CC BY
180
НАУКА - ПРОИЗВОДСТВУ-
Цель кипячения сусла
I Тш О' Рурк
Лондонский институт и Английская гильдия пивоваров
Цель кипячения сусла — стабилизация его следующих показателей:
• уничтожение микроорганизмов;
• снижение количества коагулируемого азота, что улучшит коллоидную стабильность;
• экстрагирование необходимых веществ из хмеля, что придает пиву его характерные вкус и аромат;
• снижение количества нежелательных летучих компонентов путем выпаривания.
Фильтрованное сусло обычно собирают непосредственно в сусловарочном аппарате, или оно поступает в сборник фильтрованного сусла до того, как его передадут в сусловарочный аппарат.
Сусловарочный аппарат оснащен системой нагрева — непосредственного или косвенного (паром). Сусло в сусловарочном аппарате сначала нагревается от температуры фильтрования 65.. .78 °С до температуры кипения (обычно чуть больше 100 °С при атмосферном давлении из-за растворенных сухих веществ). Затем его кипятят от 30 до 120 мин. Кипячение сусла связано с очень большими энергозатратами и требует около 40 % энергии пивоваренного завода.
Большая часть энергии, необходимая для доведения сусла до кипения, рекупери-
руется во время охлаждения сусла благодаря использованию теплообменников, нагревающих поступающую воду при подготовке к следующей варке. Это дает возможность сохранить до 99 % энергии.
Дополнительная энергия, требуемая для выпаривания воды во время кипения, теряется в трубах. Путем снижения этой энергии может быть достигнута реальная экономия. Доступны несколько схем для восстановления части энергии от выпаривания. Самый эффективный путь к уменьшению энергии — это снижение процента выпаривания. Средняя степень выпаривания за последние 30 лет снизилась с 12-20% до 4-8 %.
Соответственно, чтобы знать последствия снижения показателя испарения, необходимо понимать основные изменения, которые происходят в сусле во время кипячения.
Стерилизация сусла. Пивоваренное сырье: солод, хмель и иногда вода — инфицированы микроорганизмами, которые должны быть уничтожены в пивоваренном процессе для предотвращения заражения сусла и пива.
После варки сусло не имеет микробиологического заражения. Некоторые микро-
организмы (главным образом Bacillus sp. и остальные термофильные бактерии) образуют споры, способные противостоять тепловой обработке, включая кипячение, и если они есть в сырье или производственной воде, то могут перейти в готовое пиво. Однако пиво не позволяет размножаться этим микроорганизмам.
Инактивация ферментов. Ферменты обладают тремя структурами, обеспечивающими их активность. Выше определенных температур (обычно 50. ..75 °С) третичная структура ферментов подвергается разрушению, и они теряют свою активность. К моменту, когда сусло достигает точки кипения, в нем уже нет остаточной ферментативной активности.
Продолжительное действие ферментов после стадии затирания изменяет сбражи-ваемость сусла, и поэтому при затирании конечную температуру затора поднимают до 76.. .79 °С, что достаточно для остановки действия ферментов солода.
Концентрирование сусла. Во время кипячения сусла вода отводится в виде пара, таким образом концентрируя сусло. Количество воды, удаляемой во время кипячения, пропорционально степени выпаривания (следовательно, и количеству поступающей энергии) с того момента, как достигнуто кипение. На эффективность этого влияет конструкция котлов, особенно площадь поверхности сусла.
Обычно пиво с высокой плотностью, такое, как крепкий лагер и ячменное вино, имеет продолжительное кипячение, основная цель которого — выпаривание воды для концентрирования сусла, хотя есть другие пути достижения высокой плотности сусла без излишнего кипячения:
• разделение собранного сусла различной плотности;
10 20 30 40 50 60 70 Продолжительность кипячения, мин
Рис. 1. Утилизация хмеля, выраженная в процентах от общей относительно времени, показанная с 95%-ной достоверностью, основанная на 10 результатах 4 пивзаводов (анализ по методу ЕВС 1995 г.). Плотность пересчитана на 12 %. (По данным O'Rourke T. Brewer, 1984)
100
80
60
20
0
испарение, %
—■— Cерный —•— Травяной/зерновой —*— Фруктовый
Рис. 2. Влияние выпаривания на содержание ароматических компонентов
ПИВО " НАЛИТКИ
5•2003
20
НАУКА - ПРОИЗВОДСТВУ
S-Метилметионин Период полураспада 35 мин
Тепло
ДМС
Кипячение
ДМС — летучее вещество и легко удаляется из сусла во время кипячения
Рис. 3. Образование ДМС по время кипячения сусла
pH сусла
до кипячения после кипячения в течение
3 ч 6 ч
6,06 5,69 5,46
5,63 5,39 5,22
5,09 4,99 4,96
• внесение сахара, то есть ввод экстракта непосредственно в котел;
• использование разбавленного сусла из фильтр-чана для повторного использования при затирании;
• выщелачивание зерна для извлечения остаточного экстракта дробины. Возвращение экстракта для затирания или внесение его в котел;
• технология отделения высокоплотного экстракта (например, на заторном фильтр-прессе сусло достигает высокой плотности и высокого выщелачивания экстракта).
Эти технологические приемы позволят производить сусло высокой плотности в существующих варочных цехах без использования необязательного нагревания для концентрации сусла.
Изомеризация горьких веществ.
Во время кипячения нерастворимые а-кис-лоты, экстрагированные из хмеля, превращаются в более растворимые изо-а-кисло-ты. Эта реакция ускоряется температурой.
Изомеризация — это относительно быстрая реакция, которая дает более 90 % горечи сусла в первые 30 мин кипения. Максимальная изомеризация обычно достигается между 60 и 70 мин кипения и обеспечивает около 60 % всех присутствующих а-кислот. Содержание изо-а-кислот продолжает снижаться во время брожения и созревания, а также с любой пеной так, что в конечном итоге превращение а-кис-лоты в изо-а-кислоту в пиве составляет около 40 % (рис. 1).
Удаление летучих компонентов. Во
время выпаривания при кипячении сусла нежелательные летучие вещества удаляются с паром (рис. 2).
Основной летучий компонент, удаляющийся при кипении — диметилсульфид (ДМС), источником которого служит солод для лагерного пива. Он придает пиву запах сладкой кукурузы. Это происходит из-за термического разложения Б-диметил-метионина в реакции первого порядка с периодом полураспада около 35 мин (рис. 3).
ДМС, выделившийся во время кипячения, быстро теряется при выпаривании. Однако распад Б-метилметионина продолжается во время периода между окончанием кипения и охлаждением сусла. Выделившийся ДМС не теряется и переходит в конечное пиво. Поэтому можно контролировать уровень ДМС, изменяя продолжительность стадий кипячения и в гидроциклонном аппарате.
Методы контроля содержания ДМС в пиве: использование солода с меньшим содержанием Б-метилметионина; длительное кипячение для разложения предшественников ДМС; короткое время нахождения сусла в гидроциклонном аппарате для снижения разложения предшественников; быстрое охлаждение сусла — уменьшение времени,
в течение которого сусло остается горячим; использование отделения сусла после гидроциклонного аппарата для удаления ДМС. (Следует отметить, что источник не всего количества ДМС — солод. Малые количества его образуются во время брожения и порчи микроорганизмами.)
Было установлено, что при снижении продолжительности кипячения с 60 до 45 мин при том же уровне выпаривания, сохраняемость предшественников ДМС увеличивается на 16 % для сусла с плотностью 1,0390.
Хмелевые летучие вещества (хмелевое масло) теряются во время кипячения, и, если присутствуют в очень высокой концентрации, могут стать источником горького, овощного, травяного вкуса пива. Большинство летучих компонентов хмеля теряются в течение обычных 60-90 мин кипячения. Когда пиву требуется поздняя хмелевая характеристика, малые количества (до 20 % от общего количества хмеля) отборного ароматного хмеля добавляют в котел за 5-15 мин перед концом кипения.
Основные факторы, которые влияют на выпаривание летучих компонентов: температура сусла; интенсивность кипения; поверхностное натяжение; конденсация летучих веществ в вытяжной трубе аппарата; толщина диффузионного слоя; продолжительность кипячения.
Конструкция котла оказывает главное влияние на факторы, перечисленные выше. Установлено, что в большей степени часть позднего хмелевого характера присутствует в мягко перемешиваемой системе, такой, как изометрический котел, чем в большинстве интенсивно кипятящих современных системах с турбулентным потоком, таким как, котлы, оснащенные внешним кипятильником.
Увеличение цветности. Цветность сусла увеличивается во время варки. Реакции, приводящие к увеличению цветности, разделяют на 3 группы:
реакция между углеводами и аминоком-понентами;
карамелизация Сахаров, которая локализована в нагретом паром котле; окисление полифенолов. Окисление во время варки сусла увеличивает цветность(в частности,окисление полифенолов, которое имеет эффект снижения редуцирующей способности сусла и пива).
Из затора и сусла, полученных с меньшим окислением,получают легкое сусло и пиво с меньшей цветностью и улучшенной вкусовой стабильностью.
Снижение pH сусла. Контроль pH в течение пивоваренных процессов — от подготовки воды до упаковки продукта — является важным для производства. рН сусла начинает снижаться во время затирания и продолжает уменьшаться во время варки сусла. Основное снижение pH связано с реакцией Ca2+ компонентов с фосфатами и полипептидами, формирующими нерастворимые компоненты поставщиков Н+.
Фосфаты — 3Са2+ + 2HPO42- = = 2Н+ + Ca3(PO4) 2, полипептиды — H + Ca2+ = =полипептиды — Ca + 2H+.
Эти реакции начинаются во время затирания и продолжаются во время варки сусла.
Изменение pH продолжается во время всего процесса варки сусла.
ЛИТЕРАТУРА
1. Moll. Пиво и холодильники
2. Hough, Briggs, Stephen. Наука солодоращения и пивоварения.
3. O'Rourke T. Brewer, 1994.
4. Fitchett C.S. и др. Настольная книга пивоварения. — Pauls&Whites, 1992/93
5. Wilkinson R. Ferment, 1991. Т.4. № 6. С. 397.
6. Hudson J.R., Rennie H.M. Technical Quarterly. — Т. 9. № 4.
7. Zanglando T. Brewers Digest. 1979. Апрель
8. Buckee G.K. и др. J.I.B. 1992. № 99.
9. Практический справочник ЕВС. Кипячение и осветление сусла.
Продолжение следует
5•2003
|ПИ
НАПИТКИ
21
