CC BY
142
Влияние режимов затирания на состав и качественные показатели сусла
Г. И. Косминский, Е. М. Моргунова, Ю. С. Назарова, А. П. Бронз
Могилевский государственный университет продовольствия (Беларусь)
В последние годы безалкогольное пиво получило широкое распространение. Его можно классифицировать по типу пива: пиво низового и верхового брожения, а также по способу приготовления: или брожение ведут до получения содержания спирта 0,5 об.%, или из нормально сброженного пива спирт впоследствии удаляют [1].
В соответствии с действующими нормативными актами содержание алкоголя в безалкогольном пиве не должно превышать 0,5 об. % [2].
Производимое безалкогольное пиво не является абсолютно безалкогольным. Однако содержание спирта менее 0,5 об. % не причиняет вреда организму в физиологическом плане. Во фруктовых соках, сокосодержащих напитках и нектарах, в хлебе и фруктах также присутствует незначительное количество спирта, так что в пищевых продуктах природного происхождения абсолютного отсутствия спирта не бывает [2].
По мнению Л. Нарцисса [1], в безалкогольном пиве существенно меньше калорий, чем в «нормальном». Если в 7-7,5 %-ном
пиве, полученном методом прерывания брожения, содержится 270-290 ккал/ кг (1140-1215 кДж), то в безалкогольном пиве существенно меньше (165-220 ккал или 690-920 кДж). При больших физических нагрузках (тяжелый физический труд, занятия спортом) большую роль играет «осмотичность» напитка. Эта «осмотич-ность» связана с осмотическим давлением сыворотки крови (около 29 ммоль/ кг), причем напитки, имеющие такое же осмотическое давление, что и кровь, называют изотоническими, напитки с существенно меньшим осмотическим давлением — гипотоническими, а с существенно большим — гипертоническими. «Осмотич-ность» безалкогольного пива, полученного методом прерывания брожения, — практически изотоническая, а осмотичность такого же пива, приготовленного методом удаления спирта, — гипотоническая. Изотонические напитки позволяют быстро возместить израсходованные организмом жидкости (воду), углеводы, минеральные вещества, аминокислоты и т.д., благодаря чему поддерживается физическая работоспособность [1].
Все вышесказанное определяет перспективы разработки безалкогольного пива в качестве продукта функционального назначения.
Ранее была изучена и доказана возможность получения безалкогольного пива за счет дополнительного насыщения пивного сусла кислородом воздуха перед главным брожением с целью ограничения образования спирта в ходе процесса сбраживания [3]. Используя эффект Па-стера [2], была осуществлена попытка частичного перевода процесса брожения на процесс дыхания, что способствует снижению образования спирта ниже 0,5 об. % и одновременному увеличению дрожжевой биомассы. В соответствии с эффектом Кребтри [2] при наличии кислорода в присутствие незначительного количества сбраживаемых сахаров в сусле (свыше 0,1 г/дм3) вместе с дыханием дрожжи частично осуществляют и процесс брожения, в результате чего в ходе сбраживания накапливаются побочные продукты брожения, обусловливающие вкус и аромат пива.
Цель данной научной работы — исследование влияния режимов затирания на состав и качественные показатели пивного сусла и безалкогольного пива.
Для проведения исследований использовали охмеленное сусло с массовой долей сухих веществ 7 % и разводку чистой культуры дрожжей расы 96, приготовленных в лабораторных условиях. В процессе предыдущих исследований было установлено, что раса 96 наиболее оптимальна для приготовления безалкогольного пива [4].
Образцы лабораторного и охмеленного сусла готовили настойным методом.
На первом этапе научной работы исследовали влияние режимов затирания на процесс получения пивного сусла.
Для исследования приняты режимы затирания со скачкообразным нагревом затора — способ затирания с доливом кипящей воды до установленной температуры, что способствует уменьшению конечной степени сбраживания. Затирание проводили при начальных температурах затирания 35 °С путем приготовления густого затора (1:3) с добавлением кипящей воды, доводя температуру затора до 70...72 °С. При данной температуре (оптимум действия а-амилазы) определяли полноту осахаривания затора по йодной пробе. Благодаря такому режиму затирания «проскакивает» мальтозная и белковая пауза (1-й режим). Кроме того, иссле-
Таблица2
Таблица 1
Основные показатели Солод ячменный пивоваренный
Значения | ГОСТ 29294-92
Влажность, % 5,60 5,00
Содержание белка, % на СВ 10,23 11,5
Продолжительность осахаривания, мин 20,00 Не более 20
Содержание экстракта, % на СВ 76,82 78,00
Лабораторное сусло:
цвет, цв. ед. (см3 раствора йода концентрацией 0,1 моль/дм3 на 100 см3 воды) 0,20 Не более 0,20
кислотность, к. е. (см3 раствора гидроокиси натрия концентрацией 1 моль/дм3 на 100 см3 сусла) 1,00 0,9-1,2
Ферментативная активность, ед/г:
амилолитическая 324,00 —
протеолитическая 0,16 —
цитолитическая 10,8 —
Режим затирания Продолжительность осахаривания, мин Продолжительность фильтрации, мин Выход экстракта, %
1) 35 °С/30 ^ 70. 72 °С/30' ^ 76 °С/20' 19,0 42,0 76,6
2) 35 °С/30 ^ 50. 52 °С/30' ^ 70.72 °С/30' ^ 76 °С/20' 17,0 38,5 76,7
3) 35 °С/30 ^ 50. 52 °С/40' ^ 62 °С/30' ^ 70.72 °С/30' ^ 76 °С/20' 14,0 35,2 76,6
Таблица 3
Показатель Лабораторное сусло
1-й режим | 2-й режим | 3-й режим
Редуцирующие сахара (мальтоза), % 4,42 4,62 5,07
Титруемая кислотность, к. ед. 1,66 1,65 1,59
рН 5,87 6,23 6,35
Цвет, цв. ед. 0,40 0,35 0,25
Относительная вязкость 1,59 1,65 1,66
Общий азот, г/100 см3 48,1 55,6 57,4
Аминный азот, мг/100 см3 сусла 17,2 23,4 25,5
Конечная степень сбраживания, % 58,34 58,52 78,11
Таблица 4
Показатель Охмеленное сусло
1-й режим | 2-й режим | 3-й режим
Концентрация сухих веществ, % 7,00 7,00 7,00
Редуцирующие сахара (мальтоза), % 3,92 4,15 4,73
Титруемая кислотность, к. ед. 1,62 1,60 1,56
рН 5,82 6,26 6,40
Цвет, цв. ед. 1,40 1,35 1,22
Аминный азот, мг/100 см3 сусла 16,80 23,10 25,00
Конечная степень сбраживания, % 57,35 56,84 78,42
довали режим затирания с «проскоком» только мальтозной паузы (2-й режим). В качестве контроля использовали режим затирания со всеми ферментативными паузами (3-й режим):
1) 35 °С /30' ^ 70...72 °С/30' ^ ^ 76 °С/20';
2) 35 °С /30' ^ 50.52 °С/30' ^ ^ 70.72 °С/30' ^ 76 °С/20';
3) 35 °С /30' ^ 50.52 °С/40' ^ ^ 62 °С /30' ^ 70.72 °С /30' ^ ^ 76 °С/20'.
В работе исследовали качественные показатели солода, лабораторного и охмеленного сусла, готового пива, а также характер изменения физико-химических показателей сусла во время брожения (табл. 1, 2, 3). Для анализа сырья, полупродуктов и готового пива применяли методы, общепринятые в пищевой промышленности, научных учреждениях и за рубежом [5].
Опыты проводили в 3-5-кратном повторении, причем аналитические определения для каждой пробы осуществляли в трех повторениях. Обсуждали только те результаты, которые были воспроизводимы в каждом опыте.
Данные табл. 1 свидетельствуют, что ячменный солод соответствует по качеству солоду второго класса.
Далее оценивали эффективность процесса затирания по таким показателям, как продолжительность осахаривания, фильтрации и выход экстракта (табл. 2).
Результаты, представленные в табл. 2, свидетельствуют, что применение скачкообразного режима затирания с «проскоком» белковой и мальтозной пауз (1-й режим) способствует незначительному увеличению продолжительности оса-харивания и фильтрации по сравнению с 3-м и 2-м режимами затирания. Выход экстракта не изменяется в зависимости от режима затирания.
Качество образцов лабораторного сусла оценивали по следующим показателям: содержание мальтозы, рН, вязкость, цвет, кислотность, содержание аминного азота (табл. 3).
Полученные данные свидетельствуют, что при использовании 1-го и 2-го режимов затирания уменьшается количество редуцирующих сахаров, значительно снижается конечная степень сбраживания, понижается рН, цвет сусла растет по сравнению с 3-м контрольным режимом затирания. При 1-м режиме затирания содержание аминного азота составляет всего 17,2 мг/100 см3, что в дальнейшем может неблагоприятно сказаться на работе дрожжей. На этом основании наиболее оптимальным режимом затирания для получения безалкогольного пива следует считать режим с «проскоком» только мальтозной паузы (2-й режим).
Затем готовили образцы охмеленного сусла (табл. 4). Норму внесения хмеле-
продуктов определяли, исходя из значения горьких веществ горячего сусла и показателей перерабатываемых хме-лепродуктов в соответствии с ТИ 10-0406-136.
Норма горечи веществ хмеля с базисными показателями по цвету на 1 дал горячего сусла составила 0,7-0,8 г.
Данные табл. 4 подтверждают данные табл. 3 о том, что при использовании 1-го режима затирания с «проскоком» белковой и мальтозной пауз и 2-го — с «проскоком» только мальтозной паузы в охмеленном сусле снижается количество редуцирующих веществ, значительно уменьшается конечная степень сбраживания по сравнению с 3-м — контрольным режимом затирания (со всеми ферментативными паузами). Исходя из того, что по 1-му режиму затирания содержание аминного азота довольно низкое (16,80 мг/100 см3 сусла), следует считать наиболее оптимальным режимом затирания для получения безалкогольного пива
режим затирания с «проскоком» только мальтозной паузы (2-й режим).
На втором этапе исследований проводили сбраживание образцов охмеленного сусла с внесенными дрожжами, причем часть образцов сбраживали без дополнительной аэрации, а часть образцов охмеленного сусла предварительно насыщали кислородом воздуха на экспериментальной установке (рис. 1) в течение 5 ч, а затем сбраживали в течение 7 сут по температурному режиму 5.7.4 °С. Данный режим наиболее оптимален для приготовления безалкогольного пива, что установлено ранее проведенными исследованиями [6].
Приготовление образцов пивного сусла во всех случаях осуществляли по 2-му режиму затирания (35 °С/30' ^ ^ 50.52 °С/30' ^ 70.72 °с/30' ^ ^ 76 °С/20'), так как на первом этапе исследований было установлено, что он оптимален.
Пивоваренные дрожжи расы 96 задавали в пивное сусло до момента аэрации, содержание дрожжевых клеток в сусле составляло 20-25 млн кл. / см3 [4].
Содержание кислорода контролировали с помощью кислородомера марки АЖА-101М.
Брожение вели при начальной температуре 5 °С в течение 7 сут. В образцах ежедневно определяли содержание этилового спирта и действительного экстракта дистилляционным методом, а также накопление биомассы дрожжей, содержание мальтозы, титруемую и активную кислотности, гН2-потенциал согласно принятым в пивоварении методам [5].
Как следует из эффекта Пастера [2], если в пивное сусло с внесенными дрожжами на некоторое время подать чистый воздух, тем самым создать аэробную сре-
3 • 2008
53
ду для пивоваренных дрожжей, то за время аэрации дрожжи при дыхании будут потреблять сахара на накопление своей биомассы. В результате этого по окончании аэрации в сусле останется значительно меньшее количество сахаров, и, следовательно, в процессе главного брожения в сусле с заведомо низкой концентрацией сухих веществ будет накапливаться небольшое количество спирта, соответствующее значениям для безалкогольного пива.
Из анализа динамики накопления биомассы дрожжей в процессе главного брожения (рис. 2) следует, что при сбраживании аэрированных образцов сусла дрожжевых клеток образуется вдвое больше и основное накопление биомассы происходит до 5 сут.
После аэрации сусла с внесенными дрожжами содержание сухих веществ значительно уменьшается (рис. 3), что связано с интенсивным ростом дрожжевых клеток. Но в дальнейшем убыль сухих веществ в аэрированных образцах происходит медленнее по сравнению с не-аэрированными.
Если сравнивать процесс накопления этилового спирта (рис. 4) во время главного брожения, то видно, что в сусле, приготовленном по 2-му режиму без аэрации, спирт начинает накапливаться только на 5-6-е сутки и на 7-е сутки достигает значения 0,28 мас. %.
В аэрированном сусле количество спирта на 7-е сутки главного брожения достигает оптимального значения для получения безалкогольного пива. Спирт начинает образовываться на 6-е сутки, и его значения находятся в пределах от 0,11 до 0,137 мас. %.
Аэрация сусла не оказывает влияния на изменение сбраживаемых сахаров (рис. 5). Здесь можно предположить, что, несмотря на «проскок» мальтозной паузы, когда образуются только декстрины, которые не сбраживаются дрожжами, сбраживаемые сахара незначительно накапливаются, что и подтверждается значениями конечной степени сбраживания (табл. 4).
Изменение содержания действительного экстракта в процессе главного брожения свидетельствует, что его содержание значительно снижается в аэрированных образцах (рис. 6). Это связано с интенсивным ростом дрожжевых клеток после аэрации, которое происходит в связи с тем, что в аэробной среде дрожжи потребляют экстрактивные вещества на накопление своей биомассы, не образуя алкоголя.
В аэрированных и неаэрированных образцах сусла, приготовленных по 2-му режиму затирания, содержание амин-ного азота на 7-е сутки главного брожения снижается с 23,1 и 22,4 мг/ 100 см3 до 17,7 и 16,4 мг/100 см3 соответственно, что свидетельствует об интенсивном по-
треблении дрожжами азотистого питания (рис. 7).
В результате проведенных исследований было установлено, что применение режима затирания с «проскоком» только мальтозной паузы без использования аэрации пивного сусла для получения безалкогольного пива неэффективно.
Качественные показатели образцов готового пива с применением аэрации сусла и без его аэрации в период главного брожения представлены в табл. 5.
Из данных табл. 5 следует, что в готовом пиве, приготовленном по 2-му режиму затирания с использованием аэрации, содержание действительного экстракта на 20,5 % ниже, чем в неаэрированных образцах. Уменьшение действительного экстракта при аэрировании связано с потреблением дрожжами в аэробной среде питательных веществ на накопление своей биомассы, не образовывая при этом алкоголя.
По содержанию этилового спирта все образцы, полученные с использованием процесса аэрации, соответствуют требованиям, предъявляемым к безалкогольному пиву, т.е. содержание спирта не превышает 0,5 об. %. Соответственно при снижении образования этилового спирта в аэрированных образцах одновременно отмечается существенный прирост дрожжевой биомассы (эффект Пастера), причем в количествах, значительно пре-
2 3 4 5 6
Продолжительность брожения, сут
----2-й режим без аэрации
2-й режим с аэрацией
Рис. 2. Изменение содержания дрожжевых клеток во время главного брожения
1
7
1 2 3 4 5 6 7
Продолжительность брожения, сут
----2-й режим без аэрации - 2-й режим с аэрацией
Рис. 3. Изменение содержания сухих веществ сусла во время главного брожения
Продолжительность брожения, сут
----2-й режим без аэрации - 2-й режим с аэрацией
Рис. 4. Изменение содержания этилового спирта во время главного брожения
1 2 3 4 5 6 7
Продолжительность брожения, сут
----2-й режим без аэрации -2-й режим с аэрацией
Рис. 5. Изменение содержания сбраживаемых сахаров
в пересчете на мальтозу в процессе главного брожения
5 25 -|
о о
^ 20 -
о
| 15"
0
1 10 -
0) X
£ 5'
*
ф
5 0--.-.-.-.-.-.-.
^ 1234567
Продолжительность брожения, сут
----2-й режим без аэрации - 2-й режим с аэрацией
Рис. 7. Изменение содержания аминного азота в процессе главного брожения
Таблица 5
Показатель Образцы готового пива
с аэрацией сусла | без аэрации
Содержание действительного экстракта, % 4,82 5,30
Редуцирующие сахара (мальтоза), % 1,31 1,28
Титруемая кислотность, к. ед. 1,91 1,76
рН 4,18 4,12
Цвет, цв. ед. 0,65 0,75
Содержание спирта, мас. % 0,43 0,64
Степень сбраживания, % 24,20 31,14
вышающих этот показатель в неаэриро-ванных образцах.
Степень сбраживания у готового пива, приготовленного с использованием аэрации, составляет 24,20 %, в то время как без аэрации — 31,14 %.
Все остальные физико-химические показатели готового пива аэрированных образцов соответствуют требованиям стандарта.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1) наиболее оптимальным режимом затирания для снижения содержания спир-
та в период сбраживания следует считать: 35 °С/30' ^ 50.52 °с/30' ^ ^ 70.72 °с/30' ^ 76 °С/20' (2-й режим);
2) без использования аэрации пивного сусла даже по оптимальному режиму затирания получить безалкогольное пиво не представляется возможным;
3) для получения безалкогольного пива необходимо использовать режим затирания: 35 °С/30' ^ 50.52 °С/30' ^ ^ 70.72 °С/30' ^ 76 °С/20' и аэрацию пивного сусла кислородом воздуха с внесенными дрожжами в течение 5 ч в период главного брожения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Краткий курс пивоварения/Л. Нарцисс при участии В. Бака; Пер. с нем. А. А. Куреленко-ва. — СПб.: Профессия, 2007.
2. Кунце В., Мит Г. Технология солода и пива/Пер. с нем. — СПб.: Изд-во «Профессия», 2001.
3. Косминский Г. И., Моргунова Е. М., Иванчико-ва О. И. Определение оптимальных параметров процесса аэрации пивного сусла при приготовлении безалкогольного пива//Известия ВУЗов. Пищевая технология. 2006. № 5. С. 35—37.
4. Косминский Г. И., Моргунова Е. М., Иванчико-ва О. И. Выбор расы пивоваренных дрожжей для безалкогольного пива.//Пиво и напитки. 2006. № 2. С. 32-33.
5. Косминский Г. И. Технология солода, пива и безалкогольных напитков. Лабораторный практикум по технохимическому контролю производства. — Минск.: Дизайн ПРО, 2001.
6. Косминский Г. И., Моргунова Е. М., Иванчико-ва О. И. Исследование температуры брожения на процесс получения безалкогольного пи-ва//Сб. материалов V Международной научно-практической конференции. «Инновационные технологии в производстве пищевых продуктов». — Минск, 2006. С. 85. &
МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство»
1-4 октября 2008 г.
г Воронеж, проспект Революции, 19, ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия».
Оргкомитет конференции: Веб-сайт: www.vgta.vrn.ru E-mail: [email protected]
(с пометкой «Conference» в теме письма).
Контактный телефон (4732) 55-37-51 (Светлана Владимировна Полянских, Максим Миронович Данылив).
Направления конференции:
• инновационные технологии и методы повышения эффективности использования сельскохозяйственного сырья;
• достижения химии пищи в обеспечении здорового питания (пищевые добавки, биологически активные добавки, функциональные продукты);
• информационное и техническое обеспечение переработки сельскохозяйственной продукции;
• рациональное использование вторичных ресурсов и отходов переработки местного сельскохозяйственного сырья;
• современная система контроля безопасности сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов;
• проблемы непрерывного дистанционного обучения и практической подготовки кадров отрасли.
3 • 2008
ПИ
НАПИТКИ
55
