Факторы, формирующие качество пива

Сырье Сырьем для получения пива служат ячменный или пшеничный солод, несоложеные материалы, солодовый экстракт, ферментные препараты, хмель пивные дрожжи и умягченная вода [8].

Ячмень (Hordeum sativum) по составу экстрактивных веществ и их сбраживаемости более других злаковых культур пригоден для получения пивоваренного солода. Пленчатость же зерна ячменя играет положительную роль при фильтровании пивного сусла, обусловливая пористость фильтрующего слоя дробленого солода [22].

Наиболее важными требованиями к ячменю, используемому для солодоращения, являются хорошая прорастаемость зерна (90−95%), достаточная крупность и выравненность, невысокая пленчатость (не более 10% массы зерна), умеренное содержание белка (не ниже 8 и не более 12%) и высокое содержание крахмала (до 65%).

От качества и состава ячменя в значительной степени зависят потребительские достоинства и устойчивость пива в хранении. Так, чем выше пленчатость зерна, тем ниже экстрактивность и вкусовые свойства пива за счет горьких веществ, содержащихся в оболочках. Экстрактивность — это сумма всех веществ ячменя, выраженная в процентах к массе сухих веществ, которые переходят в раствор при определенных условиях [23].

Этот показатель зависит от состава ячменя, так как в раствор переходят почти вся масса крахмала, часть не крахмальных полисахаридов и от 1/3−½ белковых веществ, сахара и другие соединения. В пивоваренном ячмене содержание крахмала составляет от 60 до 70% на сухое вещество. Слабоэкстрактивное пиво получается из ячменя с пониженной крахмалистостью. Высокобелковый ячмень дает пиво с пониженной экстрактивностью и нестойкое. Ячмень с малым содержанием белков (ниже 8%) непригоден для пивоварения, так как пиво получается со слабой пеной и пустым вкусом.

В настоящее время отечественные производители стали проявлять интерес к пиву, приготовленному с использованием пшеницы. За рубежом пшеничное пиво пользуется большим успехом. Пшеница входит в состав бельгийских и немецких сортов «белого» пива. Используют сорта мягкой пшеницы с низкой вязкостью и низкой степенью растворения белка, которые дают максимальный выход экстракта и легче размалываются [11].

Несоложеные (непроращенные) материалы применяю для увеличения экстрактивности, создания определенного вкуса и снижения себестоимости пива. Используют рисовую сечку, ячменную муку, ячменную и кукурузную обезжиренную крупу, сою, пшеницу, обрушенный ячмень, а также свекловичный сахар и глюкозу. Общие количество добавляемых не соложеных материалов может колебаться от 15 до 50% массы ячменного солода (если по рецептуре не предусмотрено добавление ферментных препаратов, то количество не соложеных материалов не должно превышать 15%). Рис. применяют из-за высокого содержания крахмала (в среднем 68%) и преобладания в составе белковых веществ нерастворимого в воде белка оризина (около 70% суммы азотистых соединений, которые составляют 7−9% массы зерна). Кукуруза отличается высоким содержанием экстрактивных веществ (82−90%), нерастворимостью преобладающих белков (зеина и глютенина) и свертыванием при кипячении остальных белков, перешедших в сусло. Кукурузу применяют в виде муки крупного помола (крупки), ее перерабатывать легче, чем ячмень, и она дает более устойчивую пену. Для улучшения пенообразования и повышения пеностойкости пива по рецепту включают сою, содержащую гликозид сапонин [8].

Ферментные препараты (грибной солод), получаемые чаще всего из плесневых грибов Aspergillius оryzae, применяют при выработке пива из солода с добавлением не соложеного сырья. Это необходимо для получения высокоэкстрактивного сусла, пригодного для сбраживания, так как ферментов солода недостаточно для полного осахаривания крахмала зерна. Активность этих препаратов превосходит активность ферментов солода по осахаривающей способности в 3−4 раза, по разжижающей — в 8−10 раз, по декстринирующей — в 10−20, по протеолитической — в 15−20 раз. Кроме того, применяют ферменты гриба Trichothecium roseum для более активного разрушения клеточных стенок эндосперма [13].

Хмель — Humulus Lupulus (двудомное многолетнее растение из семейства коноплевых) используют для придания пиву характерного аромата, специфического горьковатого вкуса и биологической стойкости при хранении. С участием хмеля формируются и такие показатели качества как цвет, прозрачность и пенообразование [22].

Для приготовления пива применяют хмелевые шишки — высушенные женские неоплодотворенные соцветия наиболее ценной частью хмеля является лупулин (хмелевая мука) — липкие зернышки светло-желтого цвета, накапливающиеся на внутренней стороне чешуек.

В технологическом отношении для производства пива наиболее важны горькие кислоты и смолы (10−26% массы сухого хмеля), а также дубильные вещества (2−5%) и эфирное масло (0,2−1%) [22].

Горькие вещества хмеля (10−20%) называют общими смолами. В их состав входят мягкие и твердые смолы. Мягкие смолы — это б-кислоты (2−9%) и в-фракция (6−8%), состоящая из в-кислот и би в-мягких смол. Твердые смолы делятся на ги — смолы [12].

б-кислоты (гумулон, когумулон, адгумулон, прегумулон, постгумулон) — горькие на вкус, в-кислоты (лупулон, колупулон, адлупулон, прелупулон, постлупулон) не имеют горечи, но при окислении образуют вещества с приятной горечью.

При длительном хранении хмелевых шишек, особенно в неблагоприятных условиях, горькие кислоты окисляются и переходят в мягкие смолы, а затем в твердые, имеющие грубый и неприятный вкус, передающийся пиву. Доброкачественный хмель содержит твердых смол по отношению к общему количеству горьких веществ около 12%. Повышенное их содержание говорит о порче хмеля.

Дубильные вещества хмеля, относящиеся к группе катехинов, обусловливают терпкость вкуса сусла, его прозрачность и интенсивность окраски.

Эфирное масло хмеля, представленное смесью ароматических углеводородов и терпенов, играет определенную роль в образования аромата пива, несмотря на то, что в процессе кипячения сусла большая часть эфирного масла улетучивается [22].

Для улучшения качества пива и полного использования экстрактивных веществ хмеля применяют молотый брикетированный, гранулированного хмель, позволяющий уменьшить расход хмеля на 15%. Применяют так же и хмелевые экстракты в соотношении 1:1 [12].

Вода — ее солевой состав и свойства играют большую роль в формировании качества пива. Поэтому к ней предъявляют следующие требования по: жесткости, активной кислотности (рН), вкусу и запаху, механической и микробиологической чистоте. Особо учитывается состав и соотношение в воде минеральных веществ. Для светлых сортов пива применяют только мягкую воду, для темных — умеренно жесткую. По остальным показателям вода, используемая в пивоварении должна соответствовать требованиям к питьевой воде.

Для того, чтобы получить хорошее пиво, воду подвергают фильтрации, обеззараживанию микрофильтрованием, хлорированию, озонированию или обработке пероксидом водорода.

Вода, являясь одним из основных видов сырья для приготовления сусла, одновременно служит необходимым вспомогательным материалом (при замочке ячменя, промывке дрожжей, мойке бродильно-лагерных емкостей, бочек, дрожжевых ванн, бутылок и др.).

В пивоварении используют специальные расы пивных дрожжей верхового и низового брожения видов Saccharomyces cerevisiae и Saccharomyces carlsbergensis. Дрожжи верхового брожения поднимаются к верху, образуя слой пены, а низового брожения находятся в нижней части бродящего сусла и оседают в виде хлопьев, способствуя осветлению пива. В основном в производстве применяют низовые дрожжи, которые быстро сбраживают сахар сусла и способствуют образованию ярко выраженного аромата и мягкого вкуса готового продукта.

Кроме того, при производстве пива используют разнообразные добавки, способствующие повышению стойкости и качества пены.

Технология производства пива Классическая технология производства пива включает следующие основные этапы: получение солода из ячменя, приготовление сусла, сбраживание сусла, выдержку (дображивание) пива, обработку и розлив пива. Это длительный сложный процесс, который длится 60−100 дней и во многом зависит от квалификации пивовара. Несмотря на то, что исходным сырьем является одни и те же компоненты, качество пива, вырабатываемое разными предприятиями, различно [22].

Получение солода. В пивоварении солод играет роль источника не только активных ферментов, но и того комплекса органических (прежде всего водорастворимых сахаров) и минеральных веществ, который позволяет с участием этих ферментов получить пивное сусло, пригодное для сбраживания, чем больше в солоде накопится простых сахаров, необходимых для брожения, тем активнее будет идти сам процесс сбраживания и тем больше накопится спирта [22].

Ячмень, используемый для приготовления солода, замачивают в специальных чанах с водой с температурой 12−17⁰С. В зерне, по мере возрастания влажности, активизируются клеточные ферменты и ускоряются катализируемые ими биохимические процессы. Это приводит к резкому повышению интенсивности дыхательных процессов и ускорению гидролиза полисахаридов до простых сахаров, необходимых для этих биохимических процессов. Замачивание приостанавливают при достижении влажности зерна 42−45% при производстве светлого солода и 45−47% - темного.

Потери сахаров на процессы дыхания в период замачивания достигают 1,5%, при этом небольшую активность приобретают амилолитические и протеолитические процессы. Для проращивания замоченное зерно направляют в солодовни различных конструкций (ящики или барабанные установки) [7].

Процесс солодоращения проводят при температуре 15−19⁰С и хорошей аэрации зерна в течение 5−8 суток. При этом эндосперм зерна к концу соложения размягчается и легко растирается за счет гидролиза крахмала амилазами, а гемицеллюлоз — цитазой (комплексом ферментов). В проращиваемом зерне накапливаются растворимые сахара — мальтоза, глюкоза, фруктоза и другие сахара, придающие солоду сладковатый вкус.

При гидролизе фитина ферментом фитазой образуются инозит и кальций-магниевая соль фосфорной кислоты. Присутствие инозита в сусле стимулирует жизнедеятельность дрожжей, а фосфорная кислота определяет кислотность солода и сусла [22].

В процессе проращивания зерна, наряду с гидролизом, протекают и процессы синтеза физиологически активных соединений. Так, в соложеном ячмене накапливаются витамины группы В, токоферолы, аскорбиновая кислота. Особенно возрастает содержание рибофлавина (до 210 мг на 100 г. сухого вещества). В дальнейшем при химическом взаимодействии продуктов гидролиза с активными соединениями образуются новые, свойственные проросшему и высушенному зерну, ароматические и вкусовые вещества. Поэтому из сырого (зеленого) солода нельзя получить пива [22].

Для придания необходимых свойств и хорошей сохраняемости солод сушат при различных температурных режимах до остаточной влажности 2−3,5%. Различные температурные режимы и продолжительность сушки позволяют получить солод с разными показателями качества и соответствующими технологическими свойствами [22].

Именно от качества исходного солода, в свою очередь, будет зависеть тип производимого пива (светлое, полутемное, темное).

Для выработки отечественных сортов пива получают солод следующих видов: светлый, темный, карамельный и жженый.

Светлый солод получают высушиванием проросшего ячменя в течении 16 ч при постепенном повышении температуры 25−30 до 75−80⁰С. В зависимости от качества светлый солод делят на три класса: высокого качества, первый и второй. В готовом виде он имеет светлую окраску, сладковатый вкус, солодовый аромат, рыхлый мучнистый эндосперм и высокую осахаривающую способность. Используют его для большинства сортов пива [22].

Карамельный солод в зависимости от качества делят два класса: первый и второй. По окраске он может быть от светло-желтого до буроватого с глянцевым отливом. Для его производства используют сухой или зеленый солод с повышенным содержанием сахаров, который обжаривают при температуре 120−170⁰С. Для этого вида солода не допускается обугливание зерна [22].

Жженый солод — это темно-коричневые зерна, без черного цвета. Его готовят из зеленого солода путем предварительного увлажнения и последующего обжаривания при температуре 210−260⁰С. В результате формируются вкус и запах, напоминающий кофейный, без привкуса горелого и горечи.

В процессе сушки и обжарки солода происходят интенсивные химические процессы с образованием специфических ароматических и красящих веществ. Накопившиеся в результате гидролиза пентозы преобразуются в фурфурол и другие альдегиды и ароматические вещества, обусловливающие запах солода (ржаной корочки) [22].

Окрашенные компоненты солода — это продукты разрушения сахаров в результате карамелизации и меланоидинообразования, протекающие наиболее интенсивно при температурах выше 80С.

Солод после сушки освобождают от ростков, поскольку они придают ему гигроскопичность и горький вкус за счет присутствия алколоида горденина. Необходимость проведения этой операции связано еще с тем, что в ростках накапливаются аминокислоты, которые, попадая в сусло, являются источником образования сивушных масел при сбраживании. Солод приобретает окончательную готовность к использованию только после 3−5 недельной отлежки (дозревания) на складах.

Готовый солод полируют, освобождая от остатков ростков и загрязнений, пропускают через магнитные аппараты, а потом подают на солодовые дробилки. От степени дробления солода зависит в дальнейшем скорость осахаривания крахмала, уровень эксрактивности сусла, продолжительность фильтрования.

Приготовление сусла. Дробленый солод, и при необходимости несоложеные материалы, смешивают с горячей водой в соотношении 1:4. Полученную смесь медленно перемешивают при подогревании до температуры 50−52⁰С в течение 10−30 мин. 15−20% растворимых веществ солода при этом переходят непосредственно в раствор без ферментативной обработки.

Одновременно происходит ферментативный гидролиз водо-нерастворимых азотистых веществ и фитина. Затем смесь переводят в заторные чаны, где под действием ферментов солода происходят дальнейший гидролиз и превращение водо-нерастворимых веществ сырья в водорастворимые, формирующие экстракт будущего сусла. Для обеспечения максимального перехода веществ в раствор затор медленно нагревают при постоянном перемешивании до 70−72⁰С (настойный метод) [22].

При другом (декокцинном) способе 1/3 затора перекачивают в кипятильный котел, где кипятят 15−30 мин, после чего объединяют и перемешивают с остальной частью затора. Повторяя эту операцию 2 — 3 раза, доводят температуру затора до требуемого значения. При этом длительность всего процесса приготовления затора составляет 3 — 3,5 ч. Это затирание солода необходимо для дальнейшего ферментативного гидролиза крахмала.

На ряду с полным осахариванием крахмала до глюкозы в заторе завершается протеолиз белков, продукты которого играют большую роль в формировании органолептических свойств и устойчивости пива при хранении.

Осахаренный затор затем отправляют на фильтрование для отделения жидкой части сусла от твердой фазы затора. При этом фильтрующий слой образует сама твердая фаза затора — пивная дробина (негидролизуемые компоненты, клеточные оболочки, коагулированные при нагревании белки), оседающая на сетках фильтрационных чанов, фильтр-прессов, применяемых для фильтрования пивного сусла. Отделять пивную дробину можно и с помощью саморазгружающихся центрифуг.

Отфильтрованное сусло и полученные после промывания дробины воды переводят в сусловарочный котел для кипячения с хмелем, упаривания до нужной концентрации и стерилизации. При высокой температуре полностью инактивируются ферменты и коагулирует часть растворимых белков, а горькие и ароматические вещества хмеля растворяются в сусле. При этом крупные хлопья коагулированного белка, оседая, захватывают частицы мути и тем самым осветляют сусло.

Охмеленное сусло, доведенное до нужной плотности, пропускают через хмелецедильник, охлаждают до 4−6⁰С, а затем освобождают от коагулированных белков с помощью сепараторов. Во время этих операций сусло окончательно осветляется и насыщается кислородом, что необходимо для развития дрожжей [22].

Сбраживание сусла происходит в открытых или закрытых, деревянных или металлических емкостях специальными расами дрожжей низового и верхового брожения. На поверхности сусла через 15−20 ч после внесения дрожжей появляется полоса белой пены (стадия забела), а затем вся поверхность бродящего сусла покрывается мелкоячеистой пеной с постепенно увеличивающимися завитками. Достигнув максимума, завитки опадают, пена уплотняется и становится коричневой. Осевшую пену (деку) из-за горького вкуса обязательно удаляют с поверхности сусла. В конце брожения низовые дрожжи оседают на дно. Осветлившаяся жидкость называется зеленым, или молодым, пивом. В нем, на ряду с накопившимися в результате брожения этилового спирта и углекислого газа, накапливается и целый ряд побочных продуктов, участвующих в создании вкуса и аромата пива. Процесс главного брожения завершается за 7−9 суток. К этому моменту в пиве остаются несброженными еще около 1,5% сахара [22].

Выдержка (дображивание) пива способствует окончательному формированию потребительских достоинств пива. Для дображивания молодое пиво перекачивают в герметично закрывающиеся металлические танки, внутренняя поверхность которых покрыта специальным пищевым лаком. В зависимости от сорта пиво выдерживают при температуре 0−3⁰С в течение 11−100 сут. В результате дображивания остаточного сахара несколько возрастает крепость пива, происходит дополнительное насыщение его углекислотой и осветление [22].

Обработка и розлив пива. После лабораторного и органолептического контроля, подтверждающих качество выработанного пива, его обрабатывают и разливают. Для придания прозрачности пиво фильтруют через прессованные пластины из различных фильтрующих масс, и лучшими из них являются диатомитовые фильтры. В процессе осветления пиво теряет значительную часть двуокиси углерода, поэтому допускается дополнительное введение углекислоты перед разливом с последующей выдержкой в течение 4−12 ч для ее ассимиляции [22].

Розлив пива — пиво разливают в потребительскую тару (стеклянные бутылки вместимостью, металлические банки, полимерные бутылки) и транспортную тару (бочки, автоцистерны, кеги). Перед розливом подготавливают и моют тару. После розлива производят укупорку. Укупорка должна быть герметичной, с применением укупорочных материалов, применение которых в контакте с пивом обеспечит его качество и безопасность.