CC BY
159
УДК 663.4
Е. В. Петухова, А. Ю. Крыницкая
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПИВА «ЖИГУЛЕВСКОЕ»
Ключевые слова: пиво «Жигулевское», технологический процесс, производство, брожение, дображивание, стойкость, стабильность.
В статье рассмотрены различные способы оптимизации технологического процесса получения светлого пива, на примере производства пива «Жигулевское», позволяющие не только сократить длительность производственного цикла, но и обеспечить соответствующие органолептические показатели продукции в процессе производства и хранения.
Key words: beer "Zhigulyovskoe", process, production, fermentation, secondary fermentation, resistance, stability.
The article discusses various ways to optimize the technological process ofproducing light beer, by the example of the production of beer "Zhigulyovskoe", allowing not only to reduce the duration of the production cycle, but also to ensure the appropriate organoleptic characteristics of products during production and storage.
В последние годы в России пивоваренная промышленность развивается быстрыми темпами и вносит существенный вклад в финансовые ресурсы страны. Пивоваренные предприятия в соответствии с действующей нормативно-технической документацией вырабатывают около 90 сортов пива. В связи с увеличением спроса населения на данную продукцию, особенно на слабоалкогольное пиво с плотностью сусла 9-12% и содержанием спирта до 4,5%, актуальными являются исследования, направленные на совершенствование технологии, интенсификацию технологического процесса и разработку новых приемов и подходов к решению сложных проблем в технологии приготовления пива [1]. Целью является не только снижение себестоимости и увеличение объема продукции, но и сохранение ее высококачественных показателей.
В общем объеме производства выпуск светлых сортов пива составляет 90%. Светлое пиво отличается тонким вкусом, хмелевым ароматом и хорошо выраженной хмелевой горечью. К светлым сортам отечественного пива относятся «Жигулевское», «Любительское», «Освежающее», «Львов-ское», «Рижское», «Московское», «Казанское».
«Жигулёвское» - советский сорт светлого пива, распространённого в бывшем СССР (на пике распространённости его варили 735 заводов страны). Оно регламентировалось как светлое пиво низового брожения и должно было иметь плотность начального сусла не ниже 11% и содержать не менее 2,8% весовых (позднее - по массе) спирта. Для его изготовления допускалось применение до 15% не-соложенного сырья (обрушенного ячменя, обезжиренной кукурузы, мягкой пшеницы, рисовой сечки). Пиво должно было соответствовать следующим требованиям: содержание алкоголя - не менее 4,0% об.; экстрактивность начального сусла - 11%; энергетическая ценность - 42 ккал в 100 г пива; пищевая ценность - углеводов не более 4,6 г в 100 г пива [2].
В 1987 году появилось пиво «Специальное Жигулёвское», которое производилось не по стандарту, а по отдельным техническим условиям [3]. После распада СССР пиво под названием «Жигулёвское» продолжает выпускаться как в России, так и в других независимых республиках (например,
Украина, Белоруссия, Литва). С внедрением в России ГОСТа Р 51174-98 требования к отдельным сортам были сняты [4], и под названием «Жигулёвское» стала выпускаться очень разная продукция. В настоящее время пиво под названием «Жигулёвское» (но с разным составом и дизайном этикеток) выпускается несколькими десятками пивоваренных заводов России и ближнего зарубежья.
Процесс производства светлого пива состоит из следующих этапов: подготовка солода и ячменя; дробление солода и ячменя; приготовление затора (затирание); фильтрование затора; кипячение сусла с хмелем; отделение сусла от хмелевой дробины; осветление и охлаждение сусла; сбраживание пивного сусла; дображивание и созревание пива; осветление пива, розлив пива.
Классическая технология приготовления светлого пива в зависимости от его сорта составляет 28-112 суток. При этом самыми длительными стадиями производства являются главное брожение пивного сусла и, особенно, дображивание молодого пива, занимающих по времени примерно 75-88% от общей продолжительности процесса приготовления пива. Поэтому особое внимание уделяется интенсификации именно этих технологических стадий.
Предложен способ получения пива «Жигулевское» с сокращением общей длительности стадии главного брожения с 6-7 суток до 1 суток за счет увеличения количества засевных дрожжей до 200 млн.кл/мл и поддержания температуры главного брожения на уровне 11 °С. Кроме того, авторами показана возможность сокращения технологической стадии созревания молодого пива до нескольких часов на основе искусственного снижения концентрации диацетила посредством термообработки молодого пива при 90°С в течение 10 минут без доступа кислорода с дальнейшим охлаждением до 15°С и пропусканием через реактор с иммобилизованными дрожжами. При этом дополнительно достигается облагораживание вкуса и аромата молодого пива за счет резкого снижения концентрации диацетила и повышение стерильности пива. Таким образом, благодаря использованию нескольких интенсифицирующих факторов (повышенных засевов дрожжей и температуры главного брожения, термообработки
молодого пива) показана возможность получения светлого пива «Жигулевское» с сокращением всего технологического процесса с 28 суток до 10-12 суток при сохранении качественных параметров готового пива без изменения классической аппаратурной схемы и без затрат на дополнительное оборудование [1].
Одним из перспективных путей интенсификации процесса производства является использование технологии высокоплотного пивоварения [5]. Суть технологии заключается в приготовлении сусла с высоким содержанием сухих веществ 14-23%, его сбраживании, дображивании и разбавлении готового высокоплотного пива специально подготовленной водой до стандартной концентрации начального сусла. Высокое содержание сухих веществ в сусле диктует необходимость применения особых рас дрожжей и технологических параметров. На основании физиолого-биохимических характеристик рекомендованы расы дрожжей ЯИ и 34, определены рациональные параметры сбраживания: норма засева дрожжей 40 млн. кл./см3 и температура брожения 15-18°С. При исследовании влияния состава сусла на жизнедеятельность дрожжей в условиях высокоплотного пивоварения были определены оптимальные характеристики - рекомендована норма маль-тозной патоки 25% к массе зернопродуктов, оптимальная дозировка соли MgS04 для сбраживания высокоплотного сусла 5 мг/дм, выбран комплексный препарат «Истфилд» для активации жизнедеятельности дрожжей и определена его оптимальная дозировка 3,6-4,0 г на 100 дм3 сусла. Проведена товароведная оценка пива «Жигулевское», полученного данным способом. Результаты исследования использованы для совершенствования технологии пива на Кожевниковском пивзаводе (ИП Иванова Т.А., Томская область).
Одним из главных недостатков предложенного способа является тот факт, что дрожжи подвергаются негативному воздействию излишне высокого осмотического давления. Для решения этой проблемы предложен новый способ сбраживания сусла при производстве пива по «высокоплотной» технологии на основе дробной задачи мальтозы в процессе главного брожения [6]. Для повышения осмо- и этанольной толерантности пивных дрожжей автором предложена предобработка дрожжевой суспензии пероксидом водорода и с целью активизации пивных дрожжей - внесение в сусло легкоусваивае-мых дрожжами низкомолекулярных азотистых соединений в составе препарата, полученного на основе осадочных пивных дрожжей при обработке их ферментным препаратом Протосубтилин Г10х.
Обогащение пивного сусла стимуляторами роста и брожения представляется одним из перспективных направлений интенсификации производства. В качестве активаторов могут быть использованы комплексные препараты, полученные на основе дрожжей (как в предыдущем случае), так и стимуляторы растительного происхождения. В частности, предложен способ интенсификации брожения пивного сусла с использованием в качестве активатора БАД, полученной из солодки щетинистой,
стевии и батата культурного [7]. Химический состав данной добавки представлен углеводами, флавонои-дами, полифенолами, пектиновыми веществами, карбоновыми кислотами, каротиноидами. При внесении БАД в бродящее солодовое сусло, процент мертвых дрожжевых клеток снижается на 35-45%, доля клеток с гликогеном возрастает на 28-40%, по сравнению с контролем. Установлено, что применение препарата позволяет повысить степень сбраживания на 10-20% и увеличить содержание этанола в пиве, в среднем, на 15-25%. Длительность процесса главного брожения сокращается на 1-1,5 сут., доб-раживания - на 3-4 суток.
Выявлена также возможность активации пивных дрожжей электронно-ионной обработкой ЭИО [8], связанной с усилением проницаемости мембраны и доступностью к клетке питательных веществ и кислорода воздуха. Обработка дрожжевых клеток перед введением в бродильный аппарат повышает степень сбраживания сусла до 80% без дополнительных активаторов. Цикл главного брожения пива сокращается на 15-40%. Жизнеспособность и активность дрожжей расы ЯИ после ЭИО сохраняется на протяжении 3-5 циклов их использования до 10-11 генераций, что удовлетворяет требованиям производства. Автором установлено, что жигулевское пиво, полученное таким способом, соответствует стандартам и отличается лучшими физико-химическими и органолептическими показателями по сравнению с пивом, полученному по классической технологии. Данная технология опробована на пивоваренном предприятии ОАО «Дека» (г. Великий Новгород).
Важной составляющей производства является аппаратурное оформление технологической схемы, что в свою очередь требует внесения изменений в ведение технологического процесса. ВНИИПБТ разработал и внедрил на Москворецком пивоваренном заводе (в Москве) способ непрерывного брожения и дображивания пива в обычных танках, соединенных переточными трубами в батареи. По этому способу весь процесс сбраживания жигулевского пива проходит за 15 сут вместо обычных 28, а коэффициент использования производственной площади увеличивается более чем в 1,5 раза. Ускоренный способ приготовления жигулевского пива основан на сбраживании сусла в отсутствие кислорода, вследствие чего в пиве мало образуется альдегидов, поэтому созревание его происходит быстрее. Доб-раживание пива ведут при температуре 4°С в изотермических условиях. Это исключает возникновение конвекционных токов в пиве, препятствующих оседанию взвесей, и оно быстрее осветляется. Охлаждение и осветление сусла ведут в закрытых аппаратах (в сепараторах и пластинчатых теплообменниках). Кроме того, при подаче сусла в бродильный танк обеспечивается подача углекислого газа, в результате чего над поверхностью образуется пенный углекислый слой, исключающий соприкосновение сусла с воздухом. Количество семенных дрожжей увеличивают до 0,7-1 л на 1 гл сусла. Главное брожение проводят при температуре 7-8°С. Для ускорения брожения сусло перемешивают продуванием
через барботер углекислого газа 1 раз в смену в течение 5-10 мин. Главное брожение заканчивается через 5-5,5 сут. Молодое пиво охлаждают до 4-5°С и спускают в лагерный танк, при этом в ток пива также вдувают углекислый газ. Когда танк заполнится на 1/10 вместимости, подачу углекислоты прекращают. После заполнения танк немедленно шпунтуют и во время дображивания поддерживают давление 0,04-0,05 МПа. Дображивание и выдержку пива ведут 11 сут, затем его передают на осветление. Перед осветлением пиво охлаждают на пластинчатом теплообменнике до 0-1°С с тем, чтобы удержать СО2, содержащийся в пиве в пересыщенном состоянии, и не допустить вспенивания. Предложенный ускоренный способ производства жигулевского пива позволяет в 1,6 раза сократить длительность производственного цикла и на 30% повысить производительность завода [9].
Поскольку брожение сусла и дображивание пива - наиболее длительные процессы в производстве пива, они требуют применения большого количества емкостей и больших производственных площадей. Для решения этой проблемы перспективно использование танков большой вместимости (диаметром 4-8 м и высотой 7-10 м), имеющих изоляцию и наружное охлаждение, а именно, цилиндро-конических танков ЦКТ, снабженных двумя-тремя охлаждающими рубашками на цилиндрической части и одной - на нижней конической части. В таком аппарате можно совмещать главное брожение и до-браживание пива. Замена классической схемы раздельного брожения в горизонтальных бродильных и лагерных танках на цилиндроконические танки позволит сократить занимаемую производственную площадь; применить экономичную и результативную мойку аппарата; упростить процесс съема дрожжей; сократить продуктовые потери; сократить энергозатраты; автоматизировать процесс брожения и дображивания; интенсифицировать производство пива. Эффект использования ЦКТ заключается также в увеличении гидростатического давления столба пива, которое способствует ускоренному накоплению в нем СО2 при дображивании, а это, в свою очередь, оказывает влияние на формирование орга-нолептического букета пива [10,11].
Для выпуска пива хорошего качества при ускоренном способе главного брожения сусла и доб-раживания пива в ЦКТ рекомендуется использовать дрожжи с высокой бродильной активностью, например штаммы 776,11, 8а (М) и т.п.
При получении светлого пива важное значение имеет сохранение прозрачности напитка, что напрямую связано с его стойкостью. Стойкость напитка характеризует его способность противостоять помутнению (или образования осадка - характерной для напитка опалесценции). Под стойкостью понимают время в сутках, в течение которого напиток остаётся прозрачным (или без осадка) при 20°С.
Оценка уровня стойкости пива показала, что основная причина потенциального коллоидного помутнения пива связана с присутствием белковых и полифенольных фракций, а также неудовлетворительным осаждением дрожжей на стадии дображи-
вания [12]. Автором обоснована возможность использования синтетического флокулянта - полиак-риламида ПААФ на стадии дображивания для ускорения оседания дрожжей и удаления потенциальных мутеобразующих компонентов, а также установлена его концентрация (0,2-0,4 мг/дм). Проведена производственная оценка результатов исследований на базе ЗАО «Читинские ключи» г. Чита, которая показала возможность замены фильтрования пива с препаратом «Поликлар» обработкой его в процессе до-браживания ПААФ при улучшении показателей, характеризующих стойкость жигулевского пива, и органолептических характеристик продукта. Подтверждено соответствие готовой продукции нормативной документации по всем показателям.
Другим техническим решением повышения стойкости пива является использование «гидроколлоидов». Термин «гидроколлоиды» охватывает полисахариды и протеины, которые в наши дни широко используются в различных отраслях промышленности, например, для загущения и гелеобразования водных растворов; стабилизации пен, эмульсий и суспензий; замедления и полного предотвращения кристаллизации льда и сахара; регулирования аромата и т.д. [13].
Одним из применяемых гидроколлоидов является хитозан - деацетилированное производное хитина. Высокая реакционная способность; растворимость в доступных и дешевых растворителях; ионообменные, хелатообразующие и комплексобра-зующие свойства; антибактериальная, антивирусная и иммуностимулирующая активность делают хито-зан привлекательным материалом для практического применения. Уникальные свойства этого полимера обуславливают его применение в пищевой промышленности в качестве консерванта, эмульгатора, загустителя и структурообразователя. Широко используется хитозан в косметической промышленности и медицине. Высокие сорбционные свойства позволяют использовать хитозан при очистке воды [14,15].
Обоснована возможность применения хито-зана в качестве сорбента основных мутеобразующих средств на стадии дображивания для повышения стойкости пива [16]. Автором показана целесообразность внесения хитозана в виде раствора или сухого порошка в зависимости от его состава при дозировке от 50,0 до 75,0 мг/дм3 за сутки до окончания дображивания пива. Проведена комплексная оценка качества пива «Жигулевское», произведенного с использованием хитозана, определены органолепти-ческие характеристики, показатели безопасности, рассчитана прогнозируемая стойкость готового напитка, которая составила 4 месяца.
Одной из наиболее актуальных и сложных задач для производителей пива является сохранение его стабильности в течение длительного периода времени. При этом под стабильностью подразумевается не только микробиологическая и коллоидная стойкость, но и сохранность органолептических характеристик свежего пива в течение всего срока годности. Многие исследователи считают наличие кислорода главной причиной старения пива в орга-
нолептическом отношении, что связано с образованием альдегидов, имеющих специфический аромат и вкус. Эти вещества образуются при окислении жирных кислот, высших спиртов, горьких веществ хмеля и мелаидинообразовании. Одним из способов ингибировать окислительные процессы в пиве при хранении является использование на конечных стадиях производства антиокислителей (антиоксидан-тов). В ряде стран для замедления процессов окисления в готовое пиво добавляют 802 в виде сульфитов. Широкое распространение получило использование Ь-аскорбиновой кислоты.
Авторами статьи [17] предлагается использование в качестве антиокислителя при производстве пива добавки «Антиоксилен-2, разработанной НП ООО «Биосан» в Республике Беларусь. Действующим компонентом добавки является селен - мощнейший антиоксидант, восстановительная способность которого находится на уровне витамина Е, кверцетина, рутина. В составе добавки селен находится в форме органического двухвалентного соединения диметилдипиразолилселенида, в тысячи раз менее токсичного по сравнению с повсеместно используемым селенитом натрия. Помимо селена в состав добавки входит сукцинат натрия - источник сукцинат ионов, также обладающих антиоксидант-ной способностью.
Изучение влияния добавки «Антиоксилен-2» на коллоидную и вкусовую стабильность пива показало, что внесение в пиво пищевой добавки в количестве 1 кг на 15000 дал (25мкг селена на 1л) обеспечивает сохранность вкуса и аромата продукта посредством связывания большей части кислорода и замедления процессов окисления; оказывает стабилизирующее действие на коллоидную систему пива и замедляет процессы образования мути [17].
Таким образом, на примере производства пива «Жигулевское» рассмотрены различные способы оптимизации технологического процесса получения светлого пива, позволяющие не только сократить
длительность производственного цикла, но и обеспечить соответствующие органолептические показатели продукции в процессе производства и хранения.
Литература
1. Е.Б. Черепенникова. Дисс. канд. тех. наук, Московский гос. ун-т пищ. пр-в, Москва, 2001. 215 с.
2. ГОСТ 3473-69, ГОСТ 3473-78 «Пиво. Общие технические условия»
3. ТУ 10-04-06-70-87 Технические условия.
4. ГОСТ Р 51174-98 «Пиво. Общие технические условия»
5. Т.В. Кураева. Дисс. канд. тех. наук, Кемеровский тех-нол. ин-т пищ. пром-ти, Кемерово, 2009. 156 с.
6. Е.О. Чуланов. Дисс. канд. тех. наук Московский гос. ун-т пищевых технол., Москва, 2009. 165 с.
7. О.Н. Макиев. Дисс. канд. биол. наук, Горский гос. аграрный ун-т, Владикавказ, 2012. 167 с.
8. М.В. Осипова. Автореф. дисс. канд. тех. наук, Московский гос. ун-т пищ. производств», Москва, 2007. 13 с.
9. Информационный портал «Пищевик». [Электронный ресурс] Режим доступа: http.: //www.mppnik.ru, свободный.
10. ТИ 18-6-47-85 «Техническая инструкция по производству солода и пива».
11. Оборудование для производства пива. [Электронный ресурс] Режим доступа: http.: //www.zavkom.com/index.php/beer-eguip, свободный.
12. Д.Г. Захаренко. Дисс. канд. тех. наук, Кемеровский технол. ин-т пищ. пром-ти, Кемерово, 2009. 135 с.
13. А.Р. Ивлева, З.А. Канарская, Вест. Каз. Технол. Унта, 17, 14, 418-422 (2014).
14. Н.А. Собгайда, В.Ф. Абдулин, Н.А. Влазнева, Д.А. Лавренов, К. И. Шайхиева, Вест. Каз. Технол. Ун-та, 17, 14, 397-399 (2014).
15. Н.Г. Васильева, Вест. Каз. Технол. Ун-та, 17, 16, 110111 (2014).
16. А.Л. Сыроватко. Дисс. канд. тех. наук, Кемеровский технол. ин-т пищ. пром-ти, Кемерово, 2009. 163 с.
17. Т.М. Тананайко, О.Д. Косцова, Империя напитков, 57, 5, 13-14 (2009).
© Е. В. Петухова - канд. биол. наук, доц. каф. Пищевой биотехнологии КНИТУ, petel07@yandex.ru; А. Ю. Крыницкая ■ канд. тех. наук, доц. каф. Пищевой биотехнологии КНИТУ, paulalla@yandex.ru
© E. V. Petukhova - Ph.D, Associate Professor, Department of Food Biotechnolody, KNRTU, petel07@yandex.ru; A. Y. Krynitskaya - Ph.D, Associate Professor, Department of Food Biotechnolody, KNRTU, paulalla@yandex.ru.
