CC BY
56
НАУКА - ПРОИЗВОДСТВУ
Цель кипячения сусла
|Ъш О' Рурк
Лондонский институт и Английская гильдия пивоваров
Снижение pH сусла. Во время всего процесса кипячения сусла продолжает изменяться его рН, как представлено в табл. 1 [2].
По крайней мере, половина кальция, содержащегося в сусле, осаждается к окончанию кипячения. Из осахаренного сусла с начальной концентрацией кальция 100 мг/дм3 получают пиво с содержанием кальция 40 мг/дм3.
Для снижения рН в сусловарочный аппарат дополнительно вносят ионы кальция в виде сульфата или хлорида. Кроме того, можно снизить рН путем непосредственного добавления кислот, таких, как фосфорная и серная.
В Германии, где добавление минеральных кислот запрещено Законом о пиве, иногда вносят в сусловарочный аппарат продукт затирания, проводимый с помощью молочнокислых бактерий, который добавляют в сусловарочный аппарат для снижения рН сусла и улучшения вкуса пива.
Важно достичь необходимого снижения рН (обычно приблизительно до 5,0), так как это влияет на следующие характеристики сусла и пива: повышается коагуляция белка, улучшаются вкус пива за счет снижения содержания вицинальных дикетонов (диацетила) и рост дрожжей, замедляется рост многих микроорганизмов-вредителей; низкий рН приводит к меньшему расходу хмеля и снижению цветности.
Снижение содержания азотистых веществ в сусле. Во время технологического процесса пивоварения необходимо снизить содержание азотистых высокомолекулярных веществ, источник которых— солод. Если принять меры к снижению рН, можно изменить коллоидную стабильность (холодное и постоянное помутнение), осветляющие свойства, ход брожения и вкус пива. Кипячение сусла — единственная эффективная стадия для снижения содержания азотистых веществ сусла (определяемых методом Кьельдаля) для стандартного кипячения при 100 °С (как показано ниже).
Количество азотистых веществ, удаленных после различной продолжительности кипения и определенных методом гель-электрофореза, показано в табл. 2 [2].
Из-за относительного небольшого снижения содержания азотистых веществ во время кипячения сусла очень сложно об-
работать результаты даже для одного и того же котла с суслом одинакового качества (например, для 9 образцов отдельных пивоварен результат 1,9±2,3 мг/100 см3 был получен при 95%-ном доверительном интервале).
Однако, используя более специфический тест (гель-электрофорез), возможно разделить компоненты азотистых веществ по их молекулярной массе, чтобы показать, что кипячение сусла более эффективно для удаления высокомолекулярных фракций, определяющих коллоидную нестабильность в фасованном пиве.
Влияние кипячения на распределение белков сусла по молекулярной массе показано в табл. 3 [2].
Процесс белковой/полипептидной коагуляции включает замену внешних межмолекулярных связей внутренними, увеличивая таким образом молекулярную массу каждой молекулы. Агрегаты с различной массой молекул образуются во время кипячения в результате межмолекулярного взаимодействия, возникающие связи нельзя разрушить механически. Во время стадии осветления сусла в гидроциклонном аппарате при достаточной продолжительности процесса эти агрегатиро-ванные молекулы продолжают соединяться и осаждаться в виде осадка взвесей горячего сусла.
Степень удаления белков и полипептидов зависит от способности молекул, которые сталкиваются и образуют стабильные связи во время кипячения. Это находится в пропорциональной зависимости от продолжительности и интенсивности кипячения при заданной температуре.
Традиционные критерии для оценки эффективности кипячения:
температура кипения (обычно чуть выше 100 °С),
продолжительность кипения, % выпаривания в течение часа. Обычными условиями кипячения сусла были продолжительность процесса 90 мин и минимум 10 % выпаривания в час. Однако из-за необходимости снижения энергетических затрат и увеличения эффективности работы варочного отделения сокращают продолжительность кипячения и уменьшают скорость испарения, как это принято в настоящее время; типовые совре-
6•2003
18
менные сусловарочные котлы работают с 5-9 % выпаривания в течение 60 мин.
Очень важный критерий, который обычно не выделяют, — это степень перемешивания или энергия варки. В традиционных варочных системах интенсивность кипячения пропорциональна степени выпаривания. Использование других видов перемешивания благодаря лучшей конструкции теплообмена за счет механического перемешивания или при использовании насосной или термосифонной системы может способствовать дополнительному перемешиванию независимо от степени выпаривания.
Результаты представлены на рисунке. Они указывают на одинаковое снижение содержания высокомолекулярных фракций азотистых веществ во время кипячения при атмосферном давлении при различной степени выпаривания, когда тот же уровень перемешивания достигается благодаря внешнему кипятильнику.
Эти результаты предполагают то, что, подбирая подходящее перемешивание во время кипячения, действительное удаление высокомолекулярных фракций зависит от времени и энергии, но не от степени выпаривания при кипячении при атмосферном давлении.
Интенсивность перемешивания — только одна важная для коагуляции характеристика, так как белковой агломерации способствует интенсивность образования пузырьков кипячения. Важны также температура поверхности сусла и продолжительность непосредственного контакта сусла с нагревающей поверхностью.
Обычно считают, что желательно удалить наибольшее количество белков/полипептидов. Но азотсодержащие вещества играют важную роль в обеспечении компонентов пены и полноты вкуса. Излишнее удаление белково/полипептидного комплекса может привести к ухудшению качества продукта.
Экстрагирование и осаждение танинов/полифенолов. Простые танины хмеля и большинство полифенолов солода растворимы в кипящем сусле и частично растворимы в холодной воде. Комплекс танины/полифенолы легко окисляется и по-лимеризуется с увеличением молекулярной массы. Танины/полифенолы соединяются с белками для формирования белко-во-полифенольного комплекса.
Белки, которые связываются с окисленными полифенолами нерастворимы в кипящем сусле и поэтому осаждаются во время кипячения с образованием взвесей горячего сусла. Белки, связанные с нео-кисленными полифенолами, растворимы в кипящем сусле, но осаждаются при охлаждении и образуют холодную муть и осадок взвесей холодного сусла. Полифенолы могут впоследствии окислиться во время технологического процесса и дать коллоидную нестабильность расфасованного пива.
НАУКА - ПРОИЗВОДСТВУ
Таблица i
pH перед кипячением pH после кипячения
через 3 ч через 6 ч
6,06 5,69 5,46
5,63 5,39 5,22
5,09 4,99 4,96
Таблица 2
Время кипения,ч 1 Удаленные азотистые вещества, %
0 0
0,5 5,4
1 6,2
1,5 7,7
2 9,9
3 10,4
800
vo g. 700
3 о 600
500
400
300
Опыт В
"Опьгг "С"
20 40 60 8
Продолжительность кипячения, мин
% испарения Коэффициент корреляции
Таблица 3
Изменения по стадиям Молекулярная масса белков/полипептидов
<5000 500010 000 10 00050 000 50 000100 000 >100 000
До кипячения 0,0336 0,195 0,101 0,0023 0,0029
После кипячения 0,0175 0,125 0,004 0,001 0
% удаления 49 32 96 95 100
Опыт А Опыт В Опыт С
4,5 9,2 12,5
-0,930 -0,980 -0,943
Взаимосвязь между содержанием высокомолекулярных азотистых веществ и продолжительности кипячения для трех различных степеней испарения для ¡2%-ного сусла
Необработанный хмель обеспечивает около 40 % общего содержания полифенолов охмеленного сусла, однако большинство хмелевых полифенолов удаляются в составе осадка взвесей горячего и холодного сусла. Источники остальных полифенолов — сухие вещества, в основном шелухи. Они менее полимеризованы и, следовательно, меньше удаляются. Сусло, не содержащее хмелевого танина, имеет худшую прозрачность и меньший редуцирующий потенциал.
Образование редуцирующих компонентов. Солод и сусло содержат несколько редуцирующих компонентов, которые не окисляются во время получения и переработки сусла и могут обеспечить фа-
сованному пиву защиту от кислорода, который, в свою очередь, может снизить аромат и быстро способствовать образованию окисленной химической мути.
Источником многих этих компонентов, как и танинов, описанных выше, является сырье. Но другие вещества — редуктоны и мелоноидины — формируются во время кипячения сусла путем конденсации сахаров и аминокомпонентов. Темные сорта пива с большим добавлением необработанного хмеля имеют большую редуцирующую способность. Пивоваренная система с меньшим уровнем окисления имеет тенденцию сохранить естественные редуцирующие компоненты сусла, которые при попадании в фасованное пиво отдаляют его
старение, улучшая коллоидную и вкусовую стабильность.
Процесс кипячения сусла плохо изучен, но эта стадия — решающая в стабилизации сусла и пива. Изменения, происходящие в процессе варки сусла, могут сказаться на стабильности и качестве пива. ЛИТЕРАТУРА
1. Moll «Пиво и холодильники».
2. Hough, Briggs, Stephen «Наука солодоращения и пивоварения».
3. O'Rourke T. Brewer, 1994. Wilkinson R. Ferment, 1991, Т. 4, №6. — С. 397.
4. Fitchett C.S. и др. Настольная книга пивоварения. — Pauls & Whites, 1992/93.
5. Buckee G.K. и др. J.I.B., 1992. №99
6. Практический справочник. Кипячение и осветление сусла и др.
6•2003
100
9
