Дображивание и созревание пива
При дображивании в результате сбраживания остаточного экстракта молодого пива происходит естественное насыщение его диоксидом углерода. Сбраживание сахаров и созревание пива заканчиваются неодновременно. Сахара могут быть сброжены, а созревание часто еще продолжается. Поэтому процесс дображивания называют еще и процессом созревания пива.
При созревании происходят преобразование и удаление ароматических веществ, осаждение дрожжей, белково-полифенольных соединений и других взвесей.
Дображивание пива
При дображивании пива происходят следующие основные процессы: жизнедеятельность дрожжей, насыщение диоксидом углерода, осветление.
Жизнедеятельность дрожжей. В первом периоде дображивания дрожжи сбраживают экстракт и оседают, во втором — из клеток дрожжей выделяются различные вещества: аминокислоты, пептиды, витамины, фосфаты, нуклеиновые производные и ферменты. Эти вещества определенным образом формируют вкус пива.
Насыщение диоксидом углерода. При классической технологии в молодом пиве после главного брожения содержится 1,2… 1,0% сбраживаемых углеводов, вследствие чего может осуществляться процесс дображивания. В результате его проведения образуется диоксид углерода, который насыщает пиво.
В молодом пиве, поступившем в аппарат дображивания, массовая доля диоксида углерода примерно 0,2%. В готовом пиве массоВая доля диоксида углерода составляет 0,30.. .0,35%. Такая концентрация является результатом процесса растворения и связывания диоксида углерода.
Растворение диоксида углерода зависит от соотношений давлеНия и температуры. Влияние давления подчиняется закону Генри, согласно которому количество газа, перешедшего в раствор, пропорционально его давлению над раствором. Влияние температуры определяется обратной зависимостью: чем выше давление и ниже температура, тем больше будет растворяться диоксида углерода.
По одному из предположений основная масса диоксида углерода находится в пиве в состоянии перенасыщения, по другому — помимо растворения происходит также химическая связь диоксида углерода с веществами пива: эфирами, этиловым спиртом, белковыми веществами, декстринами, пектинами, хмелевыми смолами.
Между отдельными формами диоксида углерода существует Подвижное равновесие:
Связанный СО2 растворенный СО2 газообразный СО2.
При повышении температуры дображивания на 1 С количество диоксида углерода уменьшается приблизительно на 0,01%.
Кроме того, имеет значение не только давление, но и продолжительность выдержки пива при этом давлении. Растворение диоксида углерода протекает медленно, часть его не успевает раствориться и накапливается над поверхностью пива, создавая в аппарате избыточное давление от 0,03 до 0,06 МПа, называемое шпунтовым. При периодическом способе брожения пиво должно находиться под постоянным шпунтовым давлением не менее 8 сут, при ускоренном—меньше.
Осветление. В процессе дображивания происходит осветление пива. Оно связано с осаждением дрожжей и соединений, вызывающих помутнения. Эти соединения состоят в основном из белковых, горьких и полифенольных веществ, а также из углеводов и небольшого количества минеральных веществ.
Процесс осветления пива зависит от ряда факторов: количества и свойств соединений, вызывающих помутнение, температуры пива, интенсивности и продолжительности дображивания, размеров и высоты аппаратов дображивания. Осветление протекает тем быстрее, чем тяжелее соединения, вызывающие помутнение. В процессе осветления клетки дрожжей подхватывают с собой на дно часть уже выделившихся белковых и хмелевых соединений.
При наличии коллоидных соединений, состоящих из белка и горьких веществ, осаждение происходит только тогда, когда из этих. соединений образуются большие комплексы. Если они появляются только после осаждения пылевидных дрожжей, тогда процесс осветления замедляется и в пиве появляется белковое помутнение. Как правило, пиво, полученное с использованием пылевидных дрожжей, особенно при непродолжительном созревании, более мутное, чем пиво, полученное с использованием хлопьевидных дрожжей. Вредные для пива бактерии, которые только при очень сильном заражении уже во время созревания вызывают помутнение, не осаждаются или осаждаются очень медленно, так что пиво длительное время остается мутным.
В процессе осветления концентрация азотистых веществ, прежде всего высокомолекулярных, уменьшается примерно на 10%. В зависимости от интенсивности дображивания и массовой доли сухих веществ начального сусла осаждаются 10…20% антоцианогенов и 3…12% горьких веществ, находящихся в молодом пиве.
На продолжительность осветления влияет и температура пива. Чем она ниже, тем медленнее протекает этот процесс. Под влиянием холода прежде всего выделяются соединения белка и горьких веществ, которые медленно осаждаются в виде мелкодисперсной мути. В результате значительного охлаждения пива в сочетании с интенсивным дображиванием эти коллоидные соединения укрупняются. В таком виде они или осаждаются, или легко удаляются путем фильтрования, что положительно влияет не только на пеностойкость и стабильность пива, но и на формирование его вкуса. Если дображивание пива происходило при плюсовой температуре, т. е. от 2 до 3 °С, а затем температура понизилась до О °С, то возникает помутнение от охлаждения. Такое пиво из-за мелкодисперсности частиц и отсутствия контактных поверхностей (дрожжей, СО;) трудно поддается фильтрованию. При теплом режиме дображивания стимулируется действие протеолитических ферментов дрожжей, вследствие чего выделяется дрожжевой белок, отрицательно влияющий на свойства пива, и прежде всего на его вкус. Например, при слишком теплом режиме дображивания и при высоком содержании дрожжей в молодом пиве повышается на 10… 15% количество а-аминоазота. Это явление также сопровождается повышением рН среды.
При интенсивном дображивании происходит движение пива в результате подъема пузырьков диоксида углерода, которые, соединяясь с контактной поверхностью клеток дрожжей, вызывают укрупнение соединений, обусловливающих помутнение, и повышают их способность к осаждению. Особенно благоприятно этот эффект проявляется, когда дображивание еще активно продолжается при низких температурах пива.
Процесс осветления зависит также от размера и высоты аппаратов дображивания. При больших размерах аппаратов эффективная площадь осветления сокращается, при чрезмерной их высоте путь оседания частиц становится большим.
Продолжительность созревания пива тоже влияет на его осветление, так как с течением времени усиливается осаждение взвесей. Однако это эффективно, когда температура низкая (—1 °С) и дображивание до окончания созревания протекает активно.
Осветление пива можно ускорить при использовании различных осветляющих средств.
К осветляющим средствам с адсорбционным действием относятся клеевые вещества, например рыбий клей, желатин. Норма внесения их колеблется от 30 до 50 г сухих клеевых веществ на 1 дал пива. Имеются и растительные осветляющие вещества — агар-агар или исландский мох, эффективны также полиамиды (перлон, нейлон, поливинилполипирролидон). Кроме того, используют бентониты, диатомиты, активный уголь, гель кремниевой кислоты, а также танин, протеолитические ферменты.
Созревание пива
При созревании происходят окончательное формирование и облагораживание вкуса и аромата готового продукта.
Молодое пиво в стадии дображивания созревает в результате физических процессов и химических реакций. Благодаря физическим процессам происходит улучшение вкуса пива при оседании дрожжей и белково-полифенольных соединений. Дрожжи придают пиву привкус молодого пива, а белково-полифе-нольные соединения — горьковатый привкус, который проявляется в нем и после осветления при повышенных температурах в цехе дображивания. Кроме того, выделяющийся диоксид углерода удаляет вещества, обусловливающие вкус и аромат молодого пива.
При созревании уменьшается окислительно-восстановительный потенциал (ОВП).
В результате химических преобразований уменьшается на 20…70% содержание ацетальдегида, придающего пиву незрелый вкус, и, наоборот, увеличивается на 10…20% количество высших спиртов, к которым относятся пропанол, изобутанол, амилол и др. Концентрация сложных эфиров, являющихся основными носителями аромата пива, увеличивается на 30…90%. Это явление объясняется реакцией различных органических кислот — уксусной, молочной, янтарной, аминокислот и др. — со спиртами, высшими спиртами и глицерином.
Количество свободных жирных кислот (гексановой, октановой и декановой) при созревании пива возрастает на 20…40.
Значительное удаление дрожжей при сепарировании молодого пива также приводит при традиционном ведении главного брожения и дображивания к описанной реакции, когда первоначально ограниченное количество диацетила увеличивается и может превысить вкусовой порог. Но если содержание а-ацетолактата в конце созревания еще недостаточно уменьшилось, то образование диацетила произойдет только после розлива в результате неизбежной при этом аэрации в течение нескольких суток. Поэтому следует уделять особое внимание уменьшению количества а-ацетолактата во время созревания пива как при традиционной технологии, так и в большей степени при способах ускоренного созревания. При теплом созревании ускоряется снижение содержания дикетонов; при недостаточном дображивании, преждевременном оседании дрожжей, слишком низкой температуре наблюдаются повышение суммарного количества диацетила и дефектный привкус.
На уменьшение суммарного количества диацетила следует обратить внимание при сокращении времени созревания. При ускоренных способах созревания успешное восстановление диацетила и ацетоина способствует улучшению вкуса пива и указывает на рациональность его применения. Ускоренные способы созревания предусматривают проведение процесса при повышенных температурах с последующей обработкой пива при низкой температуре. Применение ускоренных способов привело к созреванию пива в отдельных, изолированных аппаратах, которые в зависимости от местных условий устанавливают на открытом воздухе или в отдельном здании.
В отечественной промышленности дображивание проводят в вертикальных, горизонтальных аппаратах, а также в цилиндро-конических бродильных аппаратах.
ВЕДЕНИЕ ДОБРАЖИВАНИЯ ПИВА
Дображивание пива проводят при температуре от 0 до 2 °С в закрытых аппаратах без контакта с воздухом, под давлением диоксида углерода 0,04…0,06 МПа.
Заполнение аппарата дображивания. Перед заполнением аппарата проверяют всю арматуру, на крановую втулку изнутри устанавливают полый цилиндр высотой 10 см для сбора и вывода осадка дрожжей перед фильтрованием пива. Люк в аппарате герметически закрывают и оставляют открытым только воздушный кран, через который вытесняется пивом воздух из аппарата. Аппараты наполняют пивом снизу самотеком или при помощи насоса. Пивом заполняют 96…98% геометрического объема, а остальной объем (2…4%) — газовое пространство.
Перекачивание пива. Для получения пива одинакового качества и, если необходимо, выравнивания разных партий пива по массовой доле сухих веществ в начальном сусле рекомендуется молодое пиво из разных бродильных аппаратов перекачивать в один аппарат дображивания через смеситель. Подачу пива прекращают после появления пены из воздушного крана. В течение двух суток аппарат должен быть заполнен.
Перекачивание пива следует производить осторожно, без гидравлических ударов, чтобы не поднимались дрожжи в аппарате и потери диоксида углерода были как можно меньше.
Температуру перекачиваемого молодого пива следует выбирать так, чтобы дображивание начиналось через 1…2 дня. Особенно при перекачивании в стальные аппараты пиво не должно быть слишком холодным. При нормальной температуре подвала 2 °С температура пива при перекачивании должна быть приблизительно 5 °С. Процесс дображивания вначале протекает очень интенсивно. Температура перекачиваемого пива выше, чем температура цеха дображивания.
При прохождении через трубопровод и заполнении аппаратов освобождается часть диоксида углерода и пиво частично аэрируется. Благодаря этим изменениям и также тому, что дрожжи в пиве лучше рассеиваются, повышается их активность. После начала активного дображивания и полного вытеснения воздуха диоксидом углерода из аппарата дображивания приступают к шпунтованию.
Шпунтование. Процесс создания определенного постоянного избыточного давления в аппаратах для насыщения пива диоксидом углерода называется шпунтованием. Его производят подключением шпунтового аппарата (шпунтаппарата) или закрытием наглухо шпунтового отверстия винтовым шпунтом. В последнем случае применяют металлические шпунтовые кольца с внутренней резьбой, а в шпунт ввинчивают металлическую втулку с воздушным краном для присоединения манометра, по которому контролируют дображивание. Начало и продолжительность такого шпунтования устанавливают практическим путем.
Для поддержания заданного давления в аппарате и удаления из него избытка диоксида углерода применяют механические (рычажные и сильфонные) шпунтаппараты.
Правильный выбор момента шпунтования очень важен для оптимального хода дображивания. Шпунтовать надо в таком интервале времени после перекачивания пива, чтобы при дображивании было обеспечено образование достаточного количества диоксида углерода. Ошибкой является как преждевременное, так и запоздалое шпунтование.
Время шпунтования определяется прежде всего объемом сбраживаемого экстракта, а также количеством и бродильной способностью дрожжей в молодом пиве. Обычно шпунтование считается своевременным, если давление в первые же дни медленно возрастает и потом быстро достигает требуемого значения. Освободившийся диоксид углерода проходит через шпунтаппарат равномерно и без сильных толчков. Важно достигнуть требуемого избыточного давления в соответствующий временной интервал перед розливом пива. Продолжительность выдержки пива при избыточном давлении важна для хорошего связывания диоксида углерода.
Выбор избыточного давления зависит от условий дображивания. Обычно давление колеблется от 0,03 до 0,06 МПа. Чем выше температура при дображивании, тем выше должно быть шпунтовое давление (при этом оно не должно превышать разрешенного для данного вида емкости, обычно не выше 0,06 МПа).
Недостатком считается поддержание слишком высокого избыточного давления, при котором в пиве скапливается диоксид углерода и оно получается пере шпунтованным. Причина этого — неправильная работа шпунтаппарата или забивка трубопроводов. В перешпунтованном пиве часть диоксида углерода удерживается только из-за высокого давления. Эта часть газа быстро улетучивается, как только давление снизится, и тогда увлекается также и часть связанного диоксида углерода.
Перешпунтованное пиво плохо разливается, имеет плохую пенистость и главным образом меньшую стабильность пены.
Удаление дрожжей. По окончании дображивания следует по возможности предотвратить подъем осевших дрожжей и попадание их в пивопровод и фильтр. Поэтому после спуска пива в аппаратах дображивания остаются дрожжи (называемые отстойными) и часть пива — отстой. На отстой приходится 0,1…0,3% общего объема аппаратов дображивания в зависимости от способа работы, осаждения дрожжей и использованного выпускного устройства. Чтобы сократить потери, отстой следует использовать полностью.’ Свежий отстой, хороший по качеству, необходимо удалять из аппаратов в тот же день, когда было перекачено пиво, иначе они легко загрязняются. Отстой перемешивают в аппарате дображивания с отстойными дрожжами, и затем он отсасывается в сборник.
Окончание дображивания. Продолжительность дображивания для пива каждого наименования колеблется от 11 до 90 сут, а для сортов, которые пастеризуются, — до 6…9 мес.
За двое суток до окончания дображивания пива отбирают пробу из аппаратов и определяют содержание алкоголя, кислотность, цветность, массовую долю сухих веществ в начальном сусле, действительный экстракт и действительную степень сбраживания.
В процессе дображивания контролируют температуру, осветление пива и давление в аппаратах.