1.2.4 Процессы при осветлении и охлаждении сусла

Целью охлаждения и осветления сусла являются понижение температуры до температуры главного брожения, насыщение сусла кислородом воздуха и осаждение взвешенных частиц сусла.

В процессе охлаждения сусла кислород из воздуха адсорбируется веществами сусла, образуются грубые и тонкие взвешенные частицы, постепенно выпадающие в осадок, в результате чего сусло осветляется.

Таким образом, охлаждение и осветление сусла характеризуется физико-химическими и химическими процессами.

Связывание кислорода компонентами сусла пропорционально температуре. При 40 – 85 °С кислород воздуха химически взаимодействует с сахарами, азотистыми и горькими веществами, хмелевыми смолами, полифенолами сусла и окисляет их. Отрицательное влияние окислительных процессов на качество сусла и пива имеет место, однако возникает необходимость контакта сусла с воздухом на данной стадии для достижения требуемого количества стойких коллоидных комплексов, постепенно укрупняющихся до взвешенных частиц.

При температуре ниже 40°С окисления компонентов сусла не происходит, но сусло продолжает насыщаться кислородом путем его физического растворения.

Осветление осуществляется в результате осаждения частиц мути под действием центробежных сил. Время заполнения гидроциклонного аппарата примерно равно 15 – 20 мин. После заполнения аппарата суслом проводится отстаивание в течение 20 минут. За это время на дно вирпула оседают частицы, которые по различным причинам не успели осесть ранее, а также более мелкие, скорость осаждения которых под действием центробежных сил невелика. Окончательное охлаждение сусла до температуры 8-10 °С ведется в пластинчатом теплообменнике.При охлаждении и осветлении сусла за счет частичного испарения воды в среднем на 0,5 % увеличивается концентрация сусла.

1.2.5. Процессы, протекающие при брожении сусла, дображивании и созревании пива

Важнейшим моментом данной группы процессов является сбраживание дрожжами содержащихся в сусле сахаров в этанол и углекислоту. Разделение превращений на процессы главного брожения и процессы созревания условно, поскольку происходит переход одних в другие.

Во время брожения и дображивания в процессе метаболизма дрожжей происходит образование побочных продуктов, многие из которых снова распадаются. Эти побочные продукты наряду с составными частями хмеля определяют вкусовые и ароматические свойства готового пива.

В производстве пива на предприятии используются штаммы 34 (Н) и 75 (Н) дрожжей низового брожения Saccaromyces carlsbergensis. Дрожжи являются сильно- и быстросбраживающими, что позволяет использовать их для проведения брожения, дображивания и созревания ускоренным способом.

Наличие кислорода необходимо для начала процесса сбраживания сусла, для которого свойственно аэробное дыхание дрожжей, далее происходит переход на интрамолекулярный способ дыхания, а наличее кислорода отрицательно сказывается на коллоидной стойкости пива.

Совокупность протекающих на данной стадии производства пива превращений необходимо рассматривать в контексте следующих процессов метаболизма дрожжей:

- сбраживание сахаров и метаболизм углеводов;

- метаболизм азотистых веществ;

- метаболизм жиров;

- метаболизм минеральных веществ.

Спиртовое брожение начинается как анаэробный гликолиз с расщепления глюкозы. Процесс протекает в цитоплазме (цитозоле) дрожжевых клеток. В результате ряда промежуточных реакций возникает пируват, на следующих стадиях превращающийся в углекислоту и этанол. Суммарно процесс спиртового брожения выражается следующим уравнением Гей-Люссака:

2 ОН + 2 , ΔG = - 230 кДж.

производство пивоваренный завод продукция

Метаболизм азотистых веществ обусловлен тем фактом, что дрожжевая клетка на 35 – 60 % (в пересчете на сухое вещество) состоит из белков, следовательно, для построения нового клеточного вещества возникает потребность в азоте, представленном в сусле главным образом аминокислотами. Дрожжами усваиваются лишь низкомолекулярные аминокислоты с количеством углеродных атомов не более 4, причем их потребление протекает в определенной последовательности, что необходимо учитывать при технологическом проектировании процессов, протекающих на данной стадии производства пива.

Жиры образуются из протеинов и фосфора в форме фосфолипидов клеточных мембран, расположенных вокруг дрожжевой клетки и вокруг органелл внутри клетки. Дрожжи во время брожения увеличивают свою массу в 4 – 6 раз. Дрожжи усваивают жирные кислоты из сусла, хотя способны синтезировать их самостоятельно.

Метаболизм углеводов связан с потреблением дрожжами из сусла моносахаридов (глюкозы и фруктозы), дисахаридов (мальтозы и сахарозы), трисахарида мальтотриозы и сбраживанием их в указанной последовательности. 98 % сахаров уходит на брожение и только 2 % - на дыхание. В качестве резервного углевода дрожжи запасают небольшое количество мальтозы (порядка 0,25 %); важнейшим запасным углеводом является гликоген. Гликоген потребляется дрожжами в начале брожения как первичный источник энергии, его количество уменьшается в первые 10 – 12 часов после введения дрожжей в сусло, а потом вновь возрастает.

Во время брожения дрожжи выделяют в пиво целый ряд продуктов метаболизма, претерпевающих количественные и качественные изменения, частично реагируя друг с другом.

Вкус и аромат готового пива определяют высшие спирты и сивушные масла. 80 % высших спиртов возникает во время главного брожения; в фазе дображивания происходит лишь незначительное увеличение их концентрации. Возникающие высшие спирты не могут быть удалены из пива посредством каких-либо технологических приемов, поэтому их содержание можно регулировать только на этапе брожения. Концентрация высших спиртов свыше 100 мг/л ухудшает вкус и полезные свойства пива.

К сернистым соединениям, образующимся при метаболизме дрожжей, относится сероводород, меркаптаны и другие вещества, обладающие уже при малых концентрациях интенсивным вкусом и запахом. При превышении пороговой концентрации этих веществ возникает незрелый вкус молодого пива.

К прочим процессам, протекающим на стадии брожения, дображивания и созревания, относятся:

- изменение состава белковых веществ;

- понижение рН;

- изменение окислительно-восстановительного потенциала пива;

- выделение горьких и дубильных веществ;

- растворение диоксида углерода в пиве;

- осветление пива.