Способы осветления и охлаждения сусла.

Осветление и охлаждение сусла в тонком слое. При этом способе используют холодильную тарелку, которая представляет собой плоский открытый сосуд прямоугольной формы высотой около 30см, изготовленный из листовой стали и установленный с небольшим горизонтальным уклоном. Тарелка имеет три отверстия с кранами: для слива сусла, для отвода осадка взвесей горячего сусла и для стока промывных вод. Чтобы осадок не попадал в стекающее сусло, над вентилем для слива сусла устанавливают небольшой патрубок с ситом.

Поверхность тарелки покрыта тонким защитным слоем. При эксплуатации на этот слой осаждается пивной камень( соли органических кислот), который образует защитный слой. Тарелку устанавливают в отдельном, хорошо проветриваемом помещении, куда подается тщательно очищенный воздух.

Горячее сусло наливают на тарелку слоем 15-25 см, при этом получается большая поверхность соприкосновения с воздухом (25 - 40м² на 1 т затираемого сырья), и сусло охлаждается. Малая высота слоя жидкости способствует быстрому охлаждению, но одновременно повышает возможность инфицирования сусла. Продолжительность охлаждения сусла на тарелке 2-6 ч. Как только температура сусла понизится до 60С, открывают кран для спуска сусла и направляют сусло в пластинчатый теполобменник. На тарелке остается тонкий слой осадка, который собирают при помощи резиновых скребков и удаляют. Тарелку моют холодной водой, очищают щетками и снова моют горячей водой.

Осветление и охлаждение сусла в высоком слое.

Процесс проводят в отстойном чане. Чан представляет собой стальную емкость 3 с рубашкой для охлаждения, со сферической крышкой 5 и наклонным днищем. Для удобства обслуживания и промывки на крышке имеются люки. Вверху крышка имеет пароотводящий патрубок с дроссельной заслонкой 8 и трубкой для отвода конденсата 4. Горячее сусло поступает в чан через патрубок 9. Внутри чана установлена плоская охлаждающая секция 7, которая заполняется водой через запорный вентиль 1 и коллектор 2. Вода отводится через коллектор 12.

Чтобы сократить время охлаждения сусла, секция используется как оросительный холодильник во время заполнения чана. Для получения тонкого слоя сусла, стекающего по стенкам секции, установлен распределительный желоб 6, над которым находится конусный зонт 10 с зубцами по кромке. Одновременно под конус через вентиль 14 и фильтр 13 под давлением подается стерильный воздух для аэрации сусла.

В нижней части чана на днище установлены три крана: 16 – для спуска белкового отстоя, 17- для спуска промывных вод и 18 для регулирования спуска осветленного сусла. Все рукоятки управления выведены на общий щиток. Высота слоя сусла в чане не превышает 90см, а процесс охлаждения продолжается не более 2 ч. В течении этого времени температура сусла снижается от 95- до 60 С и происходит осаждение белковых веществ, контроль за охлаждением сусла ведут с помощью термометра 15.

Охлажденное сусло спускают через сусло приемник 11 и кран 18 на вторую ступень охлаждения, а осадок удаляют через кран 16. Чан моют и промывные воды сливают через кран 17 в канализацию.

Белковый отстой с тарелок или отстойных чанов содержит значительное количество сусла. Это сусло отделяют на фильтр- прессах или пропускают через сепаратор, нагревают для стерилизации, охлаждают и добавляют к суслу, поступающему на брожение.

Для сокращения потерь белковый отстой можно возвращать в варочный цех либо сразу после его сбора, либо после предварительного кипячения.

Осветление сусла в гидроциклонном чане. Для отделения грубых взвесей и мелких частиц хмелевой дробины из горячего сусла применяют гидроциклонный чан с круговой циркуляцией сусла. Это чан представляет

собой сосуд цилиндрической формы с конической крышкой и плоским днищем. На обечайке корпуса 8 на расстоянии 900мм от днища приварен входной патрубок 3 для нагнетания сусла. Для увеличения скорости потока патрубок выполнен в виде плавно сужающегося сопла и расположен под углом 30⁰ к касательной корпуса

Струя потока направлена так, что внутри чана происходит вращение сусла. Под действием гидродинамических сил взвешенные частицы собираются в центре днища, образуя конус. При подаче сусла в чан давление перед патрубком 3 должно быть не менее 0, 6 МПа. В том случае, если давление недостаточно и не обеспечивается требуемая для осаждения скорость вращения сусла, производится рециркуляция сусла с помощью насоса при открытых кранах патрубков 2 и 3.Для измерения давления на нагнетательном трубопроводе перед патрубком 3 установлен манометр. После осветления ( примерно 20мин)сусла начинают его откачку насосом, открывая сначала кран патрубка 4, а затем по мере снижения уровня- краны патрубков 2 и1.

Внутри чана к днищу на расстоянии 200мм от обечайки приварена реборда в виде изогнутой полосы( на рисунке не показана), предотвращающая попадание мути в трубопровод во время слива осветленного сусла. Удаление мутного сусла производят насосом при открытом кране патрубка 13.

Размыв осадка производят водой, падаваемой к размывателю 11. На крышке чана приварены пароотводящий патрубок 5, патрубок 7 с моющей головкой для смыва осадка и мойки чана и осветитель 6. Удаление осадка производят через кран патрубка 12. Люк 10 предназначен для технического обслуживания чана. На корпусе расположен указатель уровня сусла 9, состоящий из стеклянной трубки, линейки и трехходового крана.

Достоинством гидроциклонного чана является стерильность процесса, так как в аппарат поступает горячее сусло и выходит из него с температурой 90С.

Осветление сусла в сепараторе.

Пивное сусло хорошо осветляется в центробежном сепараторе. При использовании сепаратора исключается использование отстойных чанов и пресса для извлечения сусла из отстоя, обеспечивается стерильность процесса и хорошая прозрачность. Кроме того, происходит ускорение процесса осветления сусла, сокращаются потери экстракта с отстоем.

Для осветления пивного сусла применяют сепараторы, барабаны которых снабжены коническими тарелками. Однако во избежание частых остановок для удаления осадка эти сепараторы сконструированы саморазгружающимися с автоматической пульсирующей центробежной выгрузкой осадка. В этих сепараторах осадок, накапливающийся в грязевом пространстве, периодически выбрасывается через разгрузочные щели, вращение барабана при разгрузке не прекращается. Такие сепараторы имеют подвижное дно, управляемое программным устройством. Изготовляют такие сепараторы в полузакрытом исполнении. Осветленная жидкость выходит из сепаратора под давлением центробежной силы, а неосветленная суспензия подается в сепаратор под атмосферным давлением.

Охлаждение сусла в трубчатых теплообменниках. Трубчатые теплообменники (открытый оросительный холодильник и закрытый теплообменник типа «труба в трубе») используют на второй стадии охлаждения сусла, которое поступает из холодильной тарелки или отстойного чана. Охлаждение сусла от 60С до 5-7С проводят быстро во избежание развития посторонних микроорганизмов.

Открытый оросительный холодильник представляет собой плоский вертикальный змеевик из горизонтальных труб, спаянных между собой в местах соприкосновения и образующих сплошную поверхность охлаждения. Холодильник разделен на две секции: верхнюю и нижнюю. В верхней секции по трубам циркулирует водопроводная вода, в нижней- охлажденная вода или рассол. Охлаждающие жидкости подают снизу вверх.

Горячее сусло поступает сверху в распределительный желоб оросительного холодильника, установленный над трубами, стекает тонким слоем по поверхности труб с обеих сторон, охлаждается и через нижний сборный желоб направляется в цех брожения. На поверхности верхней секции сусло охлаждается до 20С, нижней секции- от 20С до 5-7С.

Все поверхности, соприкасающиеся с суслом и выполненные из меди, покрыты слоем полуды из пищевого олова.

Эффект охлаждения сусла в оросительном холодильнике повышается за счет испарения воды при стекании сусла по открытой поверхности оросительного холодильника.

Закрытый холодильник типа « труба в трубе» состоит из горизонтальных труб, соединенных между собой последовательно. Внутренние трубы выполнены из меди, наружные- стальные. По внутренним трубам течет сусло, а в межтрубном пространстве в противоположном направлении охлаждающая жидкость. Закрытый холодильник, как и оросительный имеет две секции: верхняя охлаждается водопроводной водой, нижняя - охлажденной водой или рассолом.

Охлаждение сусла в пластинчатом теплообменнике. Широкое распространение получил способ охлаждения сусла в пластинчатых теплообменниках, состоящих из тонких штампованных стальных пластин, устанавливаемых на двух горизонтальных штангах. Пластины сжимаются посредством двух плит и стяжных винтов таким образом, чтобы между ними образовалось узкое пространство, по которому протекает жидкость. По периферии пластин и вокруг отверстий для прохода жидкости наклеен резиновый уплотнитель. Пластины собираются в пакет таким образом, чтобы в зазоре между первой и второй пластиной перемещалось сусло, а между второй и третьей- охлаждающая жидкость. Т.е. потоки сусла и охлаждающей жидкости должны чередоваться. Для увеличения поверхности теплопередачи поверхность пластин делают рифленой.

Большая теплоотдача и малые габариты делают этот способ охлаждения высокоэффективным. Герметичность конструкции обеспечивает безопасность от инфицирования сусла на стадии охлаждения. Теплообменники легко разбираются поэтому удобны в эксплуатации.

Сравнительная оценка способов осветления и охлаждения сусла.

Охлаждение сусла на холодильных тарелках требует больших производственных площадей, имеется опасность инфицирования сусла, однако в них более полно по сравнению с отстойными чанами выделяются высокомолекулярные белки и дубильные вещества, что облегчает дальнейший производственный процесс и улучшает вкус готового пива.

Применение отстойных чанов дает возможность экономить производственные площади, уменьшает опасность инфицирования сусла. Но в отстойном чане хуже осаждаются взвеси, чем в холодильной тарелке.

Использование гидроциклонных чанов облегчает и ускоряет процесс осветления сусла и дает возможность применять молотый брикетированный хмель.

Пластинчатые теплообменники являются наиболее совершенными аппаратами для охлаждения пивного сусла, они имеют большую поверхность теплопередачи и малые габариты. Конструкция теплообменника дает возможность изменить схему движения потока продукта и теплоносителя и в одном теплообменнике иметь секции различного назначения: для нагревания, охлаждения, регенерации тепла. Пластинчатые теплообменники легко разбираются, что дает возможность проводить тщательную очистку всех элементов. недостатком является довольно малый срок службы резиновых уплотнителей.

Противоточные трубчатые теплообменники имеют низкий коэффициент теплопередачи, а при охлаждении на оросительных холодильниках сусло соприкасается с воздухом, и поэтому велика возможность его инфицирования.

Показатели качества сусла.

для приготовления различных сортов пива качество приготовленного для брожения первоначального сусла должно отвечать определенным требованиям. Показатели качества сусла для наиболее распространенных сортов пива приведены в таблице

пиво	массовая доля сухих веществ, %	кислотность, мл 1н. щелочи на 100г мл сусла.	цветность, мл 0, 1н. йода на 100мл воды.
Жигулевское	11, 0	1, 5-2, 5	0, 8-2, 0

Состав экстракта сусла (в % к массе сухих веществ) следующий: сырая мальтоза 60-70, декстрины -15-26, сахароза- 2-8, пентозаны- 3-4, азотистые вещества -3-6, минеральные вещества -1, 5-2.

Производство концентратов пивного сусла.

Концентраты пивного сусла представляют собой густые сиропы, содержащие 75-80% сухих веществ. Их готовят сгущением неохмеленного пивного сусла выпариванием под разрежением. Концентраты можно долго хранить и перевозить на дальние расстояния, что удобно для организации производства пива в отдаленных районах.

В зависимости от качества исходного сырья и целей использования различают следующие виды концентрата сусла.

Мальц экстракт- концентрат сусла, полученного из свежепроросшего или сухого солода, обладающий высокой ферментативной активностью, используется как заменитель солода.

Концентрат пивного сусла и ячменный сироп, получаемые с применением значительного количества несоложеного ячменя и различных ферментных препаратов, используется вместо несоложеного зерна при получении сусла либо после разведения водой для сбраживания восстановленного сусла.

Концентрат пивного сусла, получаемый из традиционного сырья, используется непосредственно для приготовления пива после разведения водой и сбраживания полученного сусла.

Сухой концентрат получают из охмеленного сусла распыленного в вакуумной пневматической сушилке. Влажность полученного порошка не более 6%. Для приготовления пива такой концентрат растворяют в воде и полученное сусло сбраживают дрожжами.

4.2.5.Пивные дрожжи. Строение дрожжевой клетки. Дрожжи - одноклеточные организмы, относящиеся к классу сумчатых грибов. Форма дрожжевых клеток бывает овальной, округлой и эллиптической.

Дрожжевая клетка имеет клеточную стенку 1, под которой располагается цитоплазматическая мембрана. Мембрана обладает избирательной проницаемостью, оказывая влияние на обмен веществ между клеткой и средой.

Например, молекулы аминокислот и глюкозы проникают через мембрану быстрее, чем ионы металлов, которые меньше по размеру. Внутри клетки содержится круглое или овальное ядро 2, окруженное двойной мембраной. Внутри ядра расположено ядрышко. Ядро необходимо для процессов обмена веществ, обеспечивающих рост и

размножение дрожжей.

Основой клетки является цитоплазма 3, представляющая собой вязкую, слегка желтоватую жидкость. Она выполняет многие функции так, например, первая стадия дыхания и спиртовое брожение протекают непосредственно в цитоплазме. Здесь же находятся структурные элементы клетки: вакуоль 4, митохондрии 5, рибосомы 6. Митохондрии- это очень мелкие частицы каплеобразной формы, в которых происходят процессы, связанные с окислительным обменом веществ. Рибосома представляет собой пузырек, окруженный мембраной. Рибосомы являются местом, где происходит синтез белков. Вакуоли- полости, наполненные клеточным соком и отделенные от цитоплазмы вакуолярной мембраной. В них находится метахроматин, обусловливающий рост и размножение дрожжевых клеток. В вакуолях протекают окислительно – восстановительные процессы.

Величина дрожжевых клеток зависит от расы, физиологического состояния дрожжей и состава питательной среды. Прессованные дрожжи содержат около 30% сухих веществ и 70% воды. В сухих веществах дрожжей содержится 90-95% органических веществ и 5-10% неорганических веществ. Среди органических веществ имеются белки и азотсодержащие вещества-54-56%, углеводы-24-40%, жиры-2-4% (к массе сухих веществ). основная часть углеводов представлена гликогеном( запасное вещество), сходным по химстроению с амилопектином крахмала. Среди неорганических веществ около половины фосфорной кислоты и 1/3 калия.

В золе дрожжей содержится (в %): Р₂О₅ –47-53, К₂О- 28-40; СаО-0, 4 –11, 3; МgО-3, 0-7, 4; SiO₂-0, 28- 0, 73; SiO₃ - 0, 09—0, 74; Сl –0, 1-0, 65. Кроме того, в небольшом количестве имеются S, Zn, Mn, Cu, Fe.

Фосфорные соединения имеют важное значение в обмене веществ дрожжевых клеток, так как входят в состав промежуточных веществ спиртового брожения, а калий играет первостепенную роль в построении молекул белков и углеводов. Дрожжи богаты витаминами группы В, содержат эргостерин( провитамин D ) и др. В дрожжах содержатся различные ферментные системы, участвующие в процессах гидролиза и синтеза, а также в процессах брожения и дыхания.

Стадия роста дрожжей. Ростом дрожжей называют увеличение числа их клеток, т.е. – размножение. Дрожжевые клетки при нормальных условиях размножаются почкованием. Материнская клетка образует почку, которая вырастает в дочернюю клетку. При недостатке питательных веществ или при других неблагоприятных условиях внутри клетки образуются перегородки, и клетка распадается по этим перегородкам, образуя споры. В среде с хорошими условиями питания споры прорастают и образуют новые дрожжевые клетки. Пивное сусло содержит все необходимые вещества для размножения клеток, поэтому при сбраживании сусла дрожжи размножаются только почкованием, не образуя спор.

После введения дрожжей в сусло наблюдаются их количественные и качественные изменения. Количество дрожжей Увеличивается в несколько раз, однако их концентрация в диспергированном состоянии вначале увеличивается, достигая максимальной величины, а затем снижается. Размножение дрожжей при сбраживании пивного сусла проходит в несколько этапов. На кривой роста можно выделить несколько этапов. (По вертикали- число дрожжевых клеток, по горизонтали – время.)

В начальной фазе, называемой латентной или лаг- фазой (задержка роста), дрожжи приспосабливаются к новой среде и подготавливаются к размножению. Эту фазу условно делят на две части: фазу действительного покоя, когда клетки приспосабливаются к среде, и фазу постепенного начала размножения. Продолжительность латентной фазы для пивных дрожжей 1-1, 5 сут. В ней клетки увеличиваются в объеме и удлиняются, растет доля почкующихся клеток.

При следующей фазе, называемой логарифмической, скорость размножения дрожжей максимальная, все клетки активны и находятся в бродящей среде во взвешенном состоянии.

После логарифмической фазы наступает стационарная фаза, когда размножение клеток замедляется, при этом скорость отмирания и размножения уравновешиваются, в результате чего число живых клеток остается без изменения.

Последняя фаза, называемая фазой затухания, характеризуется снижением активности клеток, что обусловлено уменьшением массы питательных веществ и увеличением количества продуктов обмена. Размножение прекращается, клетки отмирают и оседают на дно бродильного аппарата.

В живой дрожжевой клетке жизнедеятельность поддерживается различными биохимическими процессами, а при её отмирании согласованность этих процессов нарушается и начинается автолиз, т.е. распад клетки под действием собственных ферментов. При этом структура клеток нарушается, повышается активность у одних ферментов и ослабевает у других.

Например, гидролитические ферменты активизируются, а ферменты дыхания и брожения погибают. При автолизе дрожжей происходит распад белковых веществ, углеводородов, жиров, органических фосфорных соединений, образуются низкомолекулярные продукты распада, которые диффундируют через стенки клеток в пиво и изменяют его вкус. При незначительном автолизе появляется слабый дрожжевой привкус, а при сильном автолизе - горький посторонний вкус. Выделяемые при автолизе азотистые вещества могут быть коллоидного помутнения пива.

Расы пивных дрожжей. В пивоваренном производстве используют только культурные дрожжи, которые относятся к семейству сахаромецетацеа (Saccharomycetaceae) и к роду сахаромицес (Saccharomyces). Различают дрожжи низового брожения сахаромицес карлсбергенсис (Saccharomyces carlsbergensis) и дрожжи верхового брожения – сахаромицес церевизие (Saccharomyces cerevisiae).

Первоначально были известны дрожжи верхового брожения, так как брожение проходило только при обычной температуре (как в виноделии, хлебопечении). желая получить напитки, насыщенные углекислым газом, стали проводить брожение при низких температурах. Под влиянием изменившихся внешних условий и были получены дрожжи низового брожения с определенными свойствами.

В пивоварении применяют разновидности дрожжей, отличающихся друг от друга одной или несколькими особенностями. Их получают из одной клетки. такие культуры называют расами ( штаммами).

Дрожжи верхового брожения в процессе интенсивного броения всплывают на поверхность сбраживаемой жидкости, накапливаются в виде слоя пены и остаются в таком виде до конца брожения. Затем они оседают, образуя весьма рыхлый слой на дне бродильного аппарата. по своей структуре эти дрожжи относятся к пылевидным дрожжам, не слипающимися между собой в отличие от хлопьевидных низовых дрожжей, оболочки которых клейкие, что приводит к слипанию(агглютинация) и быстрому осаждению клеткок.

Дрожжи низового брожения не переходят в поверхностный слой пива- пену, а быстро оседают на дне бродильного аппарата.

Способность дрожжей к хлопьеобразованию имеет важное значение для технологии сбраживания пивного сусла, так как способствует ускорению осветления пива и облегчает съём дрожжей из бродильного аппарата после брожения с последующим использованием их в качестве семенных дрожжей. Низкая температура при брожении содействует хлопьеобразованию.

Реакция среды сильно влияет на свойства дрожжей. Например, в кислой среде при рН менее 3 и в щелочной при рН более 8 хлопьевидные дрожжи становятся пылевидными. Хлопьевидные дрожжи по сравнению с пылевидными имеют более крупные клетки, меньше подвержены автолизу, дают большой прирост биомассы, обладают меньшей бродильной активностью, образуют меньше диацетила и высших спиртов в пиве, что положительно сказывается на его качестве.

Дрожжи низового брожения отличаются от дрожжей верхового брожения тем, что они полностью сбраживают раффинозу. Дрожжи низового брожения имеют оптимальную температуру для роста 25 - 27С, минимальную 2-3С, а при 60-65С они отмирают. Максимальное развитие низовых дрожжей происходит при рН4, 8-5, 3. Кислород, растворенный в сусле, способствует размножению дрожжей, в то время как продукты брожения ( этиловый спирт, диоксид углерода, высшие спирты, ацетальдегид, кислоты), а также повышенная концентрация сахара угнетают развитие дрожжей.

Пивные дрожжи должны отвечать следующим требованиям: Быстро сбраживать сусло, хорошо образовывать хлопья и осветлять пиво в ходе брожения, придавать пиву чистый вкус и приятный аромат.

К сильносбраживающим относятся дрожжи рас: 11, F ( получена в Чехии), штамм 8а(М). Дрожжи расы 11 нетребовательны к качаеству сырья, хорошо оседают, пиво характеризуется полным вкусом. Дрожжи расы F хорошо осветляют пиво, рпидают ему приятный аромат, устойчивы к инфекции. Дрожжи штамма 8а (М) имеют высокую бродильную активность, повышенный коэффициент размножения, хорошо оседают. Использование этих дрожжей дает возможность сократить длительность главного брожения с 7 до 5 сут и получить пиво с хорошим вкусом.

К среднесбраживающим относятся дрожжи рас 776, 41, 44, S( львовская), Р ( Чехия),

А (рижская). Дрожжи расы 776 неприхотливы к сырью, их можно использовать для приготовления пива с применением несоложеных материалов. Готовое пиво имеет удовлетворительный вкус резкую хмелевую горечь. Дрожжи рас 41, 44, S, Р обладают хорошей способностью оседания, вкус пива чистый мягкий, Дрожжи расы 44 дают возможность получать хорошее пиво при применении воды повышенной жесткости. Дрожжи рас F, A хорошо осветляют пиво, устойчивы к инфекции.

Разведение дрожжей чистой культуры.

Весь процесс разведения состоит из двух стадий: лабораторной (разведение дрожжей в лаборатории) и цеховой (разведение дрожжей в отделении чистой культуры).

Лабораторная стадия состоит из нескольких последовательных пересевов. Вначале чистую культуру из пробирки пересевают в колбочки на стерильное сусло, затем проводят пересев дрожжей со стерильным сброженным суслом на новое стерильное сусло, объем которого от пересева к пересеву увеличивается в несколько раз. Лабораторная стадия заканчивается сбраживанием 6 л сусла в медной колбе Карлсберга в течении 5-6 сут при 7-8^оС.

Цеховая стадия- это разведение дрожжей на стерильном охмеленном сусле в специальных аппаратах.

Главное брожение.

Условия главного брожения. В бродильном цехе высота потолков 4, 8 – 6м; полы, потолки, стены для снижения потерь холода покрыты теплоизоляционным материалом. Если бродильные аппараты устанавливают в несколько ярусов, то высота помещения увеличивается. Температура воздуха в цехе должна быть около 6С, влажность - не более 75%, количество диоксида углерода – не более 0, 1%.

Охлаждение воздуха в бродильном цехе осуществляют с помощью воздухоохладителей, установленных в цехе или в отдельном помещении. Воздухоохладитель представляет собой батарею в которой циркулирует холодный рассол. Воздух из цеха брожения отбирается вентилятором, подается не воздухоохладители и охлажденным снова возвращается в цех. Этот способ обеспечивает постоянную температуру в цехе и хорошую вентиляцию.

По другому способу воздух охлаждают посредством ребристых или гладкотрубных холодильников, подвешенных в цехе к потолку. В этом случае в помещении устанавливается приточно- вытяжная вентиляция, необходимая для удаления влаги и выдеяемого при брожении диоксида углерода.

Главное брожение проводят в открытых и закрытых бродильных аппаратах. Бродильные аппараты изготавливают прямоугольной или цилиндрической формы (в виде танков).

При применении прямоугольных аппаратов площадь цеха используется наиболее полно. В боковой стенке прямоугольного аппарата на высоте 10-15 см от дна имеется патрубок для слива молодого пива, а в днище- патрубок для слива дрожжей, внутри установлен охлаждающий змеевик для отвода тепла, выделяющегося при брожении.

На производстве наиболее широкое распространение получили горизонтальные цилиндрические танки.

Танк представляет собой герметичный цилиндрический сосуд вместимостью от 8 до 50 м³, Снабженный охлаждающим змеевиком. На нем имеется штуцер для присоединения пивных шлангов, кран1 для наполнения и спуска пива, люк 2 для осмотра и мойки внутренней полости, кран 3 для отбора проб, штуцеры 4 и 6, для установки шпунт - аппарата и штуцер 7 для установки манометра, а также предохранительный клапан 5. Для обеспечения достаточного осветления молодого и готового пива танки для главного брожения изготавливают диаметром не более 2, 4 м, а танки для дображивания –3, 6 м.

Вместимость одного танка подбирают с учетом объёма сусла, получаемого от одного, двух и более заторов. Число танков в цехе определяют в зависимости от числа варок затора в сутки и продолжительности процессов главного брожения.

Процессы, протекающие при главном брожении. При спиртовом брожении в сусле протекают биологические, биохимические, физико- химические процессы. Питательные вещества, поступающие в дрожжевые клетки из сусла, под действием ферментов превращаются в различные промежуточные продукты, расходуемые на спиртовое брожение и рост дрожжей( биологический процесс) происходит в начальной стадии сбраживания пивного сусла и заканчивается задолго до конца брожения.

Основным биохимическим процессом брожения является превращение сбраживаемых сахаров в этиловый спирт и диоксид углерода:

С6Н12О6=2 СН3СН2ОН +2СО2

Эта реакция сопровождается выделением тепла.

Большая часть экстракта сусла состоит из углеводов, из них около 75% сбраживаются (сбраживаемые сахара)

Часть экстракта составляют несбраживаемые вещества. К ним относятся декстрины, белки, минеральные вещества и др.

Сахара сбраживаются в определенной последовательности, что обусловлено скоростью их проникновения в дрожжевую клетку. В первую очередь сбраживается фруктоза и глюкоза. Сахароза предварительно гидролизуется ферментом β - фруктофуранозидазой дрожжей до глюкозы и фруктозы, которые также расходуются в первую очередь. После фруктозы и глюкозы дрожжи поглощают мальтозу, которая под действием фермента α - глюкозидазы превращается в легкосбраживаемую глюкозу. Мальтотриоза расходуется дрожжами медленно и не полностью. В сусле, богатом мальтозой, мальтотриоза почти не сбраживается. Около 2% сахаров используются на построение дрожжевых клеток.

Этиловый спирт и диоксид углерода являются основными продуктами спиртового брожения. Кроме того, в сусле накапливается глицерин, уксусный альдегид, уксусная, янтарная, лимонная и молочная кислоты. В качестве побочных продуктов брожения из аминокислот образуются высшие спирты, оказывающие влияние на вкус пива.

Вредное влияние на качество пива оказывают продукты брожения диацетил и ацетоин, которых много в молодом пиве. Диацетил придает пиву медовые запах ипривкус, а ацетоин- затхлый привкус. При дображивании концентрации этих веществ резко снижаются и их влияние на вкус и запах пива становятся незначительными.

В результате сбраживания сахаров, преимущественно в аэробных условиях, пивное сусло превращается в молодое пиво. Все образовавшиеся в нем продукты спиртового брожения участвуют в формировании специфического вкуса и аромата пива. При дображивании, когда температура молодого пива снижается, в бродильном аппарате создается избыточное давление, а условия брожения становятся близкими к анаэробным, Размножение дрожжевых клеток в это время резко ограничено и сбраживаемые сахара расходуются преимущественно на образование спирта и диоксида углерода.

Сбраживание сусла сопровождается изменением рН сусла. В молодом пиве рН 4, 2- 4, 6, что обусловлено образованием из сахаров диоксида углерода и органических кислот, преимущественно янтарной и молочной. Наибольшее снижение рН происходит на третий день брожения. Титруемая кислотность несколько увеличивается.

Физико – химические процессы характеризуются изменением окислительно- восстановительного потенциала(r H2).

Быстрое снижение r H2 объясняется тем, что при брожении в сусле происходит уменьшение концентрации продуктов окисления и накопление продуктов восстановления. В охлажденном сусле r H2 больше 20, а в период интенсивного брожения, когда дрожжи потребляют весь растворенный кислород, значение r H2 снижается до минимума, достигая 10. дрожжи расходуют кислород на обменные процессы внутри клетки. Кроме того, выделяющийся диоксид углерода вытесняет из сусла кислород, что также снижает активность интенсивного окисления.

В закрытых бродильных аппаратах r H2 пива ниже, чем в открытых, где кислород, хотя и слабо, но проникает через тонкий слой пены. Чем ниже величина r H2 в процессе брожения, тем выше качество получаемого пива. При высоких значениях r H2 сусло и молодое пиво темнеют, вкус готового пива ухудшается, оно быстро мутнеет.

Дрожжи для своего развития, роста, и размножения потребляют азотсодержащие соединения сусла ( аммонийные соединения, аминокислоты, несколько хуже дипептиды и в очень незначительных количествах трипептиды). При этом 40-50% азота они поглощают, а 1/3 от потребленного азота выделяют в среду. В результате меняется состав азотистых веществ сбраживаемого сусла.

При сбраживании сусла растворенные белковые вещества частично денатурируют, а затем флокулируют (слипаются) и осаждаются. Во время главного брожения в результате осаждения белка и усвоения дрожжами азотистых веществ содежание их в сбраживаемом сусле уменьшается примерно на 1/3.

При брожении осаждаются также полифенольные вещества. Образование этилового спирта, эфиров, снижение рН способствует коагуляции высокомолекулярных соединении сусла.

Диоксид углерода, который образуется при брожении, сначала растворяется в сбраживаемом сусле, а потом (после насыщения сусла) начинает выделяться в виде пузырьков, на поверхности которых адсорбируются поверхностно – активные вещества (белки, пектин, хмелевые смолы). Пузырьки газа, покрытые слоем этих веществ, слипаются и образуют на поверхности сусла слой пены. В определенный период брожения внешний вид пены приобретает форму завитков, которая характеризует стадию брожения.

При брожении цветность сусла для светлых сортов пива заметно уменьшается, а для темных сортов - изменяется меньше. Снижение цветности объясняется тем, что часть красящих веществ переходит в пену, часть окисленных дубильных веществ восстанавливаются, понижение рН при брожении может оказать влияние на цветность пива.

Уменьшается содержание изогумулонов из-за их адсорбции дрожжами, а также вследствие того, что они частично увлекаются пузырьками диоксида углерода в пену. Потери изогумулонов выше в пиве, где их первоначальное содержание высоко.

При брожении примерно на 1/3 уменьшается содержание полифенольных веществ.

Ведение главного брожения. Эти операции, связанные с регулированием условий процесса (температура, продолжительность брожения, культуры дрожжей). Основное влияние на брожение оказывают применяемые расы дрожжей и температура сбраживаемого сусла.

Для брожения пивного сусла принят метод низового брожения, связанный с применением рас дрожжей низового брожения. эти дрожжи хорошо сбраживают практически все сахара, кроме лактозы и декстринов. Температура сусла, при которой в него вводят семенные дрожжи, называется установочной ( начальной) температурой брожения и колеблется от 5 до 7^оС.

Ведение главного брожения включает три основные технологические операции: наполнение бродильного аппарата охлажденным суслом, введение в сусло дрожжей и сбраживание сусла до молодого пива. Дополнительными операциями являются снятие дека (тонкий слой опавшей коричневой пены), перекачивание молодого пива на дображивание, отбор и подготовка семенных дрожжей, мойка дезинфекция и подготовка аппарата для следующего цикла.

Наполнение бродильного аппарата суслом и введение в сусло дрожжей. Перед внесением в бродильный аппарат семенные дрожжи смешивают в отдельном сосуде с холодным пивным суслом из расчета 2-6л сусла на 1 л дрожжей, перемешивают стерильным сжатым воздухом или мешалкой и оставляют на 2-3 ч для разбраживания при температуре около 6С.

Холодное сусло принимают в подготовленный аппарат в таком количестве, чтобы оно покрыло его дно. После этого вводят бродящие дрожжи, перемешивают и заполняют аппарат суслом до полной вместимости.

При наличии в бродильном цехе аппарата для предварительного брожения дрожжи подготавливают в нем в течение 18-24 ч на всю вместимость бродильного аппарата. Вводят их в количестве 0, 4- 0, 5 л на 10 дал сусла во время спуска сусла первой варки, затем доливают суслом следующих варок. Количество вносимых дрожжей увеличивают до 0, 6 л при отсутствии аппаратов предварительного брожения. Заполнение бродильного аппарата считают законченным, когда в нем останется незаполненным около 10% его вместимости.

Сбраживание сусла. Главное брожение протекает в несколько стадий, которые различаются по внешнему виду поверхности сбраживаемого сусла, а также по изменению экстрактивности и степени осветления молодого пива.

В первой стадии брожения, называемой забелом, на поверхности бродящего сусла по периферии появляется полоса нежно белой пены. Эта стадия продолжается 1-1, 5 сут и характеризуется интенсивным почкованием и размножением дрожжей, а экстрактивность сусла снижается от 0, 2 до 0, 5 в сутки.

Вторая стадия брожения – период низких завитков. Характеризуется более интенсивным выделением диоксида углерода, образования густой, компактной, поднимающейся пены, которая по внешнему виду представляет собой завитки красивой формы. Пена вначале белая, постепенно темнеет из-за окисления хмелевых смол и частичного высыхания. Продолжительность стадии 2-3 сут. Экстрактивность сусла в этой стадии понижается на 0, 5- 1, 0 % в сутки.

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: