферментативного гидролиза крахмала и белков. Недостаточное замачивание затрудняет действие ферментов и тем самым неблагоприятно отражается на качестве и экстрактивности солода.
Для повышения стойкости пиво обрабатывают ферментными препаратами, химическими веществами, адсорбентами или пастеризуют.
Обработка пива ферментными препаратами.
Наиболее эффективный способ повышения коллоидной стойкости пива - обработка стабилизаторами, содержащими в качестве активного компонента протеолитические ферменты. В основном стабилизаторы применяют после предварительной обработки пива осадителем или адсорбентом, которые эффективно снижают концентрацию высокомолекулярной фракции белка в пиве и тем самым создают более благоприятные условия для расщепления полипептидов ферментными препаратами с протеолитической активностью.
В отечественной пивоваренной промышленности применяют следующие ферментные препараты: Протосубтилин Г10х, Протосубтилин Г20х, Проторизин П25х, а также Пектофоетидин П10х и Целлолигнорин П10х и др. Ферментные препараты добавляют после фильтрования в отделении дображивания, иногда дозируют под давлением в танки перед окончанием дображивания или в напорные сборники перед розливом. Ферментные препараты предварительно растворяют в небольшом количестве пива.
Дозу ферментного препарата определяют с учетом его активности, содержания азотистых веществ, образующих помутнения, и срока хранения пива. Обычно она колеблется от 1 до 7 г/гл. пива.
Обработка пива химическими веществами.
Для повышения стойкости пива применяют антиокислительные препараты, которые добавляют для предотвращения окислительных процессов, ведущих к образованию помутнений.
Из антиокислителей чаще всего используют двуокись серы, сульфиты, аскорбиновую кислоту и ее натриевую соль, а также редуктоны, полученные из сахаров в щелочной среде.
Теоретическая доза аскорбиновой кислоты при розливе пива в бутылки вместимостью 0,5л со средним содержанием 5мл воздуха в горлышке каждой бутылки 3...5 г/гл.
Добавляют антиокислитель в любой стадии производства после главного брожения.
Наиболее эффективно вводить антиокислители раньше, чем пиво будет находиться в контакте с кислородом воздуха, при этом целесообразно дозирование в два приема: вначале в отделении дображивания и после фильтрования перед розливом.
Обработка пива адсорбентами.
Под действием адсорбентов и осадителей снижается концентрация белковых и полифенольных веществ.
В качестве осадителей и адсорбентов в производстве пива применяют танин, бентониты, активный уголь, силикагельные препараты.
Танин осаждает главным образом высокомолекулярные белки и оказывает значительное стабилизирующее действие.
Бентониты - это силикаты группы монтмориллонитов, их основная составляющая - силикат алюминия. Недостатком применения бентонитов является то, что необходимы большие дозы этого средства (100...300 г/гл.) для обеспечения существенного стабилизирующего эффекта. В течение неполных 24ч действия бентонит адсорбирует весь азот, который способен адсорбироваться. Бентонит оставляют на 5...6 дней, чтобы образованные комплексы и адсорбенты образовали плотный осадок и не осложняли фильтрование пива.
Активный уголь адсорбирует азотистые вещества, но с меньшей эффективностью. Активный уголь адсорбирует полифенолы, горькие и красящие вещества, и его стабилизирующее действие объясняется прежде всего адсорбцией полифенолов. При дозе активного угля более 10 г/гл отмечается изменение качества пива, так как активный уголь адсорбирует также вещества, составляющие вкус пива.
Для повышения стойкости пива используют адсорбенты белковых веществ на базе силикагелей. Работать с силикагельными препаратами легче, чем с бентонитами, так как они не набухают, но при внесении в пиво они распыляются.
В случае использования для вывода из пива полифенольных соединений сорбента поливинилполипирролидона в дозе 30... 50 г/гл достигают увеличения стойкости пива до 4...6 мес.
Пастеризация пива.
Пиво пастеризуют для увеличения биологической стойкости, более полного освобождения его от дрожжей и других микроорганизмов Однако пастеризацией не обеспечивается стерильность пива, для достижения которой необходима более высокая температура.
Пиво, разлитое в бутылки и банки, должно содержать массовую долю диоксида углерода не менее 0,4%. Присутствие кислорода воздуха в горлышке бутылки повышает склонность пива к образованию физико-химических помутнений.
При пастеризации возрастает внутреннее давление в бутылке, что приводит к ее разрыву. Поэтому бутылки после розлива должны иметь свободное пространство в горлышке в пределах 3...4%.
Режим пастеризации зависит от сорта и типа пива и должен устанавливаться в зависимости от условий его производства и последующего хранения.
Если требуется получить пиво особенно высокой биологической стойкости, то его пастеризуют в бутылках и банках, уничтожая при этом клетки дрожжей или бактерии, которые проявляют свое действие при определенных условиях. Пиво при этом подогревают до 63...65°С и выдерживают в течение 20...25 мин.
Пастеризация, однако, отрицательно влияет на коллоидную стабильность пива. Кроме того, после пастеризации при сравнительно высоких температурах (75...76°С) во многих случаях выявляется пастеризационный (хлебный) привкус.
Для пастеризации пива применяют туннельные и пластинчатые пастеризаторы.
Благодаря сохраняемости продукта и неизменяемости его качества, достигнутым в результате пастеризации, можно поддерживать количество производимой продукции на постоянном уровне, и тем самым выравнивать и удовлетворять сезонно - обусловленные колебания спроса.
Пиво осветляют двумя способами - фильтрованием или сепарированием: в первом случае обеспечиваются лучшие технологические качества готового пива, чем во втором.
Осветление пива фильтрованием. При перекачивании пива на осветление в аппарат дображивания подают сжатый воздух давлением 0,04…0,06 МПа, чтобы создать противодавление, равное шпунтовому давлению. Благодаря применению сжатого воздуха предотвращается выделение из пива диоксида углерода. Давление сжатого воздуха, поступающего в аппарат дображивания, не должно быть выше 0,07 МПа, в противном случае возможен его разрыв. Из аппарата дображивания пиво насосом перекачивается на фильтрование. Если пиво направляют на фильтрование одновременно из нескольких аппаратов, то его предварительно пропускают через смеситель, представляющий собой трубу, укрепленную горизонтально на передвижной тележке и соединенную патрубками с резервуарами. На патрубках имеются стклянные смотровые фонари, на крышках которых - воздушные краники. Один конец смесителя закрыт крышкой, а к другому присоединен насос, подающий пиво на фильтрование.
Пиво, поступающее в смеситель, вытесняет воздух из пивопровода и заполняет фонарь, воздушный краник при этом оставляют открытым до тех пор, пока пиво не вытеснит воздух и пену из фонаря.
Пиво на фильтрование подают под более высоким давлением (0,1…0,15 МПа), чем давление, при котором оно поступает из аппаратов дображивания к насосу (0,04…0,06 МПа). Поэтому для достижения давления, необходимого для фильтрования, применяют специальный насос с регулятором давления (друкреглер). С помощью такого насоса в трубопроводах поддерживается постоянное давление, а также ровное и спокойное течение пива.
Перед фильтрованием пиво часто охлаждают до 0…1 °С в охладителе, которым может служить теплообменник. Благодаря этому снижаются потери диоксида углерода и пиво освобождается от холодной мути.
Осветление пива сепарированием. Перед началом работы сепаратор заполняют водой, затем его пускают путем разгона. По достижении необходимой частоты вращения в него подают пиво. Первую порцию, состоящую из воды и небольшого количества пива, сливают в канализацию, вторую, содержащую некоторое количество воды, направляют в сборник исправимого брака. А следующую порцию - уже в сборник пива. Во время сепарирования поддерживают давление пива на входе 0,07МПа, на выходе 0,5МПа. Прекратив подачу пива, сепаратор промывают сначала холодной, а затем теплой водой и вымывают шлам до выхода чистой воды. После этого выключают электродвигатель и включают тормоз.
Качество пива характеризуется прозрачностью, цветом, ароматом, вкусом и ценообразованием.
Прозрачность. Пиво, налитое в бокал, должно быть прозрачным, производить приятное впечатление и удовлетворять эстетическим требованиям. При просматривании на свет через стекло светлое пиво должно искриться и давать блеск.
В пиве допускается легкая опалесценция (еле заметная муть). Различают кристаллическую, белковую, клейстерную и бактериально-дрожжевую опалесценцию. Кристаллическая опалесценция обусловлена наличием оксалата кальция и полностью устраняется фильтрованием.
Белковая опалесценция появляется при переработке солода пониженного качества, а также при нарушении режима затирания и кипячения сусла. При подщелачивании она исчезает.
Клейстерная опалесценция зависит от неполноты осахаривания затора и обнаруживается в пробе с йодом.
Дрожжевую и бактериальную опалесценцию обнаруживают при рассматривании пробы пива под микроскопом.
Цвет. По цветности пиво разделяют на светлое, полутемное и темное с характерным для каждого сорта оттенком. Светлое пиво должно иметь светло-золотисто-желтый цвет. Считают, что светлый цвет является показателем тонкого нежного вкуса. К темным сортам пива предъявляют менее жесткие требования, однако, в них должна быть определенная взаимозависимость цвета с вкусовыми свойствами.
Цвет каждого сорта пива должен быть постоянным. Зависит он от химического состава солода, хмеля и воды, а также от режима приготовления сусла и пива.