Несоложеное сырье в пивоварении

            Приготовление затора начинают со смешивания дробленых зернопродуктов с водой при температуре 37-40 °С, которое осуществляется в заторном аппарате при включенной мешалке. Далее затирание ведут настойным (инфузионным) или отварочным (декокционным) способами. Количество измельченных зернопродуктов называют засыпью, объем применяемой воды — наливом, а полученный продукт — затором. Обычно на затирание 100 кг зернопродуктов расходуют  350-500 дм³  воды.

             Целью затирания является экстрагирование растворимых веществ солода и несоложеного сырья и превращение нерастворимых веществ в растворимые с последующим переводом их в раствор под действием ферментов солода и применяемых ферментных препаратов.  Вещества, перешедшие в раствор, называют экстрактом. [6]

 

 

 

 

Схема: основные технологические этапы производства пива

 

Затирание с рисом.

         Из несоложеного сырья наиболее тяжелым для переработки является рис. Зерна рисового крахмала очень невелики и твердые. В теплой воде зерна набухают очень медленно. Для их клейстеризации следует поднимать температуру до 75-80°С или выше, но при такой температуре амилазы быстро погибают, так что при переработке риса нужно использовать другие методы.

        Кроме того, рисовый крахмал очень сильно набухает при клейстеризации – значительно больше, чем у других видов зернопродуктов, и поэтому клейстер легко может пригореть. Если затирать густо, то набухание может быть таким сильным, что у мешалки не хватит мощности и если не принять никаких мер, то она остановится. Поэтому чтобы α-амилаза солода смогла разжижить очень сильно загущенный клейстер, следует искать компромиссное решение. α-амилаза при 80°С инактивируется за короткое время и не способна больше к разжижению. Имеется несколько путей решения проблемы:

1. если рисовый затор не очень густ, то опасность пригорания не большая. Для растворения риса зачастую применяют котел для разваривания несоложеного сырья. В более старых заторных агрегатах – это герметичный котел, в котором рисовый затор под давлением (при температуре выше 100°С) клейстеризуется и оптимально растворяется; в настоящее время затор из несоложеного сырья кипятят обычно без избыточного давления, так как полученное увеличение выхода экстракта едва ли стоит расхода дополнительной энергии.
2. Рисовую крупку затирают вместе с 10-20% солодового затора и выдерживают 10-20 мин при 78°С. При этом почти все рисовые зерна крахмала клейстеризуются, разжижаются и почти не возникает опасности, что при последующем кипячении рисовый затор пригорит.
3. Еще одна возможность состоит в том, чтобы рисовый затор с 10-20% солодового затора медленно нагревать до температуры свыше 80°С, чтобы клейстеризующийся крахмал разжижать еще оставшейся активной α-амилазой солода.
4. Совершенно надежный метод состоит в том, что бы добавлять товарную термостойкую α-амилазу бактериального происхождения, которая еще сохраняет свою активность при температурах выше 80°С и при этом разжижает всякий рисовый затор. [2]

Затирание с кукурузой.

          У зерен кукурузы имеются зародыши с высоким содержанием жиров (до 5%). Кукуруза поступает на предприятие без зародышей в форме крупки или хлопьев.

          Крупка предлагается в тонкоразмолотом виде; ее обычно подают в развариватель несоложеного сырья с добавлением солода или без него, растворяют и клейстеризуют.

         Хлопья расплющивают в вальцовом станке для приготовления хлопьев. В заключение проводят приблизительно при 160°С клейстеризацию и сушку в сушилке с псевдокипящим слоем. Обработанные таким образом хлопья можно подавать в заторный аппарат без дальнейшей предварительной обработки.

Мука может подаваться в заторный аппарат без предварительной  обработки; сироп добавляется в сусловарочный котел перед перекачкой готового сусла на участок осветления и охлаждения.

        Для дальнейших стадий приготовления осахаренных заторов с кукурузой примняют технологически режимы, используемые для чистого солодового затора, причем, как правило, - двухотварочные способы затирания. [2]

Затирание с ячменем.

       Ячмень без добавления ферментов можно в количестве до 20% перерабатывать с солодом как несоложеное сырье. Существует две возможности предварительной обработки ячменя:

   - в виде ячменного помола, полученного измельчением очень твердых ячменных зерен в отдельном вальцовом станке или молотковой дробилке; при этом крепко соединенные с эндоспермом оболочки также измельчаются, что следует учитывать при фильтровании затора;

   - в виде ячменных хлопьев, полученных плющением в специальном плющильном станке; этот метод очень дорог и его использование в пивоварении приводит к повышенным затратам.

        Предварительно подготовленное таким образом ячменное сырье можно перерабатывать вместе с солодовым затором. Если с расщеплением крахмала едва ли возникнут большие проблемы, то с расщеплением белка наверняка будут большие сложности. Самой большой проблемой может стать β-глюкан, так как он пока что не подвергался расщеплению, и здесь следует ожидать затруднений с фильтрованием. Оправдывают себя такие мероприятия, как выдержка паузы при температурах 45-50°С, оптимальных для эндо- β-глюканазы.

        Ячмень естественно дает меньше экстракта, чем солод. Примерно 125 кг ячменя могут заменить 100 кг солода. Применение ячменя как несоложеного сырья выгодно только в том случае, если цена солода существенно выше или в наличии имеется недорогой ячмень с низким содержанием болка.

Ячмень как несоложеное  сырье, в случае применения его в  количестве более 20%, требует добавления ферментных перпаратов. [2]

Затирание с сорго.

        Пиво из сорго варят во многих африканских странах. При этом используется 30% солода из сорго и 70% несоложеного сырья, состоящего из сорго, кукурузы или проса Millet.

        Обычно сорговое пиво производят с содержанием кукурузы в качестве несоложеного сырья до 80-90%. При этом кукурузу дробят и смешивают с молочной кислотой. Молочная кислота является носителем вкуса и, кроме того, удлиняет срок годности пива из сорго,  который без нее составляет лишь около 100 часов. К этой смеси добавляют воду, и все вместе кипятят 2 часа, охлаждая затем до 80°С.  Потом добавляют сорговый солод, и смесь охлаждают до 40°С. При этой температуре добавляют остаток солода из сорго, охлаждают до 22°С, затор фильтруют и в сусло добавляют дрожжи. Через трое суток брожение заканчивается, и содержание спирта составляет около 4% об. Мутное пиво из сорго разливают без фильтрования.

          Во многих африканских странах все в большей степени производят пиво на обычном пивоваренном оборудовании из 100% сорго без добавления пивоваренного ячменного солода или технических ферментных препаратов, используя специальные способы затирания.

          Солод из сорго может достигать показателя экстрактивности 79-84%, что дает и соответствующий выход экстракта на производстве. Без проблем достижима и желаемая конечная степень сбраживания.

          Сусло подкисляется с его совместным кипячением с несоложеным сырьем. Что бы получить достаточное содержание низкомолекулярных продуктов расщепления белка (свободных аминокислот), необходимых для питаня дрожжей, стремятся для лучшего расщепления белков к достижению величины рН 4,6 при температуре 52°С. Особенно следует учитывать белковый состав. Коллоидная стойкость соргового пива не достижима без использования дополнительных вспомогательных средств. [2]

 

 

 

 

 

 

 

V. Микробные ферментные препараты.

            Все жизненные процессы управляются ферментами. Поэтому ферменты являются веществами, необходимыми для функционирования всех живых организмов.

            Все микроорганизмы также располагают специфическим для них инструментом – ферментами, с помощью которых они способны расщеплять определенные вещества для получения необходимой для жизни энергии.

Поскольку во многих странах  из чисто экономических соображений работают с добавлением несоложеного сырья и, кроме того, встречаются с технологическими проблемами при производстве пива, ниже приводится информация о преимуществах применения ферментов.

           Активность фрментов солода достаточна только для использования 15% несоложеного сырья. Если вносить большее количество несоложеных материалов (до 40%) необходимо добавление микробных ферментных препаратов, обычно в количестве от 0,001 до 0,075 % к массе перерабатываемого сырья.

Применяют амилолитические (Амилосубтилин П10х, Амилоризин Пх и др.), протеолитические (Протосубтилин Г10х, Протосубтилин Г20х, Проторизин П25х и др.), цитолитические (Цитороземин П10х, Целлоконингин П10х, Пектофоетидин П10х, Целлолигнорин П10х и др.) ферментные препараты, а также их смеси в виде мультиэнзимных композиций.

Амилолитические препараты применяют при затирании при повышенном количестве несоложеного сырья и низком качестве исходного сусла. Они существенно повышают выход экстракта и улучшают качество сусла.

Протеолитические ферментные препараты используют при повышенных количествах несоложеного сырья и для улучшения качества сусла из некачественных солодов, а также для ликвидации коллоидных помутнений в пиве.

Препараты целлюлазы повышают выход экстракта за счет гидролиза некрахмальных полисахаридов, в основном гемицеллюлозы. Одновременно повышаются качество сусла и стойкость пива.[6]

Применение этих композициий  позволило использовать при производстве пивного сусла до 50 % несоложеного сырья, что является одним из резервов интенсификации пивоваренного производства и снижения материалоемкости продукции. Активность этих препаратов превосходит активность ферментов солода по осахаривающей способности в 3-4 раза, по разжижающей - в 8-10 раз, по декстринирующей - в 10-20, по протеолитической - в 15-20 раз.

Среди наиболее известных  производителей ферментных препаратов, представленных на отечественном рынке, также можно назвать компании "Novozymes" (Дания), "Quest International BV" (Голландия), "Gistbrocades" (Англия).

 

           Целенаправленное применение ферментов при производстве пива при прочих равных условиях дает ряд преимуществ, а именно:

• Ферментные препараты имеют выраженную специфичность к субстрату и реакциям
• При средних температурах они имеют высокую скороть реакции
• Они обеспечивают управляемое и быстрое проведение реакций
• Они могут приготовляться технически абсолютно чистыми.

           Ферментами, приготовляемыми из плесневых грибов или бактерий, являются:

           амилазы – для стимулирования расщепления крахмала в варочном цехе при повышенном содержании несоложеного сырья и для полного расщепления белка при производстве бедного углеводами пива (диетическое пиво)

 

            протеазы – для усиления расщепления белка и повышения содержания свободных аминокислот, необходимых для поддержания и размножения дрожжей рода Sacharomyces. Протеаза обеспечивает дрожжевые клетки ростовыми и питательными веществами.

 

           глюканазы – для расщепления в варочном цехе высокомолекулярных глюканов или для исключения проблем с фильтрованием.   Недостаточно разжиженный крахмал и β-глюканы, экстрагированные в процессе затирания сырья, вызывают значительное увеличение вязкости затора и нарушают процесс фильтрации сусла. Они могут быть причиной помутнения готового пива.  Добавляемая в затор β-глюканаза разрушает глюканы и улучшает фильтрацию затора. При этом увеличивается выход сусла и сокращается время его фильтрации на 35-40% с одновременным ростом выхода экстрактивных веществ.

            В процессе брожения сусла использование β-глюканазы снимает проблему вторичного глюканового осадка. При введении препарата корректировка рН не производится, так как фермент работает в естественных для сырья с водой условиях.

 

           декарбоксилазы - для предотвращения образования диацетила при брожении.

            Эти бактериальные ферменты и ферменты, произведенные грибами, организованны иначе, чем ферменты ячменя и солода, и поэтому по сравнению с ферментами солода у них другой температурный и рН-оптимум.

Продуцентами микробных  α, β и глюкоамилаз являются:

Бактериальный штамм: Bac.Subtilus

Грибной штамм: Aspergillus awamori.

          Продуцентом промышленных протеаз, действующих при рН=4,5-6,7, т.е. естественного пивоваренного сырья, являются бактерии продуцируемые Bac.Subtilus. [4] 

Заключение.

          Несоложеное сырье - это крахмалосодержащие или сахаросодержащие материалы, которые практически не имеют ферментативной активности. К такому виду сырья относятся зерновые культуры, такие как ячмень, рис, кукуруза, пшеница, сорго, овес, рожь, тритикале, просо.

         Применение несоложеного сырья в пивоварении способствует:

• снижению себестоимости (при использовании зернового  сырья); 

• увеличению экстрактивности  сусла (при использовании риса, кукурузы, пшеницы, сиропов и крахмала); 

• увеличению производительности варочного цеха (при использовании  сиропов и крахмала); 

• созданию новых сортов пива; 

• повышению коллоидной и вкусовой стойкости пива.

 

         В процессе затирания несоложеного сырья реализуются следующие процессы: 
физические: измельчение несоложеных материалов, нагревание заторной массы до определенных температур, превращение компонентов затора в результате физических воздействий (например: крахмал - клейстеризуется, разжижается, а затем осахаривается), окисление (за счет контакта с кислородом воздуха, а также химических и биохимических реакций). 
биохимические: гидролиз составляющих дробленого зернопродукта под действием ферментов солода и, как следствие, переход этих компонентов в растворимое состояние.