- •Химия и технология пивного сусла
- •Федеральное агентство по образованию
- •Химия и технология пивного сусла
- •1. Солод в пивоварении
- •1.1. Светлый солод
- •Требования к солоду хорошего качества
- •Значение показателей качества солода в технологическом процессе получения пива
- •1.2. Специальные типы солода
- •Характеристика темного солода
- •Характеристика карамельного солода
- •Характеристика обжаренного (жженого) солода
- •Показатели качества светлого пшеничного солода
- •2. Вода в производстве пива
- •Показатели воды, применяемой в пивоварении
- •Типичный ионный состав воды для получения различных типов пива
- •Органолептические и физико-химические показатели качества воды
- •2.1. Величина рН
- •Оптимальные значения величины рН для ферментов солода
- •2.2. Щелочность воды
- •2.3. Жесткость воды
- •Соотношение между различными единицами измерения жесткости воды
- •2.4. Окисляемость и содержание сухого остатка
- •2.5. Биологические показатели
- •2.6. Роль минеральных компонентов в пивоварении
- •Влияние неорганических ионов на процесс пивоварения, органолептические свойства пива и его коллоидную стойкость
- •2.7. Потребление воды на пивоваренных заводах
- •Потребление воды на пивоваренных заводах
- •3. Хмель
- •3.1. Химический состав хмеля
- •Химический состав высушенных хмелевых шишек
- •Характеристики популярных сортов хмеля, производимого в мире
- •Сравнительная характеристика сортов хмеля по содержанию хмелевых масел
- •3.2. Хмелевые препараты
- •Краткая характеристика хмелевых продуктов
- •3.3. Режимы охмеления сусла
- •Нормы содержания горьких веществ в различных типах пива согласно рекомендациям евс при использовании горьких веществ 28 %*
- •Влияние режима внесения гранулированного хмеля сорта Zatec-Saaz на органолептические свойства пива
- •3.4. Хранение хмелепродуктов
- •4. Несоложеное сырье
- •4.1. Ячмень
- •Сравнительная характеристика несоложеных злаков в отношении содержащихся в них крахмалистых и некрахмалистых полисахаридов, (г/100 г продукта, содержащего 86 % св)
- •Содержание белка, аминокислот, жиров и дубильных веществ в несоложеных материалах (г/100г продукта, содержащего 86 % св)
- •4.2. Сахарсодержащее несоложеное сырье. Патока
- •Состав мальтозо-глюкозных сиропов различных типов
- •5. Вспомогательные материалы при производстве пивного сусла
- •Состав коллоидных осадков
- •5.1. Природа коллоидных помутнений пива
- •5.1.1. Белковое помутнение
- •Свойства белковых фракций ячменя
- •5.1.2. Полифенольное помутнение
- •Изменения содержания пф по стадиям технологического процесса
- •5.1.3. Углеводное помутнение
- •5.1.4. Оксалатное помутнение
- •5.2. Способы повышения коллоидной стойкости пива
- •5.2.1. Корректировка величины рН затора
- •Оптимальные физико-химические условия для проявления активности ферментов и температура их инактивации
- •5.2.2. Ферментные препараты для корректировки состава затора
- •Амилолитические ферменты
- •Ферментные препараты
- •Оптимальные физико-химические условия для проявления активности α-амилаз
- •Оптимальные значения рН и температуры для проявления активности β-амилазы
- •Протеолитические ферменты
- •Гемицеллюлазы
- •5.2.3. Основные ферментные препараты, используемые в пивоварении
- •Ферментные препараты, используемые при производстве пивного сусла
- •5.2.4. Основы безопасности использования ферментов
- •Свойства ферментов
- •5.3. Адсорбенты
- •Характеристика адсорбентов и точка их внесения
- •5.3.1. Полисахариды
- •Препараты для стабилизации пива, добавляемые на этапе получения сусла
- •5.3.2. Силикагели
- •Характеристика силикагелей, предназначенных для стабилизации пива
- •6. Дробление солода
- •6.1. Состав солода (с точки зрения дробления)
- •6.2. Фракционный состав помола
- •Фракционный состав помола для различных аппаратов фильтрации
- •Фракционный состав помола (шесть фракций)
- •Рекомендуемый фракционный состав помола, % (четыре фракции – экспресс-метод)
- •6.3. Конструкция солододробилок
- •6.3.1. Шестивальцовая дробилка
- •6.3.2. Пятивальцовая дробилка
- •6.3.3. Четырехвальцовая дробилка
- •6.3.4. Двухвальцовая дробилка
- •6.4. Виды дробления
- •6.4.1. Сухое дробление
- •6.4.2. Кондиционированное сухое дробление
- •6.4.3. Мокрое дробление
- •6.4.4. Замочное кондиционирование
- •6.5. Проблемы, возникающие при дроблении, и пути их ликвидации
- •7. Затирание зернопродуктов
- •7.1. Процессы, происходящие при расщеплении и растворении веществ солода
- •7.1.1. Расщепление крахмала
- •7.1.2. Расщепление β-глюкана
- •7.1.3. Расщепление белковых веществ
- •7.1.4. Превращение жиров
- •7.1.5. Дубильные вещества
- •7.1.6. Цинк
- •7.1.7. Подкисление затора
- •7.2. Заторные аппараты
- •7.3. Факторы, влияющие на процесс затирания
- •7.3.1. Гидромодуль затора
- •7.3.2. Температура
- •7.3.3. Смешивание воды и дробленых зернопродуктов
- •7.3.4. Значение рН
- •7.3.5. Настойные способы затирания
- •7.3.6. Отварочные способы затирания
- •7.3.7. Затирание с применением несоложеного сырья
- •7.3.8. Ферментные препараты
- •7.4. Возможные отклонения от оптимальных режимов затирания
- •7.5. Техника безопасности
- •8. Фильтрование затора
- •Влияние кислорода на показатели сусла
- •8.1. Теория разделения затора
- •Типичный фильтрационный состав помола солода
- •8.2. Фильтр-чан
- •8.3. Многофункциональное управление фильтрованием
- •8.4. Характеристика фильтра-чана
- •Скорость фильтрации и нагрузка на сито
- •Соразмерность разрыхлителей фильтра-чана
- •Специфика загрузки и высота слоя дробины
- •Типичные циклы работы фильтра-чана
- •8.5. Фильтр-пресс
- •Типичный цикл работы фильтра-пресса
- •8.6. Проблемы, возникающие при фильтровании сусла, и пути их решения
- •Качество солода, процесс затирания и скорость фильтрации
- •9. Варка сусла с хмелем
- •Состав сусла на момент «полного набора» в сусловарочном котле
- •Состав охмеленного пивного сусла
- •9.1. Выпаривание избыточной воды
- •9.2. Удаление нежелательных летучих компонентов
- •9.3. Стерилизация сусла и удаление ферментов
- •9.4. Адсорбция белка
- •9.5. Растворение и изомеризация горьких веществ хмеля
- •Доля перешедших при кипячении в раствор горьких веществ, %
- •9.6. Образование ароматических веществ
- •9.7. Повышение цвета сусла
- •Изменение цвета сусла и пива на различных стадиях производства
- •9.8. Повышение кислотности сусла
- •9.9. Содержание цинка в сусле
- •9.10. Содержание кальция в сусле
- •9.11. Кипячение сусла с хмелем
- •9.11.1. Внесение хмеля в сусловарочный аппарат
- •9.11.2. Различные режимы внесения хмеля в сусловарочный аппарат
- •9.11.3. Охмеление шишковым хмелем
- •9.11.4. Охмеление гранулированным хмелем (100 %)
- •9.11.5. Частичная замена гранул шишками
- •9.11.6. Использование хмелевого экстракта
- •9.12. Контроль готового сусла
- •9.13. Виды сусловарочных котлов
- •9.13.1. Сусловарочный котел с внутренним кипятильником
- •9.13.2. Современные технологии при охмелении сусла
- •10. Отделение взвесей горячего сусла
- •10.1. Вирпул (гидроциклонный аппарат)
- •10.1.1. Принципиальный процесс работы вирпула
- •10.1.2. Отделяющий эффект вирпула
- •10.1.3. Консистенция взвесей горячего сусла при опустошении вирпула
- •10.1.4. Внешние условия для нормальной работы вирпула
- •10.1.5. Возможные причины плохого отделения взвесей горячего сусла в вирпуле
- •Параметры трубопроводов в вирпуле
- •10.1.6. Соотношение высоты уровня сусла и диаметра вирпула
- •10.1.7. Подавление нежелательных вторичных завихрений сусла в вирпуле
- •10.1.8. Устройство днища вирпула
- •10.1.9. Расположение впускных и выпускных отверстий в вирпуле
- •10.1.10. Рекомендации по оптимизации технологического процесса осветления сусла в вирпуле
- •10.2. Осветление сусла в сепараторе
- •10.3. Осветление сусла с помощью холодильных тарелок
- •10.4. Осветление сусла с помощью отстойного чана
- •11. Охлаждение сусла
- •11.1. Пластинчатые теплообменники
- •11.1.1 Принцип работы пластинчатого теплообменника
- •11.1.2. Этапы охлаждения сусла в теплообменнике
- •11.2. Теплообменники типа «труба в трубе»
- •11.3. Теплообменники мультитрубной конструкции
- •11.4. Проблемы, возникающие при теплопередаче
- •11.5. Установка искуственного охлаждения
- •11.5.1. Промежуточные хладоносители
- •Свойства промежуточных хладоносителей
- •11.5.2. Свойства наиболее широко используемых хладоносителей
- •11.6. Аэрация сусла (насыщение воздухом)
- •11.7. Отделение холодных взвесей сусла
- •Состав холодного труба
- •Температурная зависимость выделяемого холодного труба
- •11.7.1. Отделение холодных взвесей методом седиментации
- •11.7.2. Отделение холодных взвесей центрифугированием и фильтрованием
- •11.7.3. Отделение холодных взвесей методом флотации
- •Список литературы
- •Содержание
- •Химия и технология пивного сусла
5.3. Адсорбенты
Меры по стабилизации коллоидного равновесия пива можно предпринимать уже на этапе варочного отделения. Распространенным методом повышения коллоидной стойкости пива является использование адсорбентов для осветления сусла, которые удаляют из сусла нестойкие высокомолекулярные соединения белковой природы. В качестве таких адсорбентов могут выступать полисахариды или силикагели.
Все адсорбенты должны отвечать следующим требованиям:
– иметь высокую степень адсорбции к веществам, вызывающим помутнение пива;
– быть инертными по отношению к пиву, т. е. не изменять его вкус, запах, цвет, пеностойкость;
– не растворяться в пиве, иначе эти вещества будут считаться добавками; информация о них должна быть указана на этикетке;
– по возможности должны регенерироваться.
На этапе получения пивного сусла используют адсорбенты, которые относятся к вспомогательным видам сырья; они участвуют в технологическом процессе, но не содержатся в готовом продукте. Тем не менее многие из них имеют соответствующий индекс пищевой добавки (Е), т. е. являются абсолютно безвредными для здоровья человека (табл. 5.10).
Таблица 5.10
Характеристика адсорбентов и точка их внесения
Точка внесе- ния
|
Название |
Химическая природа
|
Номер пищевой добавки
|
Примечание |
Торговая марка
|
Вароч- ный аппарат |
Каррагенаны |
Полисахарид |
Е 407 |
Адсорбенты белков |
«Ирландский мох», «Вирфлок», «Кларигум» |
Вирпул |
Силикагели |
Минеральное вещество |
Е 551 |
Адсорбция белков и частично белково-дубильных комплексов |
Stabifix, Daraclar, КиГель, SiL PROOF, Stabisol |
5.3.1. Полисахариды
Наиболее популярны высокополимерные естественные полисахариды – каррагенаны (Е 407), которые получают из морских водорослей. Их широко используют в различных областях пищевой промышленности как загустители и стабилизаторы. Сильно разветвленные спиральные молекулы полисахаридов несут на себе массу отрицательных зарядов, что позволяет им образовывать довольно прочные комплексы с положительно заряженными белками, липидами и α-глюканами солодового сусла, в результате чего формируются плотно связанные нейтральные по заряду конгломераты, которые быстро увеличиваются в размерах.
Таким образом, добавление препаратов в кипящее сусло приводит к ускорению образования плотного компактного осадка и, следовательно, повышению выхода сусла (снижению потерь). При этом большая часть добавляемых на этапе приготовления сусла стабилизаторов удаляется вместе с горячими взвесями сусла, а незначительные остатки оседают на дно танка во время брожения, дображивания и удаляются во время фильтрации.
На рис. 5.1 объекты круглой формы представляют собой белки, а объекты линейно-спиралевидной структуры – каррагенановые полимеры.
Рис. 5.1. Схема образования взвесей сусла с участием каррагенанов
Для пивоваренной промышленности эти стабилизаторы выпускают под разными торговыми марками. Они представляют собой естественные высокополимерные полисахариды. Рекомендуемые дозировки 2…6 г/гл. Особенностью их является то, что они могут применяться как осветляющие агенты перед фильтрованием пива, в частности их можно добавлять в танк дображивания.
«Вирфлок» (Quest International – Нидерланды) представляет собой очищенную форму высокомолекулярного К-каррагенана, полученную путем экстракции из красной морской водоросли Rhodophyceae. Предполагаемый расход 4…8 г/гл. Указывается, что этот препарат способствует переводу в осадок меди и железа, что положительно отражается как на вкусовой, так и на коллоидной стабильности пива.
«Кларигум» (CNI – Франция) – К-каррагенан, представляющий собой смесь натуральных веществ, полученных из морских водорослей. Активной составляющей препарата являются следующие органические вещества: сульфат полисахарида галактозы и ангидрогалактоза. Рекомендуемая дозировка 0,5…4,0 г/гл сусла.
Стабилизаторы сусла на основе каррагенана выпускаются в виде порошка, таблеток или хлопьев. Порошковые вещества состоят из 100 % каррагенана, в то время как в состав таблеток входят наполнители, например бикарбонат натрия и адипиновая кислота. Как правило, таблетированные и хлопьевидные препараты вносят непосредственно в варочный аппарат, а порошковые – предварительно разбавляют водой.
Для обеспечения как можно более высокой адсорбции нестойких коллоидов сусла следует обеспечить высокую интенсивность кипения сусла в варочном аппарате. Важно отметить, что чрезмерное увеличение длительности кипячения сусла со стабилизатором может привести к вторичному распаду уже образовавшихся взвесей, поэтому обычно каррагенаны рекомендуют добавлять за 5…10 мин до окончания процесса кипячения сусла с хмелем.
В табл. 5.11 приведены препараты, которые используются для стабилизации пива на этапе получения сусла.
Таблица 5.11