CC BY
132
Факторы,
формирующие качество пива при высокоплотном пивоварении
Т. В. Кураева
Кожевниковский пивоваренный завод
В. А. Помозова, Т. Ф. Киселева, Ю. Ю. Миллер, С. Ю. Шляхтина
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Производство пива по технологии высокоплотного пивоварения широко используется зарубежными производителями, и все больше приобретает популярность в нашей стране.
Однако при использовании такой технологии требования к параметрам технологических процессов существенно отличаются от классической схемы производства пива как при выборе сырья, так и при проведении основных технологических стадий.
В связи с этим возникает необходимость проанализировать факторы, формирующие качество пива, получаемого по технологии высокоплотного пивоварения, и выбрать основные из них, влияние которых наиболее существенно на характеристики готового продукта.
На основании анализа основных факторов мы предлагаем модель формирования качества пива при высокоплотном пивоварении (рис. 1).
При применении технологии высокоплотного пивоварения одна из основных задач — выбор состава сырья и его соотношение в засыпи. Для получения сусла с высокой экстрактивностью сырье долж-
но содержать большое количество сбраживаемых углеводов. Для этой цели наиболее пригодны рис, мальтозная патока, сахар. Однако особенности химического состава конкретного вида сырья требуют изменения технологических режимов затирания для получения сусла, оптимального по углеводному и азотно-минеральному составу. Применение несоложеного сырья и углеводных добавок требует контроля азотного состава сусла и его корректировки путем внесения витаминно-минераль-ных комплексов.
Также возникает необходимость в изменении параметров сбраживания высокоплотного сусла, выборе специальных рас дрожжей, способов обработки готового пива.
Основные требования, предъявляемые к параметрам проведения этих процессов, направлены на обеспечение достаточно высокой скорости и степени сбраживания, а также на формирование определенного качественного и количественного состава побочных продуктов брожения в высокоплотном пиве с учетом его разбавления для получения необходимых характеристик готового пива.
Скорость и степень сбраживания, а также соотношение побочных продуктов брожения в основном зависят от расы дрожжей и состава сусла.
При выборе расы дрожжей для высокоплотного пивоварения к определяющим факторам относят их осмотолерантность, устойчивость к высокому содержанию спирта в среде, способность к глубокому сбраживанию углеводов, а также образованию летучих продуктов брожения.
В наибольшей степени этим требованиям отвечают расы 11, 34, ^ [1].
Параметры брожения — температура, содержание кислорода в сусле, норма внесения дрожжей — прежде всего влияют на скорость и глубину сбраживания экстракта, на состав побочных продуктов брожения.
Повышение температуры стимулирует процесс размножения дрожжей и, как следствие, способствует ускорению брожения. В то же время повышенная температура приводит к интенсивному накоплению альдегидов, высших спиртов, эфиров и ряда других побочных и вторичных продуктов. Высокая температура брожения не только способствует накоплению диацетила, но и приводит к ускорению его редукции. Однако можно отметить, что в условиях высокоплотного пивоварения повышенное образование вышеуказанных продуктов брожения допустимо, так как их концентрация снижается после разбавления.
Высокое содержание растворенного кислорода в сусле влияет на скорость размножения дрожжей, накопление побочных продуктов брожения. Для оптимизации процесса сбраживания высокоплотного пива необходима аэрация сусла в достаточной мере, обеспечивающей размножение
ФАКТОРЫ
Состав сырья
Режим затирания и охмеления (температура, продолжительность пауз)
Физиолого-биохимические характеристики рас дрожжей. Параметры процесса (норма внесения дрожжей, аэрация, температура, давление). Витаминно-минеральный состав сусла (подкормки)
Способ фильтрации и микробиологической стабилизации
Температура, свет, продолжительность
Проектирование товара
Приготовление сусла
Брожение и дображивание
Обработка готового пива
Хранение и реализация товара
Оптимизация состава питательных веществ сусла для брожения.
Формирование физико-химических и органолептических показателей
Углеводный, азотный состав растворимых веществ экстракта.
Количественное соотношение питательных веществ для дрожжей
Скорость брожения.
Формирование физико-химических (спирт, степень сбраживания экстракта) и органолептических
показателей (вкусоароматические характеристики)
Коллоидная и биологическая стойкость. Изменение вкусоароматических характеристик
Изменение физико-химических и органолептических показателей
ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ
Рис. 1. Модель формирования потребительских свойств пива в условиях высокоплотного пивоварения
5•2008
62
дрожжей, в то же время избыток кислорода в сусле может привести к избыточному накоплению побочных продуктов.
Рекомендуемая норма внесения дрожжей для высокоплотного сусла составляет 30-40 млн кл. / см3 в зависимости от расы дрожжей и состава сусла.
Состав сусла имеет большое значение для нормального проведения процесса сбраживания. При определении процента замены зернопродуктов на сахар и маль-тозный сироп необходимо учитывать изменение соотношения между сбраживаемыми сахарами (глюкоза: мальтоза: мальтотриоза). В этом случае происходит увеличение относительного содержания глюкозы и фруктозы, что приводит к снижению степени сбраживания и повышенному образованию диацетила, высших спиртов и эфиров.
Применение большого количества несоложеных материалов (рис, сахар, мальтозный сироп) обусловливает резкое сокращение содержания а-аминного азота в сусле. Интенсивность размножения дрожжей снижается, удлиняется время брожения, конечная степень сбраживания не достигается, появляется опасность дегенерации дрожжей. В таких условиях возрастает образование высших спиртов. Необходима коррекция азотистого и минерального состава высокоплотного сусла путем добавления подкормок, содержащих витамины, органические и неорганические ростовые вещества. В противном случае недостаток этих веществ приведет к замедлению брожения, что повлияет на образование побочных и вторичных веществ в сброженном пиве: увеличение количества диацетила, высших спиртов, эфиров, которые существенно влияют на органо-лептические показатели пива.
При производстве пива по технологии высокоплотного пивоварения особенно важно учитывать физиологическое состояние и микробиологическую чистоту дрожжей, вносимых в сусло. Как правило, для интенсификации роста и размножения дрожжей требуется повышенная норма подкормки, содержащей необходимые микроэлементы и ростовые вещества.
Цель данной работы — исследование влияния основных факторов, формирующих качество пива при высокоплотном пивоварении.
В работе использованы стандартные методы анализа сусла, пива и дрожжей [2, 3].
Брожение — одна из основных стадий, на которой формируются качество пива и его потребительские свойства.
Мы провели сравнительную оценку эффективности процесса брожения при использовании различных рас дрожжей и влияния нормы их внесения в сусло на качество пива. Исследования проводили на примере 16%-ного сусла, полученного с добавлением 25 % мальтозной патоки. Для эксперимента были исполь-
зованы чистые культуры дрожжей рас Ил и 34 и осмофильные дрожжи, выделенные нами из медовой перги (раса МД).
Брожение сусла проводили при температуре 8.. .10 °С и норме введения дрожжей 20-60 млн кл./ см3 сусла. На основании анализа динамики брожения и размножения дрожжей отмечено, что исходная концентрация дрожжевых клеток в сусле существенным образом отразилась на скорости брожения и содержании жизнеспособных клеток в процессе брожения.
При сбраживании сусла дрожжами рас ИЬ и 34 минимальное содержание сухих веществ к концу брожения в образцах наблюдалось при внесении дрожжей в количестве 40-50 млн кл. / см3 сусла и составляло 4,6 %. При использовании дрожжей МД, выделенных из перги, скорость брожения была практически одинаковая при любой дозировке дрожжевой культуры.
Прирост дрожжей при норме задачи 40 млн кл./ см3 четырехкратный, в среднем для всех рас дрожжей при дозировке 50 млн кл./см3 — 3,3, а при норме задачи дрожжей 60 млн кл./см3—в среднем кратность прироста для всех рас составила 2,5.
При использовании всех трех рас для сбраживания сусла увеличение скорости роста наблюдается при исходной дозировке дрожжевых клеток 40 млн. кл. / см3 сусла. При меньшей концентрации клеток не отмечается значительного прироста биомассы, а дальнейшее увеличение нормы засева дрожжей не связано с большим накоплением старых и мертвых клеток.
В то же время скорость брожения и глубина сбраживания не удовлетворяют производственным требованиям по вышеуказанным показателям. Причины этого — как низкая температура брожения, так и недостаток в сусле азотистого питания.
Для оценки влияния и выбора вида дрожжевой подкормки исследования проводили на примере дрожжей расы ИЬ. Брожение сусла с начальной экстрактивнос-тью 16 % осуществляли при температуре 12 и 18 °С.
Норма внесения подкормок в соответствии с рекомендациями производителей составляла: для подкормки «Витамон Ультра» — 15 мг/дм3, «Истфилд» — 4,0 и «Хай-Вит» — 1,5 мг/дм3.
В процессе брожения через каждые сутки в образцах определяли массовую долю сухих веществ, общее количество дрожжевых клеток, процент мертвых клеток.
Внесение в сусло перед брожением различных подкормок положительно отразилось на скорости и глубине сбраживания сусла, а также на накоплении жизнеспособных дрожжевых клеток. Результат можно оценить по удельной скорости роста дрожжей, рассчитанной по участку кривой, на котором зависимость носит линейный характер (рис. 2).
Из данных рис. 2 видно, что максимальная скорость роста наблюдается при вне-
0,25
" 0,15
. 0,05
Контроль «Витамон- «Истфилд» «Хай-Вит» ультра»
□ 12 °С □ 18 °С
Рис. 2. Удельные скорости роста дрожжей при различной температуре в зависимости от вида вносимой подкормки
сении подкормок «Истфилд» и «Хай-Вит» при температуре брожения 18 °С.
Результаты лабораторных экспериментов были использованы при производстве пива сорта «Жигулевское» по технологии высокоплотного пивоварения на Кожевни-ковском пивзаводе (Томская обл.).
На данном этапе эксперимента цель исследований — определение влияния температуры на процесс брожения и качество готового пива. В процессе сбраживания контролировали динамику брожения сусла, процесс размножения и физиологическое состояние дрожжевой культуры.
В качестве основного сырья для производства высокоплотного сусла использовали солод пивоваренный ячменный светлый, крупу рисовую, сахар-песок. Соотношение сырья в засыпи (%): солод светлый — 50; крупа рисовая — 25; сахар — 25.
Приготовление сусла с начальной экс-трактивностью 16 % проводили двухотва-рочным раздельным способом.
Для корректировки рН затора добавляли молочную кислоту до значения рН 5,6. С целью ускорения гидролиза крахмала риса в затор после подкисления добавляли ферментный препарат Бирзим амил ХТ, содержащий термостабильную а-амилазу, из расчета 55 г на 100 кг риса, а в основной затор — ферментный препарат Бир-зим П7, содержащий протеолитические ферменты. Осахаренный затор нагревали до 77...78 °С и направляли на фильтрование. Перед окончанием фильтрования в сусло добавляли сахар. Концентрация сусла перед кипячением составила 15 %. Кипячение сусла с хмелем проводили в течение 1,5 ч. Первую порцию в виде экстракта горького хмеля (содержание а-кислоты 50 %) вносили через 15 мин от начала кипячения, вторую порцию в виде гранул ароматного хмеля (содержание а-кислоты 7,5 %) — за 5 мин до окончания кипячения. Для улучшения коагуляции белка проводили корректировку рН сусла за 10 мин до окончания кипячения
5 • 2008
63
до значения рН 5,0. По окончании кипячения в сусло вносили подкормку для дрожжей «Истфилд» в количестве 4,0 г на 100 дм3 сусла. Было приготовлено три образца сусла, брожение которых проводилось при разных температурах: № 1 — при 12 °С; № 2 — при 15 °С; № 3 — при 18 °С.
Физико-химические показатели сусла представлены в табл. 1.
Для сбраживания сусла использовали дрожжи второй генерации расы Юл. Норма внесения дрожжей — 40 млн кл. / см3.
брожения при 12 °С составила 8 сут, при видимой степени сбраживания 81,2 %; при 15 °С — 7 сут и при 18 °С — 6 сут при видимой степени сбраживания 83 %.
Количество дрожжевых клеток при 12 °С увеличилось в 2 раза, при 15 °С — в 2,8 раза, при 18 °С — в 3,2 раза. Повышение температуры брожения до 18 °С сократило период сбраживания на 25 %.
Молодое пиво после съема дрожжей подвергли холодной выдержке при температуре -1 °С в течение 10 сут. В процессе
Таблица 1
Показатель Номер образца
1 2 3
Массовая доля сухих веществ, % 16,0 16,0 16,0
Кислотность, к. ед. 1,10 1,20 1,22
Аминный азот, 17,2 18,4 16,9
мг/100 см3 сусла
Содержание мальтозы, г/100 см3 12,4 12,7 13,1
— 12 °С — 15 °С — 18 °С
Рис. 3. Динамика брожения сусла при различной температуре
140
0 Н-1-1-1-1-1-1-1-1-
0123456789
Продолжительность брожения, сут — 12 °С - 15 °С — 18 °С
Рис. 4. Динамика накопления дрожжевых клеток при различной температуре брожения
Таблица 2
Таблица 3
Показатель № образца
1 2 3
Экстрактивность начального сусла, % 11,1 11,1 11,0
Объемная доля спирта, % 4,75 4,90 4,82
Действительный экстракт,1%
3,75 3,54 3,6 Кислотность, к. ед. 1,30 1,30 1,35
Цвет, цв. ед. 0,9 1,0 1,0
Показатель № образца
1 2 3
Высшие спирты, мг/дм3:
пропанол-1 8,45 9,65 14,23
изобутанол 11,46 11,96 13,77
бутанол-1 2,03 2,09 2,41
изопентанол 54,08 61,24 67,28
Эфиры, мг/дм3:
метилацетат 3,04 3,12 3,80
этилацетат 11,13 12,27 13,26
Ацетальдегид, мг/дм3 17,29 12,49 12,39
Дрожжи имели упитанность по гликогену 85 %, количество мертвых клеток — 1,2 %; количество посторонних микроорганизмов — менее 1 %.
Сусло каждой варки аэрировали до содержания кислорода в сусле 8 мг/дм3. Брожение и дображивание пива проводили в цилиндроконических бродильных аппаратах. В процессе брожения через каждые сутки контролировали изменение содержания сухих веществ, а также следили за накоплением дрожжевых клеток и приростом мертвых клеток в течение всего периода брожения. Результаты эксперимента представлены на рис. 3, 4.
Количество мертвых клеток в процессе брожения не превышало 5-6 %.
Анализируя полученные результаты, можно сказать, что температура повлияла на скорость брожения и на общий прирост дрожжевых клеток. Продолжительность
фильтрования пива на кизельгуровом фильтре использовали препарат «Стабиквик 83» с целью коллоидной стабилизации пива.
Все образцы высокоплотного пива были разбавлены до стандартной экстрактив-ности пива «Жигулевского». Для разбавления была использована специально подготовленная деаэрированная вода с содержанием углекислого газа 0,45 %. Готовое пиво было подвергнуто биологической стабилизации в поточном пастеризаторе и разлито в бутылку из ПЭТФ.
Результаты физико-химического анализа пива «Жигулевского», приготовленного из опытных образцов, представлены в табл. 2, данные по составу побочных продуктов — в табл. 3.
Как видно из приведенных данных, образцы пива, полученного сбраживанием при разных температурах, существенно не отличаются друг от друга по физико-хи-
мическим показателям и составу побочных и вторичных продуктов брожения.
При органолептической оценке образцов пива, приготовленных из опытных вариантов, отмечено, что пиво имело округленный, гармоничный вкус, со сбалансированной горечью. Посторонних привкусов не обнаружено. Аромат пива «Жигулевского», полученный из образца 1, имел заметный спиртовой оттенок, что обусловлено повышенным содержанием изобутанола.
Таким образом, можно отметить, что использование в составе сырья зерно-продуктов и сахара, применение дрожжевых подкормок в сочетании с повышенной температурой брожения стимулируют процесс жизнедеятельности дрожжей при сбраживании высокоплотного пива. После разбавления готовый продукт обладает хорошими органолептическими характеристиками, стандартными физико-химическими показателями.
ЛИТЕРАТУРА
1. Филимонова Т. И., Борисенко О. А., Рыжова Т. П., Кобелев К. В. Расы дрожжей для сбраживания плотного сусла//Пиво и напитки. 2004. № 1. С. 22.
2. Ермолаева Г. А. Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия. — СПб.: Профессия, 2004.
3. Слюсаренко Т. П. Лабораторный практикум по микробиологии пищевых производств. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. &
5 • 2008
64
