2.3. Переработка несоложеного сырья с использованием ферментных препаратов

Одной из основных проблем, стоящих перед пивоваренной промышленностью, является проблема снижения себестоимости пива. В производстве пива, как и во всех пищевых производствах, имеется особенность: в себестоимости готового продукта весомая доля затрат приходится на сырье. Следовательно, решить проблему снижения себестоимости можно, в первую очередь, найдя пути снижения стоимости сырья.

Одним из путей решения этой проблемы является замена части солода несоложеными материалами, которые значительно дешевле солода.

Несоложеное зерновое сырье добавляют в затор и в случаях, когда это предусмотрено по рецептуре для придания определенным сортам пива характерного вкуса.

2.3.1. Основы переработки несоложеного сырья

В качестве несоложеных материалов используется ячмень, рис, кукуруза, пшеница, картофельный крахмал и различные сахаристые вещества. За рубежом применяют также овес, сорго, просо, соевую муку.

В настоящее время как заменитель солода на первое место выходит ячмень, так как его химический состав близок к составу солода. Для этой цели используют ячмень II класса и ячмени с пониженной способностью прорастания.

При переработке несоложеных материалов возникают трудности, связанные с тем, что:

• во-первых, зерно не прошло так называемую стадию растворения, поэтому его структура плотная, монолитная и составные вещества с трудом подвергаются ферментативному воздействию;

• во-вторых, в несоложеном сырье значительно ниже активность ферментов: ячмень содержит лишь следы α-амилазы, в нем ниже в два раза активность β-амилазы, в 3-5 раз ниже протеолитическая и цитолитическая активность.

Для облегчения переработки несоложеное сырье с целью подготовки его структуры подвергается развариванию обычным способом или под давлением. Очень эффективно с этой точки зрения добавление цитолитических ферментных препаратов.

Чтобы восполнить недостаток ферментов и обеспечить оптимальную глубину распада биополимеров зернового сырья, в заторы вводят ферментные препараты микробного происхождения.

2.3.2. Характеристика ферментных препаратов

В производстве пива в России применяются следующие отечественные препараты: Амилосубтилин Г10Х и Г20Х; Амилоризин ПХ и П10Х; Цитороземин ПХ и П10Х; Ксилоглюканофоетидин П10Х; Протосубтилин Г10Х; Целловиридин Г20Х; МЭК ПП-1; МЭК ПП-2; АП субтилин.

Амилосубтилин Г10Х, Г20Х содержит высокоактивную бактериальную α-амилазу и эндо-β-глюканазу. Препарат обладает также эндопептидазной активностью. Амилолитическая активность Амилосубтилина Г10Х 3000 ед./г. Оптимальная температура для α-амилазы препарата 57-65 ºС, рН-оптимум - 5,4-6,0.

Амилоризин ПХ, П10Х содержит целый комплекс ферментов, важнейшими из которых являются α-амилаза, экзопептидаза и цитаза. α-Амилаза препарата проявляет максимум своей разжижающей активности при температуре 65 ºС и рН 6,0, а осахаривающей - при 50 ºС и рН 4,4-5,6. Основным продуктом гидролиза крахмала Амилоризином является мальтоза, поэтому сусло, приготовленное с использованием данного препарата, отличается высокой степенью сбраживания. Экзопептидаза препарата обеспечивает глубокий распад белка и способствует получению сусла, богатого аминным азотом. Амилолитическая способность Амилоризина П10Х 2000 ед./г.

Протосубтилин Г10Х. Основной фермент препарата - эндопептидаза. Протосубтилин содержит также α-амилазу и комплекс цитолитических ферментов. Пептидаза сохраняет каталитическую активность в пределах рН 6,0-9,5. Протеолитическая способность препарата: I сорт - 230 ед./г; II сорт - 180 ед./г; III сорт - 90 ед./г; IV сорт - 70 ед./г.

Цитороземин ПХ, П10Х содержит комплекс ферментов, активно гидролизующих некрахмальные полисахариды. Оптимальное значение рН у цитазы препарата 5,6, что соответствует условиям затирания. Общая цитолитическая активность Цитороземина П10Х 800 ед./г. Оптимальная температура действия 40 ºС.

Целловиридин Г20Х содержит активную β-глюканазу с оптимальными условиями действия: рН 5,0-7,0 и температурой 50-65 ºС. β-Глюканазная активность препарата 2000 ед./г. Препарат активно гидролизует целлюлозу: целлюлазная активность 2000 ед./г. Внесение препарата при затирании способствует значительному снижению вязкости сусла, что ускоряет фильтруемость заторов.

Ксилоглюканофоетидин П10Х. В состав ферментативного комплекса препарата входят β-глюканазы и ксиланазы, обеспечивающие эффективный гидролиз β-глюкана и арабиноксилана клеточных стенок эндосперма зерна. Препарат обладает также пептидазной активностью. Температурный оптимум гемицеллюлазы препарата лежит в пределах 44-46 ºС, а эндо-β-глюканазы - 48-56 ºС. Максимум активности гемицеллюлазы наблюдается при рН 5,5-6,0, а эндо-β-глюканазы - при рН 4,8-5,3. Препарат снижает вязкость заторов, повышает выход экстракта, оптимизирует углеводный и азотистый состав сусла.

На основе обобщения многолетнего опыта переработки несоложеного зерна с использованием биокатализаторов, были сформулированы требования, предъявляемые к применяемым при этом ферментным препаратам. Согласно требованиям, препараты должны содержать α-амилазу, обладать эндо- и экзопептидазной активностями, должны активно разрушать клеточные стенки эндосперма, быть термоустойчивыми и иметь оптимальное значение рН, соответствующее условиям затирания.

Ни один из отечественных препаратов не соответствует установленным требованиям. Поэтому целесообразно использовать смеси из отдельных препаратов - мультиэнзимные композиции (МЭКи).

МЭК ПП-1 - это смесь Амилосубтилина Г10Х и Амилоризина П10Х в соотношении 2:1. МЭК ПП-2 состоит из равных количеств Амилосубтилина Г10Х, Амилоризина П10Х и Протосубтилина Г10Х. Разработаны также новые мультиэнзимные композиции. Учеными Московского государственного университета пищевой промышленности (МГУПП) предлагается МЭК, состоящий из Амилосубтилина Г20Х и Ксилоглюканофоетидина П10Х, взятых в соотношении 1:1. Такая композиция обладает повышенной активностью цитазы. Учеными КемТИППа впервые доказана целесообразность применения при переработке несоложеного сырья липазы. Ими разработана новая мультиэнзимная композиция, в состав которой входит Амилоризин П10Х и Липооризин Г3Х. Внесение в затор липазы улучшает амилолиз и протеолиз и обогащает сусло продуктами гидролиза липидов, что благоприятно влияет на процесс сбраживания.

В настоящее время на пивоваренных заводах России широко используются импортные ферментные препараты. Особую популярность завоевали препараты голландской фирмы «Квест», такие как Гитемпаза, Промолт, Биоглюканаза, Биоцеллюлаза.

Гитемпаза - термостабильная α-амилаза. Температурный оптимум 90 ºС. Препарат проявляет активность в широком диапазоне активной кислотности - при рН 4,0-8,0.

Промолт - комплексный препарат. Содержит α-амилазу, β-глюканазу и протеазу. Оптимальные условия действия: температура 63-65 ºС, рН 5,5-6,0.

Биоглюканаза - β-глюканаза. Активно гидролизует некрахмальные полисахариды зерна. Максимальную активность препарат проявляет при температуре 70 ºС и рН 4,0-5,5.

Биоцеллюлаза содержит β-глюканазу, гемицеллюлазу и целлюлазу. Оптимальные условия действия ферментов препарата: температура 60 ºС, рН 6,0.

Хорошо зарекомендовали себя и препараты датской фирмы «Ново Нордиск»: Термамил, Финизим, Церфло, Церемикс.

Термамил - α-амилаза (90 ºС, рН 6,0). Финизим - β-глюканза (60 ºС, рН 4,0-5,5). Церфло - β-глюканза (60 ºС, рН 6,0-7,0). Церемикс - комплексный препарат, содержит α-амилазу, протеазу и β-глюканазу. Активность α-амилазы максимальна при температуре 70 ºС и рН 5,7-6,0.

Рекомендуемый расход отечественных ферментных препаратов представлен в таблице 4.

Ферментные препараты зарубежного производства дозируются в соответствии с инструкциями по их применению. Так, например, для ускорения клейстеризации и декстринизации крахмала, улучшения осахаривания и повышения выхода экстракта рекомендуется вносить в затор 500-1000 см³/т несоложеного сырья Гитемпазы 2ХL.

Таблица 4

Расход ферментных препаратов

Масса несоложеного ячменя, % к массе всего сырья	Рекомендуемый расход ферментного препарата, % к массе всего сырья
	Цитороземин П10Х	Амилосубтилин Г10Х	МЭК ПП-1	МЭК ПП-2
20	0,0106	0,005	0,002	0,0015
25	0,0181	0,008	0,004	0,0035
30	0,0250	0,010	0,005	0,0050
35	0,0406	0,016	0,010	0,0090
40	0,0531	0,020	0,015	0,0130
45	0,0625	0,025	0,020	0,0190
50	0,0750	0,030	0,025	0,0250