Технология производства пива

Сырьё

В качестве сырья для производства пива используют: ячмень, из которого получают пивоваренный светлый, темный, карамельный и жженый солод; хмель и экстракты хмеля; дрожжи пивные низового и верхового брожения; воду; несоложеные зернопродукты (ячмень, крупы рисовую и кукурузную); сахар и другие вспомогательные материалы, разрешенные органами Минздрава России.

Ячмень. Наиболее используемый для пивоварения злак, обладающий такими особенностями, как агрономическая пластичность растений, благоприятный химический состав зерна и его строение.

Поскольку пиво получают не непосредственно из зерна, а из выращенного из него солода, важным показателем качества является способность прорастания — это процент зерен, проросших на пятые сутки солодоращения. Способность прорастания для пивоваренного ячменя первого класса должна быть не менее 95 %, второго — не менее 90 %. Свежеубранный ячмень не перерабатывают, на заводе должен быть запас прошлогоднего ячменя (переходящий остаток) для работы сроком на 1 мес.

Вода. Солевой состав воды влияет на скорость и интенсивность ферментативных процессов, растворимость смол хмеля, процесс брожения. Вода для производства пива должна удовлетворять требованиям ГОСТа на питьевую воду.

Хмель. В производстве пива используют шишки хмеля — женские неоплодотворенные соцветия, которые и называют хмелем.

Значение хмеля в пивоварении определяется его свойствами придавать пиву характерный аромат, специфический вкус, усиливать биологическую стойкость сусла и пива, способствовать пенообразованию. Этими свойствами хмель обладает благодаря содержанию в шишках специфических горьких и ароматических веществ, смол, полифенольных соединений и эфирных масел.

Пивные дрожжи. Для сбраживания пивного сусла применяют дрожжи определенных рас. Они бывают низового и верхового брожения. Пивные дрожжи низового брожения сбраживают сусло при температуре 6… 12 °С и по окончании брожения оседают плотным слоем. Пивные дрожжи верхового брожения сбраживают сусло при температуре 14…25 °С и к концу брожения собираются на поверхности. Дрожжи верхового брожения применяют редко и в основном для получения темных или специальных сортов пива.

Технология производства солода

Солод из ячменя получают по следующей технологии: очистка и сортирование ячменя, замачивание ячменя, солодоращение, сушка свежепроросшего солода, освобождение сухого солода от ростков и полировка.

Очистка и сортирование. Поступающее из склада на производство солода зерно ячменя содержит ряд примесей, которые затрудняют процесс солодоращения и снижают качество солода. Зерно очищают от разных примесей, мелких, невыполненных, битых зерен на воздушно–ситовом сепараторе и триере. Как правило, зерно подвергается очистке дважды: первичной — перед хранением и вторичной — непосредственно перед переработкой.

Необходимость сортирования ячменя обусловлена тем, что зерна различного размера по–разному впитывают влагу. Мелкие зерна интенсивнее поглощают влагу и в дальнейшем быстрее развиваются, чем крупные.

Замачивание. Важнейшие условия для прорастания зерна — достаточная влажность, соответствующая температура и наличие кислорода. Основная цель замачивания — увлажнение зерна до содержания влаги, оптимального для проращивания. Наиболее активное и равномерное прорастание ячменя обеспечивается при влажности 43…45 %. Вода обеспечивает переход растворимых питательных веществ в раствор и транспортирование их к зародышу, а также создает возможность для проникновения в эндосперм ферментов, которые переводят резервные вещества зерна в растворимые, усвояемые зародышем.

Очищенное и отсортированное зерно замачивают в специальных замочных аппаратах периодического или непрерывного действия, которые оборудованы устройствами для подачи свежей воды и сжатого воздуха для аэрации, а также для перемешивания и перекачивания зерна.

Замачивание ведут при низкой температуре (10… 16 °С), так как чем выше температура воды для замачивания, тем быстрее зерно насыщается водой, но при этом возрастает опасность активизации микробиологических процессов, развития патогенных микроорганизмов.

Время замачивания зависит от сортовых особенностей ячменя, погодных условий его выращивания, особенно во время уборки, способов сушки зерна и замачивания и составляет 46…62 ч.

Сушка солода.

Сушат свежепроросший солод для удаления влаги с целью приведения его в стойкое состояние при хранении, а также придания ему специфических вкуса, цвета и аромата при сохранении высокой ферментативной активности. Кроме того, сушка облегчает удаление ростков и придает солоду хрупкость, необходимую для дробления. Во время сушки в солоде происходят глубокие физические, физиологические и биохимические изменения.

Для сушки солода применяют сушилки двух видов: горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные солодосушилки бывают периодического и непрерывного действия. Наиболее распространены одно- и двухъярусные горизонтальные сушилки периодического действия. Сушка в них проходит с перерывами на выгрузку сухого и загрузку свежепроросшего солода. Температура теплового агента от 45 до 80… 105 °С. В сушилке непрерывного действия процесс сушки происходит в плотном слое свежепроросшего солода, движущемся сверху вниз навстречу сушильному агенту. При непрерывном противотоке обеспечиваются требования к соотношению между температурой сушильного агента и влажностью солода. Этим он выгодно отличается от слаборегулируемого процесса в сушилке периодического действия.

Особую технологию сушки применяют для получения карамельного и жженого солодов, используемых для изготовления особых темных сортов пива.

Отделение ростков и хранение солода.

Немедленно после окончания сушки солод освобождают от ростков с помощью росткоотбивной машины. Эту операцию нельзя откладывать, так как иначе ростки наберут влагу и потеряют хрупкость, а процесс «отбивки» будет затруднен. Наличие в солоде ростков придает пиву горечь, неприятный привкус.

Свежевысушенный солод непригоден для выработки пива. Он плохо фильтруется, дает мутное сусло, хуже осахаривается, чем выдержанный солод, и все это отрицательно сказывается на качестве пива.

Солод перед переработкой отлеживается 3…4 недели. При хранении влажность солода повышается до 5…6 %, но не более.

Перед подачей для производства пива сухой солод пропускают через полировочные машины, в результате чего окончательно оттираются ростки, с поверхности солода удаляется пыль — он становится блестящим, полированным.

Приготовление сусла

Пивное сусло — это водный раствор экстрактивных веществ, извлеченных из применяемых для производства пива зернопродук- тов. Процесс его получения состоит из следующих основных этапов: дробление солода и несоложеных материалов, затирание солода, фильтрация сусла, его кипячение, охмеление и охлаждение.

Дробление солода. Перед дроблением солод и несоложеное сырье очищают от посторонних примесей. Для удаления пыли и остатков ростков солод пропускают через полировочную машину. Основная цель дробления солода — облегчение и ускорение физических и биохимических процессов растворения эндосперма и перехода экстрактивных веществ в водный раствор.

Солод дробят в сухом или увлажненном (мокром) виде. Для измельчения сухого солода применяют специальные четырех- и шестивальцовые дробилки.

Затирание. Это процесс смешивания дробленых зернопродуктов с водой. Цель затирания — экстрагирование растворимых веществ солода и несоложеного сырья, превращение под действием ферментов нерастворимых веществ в растворимые и перевод их в раствор. Вещества, перешедшие в раствор называют экстрактом. Затирание включает три стадии: смешивание измельченных зернопродуктов с водой, нагревание и выдерживание полученной смеси при заданном температурном режиме. Смесь дробленых зернопродуктов с водой называют затором.

Способы затирания. Приготовление затора начинают со смешивания дробленых зернопродуктов с водой при температуре 37-. 40 °С. Далее затирание проводят настойным или отварочным способом.

Настойный способ заключается в постепенном нагреве всего затора до 70 °С со скоростью 1 °С/мин и выдерживании при температуре 40, 52, 63 и 70 °С по 30 мин. Затем затор нагревают до 72 °С и выдерживают до полного осахаривания по пробе на йод. Осахарен- ный затор подогревают до 76…77 °С и направляют на фильтрование.

Отварочный способ характеризуется тем, что путем кипячения отдельных частей затора (отварок) и последующего смешивания с некипяченой частью температура всего затора повышается до 75 °С.

Фильтрование затора. Осахаренная заторная масса состоит из твердой фазы — нерастворенных частей дробленого солода (дробины) и жидкой фазы — водного раствора экстрактивных веществ (сусла). Цель фильтрования — отделить пивное сусло от дробины. Однако дробина задерживает значительное количество экстракта, который извлекается промыванием ее горячей водой (выщелачиванием). Таким образом, процесс фильтрования подразделяют на две стадии: сначала происходит фильтрование первого (основного) сусла, а затем выщелачивание экстракта, задержанного дробиной.

Кипячение сусла с хмелем. Цель кипячения — стабилизация состава сусла и ароматизация его хмелем. Кроме того, кипячением достигаются упаривание сусла до установленной для каждого сорта концентрации, инактивация ферментов, коагуляция белков и стерилизация сусла. Ароматизация сусла происходит в результате растворения в нем специфических составных частей хмеля и химического взаимодействия между сахарами и продуктами распада белков (реакция меланоидинообразования). Стерилизацией сусла и разрушением ферментов достигается стабильность химического состава сусла, что необходимо для обеспечения чистого брожения и получения стойкого продукта.

Упаривание отделенного от дробины пивного сусла и кипячение его с хмелем происходят в сусловарочном аппарате, который имеет ту же конструкцию, что и заторный аппарат.

Следующий этап пивоварения — отделение хмелевых частей в хмелеотделителе, находящемся обычно под сусловарочным котлом, из которого сусло с хмелевой дробиной поступает самотеком. Хмелевая дробина задерживается на сите, а сусло проходит через него и направляется к центробежному насосу, которым перекачивается в установку для охлаждения и осветления. Хмелевая дробина содержит остатки сусла, поэтому ее промывают горячей водой, которую присоединяют к суслу.

Охлаждение и осветление сусла. Цель этой операции — подготовить сусло к сбраживанию. В горячем охмеленном сусле полностью отсутствует кислород, в нем содержатся грубые взвеси, образовавшиеся при кипячении сусла с хмелем. Отсутствие кислорода в сусле препятствует размножению дрожжей, а наличие взвесей отрицательно влияет на процесс сбраживания и коллоидную стойкость пива. При охлаждении сусло насыщается кислородом и осаждаются взвешенные частицы. Пиво хорошего качества характеризуется высокой степенью осветления.

Процесс охлаждения проводят в две стадии. Первая стадия — сусло в отстойных аппаратах охлаждают до 60 °С и отстаивают в течение 1,5…2 ч для осаждения грубых взвесей, т. е. охлаждение происходит сравнительно медленно. На этой стадии нельзя допускать понижения температуры ниже 60 °С во избежание развития микроорганизмов. Эта опасность особенно велика при медленном охлаждении сусла от 40 до 20 °С. Вторая стадия — быстрое охлаждение до 6… 16 °С в пластинчатых холодильниках (теплообменниках). В зависимости от дальнейшей технологии брожения сусло охлаждают до 6…7 или 14…16 °С.

Сбраживание пивного сусла и дображивание пива

Спиртовое брожение — основной процесс превращения сусла в пиво. Процесс брожения состоит из главного брожения и дображивания. При брожении химический состав сусла изменяется за счет сбраживания Сахаров, потребления веществ сусла на построение новой массы дрожжей, выделения в среду веществ дрожжами в процессе их жизнедеятельности. В результате брожения Сахаров в пиве накапливаются спирт, диоксид углерода и различные побочные продукты, которые в значительной степени определяют органолептические показатели пива. В результате главного брожения сусло превращается в молодое пиво, которое еще не является товарным продуктом. Поэтому его направляют на дображивание и созревание. При дображивании протекают в основном те же процессы, что и при главном брожении, но более медленно. При этом пиво осветляется, что связано с выпадением в осадок дрожжей, которые адсорбируют на себе белковую муть и другие взвеси. Кроме того, происходят коагуляция и осаждение хмелевых смол, белковых и дубильных веществ. Очень важный процесс при дображи- вании — формирование вкуса и аромата пива, исчезновение характерного для молодого пива привкуса дрожжей и хмелевой горечи.

Главное брожение проводят в бродильных аппаратах открытого или закрытого типа. Бродильное отделение обычно располагают под холодильным для удобства транспортировки сусла самотеком. В бродильном отделении или вблизи него располагают станцию чистой культуры пивных дрожжей и помещение для их обработки.

Основные требования к условиям бродильного отделения едины для всех вариантов: оно должно быть чистым, сухим (относительная влажность воздуха около 70 %), температура воздуха 6…8 °С, иметь хорошую вентиляцию для удаления выделяющегося при брожении диоксида углерода.

Главное брожение бывает холодное и теплое. Первое протекает при температуре 5…8 °С, а второе — 7… 12 °С.