ПИВОВАРІННЯ

Пивоварна промисловість має багаті традиції: багато пивовари використовують технології, що практично не змінилися за останні 100 років. Нові технологічні прориви в процесі пивоваріння зустрічаються досить рідко, так як більшість пивоварів побоюються, що зміни можуть або погіршити якість, або позначитися на популярності бренду. В останні роки ситуація почала змінюватися: шляхом об’єднань і злиттів сформувалися великі пивоварні компанії, а посилилася конкуренція на пивному ринку змусила пивоварів проводити більш ефективну цінову політику, ніж раніше. В даний час для підвищення продуктивності праці, зменшення витрат на енергію або для створення нових продуктів стали застосовувати технологічні інновації.
Напевно, якийсь сегмент ринку завжди залишиться за дрібними виробниками пива. Проте, великі пивоварні компанії повинні більш пильно стежити за технологічними новинками. Вдале застосування технічних інновацій в процесі пивоваріння в значній мірі визначить силу і конкурентоспроможність пивоварів в майбутньому.

Традиційний процес пивоваріння

Сировина

Солод. Процес пивоваріння зазвичай починається з обробки крахмалосодержащих зернових культур, крохмаль яких під дією ендогенної ферментативної активності зерна сахарізуется. Зазвичай джерелом крохмалю служить соложеном ячмінь. Пивоварний ячмінь відрізняється від харчового: пивовари вважають за краще дворядний озимий ячмінь з великими зернами. Хоча у ячменю є деякі технологічні переваги – він легко піддається солодоращения, а ячмінна оболонка широко використовується в процесі фільтрування в фільтр-чані, – його застосування пояснюється швидше за традиціями, ніж технічною або економічною необхідністю. У багатьох випадках ту чи іншу кількість солоду замінюється добавками, тобто іншими джерелами крохмалю (зазвичай рисом або кукурудзою), а іноді навіть цукровимисиропами.
Солодоращение ячменю потрібно для ініціації ферментативної активності зерна і первинного його перетворення (перетворення крохмалю амілазою в зброджувані цукру, а також розщеплення полісахаридів, що містяться в клітинній стінці, під дією (? -Глюканаз і ксиланазу). Процес солодоращения можна розглядати як пророщування зерен з наступною тепловою обробкою (сушінням) для переривання цього процесу пророщування на деякій ранній стадії. при різних умовах солодоращения і сушки отримують різні види солоду, при цьому важливим параметром є рівень модифікації солоду, тобто ступінь розщеплення крохмалю і? -глюкана в ході солодоращения. Ще одним важливим параметром служить колір солоду, який залежить перш за все від температури сушіння. Бліді типи солоду, сушіння яких здійснюється при відносно низьких температурах (не більше 80 ° С), зазвичай використовують для приготування табірного пива (низового шумування). більш темні типи солоду (мюнхенський, карамельний та ін.) отримують сушкою при більш високих температурах і застосовують для приготування особливих сортів пі ва. Такі солоду надають пиву характерні смако-ароматичні властивості і колір.
У деяких місцевих сортах пива значну частину соложеном ячменю замінюють пшеницею, а іноді житом або вівсом. Велика кількість несоложеним зернових культур використовують для отримання мутного, нефільтрованого пива (так званого «живого»).
Вода. Готове пиво на 90% складається з води, і не варто забувати, що якість води в пивоварінні – один з основних параметрів, і до неї повинні пред’являтися такі ж високі вимоги, як і до питної води.
Велике значення має вміст у воді мінеральних речовин, так як деякі з них (наприклад, солі магнію і цинку) важливі для здійснення швидкого і правильного бродіння і, більш того, можуть визначати «характер» деяких особливих сортів пива (наприклад, явно виражений сірчаний – у елю Burton).
Якщо раніше пивовари залежали від якості місцевої води, то в даний час стало можливим вибирати для виробництва пива воду потрібної якості з необхідним вмістом мінеральних речовин.
Хміль. Використання хмелю в пивоварінні сходить до середньовіччя, коли їм замінювали деякі спеції. В наші дні пивовари додають хміль насамперед через його гіркоти і ароматичних властивостей, але він має і антисептичними властивостями.
Хміль зазвичай додають під час кип’ятіння сусла, в ході якого?-Кислоти хмелю ізомеризуються, що дуже важливо для отримання потрібної гіркоти готового пива. Іноді свіжий хміль додають під час бродіння готового пива для компенсації втрат летючих сполук в ході кип’ятіння сусла і утримання в пиві аромату хмелю (цей метод називають «сухим охмеління)».

Хміль можна додавати у вигляді шишок або подрібненим, але останнім часом частіше застосовують порошковий хміль, спресований в гранули ( «гранульований»). У гранульованого хмелю більше насипна щільність, ніж у хмелю в стосах, він простіше в час транспортування та зберігання, але порошковий хміль швидше окислюється, в зв’язку, з чим гранули хмелю повинні бути відповідним чином упаковані.
Ароматичні сполуки і?-Кислоти хмелю екстрагують яким-небудь розчинником (спиртом з низкомолекулярной масою, кетонами, гексаном) або рідким СО2. В екстракті розчинення і ізомеризація ос-кислот хмелю відбуваються швидше, ніж в шишках.
Дріжджі. Дріжджі – це один з найважливіших компонентів, що визначають смак і аромат пива. Пивоварні дріжджі відносяться до роду Saccharomyces і зазвичай класифікуються як Saccharomyces cerevisiae, але штами пивоварних дріжджів набагато складніше, ніж типовий штам цього виду: пивоварні дріжджі являють собою звичайно полі- або анеуплоїдних (многохромосомние) штами і рідко спорулирующих. Пивовари розрізняють верхові дріжджі (раніше їх відносили до S. cerevisiae) і низові (належали раніше до S. carlsbergensis і S. uvarum). Верхові дріжджі, використовувані для виробництва елю, бродять при відносно високих температурах (18-25 ° С) і в кінці бродіння збираються на поверхні збродженого сусла. Низові дріжджі використовують для приготування табірного пива методом низового бродіння. Температура бродіння у них нижче (8-12 ° С), і в кінці бродіння вони осідають на дно танка. Низові дріжджі біохімічно відрізняються від верхових по утилізації мелібіози і рафінозі. Відносно недавно були описані і інші фенотипічні відмінності між ними – зокрема, модель змішаного зброджування вуглеводів, транспорт вуглеводів і чутливість до катіонів. Порівняння геномів деяких штамів низових і верхових дріжджів. Якщо у штамів дріжджів верхового бродіння спостерігається сильна мінливість, то штами дріжджів низового бродіння відбуваються, як правило, від одного-єдиного штаму, отриманого, швидше за все, гибридизацией S. cerevisiae верхового бродіння і S. monacensis низового шумування.
Деякі особливі типи пива отримують із сумішей дріжджових культур, в які можуть входити дріжджі інших родів, – зокрема, Brettanomyces (наприклад, в пиві Гез (Gueuze) або навіть молочнокислі бактерії (в пиві Gueuze, Berliner Weisse, в бельгійських кислих елях).

Виробництво сусла

Затирання. Затирання потрібно для продукування і екстрагування з солоду зброджуваний Сахаров. Отже, щоб поліпшити розчинення екстрагуються матеріалів, солод потрібно подрібнити, причому оболонка солоду повинна залишитися неушкодженою, так як вона служить природним фільтром в ході фільтрування затору. Подрібнюють солод в кульковою млині, де різні фракції обробляються окремо в залежності від розмірів частинок. Іноді зерна піддають обробці парою, підвищуючи тим самим вміст вологи в оболонці (вологий помел). При такій обробці оболонка гірше дробиться, дозволяючи краще подрібнити інші фракції зерна.
Солодовий борошно змішують з водою і для кращого розщеплення ферментами високомолекулярних сполук (полісахаридів і білків) нагрівають. Найпростіший спосіб – це затирання солоду водою постійної температури: солод замочують протягом певного часу при температурі близько 65 ° С. Таке затирання відбувається в одній ємності, використовуваної також і для фільтрування (видалення нерозчинних фракцій), – його часто застосовують в Великобританії при виробництві сусла
для елю, але такий спосіб затирання можна використовувати тільки при роботі з добре модифікованим солодом. Для менш модифікованого солоду температура при затирання повинна змінюватися. Її збільшують до оптимальної для тих чи інших необхідних для пивовара ферментативних реакцій і деякий час підтримують постійною. Для дії протеази оптимальна температура зазвичай дорівнює 50 ° С (білкова пауза), для максимальної активності? -Амілази – 62 ° С (мальтозна пауза), а оптимальна температура для дії? -Амілази – 72 ° С (осахаривающих пауза). ? -Амилаза – це ендоферменти, що розщеплює молекулу крохмалю на досить великі фрагменти, тоді як? -Амилаза гидролизует крохмаль до мальтози. Оскільки? -Амилаза діє при більш низькій температурі, ніж? -Амилаза, при традиційному затирання неможливо досягти повного перетворення крохмалю в мальтозу: деякі більші полісахариди (декстрини) залишаються в суслі. Щоб домогтися достатньою мірою оцукрювання, необхідно ретельно витримувати температурні паузи.
Затирання солоду зі зміною температури виробляють, нагріваючи сусло в котлі з Місильний органом або за допомогою часткового кип’ятіння сусла. В останньому випадку частина сусла відкачують в інший котел, нагрівають до температури кипіння, а потім повертають в основний затор. При змішуванні цих двох частин сусла температура затору збільшується. Таке часткове кип’ятіння сусла особливо корисно при використанні добавок, так як дозволяє обробляти несоложеним сировину (температура клейстеризації крохмалю якого зазвичай вище, ніж у солоду) окремо.
Фільтрування. Після затирання рідина (сусло) відокремлюють від дробини зазвичай за допомогою фільтр-чана або фільтр-преса. Фільтр-чан представляє собою ємність з плоским перфорованим дном. На початку процесу фільтрування оболонка швидко осідає на дно посудини і через кілька хвилин утворює додатковий природний фільтр. В цей час сусло рециркулює і після утворення такого фільтра фільтрується через оболонки зерен. Фільтруванням в фільтр-чані отримують сусло відмінної якості, тобто чисте сусло з низьким вмістом ліпідів, але таке фільтрування займає досить багато часу, а подальше видалення дробини представляє певні труднощі.
Однією з різновидів фільтр-чана є майшфільтр – ємність з трубками трикутного перетину замість перфорованого дна. При одній і тій же площі дна область фільтрування тут більше. Дренаж здійснюється швидше, сусло виходить хорошої якості, але дробина виходить занадто вологою.
Рамний фільтр складається з декількох порожніх рам і пластин, розділених фільтрує тканиною. Сусло закачують в ці рами, і, як і в фільтр-чані, на них утворюється фільтр з оболонок. Такий спосіб фільтрування швидше і легше автоматизується, ніж з використанням фільтр-чана, але в відфільтрованому суслі міститься більше ліпідів, і воно не таке прозоре.
Після основного фільтрування фільтр промивають, щоб витягти з дробини якомога більше зброджуваний Сахаров. Така промивка фільтра збільшує вихід екстракту при фільтруванні, але призводить до розбавлення сусла, що слід компенсувати випаровуванням в ході його кип’ятіння.
Кип’ятіння сусла. Сусло кип’ятять, щоб інактивувати ферменти (амілази, протеази,? -Глюканази) і стерилізувати живильне середовище для подальшого бродіння, однак у кип’ятіння сусла є й інші побічні, але не менш важливі ефекти. В ході кип’ятіння протягом 1,5 або 2 ч білки коагулюють під Бездіяльність температури, що грає важливу роль у фізичній стабілізації пива: недостатня коагуляція білків призводить до можливого помутніння готового пива в ході зберігання. Кислоти хмелю утворюють ізомери, і під дією реакцій Майяра відбувається утворення нових смако-ароматичних з’єднань. Ті ж реакції Майяра роблять колір сусла більш темним (колір є важливим якісним показником для світлих сортів пива), і освіту небажаного кольору може служити приводом для скорочення часу кип’ятіння.
В ході кип’ятіння випаровуються деякі небажані леткі сполуки – зокрема, діметилсульфід (ДМС), що утворюється з солоду. Крім того, сусло при випаровуванні концентрується зі швидкістю близько 8% / год.
Кип’ятіння зазвичай ведуть у відкритому танку при атмосферному тиску з підведенням тепла через сорочку або вбудований теплообмінник.

Бродіння і дображивание

Бродіння. Після кип’ятіння сусла з нього витягують продукти гарячого розкладання (за допомогою вірпула, центрифуги або відстійного резервуару), потім сусло охолоджують, насичують киснем і засівають дріжджами. На більшості пивоварних заводів використовуються чисті дріжджові культури, але іноді використовують дріжджі, зібрані після попереднього бродіння. Щоб уникнути контамінації та деградації використовуваного штаму, пивовари звичайно застосовують дріжджі лише кілька разів. У такому випадку через певні проміжки часу нову дріжджову культуру спочатку вирощують, потім розмножують в лабораторії, а потім нею замінюють засевной дріжджі.
Температура і тривалість бродіння залежать від типу виготовляється пива. При варінні пива низового бродіння (табірного) бродіння ведуть близько 7 днів (наприклад, для сусла «нормальної щільності», що становить 12 ° за шкалою Плато, тобто 12 г цукру на 100 г розчину). У елів, температура бродіння яких вище, тривалість бродіння зазвичай менше.
В ході бродіння цукор (в основному мальтоза і меншу кількість глюкози, сахарози, фруктози і мальтотріози) перетворюється в спирт. На цьому етапі утворюються також важливі смако-ароматичні сполуки – складні ефіри (етилацетат, ізоа-мілацетат і т. Д.) І вищі спирти (пропанол, бутанол, ізоаміловий спирт і т. П.), Які суттєво впливають на органолептичні властивості готового пива .
При приготуванні табірного пива після основного бродіння слід процес доброджування, що триває кілька тижнів. Більшість елів не вимагає такого тривалого доброджування і фільтрується незабаром після ферментації, але деякі особливі сорти пива (переважно місцеві) піддаються дображиванию (або в пляшках, або в дерев’яних бочках). У таких випадках потрібно відповідним чином коригувати процеси доброджування і фільтрування.
Раніше бродіння здійснювалося у відкритих ємностях, але в даний час на більшості пивоварних заводів використовують закриті Цилиндроконические танки (ЦКТ), конічна форма дна яких полегшує збір дріжджів, які осідають в ході низового шумування пластівцями на дно.
Огляд різних моделей бродильних чанів і ЦКТ, включаючи нетрадиційні конструкції.
Дображивание. Після основного бродіння пластівчасті (флокулірований) дріжджі збирають, а пиво охолоджують для подальшого доброджування. В ході дображивания сбраживаются залишилися цукру, і пиво насичується виділяється двоокисом вуглецю (СО2). При цьому визначається смак пива, перш за все через скорочення кількості диацетила, що надає продукту маслянистий присмак. Діацетил є побічний продукт синтезу ізолейцину і валіну і утворюється в ході декарбоксилювання а? -Ацетолактата. Дріжджі відновлюють діацетил до ароматически нейтральних сполук – ацетоина і бутандіолу. При доброжуванні відбувається подальша флокуляция дріжджів, внаслідок чого пиво стає ще більш прозорою. Класичне дображивание може займати кілька тижнів і далі місяців. Воно проводиться в закритих невисоких ємностях або, що більш поширене в даний час, в циліндроконічних танках – таких же, які застосовуються для основного бродіння. Після доброджування пиво для видалення залишилися дріжджів можна відфільтрувати, після чого воно готове до розливу в пляшки і вживання.
Готове пиво. Детально описати тут всі сорти пива неможливо – їх існує величезна кількість: різного кольору (від майже прозорого до майже чорного), з різним вмістом спирту (від безалкогольного до більш ніж з 12% об.), З різним смаком (від нейтрального до гіркого, кислуватого і навіть гострого), і інформацію про ті чи інші сортах і типах пива можна знайти в спеціальній літературі. Ми вже відзначали, що більшість сортів пива має явно виражений місцевий колорит, а найбільшим попитом у світі користується пиво пльзенського типу (Pilsener) – світле пиво (кольоровість близько 7 одиниць за шкалою ЄВС) з щільністю 12-13 ° за шкалою Плато і з вмістом спирту близько 5% об. з різним ступенем гіркоти в різних країнах (від нейтрального смаку в США до дуже гіркого в ФРН – від 16 до 30 одиниць гіркоти по ЄВС).

Джерело: Спиртні напіткі.Особенності бродіння і виробництва. 2006р.