CC BY
69
Сиропы
для пивоварения
I Радивой Главарданов
Novozymes GmbH (Австрия, г. Вена)
В производстве пива используются различные виды зернового сырья — солод, который служит основным сырьем для пивоварения, а также ячмень, кукуруза и рис, которые традиционно применяются в производстве пива.
В настоящее время актуальным пивоваренным сырьем стали сиропы из солода и ячменя и определенные сиропы крахмального происхождения, приготовляемые из крахмала различных растений. Это связано с использованием высокоплотного (HGB) и особенно «очень» высокоплотного (VHGB — «very-high-gravity brewing») пивоварения.
Крахмальные сиропы. Ранее крахмальные сиропы изготовлялись исключительно с применением кислотного гидролиза, степень которого характеризовалась так называемым декстроз-ным эквивалентом (ДЕ), по которому определяется общее содержание восстанавливающих сахаров, выраженное в количестве D-глюкозы на сухое вещество.
Во время одноступенчатого кислотного гидролиза суспензию крахмала в воде с добавлением кислоты расщепляют в условиях повышенных температуры и давления. При этом используют периодические или непрерывные способы гидролиза. Полученный сырой сок нейтрализуют раствором Na2CO3, при этом выделяются примеси белкового или ли-пидного происхождения. После обработки активированным углем и ионообменным способом очищенный и прозрачный раствор сгущают до консистенции сиропа с применением вакуумной выпарки.
Упомянутый ранее ДЕ-показатель сиропов, полученных с использованием кислотного гидролиза в одинаковых условиях, соответствует постоянному соотношению углеводов (табл. 1).
Путем кислотного гидролиза получаются сиропы с ДЕ до 55-58, так как, если гидролиз продолжить, образуется глюкоза. Из-за большой вязкости, низкой сбраживаемости и значительного содержания глюкозы эти сиро-
Таблица 1
ДЕ-показатель Сахариды, %
Моно- Ди- Три- Тетра- Высшие
10 2,3 2,8 2,9 3,0 89,0
20 5,5 5,9 5,8 5,3 77,0
30 10,4 9,3 8,6 8,2 63,5
40 16,9 13,2 11,2 9,7 49,0
50 25,8 16,6 12,9 10,0 34,7
60 36,2 19,5 13,2 8,7 22,4
67 46,1 21,5 12,5 6,9 14,1
Таблица 2
ДЕ -показатель Углеводы, % от общих углеводов
Глюкоза Мальтоза Мальтотриоза Декстрины
Экстракт солода 7,5 52,5 12,5 27,5
ФА 8 60 12 20
МГ 6 60 12 20
СФ+ПЗ 2 70 17 11
МГ+ПЗ 10 75 1 14
СФ+МГ+ПЗ 7 80 5 8
СФ — экстракт солода, а- и в-амилазы зерновых культур; ФА — фунгамил, мальтогенная грибная а-(эндо)-амилаза; МГ — мальтогеназа, мальтогенная а-(экзо)-амилаза; ПЗ — промозим, фермент, расщепляющий побочные связи.
ПИВО " НАПИТКИ
4•2003
40
пы — не очень удобное сырье для пивоварения.
Поэтому сегодня гидролиз крахмала дополняется его биохимическим расщеплением с помощью ферментов. При комбинации кислотно-ферментного, а тем более при ферментативном гидролизе возможны дальнейшие вариации с применением определенных осахарива-ющих ферментов, соответствующих получению конкретных сахаров и их соотношений.
Вышесказанное делает возможным производство пивоваренных крахмальных сиропов с повышенным содержанием мальтозы и спектром сахаров, более сходным со спектром сахаров сусла, получаемых из одного солода.
Как видно из табл. 2, перечисленные осахаривающие ферменты дают возможность изменять количественные соотношения D-глюкозы и мальтозы в сторону мальтозы, с получением даже только одной мальтозы, а тем самым и производство мальтозного сиропа со спектром сахаров, идентичных экстракту солода (сусла), а также высокомаль-тозных сиропов (вплоть до 80 % мальтозы).
На практике это осуществляется двухступенчатым процессом, начиная с разжижения и продолжая осахаривани-ем (рис. 1 и 2).
Концентрат сусла (солодовый экстракт) — самое старое и хорошо известное сырье, используемое в качестве заменителя солода. В 1953 г. запатентован способ, при котором сусло упаривается до такого состояния, когда его легко можно хранить и транспортировать вплоть до момента его дальнейшего разбавления и сбраживания. Поэтому уже в середине прошлого века встала задача производства пива из концентрата сусла без классического суслова-рочного цеха. Например, в 1964 г. Canadian Breweries в г. Нассау на Багамах построили пивзавод без суслова-рочного цеха, работающий на 75%-ном концентрате сусла, получаемом из Канады [1].
В период 1966-1969 гг. автор данной статьи на пивоваренном заводе в г. Бе-чей (Сербия) разработал и внедрил технологию для производства экстракта солода как обыкновенного, так и в зависимости от необходимости с различной активностью ферментов.
В последнее время в литературе по пивоварению имеются сообщения, что новый «Platotec»-способ дает возможность экономически выгодного производства гранулированного сусла. Таким образом, упаковка, транспортировка и обратное разбавление значительно упрощаются, а также устраняются проблемы, связанные с вязкостью сиропа [2].
Ячменный сироп. Тогда как для производства крахмальных сиропов исходным сырьем служит крахмал (чаще всего кукурузный или пшеничный), для производства ячменного сиропа применяют помол из целого или шелушеного зерна ячменя, который получают дроблением сухого или увлажненного зерна.
Кроме пивоваренного ячменя для производства ячменного сиропа хорошо подходит и фуражный (кормовой), что может быть интересно для стран, производящих данный тип ячменя.
Процесс производства ячменного сиропа очень похож на классический процесс производства пивоваренного сусла. Единственное отличие только в увеличенном количестве ферментов микробиологического происхождения, в первую очередь амилолитических и протеолитических, применяемых в качестве дополнителей ферментов солода, доля которых в засыпи 5-10 %.
Для производства ячменного сиропа подходит оборудование непрерывного действия, аналогичное оборудованию для производства крахмальных сиропов, или оборудование периодического действия, похожее на оборудование для пивоваренного производства. Так, например, в городе Ньюарк-на-Тренте (Англия) при засыпи 6 т оно включает в себя мельницу, три заторных котла, фильтрационный чан, две емкости для сусла и трехступенчатую вакуумную выпарку (3).
Химический состав получаемого продукта показан в табл. 3.
Исходя из литературных данных, в Великобритании ячменным сиропом заменяют примерно 10-33 % солода.
Если рассматривать качество пива, получаемого с применением сиропов, первенство принадлежит концентрату сусла, который может полностью заменить солод, затем следует ячменный сироп, который также используется в больших количествах в качестве заменителя солода, и наконец идут крахмальные, или, точнее, мальтозные, сиропы, так как в состав этих сиропов входят только углеводы.
Известно, что присутствие некоторых сахаров в большом количестве вызывает определенные затруднения в производстве пива. Например, сахароза может вызывать так называемую «фруктозную блокаду», вследствие чего пиво приобретает сладковатый привкус. Однако основная проблема — ин-гибирование ассимиляции других сахаров в присутствии повышенного содержания глюкозы, т.е. замедленное брожение.
Это связано с тем, что скорости сбраживания различных сахаров неодинаковы. Типичные дрожжи Засскаготусез
Пар
Крахмальная 4 [уГ взвесь г^ ^
Быстрое испарение
И
.елатинирование
ШУ Ч
Струйный разварник
' Желатинирование Термам ил
Декстринизация ]_1_
На
осахаривание
Очистка -Испарение
Мальтодекстрин
Расжиженный крахмал I I
Фунгамил Мальтогеназа Промозим
Осахаривание
Очистка Испарение
55 % мальтозы
70 % мальтозы
Прочее
Стандартные параметры процесса Желатинирование Декстрини- Примерные параметры зация процесса 1 2 3 4
Содержание крахмала, % СВ 30-40 Концентрация субстрата, %СВ 35 35 35 35
рН 6,0-6,5 ДЕ-показатель для субстрата 12-20 10-20 12-20 10-20
рН при Термамиле (тип [.Б) 5,7-6,2 рН 5,5 6 5,5 5,0
Температура, °С 105 Температура, °С 95 55 60 60 65
Продолжительность реакции, 5 Продолжительность 60-120 реакции, ч 42 48 42 42
мин Фунгамил 800 Л г/т СВ 300 500 — —
Стабилизатор Са++, ррт 30-60 Мальтогеназа 4000 Л кг/т СВ — 0,65 2,0 1,25
Термамил 120 Л, кг/т СВ 0,5-0,7 Промозим 200 Л, кг/т СВ — — 2,0 3,75
Глюкоза, % 4 11 6 11
Термамил 120 [Б, кг/т СВ 0,35-0,5
Мальтоза, % 55 62 70 75
ДЕ-показатель (конечный) 8-16 Мальтотриоза, % 20 6 2 3
Рис. 1. Разжижение — процесс Рис. 2. Осахаривание
струйной варки с Термамилом 120Л (мальтозные сиропы)
Таблица 3
Показатель Значение
Экстрактивность, % СВ 78-80
Углеводы, % СВ
В том числе % от общего количества углеводов:
моносахариды 8-9
дисахариды 55-56
трисахариды 16-17
декстрины 16-21
Конечная степень сбраживания (видимая), % 78-81
Азот общий, % на СВ 0,7-0,8
В том числе:
коагулируемый азот 0,06-0,08
фракции азота по Лундину:
А 0,26-0,28
В 0,11-0,12
С 0,38-0,40
а-аминоазот 0,16-0,18
Цветность, единиц ЕВС 4,0-6,0
Вязкость (25 °С), мПа/с 12 000-16 000
Вязкость сусла 10%-ного экстракта (25 °С), мПа/с 1,35-1,40
рН сусла 10%-ного экстракта 5,4-5,8
быстро сбраживают глюкозу и фруктозу еще до значительного понижения содержания мальтозы в сусле. Внеклеточные ферменты дрожжей гидролизуют сахарозу, поэтому и сбраживание сахарозы осуществляется очень быстро. Мальтозу же, наоборот, сначала надо транспортировать в дрожжевую клетку, внутри которой она большей частью сбраживается еще до начала сбраживания маль-тотриозы (рис. 3 и 4).
Влияние большого количества глюкозы на многие расы дрожжей неблагоприятно, в результате чего скорость
сбраживания сусла уменьшается и степень сбраживания понижается. Этот факт препятствует применению высоко-глюкозных сиропов. Данное явление, известное под названием «репрессия глюкозой», является последствием нарушения механизма транспорта мальтозы через мембраны в дрожжевые клетки.
Уровень глюкозы, вызывающий этот процесс, для различных дрожжей неодинаков и, по данным литературы, может быть не более, чем 5 %. Однако в настоящее время разработаны расы дрожжей, с которыми этой проблемы не
50
- 40
24 48 72 96 Время брожения, ч ■ — мальтоза □ — мальтотриоза ♦ — глюкоза О — декстрины
Рис.3. Потребление самых значительных углеводов сусла дрожжами во время брожения
возникает, и есть возможность применения высокоглюкозных сиропов в производстве пива. При использовании таких дрожжей сбраживаемость сусла будет сильно отличаться.
Вышесказанное подтверждает, что для производства пива среди крахмальных сиропов, несомненно, самое качественное и подходящее сырье — маль-тозный, то есть «пивоваренный» сироп, имеющий спектр сахаров, самый близкий к спектру сахаров экстракта солода (солодового сусла).
В целом мальтозный «пивоваренный» сироп — частичный заменитель солода, с участием в засыпи до 30 %. Его применение в производстве обусловлено рядом преимуществ.
Главное достоинство этих сиропов состоит в том, что они делают возможным увеличение мощности сусловароч-ного цеха в необходимый момент, так как их можно добавлять непосредственно перед окончанием кипячения сусла с хмелем, с заполнением котла «до верха», что позволяет увеличить мощность цеха до 30 %. Таким образом увеличить экстрактивность сусла до 14-18 % становится очень просто, что необходимо для производства пива ИОБ-способом (высокоплотное пивоварение), а тем более для производства сусла с экстрактивностью 18-24 %, необходимого для получения пива УИОБ-способом (сверхвысокоплотное пивоварение).
Существование сиропов с различными степенями конверсии крахмала дает возможность контролировать и изменять степень сбраживания сусла и таким образом влиять на органолептичес-кие свойства пива. Сиропы, для осаха-ривания которых применяются комбинации ферментов СФ+ПЗ (табл. 2), обладают повышенной сбраживаемостью и дают возможность увеличивать содержание спирта. Это — важное преиму-
Рис.4. Механизм потребления фруктозы (Ф), глюкозы (Г), мальтозы (М ), мальтотриозы (М ) и сахарозы (С) дрожжами; мальтотетраозу (М ) дрожжи не сбраживают
щество в производстве определенных сортов пива.
С применением сиропов улучшается коллоидная стойкость пива из-за снижения количества («разбавления») белков и полифенолов в сусле. При добавлении сиропов также снижается цветность пива.
Из вышесказанного следует, что сиропы приобретают всевозрастающее значение в пивоварении, и это заставляет многие заводы производить сиропы непосредственно на пивзаводе. Например, пивзавод с выраженным сезонным рынком и производством пива вне сезона может использовать мощность своего сусловарочного цеха для производства сиропа. Это особенно ценно для заводов, располагающих суслова-рочным цехом большой производительности, мощность которых даже в «пик сезона» превышает потребность в
ЗАО «Пищепропродукт»
является официальным дистрибьютором фирмы «Новозаймс А/С» в России
и предлагает широкий выбор ферментных препаратов для пивобезалкогольной промышленности
Наш адрес: 107996, Москва, ул. Гиляровского, 57. Тел./факс: (095) 284-26-83, 284-17-49,
284-18-22, 284-26-85. E-mail: [email protected]
пиве. Для производства сиропа на уже имеющемся оборудовании необходимы добавочное капиталовложение на приобретение вакуумной тонкослойной выпарки и дополнительное оборудование [6].
Интерес к использованию вакуумной выпарки в производстве сусла возрастает, так как обеспечивает сокращение времени варки сусла, значительное снижение затрат энергии при его производстве, а также меньшее содержание ди-метилсульфида (ДМС) в сусле. Это подтверждено опытом работы пивоваренного завода Gilde Brauei AG, осуществившим данным методом более 1000 варок [7].
Возможен вариант капиталовложений в подготовку и разварку [8] с целью получения сиропа с содержанием экстракта 35-40 %. Данный сироп необходимо использовать сразу, в течение 2-3 сут.
ЛИТЕРАТУРА
1. L. Ziegler. Surogaten//Brauwelt 1969. №31.
2. G. Kamil et al. Die Auslagerung der Stammwürze Heprstelfung durch Einsatz der Wirbelchilschtechnologie // Brauwelt 2001. №36. P. 1338-1341.
3. J.D.Woodward und C.Bas //Schweizer Brauerei Rundschau 1973. № 2.
4. D.J. Plerpoint. Glucose syrups and speciality syrups for beer brewing// BBI 1998. №4. P. 210-212.
5. J.Defosse et al. Adapted glucose syrups for beer. Brauwelt International 11/92.
6. S. Gasesa i R. Glavardanov. Prolzvodnja i prerada brasna (kongresni materijali). Beograd: SITJ, 1975.
7. Gr. Martin Kronenthaler et al: Einsatz der Vakuumverdampfungsanlage im sudhaus dar gilde Braurei AG, Brauwelt 2003. № 30. S.953-960.
8. G. Hart, R. Harvey and P.Witt//MBAA Tech. Quart. 1981. 18. S. 53-56.
ПИВО и НАМИШ
4•2003
Ф
30
20
M
0
42
ПИЩЕПРОПРОДУКТ
