Некоторые аспекты дрожжевого менеджмента Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Некоторые аспекты дрожжевого менеджмента

А.А. Абалихин

Филиал № 1 ЗАО МПБКОчаково

Е.Г. Иванова

ГУВНИИ ПБ и ВП

Хранение дрожжей

Дрожжи, предназначенные для дальнейшего использования, поступают из цилиндро-конического танка (ЦКТ) в танк для сбора (хранения) дрожжей, оборудованный охлаждающими рубашками и перемешивающим устройством. Такие танки, как правило, устанавливают в отдельном охлаждаемом помещении.

Чтобы замедлить метаболизм дрожжей и сохранить их в хорошем физиологическом состоянии для последующей работы, собранные дрожжи необходимо достаточно быстро охладить до одинаковой температуры во всей дрожжевой массе.

Хранение дрожжей следует проводить при температуре 3...4 °С, обеспечивающей значительное замедление метаболизма дрожжевых клеток без угрозы их переохлаждения. Более высокие или более низкие температуры могут вызвать ухудшение состояния дрожжей. Повышение температуры при хранении дрожжей значительно ускорит потребление внутриклеточных запасов гликогена. Скорость охлаждения собранных дрожжей также имеет определенное значение, так как при длительном охлаждении возникает опасность их истощения.

Низкую температуру следует поддерживать на протяжении всего хранения и по всей массе дрожжей. Для эффективного достижения требуемой температуры еще при съеме и далее при хранении дрожжей можно использовать теплообменник, установленный перед входом в дрожжевой танк. Сам дрожжевой танк должен иметь рубашки охлаждения и перемешивающее устройство.

В случае применения теплообменника будет происходить довольно быстрое однократное охлаждение дрожжей. Опасный фактор данного способа — возможность их переохлаждения, влекущего за собой опасность замерзания и последующую гибель клеток и эффект так называемого «холодного шока» у дрожжей.

Продолжение. Начало см. «Пиво и напитки», 2004 г., № 4, № 6.

Значительное снижение температуры, когда дрожжи находятся в неактивном состоянии, не оказывает на них такого влияния, как это могло бы наблюдаться во время их активной фазы. Следовательно, реакция дрожжей на быстрое охлаждение до 3...4 °С будет незначительной.

Поддержание требуемой температуры и гомогенности в период всего процесса хранения может осуществляться при помощи системы рециркуляции дрожжей или механического перемешивающего устройства. В схеме рециркуляции используют трубопровод и дрожжевой насос. Гомогенизация дрожжей позволит равномерно распределять холод и отводить тепло. Фактором ухудшения состояния дрожжей при рециркуляции может служить наличие большого количества изгибов на трубопроводе, кроме того, сам дрожжевой насос способен оказывать некоторое механическое воздействие на дрожжи. Но в то же время рециркуляция дрожжей предотвращает расслоение дрожжевой массы и позволяет поддерживать дозирование этих дрожжей в сусло в заданных количествах.

Дрожжи, находящиеся в неактивной фазе (при хранении), менее восприимчивы к температурным колебаниям, механическим и другим нагрузкам, которые могут вызвать стрессовое состояние. Однако во избежание негативного воздействия на дрожжи время рециркуляции должно быть по возможности уменьшено, температура дрожжей должна быть низкой и не должно быть контакта с кислородом воздуха.

Перемешивание в дрожжевом танке также можно производить при помощи механического перемешивающего устройства. При работе с такого рода мешалками необходимо проверить их эффективность, так как не все механические устройства способны эффективно перемешивать дрожжевую массу во всем объеме танка. Иногда перемешивание может происходить только в ограниченном пространстве вокруг лопастей мешалки. Следовательно, нужна

проверка эффективности работы мешалки, при необходимости — изменение геометрии лопастей.

При доступе кислорода скорость метаболизма дрожжей значительно и резко увеличивается, приводя к образованию тепла в хранящихся дрожжах и повышению их температуры. Кислород — элемент, который вызывает быстрое потребление дрожжами собственных запасов гликогена для образования больших количеств энергии, необходимых дрожжам для синтеза липидов. Потребление гликогена сопровождается возникновением токсического действия спирта. Как только запасы гликогена заканчиваются, дрожжи переходят к потреблению других внутриклеточных веществ. При хранении этот процесс ведет к дальнейшему ослаблению клеток и в конечном итоге к их гибели и автолизу. Хранение дрожжей без контакта с кислородом и правильное охлаждение способствуют поддержанию дрожжей в хорошем физиологическом состоянии. Таким образом, повышение температуры дрожжей при хранении служит серьезной причиной ухудшения их состояния.

При производстве высокоплотного пива ряд факторов внешней среды усиливают свое воздействие на дрожжи; это в первую очередь большое содержание сахара в сусле и высокая концентрация этанола, образующегося в процессе брожения. В таких условиях можно применять иной способ охлаждения и хранения дрожжей. Охлаждение можно проводить смешиванием дрожжей с холодной водой, что способствует разбавлению спирта и промывке поверхностей дрожжевых клеток. Однако используемая холодная вода не должна содержать растворенного кислорода и инфицирующих микроорганизмов, т. е. должна быть стерильной и деаэрированной.

Время хранения дрожжей в танках должно быть сведено к минимуму. Оптимальное охлаждение, правильное перемешивание и поддержание требуемой температуры, хранение дрожжей без контакта с кислородом и другие факторы вовсе не означают, что дрожжи будут находиться в хорошем состоянии все время. Несмотря на принимаемые меры, в дрожжевой клетке собственные запасы углеводов будут постепенно уменьшаться на протяжении всего времени хранения.

Длительное хранение дрожжей может привести к отклонению во флоку-ляционном поведении при последующем брожении; повреждению клеточных мембран вследствие токсического действия спирта и СО2; ухудшению скорости и «качества» брожения; зна-

ПИВ

"д"ткиГ 1

2005

чительной потере гликогена (истощение) и увеличению числа мертвых клеток; появлению нефильтруемой мути и плохой пене; изменению органолепти-ческих показателей (в сторону дрожжевого вкуса) и плохой вкусовой стабильности.

Для поддержания хорошего состояний дрожжей, уменьшения количества диоксида углерода и обеспечения гомогенности необходима декарбонизация дрожжевой массы. Достаточной степенью декарбонизации может служить перемешивание дрожжей до однородной массы одновременно с плавным снижением давления в дрожжевом танке сразу после сбора дрожжей, при этом происходит освобождение определенной части СО2.

Данный прием при оптимальных условиях и минимальных сроках хранения позволяет обеспечить сохранность дрожжей в хорошем физиологическом состоянии.

Выводы

На пивоваренных предприятиях всего мира конструкции установок и оборудования, технология и используемые расы дрожжей весьма различны. Однако можно выделить ряд общих факторов, способных изменить свойства дрожжей и качество пива. Основными причинами ухудшения физиологического состояния дрожжей могут быть: слишком поздний съем дрожжей после их осаждения на дно ЦКТ; увеличение сроков хранения дрожжей; недостаточное перемешивание дрожжей; неудовлетворительный контроль температуры в течение всего процесса ведения дрожжей; невозможность выполнения некоторых лабораторных исследований по причине отсутствия необходимой техники и, как следствие, невозможность выявления причины изменения качества или оптимизации процесса.

С точки зрения технологии качественными обычно считаются дрожжи, которые быстро сбраживают сусло, хорошо оседают, но при этом размножаются с умеренной скоростью и в результате придают пиву требуемые вкусовые характеристики.

Для оптимального управления производством и поддержания дрожжей в хорошем физиологическом состоянии необходимо выполнение следующих условий:

абсолютная стерильность при разведении чистой культуры дрожжей;

любые операции с дрожжами следует осуществлять после тщательного лабораторного контроля и отбора;

для хорошего размножения и брожения необходимы достаточное коли-

чество углеводов и кислорода, а также минеральные вещества, витамины и биокатализаторы;

процесс насыщения сусла кислородом требует контроля для обеспечения дрожжей необходимым количеством этого элемента при брожении;

на качество процесса брожения наряду с аэрацией и составом сусла влияет само физиологическое состояние дрожжей, и эти факторы не являются взаимозаменяемыми;

контроль и поддержание нормы введения дрожжей необходимы для обеспечения постоянного количества дрожжевых клеток в сусле;

оптимальный баланс роста дрожжей обеспечивает поддержание стабильного, высокого качества дрожжей и пива;

нельзя допускать стрессовых состояний дрожжей;

как только дрожжи профлокулиро-вали и осели на дно бродильного танка, их необходимо удалить;

при съеме дрожжей следует отбирать только средний слой осевших дрожжей, примерно 70 % от общего съема дрожжи из самой верхней и самой нижней частей конуса не используются;

дрожжевые клетки, которые флоку-лируют раньше или намного позже необходимого времени флокуляции, непригодны для дальнейшего применения вследствие подвергшихся изменений;

дрожжи с увеличенным количеством мертвых клеток лучше выбрасывать, чем задавать в сусло и корректировать норму задачи;

основополагающими показателями для принятия решения о необходимости дальнейшего использования дрожжей служат качественные показатели дрожжей во время съема из ЦКТ совместно с показателями хода брожения данного танка с учетом числа генераций;

время хранения дрожжей должно быть сведено к минимуму;

чтобы замедлить метаболизм дрожжей и сохранить их в хорошем физиологическом состоянии для последующей работы, собранные дрожжи необходимо достаточно быстро охлаждать до одинаковой температуры во всей дрожжевой массе;

посредством правильного охлаждения автолиз дрожжевых клеток уменьшается, а также снижается вероятность роста рН;

чем меньше операций проводится с дрожжами, тем меньше вероятность их инфицирования после съема.

Из ряда неблагоприятных условий, отрицательно влияющих на жизнедеятельность дрожжевых клеток и обо-

значенных как факторы стресса в технологии с ЦКТ, чаще других проявляются:

температурный стресс — при резких или значительных температурных колебаниях, при переохлаждении или при длительном хранении неохлажденных дрожжей;

осмотический стресс — при сбраживании сусла с повышенным содержанием исходного экстракта;

гидростатический стресс — сбраживание сусла в высоких ЦКТ (более 18-20 м) и действие растворенного СО2 при давлении выше 2 бар;

механический стресс — в результате действия больших касательных напряжений (насосы, мешалки, регулировочные вентили и др.).

Суммарное влияние этих факторов снижает активность и продолжительность жизни дрожжевых клеток и может привести к их повреждению и даже гибели.

ЛИТЕРАТУРА

1. Hardwick W.A. Handbook of Brewing, 1995.

2. Кунце В., Мит Г. Технология солода и пива/ Пер. с нем. — СПб.: Профессия, 2003.

3. Айсль Х.-Г, Айдтман А., Бак В. Практические меры по улучшению дрожжевых техно-логий/ZBrauwelt. 2000. №2. С. 28-33.

4. О'Рурк Т. Роль кислорода в пивоварении// Пиво и напитки. 2003. № 2. С. 24-26.

5. Крюгер Л. Обмен веществ дрожжей и его влияние на вкус и аромат пива//Спутник пивовара. 1999. Весна. С. 39-48.

6. Анисимов С.А., Черепенникова Е.Б., Грачева И.М. Влияние количества засевных дрожжей на соотношение их конститутивного и энергетического обмена в процессе главного брожения, Ч. 1//Brauwelt. 1999. №3. С. 32-39.

7. Анисимов С.А., Черепенникова Е.Б., Грачева И.М. Влияние количества засевных дрожжей на соотношение их конститутивного и энергетического обмена в процессе главного брожения, Ч. 2//Brauwelt. 1999. №4. С. 8-11.

8. О'Коннор-Кокс А. Оптимизация процесса ведения дрожжей на пивоваренном заводе, Ч. 1 //Спутник пивовара. 1998. Лето. С. 32-42.

9. О'Коннор-Кокс А. Оптимизация процесса ведения дрожжей на пивоваренном заводе, Ч. 2//Спутник пивовара. 1999. Весна. С. 15-28.

10. О'Коннор-Кокс А. Оптимизация процесса ведения дрожжей на пивоваренном заводе, Ч. 3//Спутник пивовара. 1999. Зима. С. 30-36.

11. Литценбургер К. Оптимальная работа с дрожжами на пивзаводе — менеджмент дрожжей/ZBrauwelt. 1998. №5. С. 22-26.

12. Вакербауер К., Эверс Х., Кунерт С. Про-пагация дрожжей и активность чистой культуры дрожжей//Brauwelt. 1999. №2. С. 24-29.

13. Аннемюллер Г., Мангер Х.-Й. Границы и последствия размножения дрожжей в пивном сусле/ /Brauwelt. 2000. №2. С. 12-17.

14. Донхаузер С., Вагнер Д. Влияние технологии главного брожения на качество пива// Brauwelt. 1996. № 1. С. 18-26.

1•2005

ПИВО " "ЛПИТКИ