Пивные дрожжи. Помимо выше перечисленных ингредиентов используются пивные дрожжи. Для сбраживания пивного сусла применяют дрожжи определенных рас. Верховое брожение производится с помощью дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) и является более древним способом производства пива. После ферментации дрожжи остаются на поверхности, оттуда и название «верховое». Верховое брожение происходит при температуре от 15 до 20 °C. Из-за повышенной температуры образуется больше грибков и микробов чем при низовом брожении, поэтому такие сорта пива быстрее портятся. Производство пива способом верхового брожения протекает быстрее и не нуждается в охлаждении, что до изобретения холодильных агрегатов играло важную роль.
Низовое брожение производится с помощью дрожжей (Saccharomyces uvarum или Saccharomyces carlsbergensis) и является более современным способом производства пива. После окончания процесса брожения эти дрожжи агглютинируют и оседают на дно бродильного чана, образуя плотный осадок. Поэтому технически они обозначаются как дрожжи низовые, а пиво, приготовленное с помощью этих дрожжей, -- пивом низового брожения. Низовое брожение протекает более медленно, чем верховое, при температурах от 6 до 9 °C.
Ферменты. Ферменты - это вещества белкового происхождения, которые, являясь биологическими катализаторами, значительно ускоряют биохимические реакции. Они широко распространены в растительных и животных клетках. Все биохимические процессы, протекающие в живых клетках, катализируются ферментами, вырабатываемыми клетками самого организма. Вещества, подвергающиеся химическим превращениям, под действием ферментов, называются субстратами.
В технологии пива и безалкогольных напитков основным источником ферментов является проросшее зерно. К важнейшим ферментам этих культур относятся амилазы, протеазы, гемицеллюлазы (цитазы), фосфатазы. Когда для переработки сырья собственных ферментов недостаточно, вводят дополнительно выращенные ферменты микроорганизмов.
1.3 Другие виды зернового сырья, используемые в пивоварении
К другим видам зернового сырья, используемых при пивоварении относятся такие культуры, как рис, кукуруза, реже используется пшеница.
Рис чаще всего применяется в виде муки или сечки, оставшейся после рисоочистительного производства. Рисовая мука или сечка добавляется к солоду. До обработки рис представляет собой неочищенное зерно, покрытое цветочными оболочками.
Количество пленки в зерне составляет 17-23%. В сечке содержание крахмала составляет около 80% (амилозы 21-31%, амилопектина 69~79%), белка 6-8%, экстрактивность 95-97% к массе сухих веществ.
Средний процентный химический состав зерна риса без пленок (в% к массе сухих веществ): крахмал - 75-81; сахар - 2-5; целлюлоза - 0,6-0,8; белковые вещества - 7-9; жиры - 1,6-2,5; зола - 1,0-1,2. Стоит отметить, что у риса весьма мелкие крахмальные зерна, трудно гидролизируемые амилазой, это же касается и кукурузы.
Рисовая сечка содержит весьма много крахмала и мало жира, что сказывается на качестве окончательного продукта. В нем отсутствуют фракция белка Р-глобулина и антоцианогены, участвующие в помутнении пива, что позволяет повышать стойкость пива, приготовленного с использованием риса. Абсолютная масса составляет 15-43 г. Все зерновые несоложеные материалы следует хранить в виде зерна и размалывать непосредственно перед подачей в производство, поскольку в муке активно протекают окислительные процессы, и качество ее ухудшается.
Кукуруза, также как и рис добавляется в виде муки или сечки в солод, но кукуруза содержит весьма много жира, что способствует осаждению и снижению стойкости пены в пиве. В основном жир содержится именно в зародыше кукурузы , следовательно, чтоб снизить количество жира, требуется непосредственно отделить зародыш. Содержание муки или сечки не должно превышать 2%. Что касается хранения, то кукурузная мука или сечка быстро прогоркает, поэтому ее следует хранить 3 месяца в темном и прохладном месте.
Экстрактивность кукурузы выше, чем у ячменя, и составляет 82-90%. Мука кукурузы содержит в среднем 12-13% воды, 63% крахмала и 9% белков.
Средний процентный химический состав зерна кукурузы (в пересчете на сухое вещество СВ, в %): углеводов - 78,5; белковых веществ - 12,15; целлюлозы - 2,5; жира - 5,1; золы - 1,75. Крахмал кукурузы содержит 21-23% амилозы и 77-79% амилопектина.
Пшеница используется не так часто, как рис или кукуруза, но тем не менее она используется в качестве несоложеного сырья или сырья для приготовления солода. Пшеница это однолетнее растение, относящееся к злаковым. Соцветие представляется в виде колоса, где зерновка не срастается с цветочными пленками. Следовательно, пшеница относится к голозерным культурам. Зерно состоит из плодовой и семенной оболочек, а также из эндосперма и зародыша. Каждая из оболочек состоит из трех слоев клеток.
В плодовой оболочке первый слой образован продольными, второй поперечными, третий - трубчатыми клетками. В семенной оболочке первый слой состоит из прозрачных клеток, второй, называемым пигментным, содержит красящие вещества, определяющие окраску всего зерна, а третий состоит из непрозрачных набухающих клеток. Масса оболочек зерна составляет 5,6-11,2%; зародыша - 4,2%; эндосперма - 78,7-84,3% к массе сухих веществ зерна. Влажность зерна пшеницы 8-18%. Сухие вещества зерна пшеницы содержат (в%): крахмала 60-80; белка 7-18; целлюлозы 2-2,5; Сахаров примерно 3; жира 0,5-1; минеральных веществ 1,5-2; гумми-веществ 0,3-0,44% к массе сухих веществ.
Главный углевод пшеницы - крахмал, в зернах которого содержится 17-24% амилозы и 76-83% амилопектина. Температура набухания крахмала 58 °С, клейстеризации 64 °С.
Содержание белка в пшенице при пивоварении должно достигать от 11 (или ниже) до 13%. Солод из такой пшеницы получается хорошо растворимым , также он имеет низкую цветность и высокое содержание экстракта. Клейковину образуют прежде всего такие белки, как глиадин и глютенин . Клейковина затрудняет фильтрование заторов, кроме того в зернах пшеницы полно витаминов - это Р-каротин, Е, В6, биотин, ниацин, пантотеновая кислота, рибофлавин, тиамин, фолацин, холин.
2. Технология производства пива
Классическая технология производства пива включает следующие основные этапы: получение солода из ячменя, приготовление сусла, сбраживание сусла, выдержку (дображивание) пива, обработку и розлив пива. Это длительный сложный процесс, который длится 60--100 дней и во многом зависит от квалификации пивовара. Несмотря на то, что исходным сырьем являются одни и те же компоненты, качество пива, вырабатываемое разными предприятиями, различно.
Очистка солода предусматривает его полировку для удаления пыли и остатков ростков, а также металлических примесей.
Дробление солода проводят для интенсификации физических и биохимических процессов растворения зерна при затирании, а также обеспечения фильтрования затора через слой дробины.
Приготовление сусла включает в себя следующие процессы: затирание сырья, фильтрование затора, кипячение сусла с хмелем и отделение хмелевой дробины.
Затирание осуществляют в целях перевода в растворимое состояние максимального количества экстрактивных веществ солода и несоложеных материалов.
Цель фильтрования затора - отделение жидкой фазы (сусла) от твердой (дробины) с последующим вымыванием водой экстракта, удержанного дробиной.
Кипячение сусла с хмелем предусматривает концентрировавние сусла до заданной массовой доли сухих веществ в начальном сусле, перевод ценных составных веществ хмеля в раствор, инактивацию ферментов, коагляцию белковых веществ и стерилизацию сусла. Для подготовки сусла к осветлению и охлаждению его отделяют от хмелевой дробины, чтобы исключить отрицательное влияние ее на цвет и вкус пива.
Осветление и охлаждение сусла проводят для выделения из него взвесей, насыщения кислородом и снижения температуры до начальной температуры брожения.
Главное брожение сусла осуществляют с целью расщепления дрожжами основного количества углеводов с образованием этилового спирта, диоксида углерода, побочных продуктов брожения я формирования оптимального состава молодого пива.
Дображивание молодого пива предусматривает естественное насыщение его диоксидом углерода в результате сбраживания оставшегося количества углеводов, образование специфических ароматических веществ, осаждение дрожжей, взвесей, белков, полифенольных соединений.
Осветление пива проводят для того, чтобы удалить вещества, ухудшающие прозрачность и стойкость пива.
Розлив пива осуществляют для получения готового продукта в виде бутылочного, баночного или бочкового пива.
2.1 Очистка солода
Очистка солода предусматривает его полировку для удаления пыли и ростков, а также металлических примесей.
Ячменный сухой солод после хранения содержит некоторое количество пыли, остатков ростков, случайно попавшие металлические частицы и другие примеси, наличие которых может ухудшить качество пива.
Для очистки солода используют полировочную машину, которая состоит из наклонных плоских сит, щеточного барабана, и вентилятора. На ситах отделяются крупные и мелкие примеси, пыль отсасывается вентилятором. Далее солод поступает на быстровращающийся щеточный барабан и отбрасывается щетками на рифленую поверхность. Под действием ударов и трения солод очищается от загрязнений - полируется.
Полированный солод поступает на магнитный сепаратор, где отделяются металлические примеси, которые могут вызвать быстрый износ и даже поломку солододробилок. Далее солод взвешивают на автоматических весах и направляют в дробилку.
2.2 Дробление солода
Биохимическим процессам растворения при затирании солода предшествует механический процесс дробления, который необходимо проводить очень тщательно, так как от состава помола во многом зависит выход экстрактивных веществ. Решающее значение имеет содержание в дробленном солоде шелухи(оболочки), крупной и мелкой крупки, муки, мучной пудры. Растворимые составные части легко переходят в воду, а нерастворимые разлагаются под действием ферментов. Чем тоньше помол, тем полнее извлекаются экстрактивные вещества. Однако при очень тонком помоле происходит значительное измельчение оболочки зерна, в результате чего в фильтрационном аппарате создается плотный слой, что затрудняет фильтрацию и извлечение экстрактивных веществ из дробины. Кроме того, при значительном измельчении из нее извлекаются дубильные и горькие вещества, ухудшающие качество пива. Поэтому необходимо более тонко измельчать эндосперм зерна и минимально нарушать целостность оболочки.
Отечественные ученые рекомендуют следующий состав (%): оболочка -18-25, крупная крупка - 8-12, мелкая крупка - 30-40, мука - 25-30. В муке не должно содержаться более 10% пудры. Разбитая оболочка и высокое содержание муки могут быть причинами увеличения продолжительности фильтрования затора.
Для улучшения процесса дробления и предупреждения излишнего измельчения шелухи солод увлажняют. На участок шнека с солодом впрыскивается теплая вода в определенном количестве и под высоким давлением, что обеспечивает равномерное увлажнение шелухи, оболочка при дроблении остается почти целой и служит фильтрующим слоем.
Режим предварительного увлажнения зависит от качества солода. При переработке солода хорошего растворения его необходимо увлажнять в течение 25-30 мин при температуре 20-35°С, а солод плохого растворения увлажняют в течение 10-15 мин при температуре 50-55°С.
2.3 Приготовление затора
Процесс приготовления затора называют затиранием. Затирание осуществляют в целях перевода в растворимое состояние максимального количества экстрактивных веществ солода и несоложеных материалов.
Главные биохимические процессы при затирании - осахаривание и протеолиз. Простым выщелачиванием из общего количества сухих веществ дробленого солода извлекается только 15-18% экстрактивных веществ, в состав которых входят 7,5-10% сахаров, 1-1,5% пентозанов, в том числе пентозы (ксилоза, арабиноза), 2,5-4,0% низкомолекулярных продуктов распада белков, 0,3-0,5% пектина, до 0,4% дубильных и горьких веществ и почти все неорганические вещества.
На протекание технологических процессов при затирании влияют следующие факторы: температура и рН среды, продолжительность проведения биохимических реакций, концентрация затора.
Светлое пиво изготавливают одноотварочным способом, при этом способе, по сравнению с настойным, создаются более благоприятные условия для получения сусла с высокой степенью сбраживания, повышается выход экстракта.
В заторном аппарате затирают 1/3 дробленого солода и весь несоложеный материал при температуре 40°С. Температуру повышают до 52°С (1°С в минуту) и выдерживают в течение 15-30 мин. Далее из заторного аппарата 1/2 - 1/3 заторной массы перекачивают в другой заторный аппарат при работе мешалок в обоих сосудах, где устанавливается температура 63°С, выдерживают при этой температуре в течение 20-30 мин, после чего затор медленно подогревают до 70-72°С, выдерживают 20 мин, нагревают до кипения и кипятят 15-20 мин. Эту часть затора называют отваркой, затем отварку перекачивают в общий затор. Температуру повышают до 70°С и выдерживают 30 мин, проверяют осахаривание, и если оно неполное, затор подогревают до 72°С и выдерживают до полного осахаривания, после чего вновь подогревают до 76-77°С и перекачивают в фильтрационный аппарат.