ОТХВ (курс лекцій)2012

у воді та на повітрі), у потоці (через шар зерна, залитий водою барботують повітря), зрошувальне (воду безперервно розбризкують над шаром зерна).

Солодорощення має на меті утворення ферментів, що будуть необхідні для для розщеплення білку та крохмалю. Його проводять у солодовнях різного типу при температурі 13...16°C. Якщо метою є приготування світлого пива, то цей процес триває протягом 7...8 діб, якщо темного – 9. Протягом цього часу накопичуються ферменти-каталізатори і складні речовини зерна перетворюються на більш прості: крохмаль – на цукри, білки – на амінокислоти тощо. Після цього солод розпушується і стає солодким. Cвіжопророслий солод у пивоварінні не використовують через високу вологість, відсутність хлібного аромату й смаку, неможливість тривалого зберігання.

Після пророщення солод підсушують гарячим повітрям на одночи двоярусних сушарках (а також сушарках з перекидною решіткою) до вологовмісту 3...4%. Температура сушіння на солодосушарках протягом доби піднімається до 80...85°C (для світлого солоду) або протягом двох діб до 105°C (для темного). Паростки підсихають, що дає можливість одразу після сушіння легко їх видалити на паростковідбивних машинах (у пивоварінні паростки не потрібні). Висушений солод набуває приємного хлібного смаку й аромату. Але для виробництва він ще не готовий. Свіжовисушений солод витримують у солодосховищі не менш як 30 діб. За цей час він втрачає крихкість. Солод зберігають насипом у шарі заввишки 3...4 м або в силосах при температурі не вище як 20°C. Солод може використовуватися для вироблення пива безпосередньо на підприємстві або постачатися на пивоварні, що не мають власної солодовні.

Подальший технологічний ланцюг вироблення пива наведений на рис. 26.

Рис. 26. Схема технологічного ланцюга вироблення пива

91

Після зважування солоду та відділення домішок, що залишилися у ньому (пил, металевий пил, залишки паростків, волокна тощо), солод надходить на подрібнення. Цю операцію здійснюють на валкових дробарках (рис. 27): на великих виробництвах – на чотиричи шестивалкових, на мініпивзаводах – на двовалкових. Застосовують подрібнення як сухого, так і зволоженого солоду. Несолоджену сировину також подрібнюють.

Метою подрібнення є найповніше екстрагування із солоду та зерна екстрактивних речовин (розчинних вуглеводів і біологічно активних речовин). Важливою є якість подрібнення, що залежить від співвідношення фракцій оболонки, великої крупки, дрібної крупки, борошна. З одного боку, тонке подрібнення солоду дасть краще екстрагування, з іншого – грубіше подрібнення дасть змогу зберегти оболонку зерен, що відіграватиме роль фільтрувального шару і запобігатиме забиванню сит фільтрчанів. Оптимальне подрібнення має забезпечити максимально можливий вихід екстракту і досить високу швидкість фільтрування сусла. Подрібнений солод із зерном зветься дробина.

Затиранням називають екстрагування водою розчинних речовин із дробини. Дробину змішують із водою (цю суміш називають затором). Далі затор нагрівають і витримують при певній температурі. У процесі затирання відбувається оцукрювання затору – перехід високомолекулярних вуглеводів – крохмалю і високомолекулярних декстринів, що залишилися в солоді після солодорощення, – у низькомолекулярні декстрини і цукри (мальтозу, глюкозу). Далі цукри зброджуються, а низькомолекулярні декстрини надають пиву повноти смаку і забезпечують кращу стійкість піни.

Для одержання світлих сортів пива процес слід проводити так, щоб у результаті оцукрювання вийшло більше цукрів для глибшого виброжування, а для темних сортів пива – більше декстринів.

Для затирання використовують заторні чани (рис. 27). Дроблений солод надходить через трубу 3 і змочується водою зі змішувача 5. Заторна маса виходить через трубу 8. Трубою 4 повертається заторна маса з іншого апарата. Розподільчий кран 6 призначений для спрямування заторної маси до сусіднього заторного чи фільтраційного апарата.

Затирання можна робити різними способами: настоювальним або відварювальним. Залежно від способу затирання і температурних пауз процесу можна одержати сусло різного складу, отже, й різні сорти пива. За настоювального способу затор нагрівають у заторному чані до 75°С, роблячи паузи. Перша пауза (45...55°С) називається протеїновою (білковою) – активуються ферменти, що розщепляють білки солоду з утворенням амінокислот. Під час другої паузи (62...64°С) активується бета-амілаза, крохмаль розщеплюється до мальтози. Під час третьої паузи (70...75°С) активується альфа-амілаза і

92

відбувається повне оцукрення крохмалю. Цей спосіб застосовують з метою одержання сусла для верхового бродіння. Максимальна температура затору 75°С.

Рис. 27. Будова заторного чана 1 – оглядовий люк; 2 – витяжна труба; 3, 4, 8 – труби; 5 – змішувач;

6 – розподільчий кран; 7 – мішалка; 9 – декантатор

Відварювальний спосіб складніший: частину затору з одного заторного апарата перекачують в іншій. Там його кип’ятять, потім повертають назад. Цю частину затору називають відваром. Залежно від кількості відварів бувають одно-, дво- і тривідварювальний способи. У такий спосіб температура маси основного затору підвищується з тими самими температурними паузами, що і за настоювального способу. Відварювальний спосіб дає сусло для низового бродіння, за цим способом працює більшість українських заводів. Найпоширенішим є двовідварювальний спосіб, бо він дає можливість переробляти солод будь-якої якості за прийнятних витрат енергії. Одновідварювальний спосіб застосовують тільки для перероблення солоду високої якості, тривідварювальний – для перероблення солоду низької якості чи для приготування темних сортів пива. Головний недолік відварювального способу

– високі витрати енергії.

Фільтрування оцукреного затору має на меті розділити його на дві фази: рідку, або пивне сусло і тверду – пивну дробину. Пивне сусло – це водний розчин екстрактивних речовин, одержуваних під час затирання. Пивна дробина – нерозчинена у процесі затирання частина зернопродуктів.

Затор фільтрують на фільтрпресах або частіше – у фільтрчанах. Першим етапом є проціджування сусла крізь шар дробини, що лежить на ситах фільтрчана,

– одержують перше сусло. Коли рівень сусла опуститься до рівня дробини, її

93

промивають водою з температурою 78°С. Вода вимиває з дробини залишки екстрактивних речовин, внаслідок чого утворюється друге сусло (промивні води). І перше, і друге сусло подають у сусловарильний котел.

Дробину, що залишається після фільтрування затору та промивання, найчастіше використовують як корм для худоби. Висушену дробину використовують як живильне середовище для культивування мікроорганізмів. Розроблені технології видобування з дробини натуральної целюлози, яку використовують для виготовлення соусів та кондитерських виробів.

Варіння сусла – основний тепловий процес у виробництві пива. Хміль із суслом і промивними водами кип’ятять у сусловарильному апараті з паровою оболонкою та мішалкою. Внаслідок цього відбувається екстрагування і відповідні перетворення гірких і ароматичних речовин хмелю – охмелення сусла. Цей процес також веде до осадження або коагуляції високомолекулярних білків, деактивації ферментів, стерилізації сусла, видалення непотрібних ароматичних речовин. Кип'ятять сусло з хмелем 1,5...2,5 год, при цьому хміль вносять 2...4 прийомами. Деякі з білків, розчинених у суслі, реагують з дубильною кислотою хмелю. Утворені сполуки випадають в осад, що називають трубом. Гарячий труб випадає під час кип’ятіння, а холодний – під час подальшого охолодження сусла.

У більшості сусловарильних апаратів вторинна пара не використовується і відводиться через витяжну трубу. Для утилізації теплоти вторинної пари на деяких заводах всередині витяжної труби встановлюють змішувальний конденсатор. Холодна вода, що подається на нього, розпилюється форсункою у потоці вторинної пари, нагрівається та збирається у кільцеподібному збірнику. Підігріту воду використовують для побутових та технологічних потреб.

94

а б

Рис. 28. Будова сусловарильного котла (а) та змішувального конденсатора (б) 1 – кільцевий паропровід; 2 – труба для споліскування; 3, 5 – кільцеві жолоби; 4, 11 – труби для конденсату; 6 – дросельний клапан; 7 – оглядовий люк; 8 – вентиль; 9 – електродвигун; 10 – редуктор; 12 – мішалка; 13 – теплоізоляція

Після охмелення у сусловарильному апараті сусло надходить у хмелевідбірний чан для фільтрування (при використанні хмельових шишок) або у гідроциклонний апарат на освітлення (у разі використання гранульованого хмелю, екстракту чи їх суміші).

Мета освітлення – осадження завислих часток хмелевої дробини, трубу та інших грубих суспензій. Для цього використовують гідроциклонний апарат із круговою циркуляцією сусла – вірпул. Сусло подається тангенційно і закручується, при цьому завислі частки осідають у центрі днища. Тривалість операції 20...60 хв, температура гарячого охмеленого сусла на виході з апарата близько 90°С. На більшості пивзаводів освітлення здійснюють у відстійних чанах або дуже рідко – на охолоджуваних тарілках. Тривалість процесу в цьому разі – 2 год, температура на виході з апарата чи тарілки 60°С.

Щоб довести сусло до початкової температури бродіння, його охолоджують. Для життєдіяльності дріжджових клітин потрібна температура не вище як 20°С. У іншому разі дріжджові клітини послаблюються, а небажані термофільні мікроорганізми активізуються. За класичною схемою охолодження триває для низового бродіння до 5...7°С, для верхового – до 14...16, для прискореного – до 9°С. Точне значення температури залежить від сорту пива та використовуваного штаму дріжджів.

Сусло охолоджують у кожухотрубному чи пластинчастому теплообміннику. У першій секції сусло охолоджують питною водою, що потім використовується у виробництві. У другій секції – льодяною водою чи іншим холодоносієм.

Після охолодження виходить початкове сусло, що надходить на бродіння. Вміст розчинених речовин у цьому суслі (щільність) вказується на етикетці і є однією з характеристик будь-якого сорту пива. Це сусло аерують (вводять кисень, необхідний для життєдіяльності дріжджів) та вносять дріжджі.

Бродіння поділяється на головне і доброжування. Тривалість головного бродіння (залежно від сорту) змінюється від 7 до 10 діб. Більша частина екстракту сусла, що складається з вуглеводів або цукрів, зброджується, решта – декстрини, білки, мінеральні речовини – не зброджується. Утвориться етиловий спирт, діоксид вуглецю (вуглекислота) і у малих кількостях гліцерин, оцтовий альдегід, оцтова, бурштинова, лимонна і молочна кислоти, діацетил, ацетон, вищі спирти.

Для забезпечення температурного режиму бродіння у бродильному відділенні слід підтримувати температуру близько 8°С. Зовнішні теплонадходження відводять за допомогою повітроохолодників.

95

Бродильний танк (від англ. tank – велика місткість), або апарат головного бродіння наповняють суслом, вносять дріжджі і починається бродіння, що триває 7...10 діб при температурі 5...10°С. Наприкінці цього процесу велика частина дріжджів осідає. Дріжджі низового бродіння не переходять у піну, швидко осідають наприкінці бродіння і утворюють щільний шар. Дріжджі верхового бродіння в процесі бродіння спливають на поверхню сусла, накопичуються у вигляді шару піни і залишаються так до кінця бродіння, потім осідають, утворюючи пухкий шар. За місцем розташування дріжджів у процесі бродіння виникли назви методів варіння пива.

В останню добу бродіння температуру у бродильних танках поступово знижують до 0°С, подаючи у охолодні змійовики танків льодяну воду. Після цього пиво подається на доброжування у лагерні танки. У лагерному танку екстракт доброжує при температурі 0...2°С, протягом від 21 доби (для сортів типу Жигулівського) до 90 діб (для аналогів Ленінградського). Відбувається насичення вуглекислотою, освітлення внаслідок осідання дріжджів і дрібних суспензій, а також дозрівання пива, формування його букета. Лагерні танки не мають змійовиків, тому температуру у лагерному відділенні підтримують на рівні 0°С за допомогою повітроохолодників.

На сучасних заводах з метою збільшення продуктивності використовують циліндроконічні танки (ЦКТ), що мають декілька окремих охолодних оболонок, одна з яких розміщена на конічній частині, а решта – на циліндричній (рис. 29). Оболонки охолоджують холодоносієм (водою, розчином кухонної солі, хлориду кальцію чи пропіленгліколю) з температурою –5…1°С. У одному ЦКТ проходять процеси бродіння, доброжування та інтенсивного охолодження. Порівняно з класичним способом спосіб суміщення в одному апараті має ряд переваг: тривалість циклу скорочується вдвічі (12...13 діб), кращі умови праці та обслуговування апаратів, усуваються неминучі втрати під час перекачування молодого пива з цеху бродіння до цеху доброжування.

Для очищення від часток пиво освітлюють на герметичних відцентрових тарільчастих сепараторах-освітлювачах, що за конструкцією подібні до молочних сепараторів (див п. 3.4). Якщо потрібне якісніше очищення, то пиво фільтрують на спеціальних фільтрах, що складаються з кремнієвих панцирів одноклітинних водоростей. У спеціальній літературі вони відомі як кізельгурові або діатомітові фільтри.

Готове відфільтроване пиво зберігають у збірниках (форфасах) при температурі близько 0°С до подавання на розлив. Форфаси розміщують у спеціальному приміщенні – форфасному відділенні, температура повітря у якому підтримується на рівні 0°С за допомогою повітроохолодників.

96

Рис. 29. Схема циліндроконічного танка (ЦКТ)

1 – опорне кільце; 2 – патрубок для під’єднання вакуум-переривника для контролю тиску; 3, 4 – охолодні оболонки.

Для непастеризованого пива термін зберігання становить 7...10 діб, залежно від сорту. Для збільшення терміну зберігання до 30...90 діб пиво пастеризують. Його нагрівають у пластинчастому теплообміннику до 90°С, а потім охолоджують (на останній стадії – льодяною водою). Внаслідок пастеризації у пиві гинуть бактерії, що спричиняють його псування, але разом з цим відбуваються мікробіологічні та біохімічні зміни, що дещо погіршує смак пива.

Готове пиво розливають у різні види тари (скляні або пластикові пляшки різної місткості, металеві кеги) при температурі не вище як 3°С в ізобаричних умовах, тобто коли воно перебуває під постійним надлишковим тиском. Якщо пиво розливати без тиску, воно буде пінитися, що призведе до втрати газу і неповного наливання в пляшки. Пляшки закупорюють, етикетують і укладають у ящики. Ящики з пивом подають на зберігання до холодильника або одразу відвантажують.

9.2. Вина

97

Виготовлення вин відоме з п'ятого тисячоліття до н. е. Сировиною для виробництва вин є фрукти і ягоди, насамперед виноград. Виноградні вина різняться за способами виготовлення. Сортові вина виготовляють з одного сорту винограду, а купажні – з декількох сортів.

Тихі вина не містять надлишку СО2. Вони поділяються на столові, міцні та ароматизовані. Столові вина містять 9...14 % об. спирту, що утворюється лише внаслідок бродіння винного сусла, причому сусло виброджує повністю. Вони не підлягають тривалій витримці і зберігаються при температурі близько 0°С. У міцних винах (херес, мадера, десертні вина та ін.) бродіння переривається додаванням спирту. Для вироблення ароматизованих вин (вермути) використовують настоянки трав і прянощів.

Ягоди винограду відокремлюють від гребенів і подрібнюють на спеціальних дробарках. З отриманої мезги відділяють сік (простим стіканням, а далі – на пресах). Сік переливають до чанів або вініфікаторів для відстоювання. Мета відстоювання – очищення від шматочків шкірки, часток мезги, які після відстоювання відбирають з нижньої частини резервуара. Також використовують фільтрування чи центрифугування. Для прискорення відстоювання сусло у відстійних резервуарах чи теплообмінниках охолоджують до 10...12°С.

Очищене сусло подають на бродіння під впливом натуральних чи культивованих дріжджів. Температуру сусла під час бродіння столових вин підтримують на рівні 15...18°С (білі) або 21...32°С (червоні). Для відведення теплоти бродіння здавна використовують природний холод – винні погреби та печери, але зараз більш поширені сталеві резервуари з водяними чи гліколевими охолодними оболонками.

Бродіння триває 3...4 тижні, після його закінчення молоде вино фільтрують і витримують у чанах чи діжках для досягнення ним повного смаку і аромату – букета вина протягом 3...4 місяців. Готове вино ще раз фільтрують (освітлюють) для видалення всіх завислих домішок і протягом 2...3 днів витримують при температурі –6°С для дотримання кислотного балансу, після чого розливають у пляшки.

Ефективним способом освітлення вин є охолодження. Швидке зниження температури до –2°С для столових вин і до –5°С для кріплених спричинює випадання в осад колоїдів, на поверхні яких адсорбуються органічні частки. Отриманий осад відфільтровують.

Для деяких міцних вин застосовують виморожування, що дає змогу отримати вино на 0,5...1 % об. вищої міцності. При зниженні температури вина до –5...–7°С у ньому виділяються кристали льоду, які наростають зі зниженням температури. Після закінчення виморожування вино зливають і витримують кілька днів у холодному вентильованому приміщенні (близько 0°С), після чого розливають у бочки чи пляшки. Під час виморожування вино очищується – осаджуються винний камінь (розчинні солі) та ферменти.

98

Ігристі вина, насичені вуглекислим газом, виготовляються шляхом вторинного бродіння (шампанізації) готового виноматеріалу (купажу) у пляшках чи інших місткостях. Молоде вино витримують на дріжджах 1,5...2 місяці при температурі не вище як 12°С та очищують. Після цього виноматеріал охолоджують у резервуарах до 5°С протягом 2 діб, фільтрують, біологічним шляхом видаляють кисень, додають дріжджі.

Шампанізація здійснюється у пляшках (класична технологія) або у резервуарах. За класичною технологією суміш вина, дріжджів і лікеру (тиражну суміш) розливають у пляшки, закорковують технологічним корком і укладають у приміщення з температурою 10...12°С. Цукор у суміші зброжується, виділяється вуглекислий газ і тиск у пляшці зростає. Бродіння триває до трьох років, після чого осад дріжджів видаляють з пляшок, закорковують їх звичайним корком, етикетують і пакують у ящики.

Недоліком класичної технології є значні затрати ручної праці та потреба у великих виробничих приміщеннях для зберігання пляшок з вином. Тому використовують резервуарний спосіб, коли шампанізація здійснюється у сталевих резервуарах (акратофорах) з системою автоматичного регулювання температури бродіння. Проте таке шампанське менше цінують на ринку. Ще одним способом вироблення ігристих вин є газування тихого вина харчовим вуглекислим газом (подібно до технології вироблення газованих безалкогольних напоїв).

9.3. Безалкогольні напої

Напої, насичені вуглекислим газом, мають своєрідний приємний смак, добрі освіжувальні властивості. До того ж вуглекислий газ діє як консервант, завдяки чому зростає стійкість напоїв під час зберігання та подовжується його термін. Газування здійснюється механічним введенням і розчиненням у рідині вуглекислого газу (фруктові і мінеральні води, газована вода) або природним насиченням напою вуглекислим газом, що виділяється під час бродіння (хлібний квас). Напої насичують вуглекислим газом до концентрації 4...10 г/л.

Для приготування газованих безалкогольних напоїв використовують хімічно очищену та деаеровану питну воду, цукровий сироп, органічні кислоти (лимонну, виннокам’яну, молочну, ортофосфорну, аскорбінову та ін.), концентрати соків, ароматизатори, екстракти та есенції з рослинної сировини.

З підібраних згідно з рецептурою компонентів готують купажний сироп зі вмістом сухих речовин 33...46 %. Його фільтрують, додатково деаерують і розбавляють охолодженою до 10°С деаерованою водою. Отриману воднокупажну суміш (інколи її називають купажем) охолоджують розсолом у теплообмінниках до температури 2...5°С та подають на газування.

Напої газують харчовим вуглекислим газом у сатураторах чи металевих танках під тиском 0,4...0,7 МПа. Під таким тиском при низькій температурі розчинність вуглекислого газу у воді значно зростає. Після сатурації напій з

99

температурою не вище як 10°С на потокових автоматизованих лініях розливають у пляшки, закупорюють і наклеюють етикетки. Пляшки з напоями складають у ящики і подають на склад.

Основною сировиною для вироблення хлібного квасу є концентрат квасного сусла (ККС), який виготовляють на спеціальних заводах з житнього чи ячмінного солоду та борошна. Вміст сухих речовин у ККС становить близько 70 %. ККС розбавляють питною водою до вмісту сухих речовин близько 35 %, пастеризують при температурі 75...80°С, охолоджують проточною водою до 30...35°С. Потім додають питну воду до вмісту сухих речовин 2,8...3,0 %, готуючи таким чином основне сусло.

Основне сусло зброджують у бродильно-купажних апаратах або у циліндроконічних апаратах, що за конструкцією аналогічні ЦКТ (див. п. 9.1) з використанням дріжджів і молочнокислих бактерій. Теплоту, що виділяється під час бродіння, відводять за допомогою льодяної води, що подається до охолоджувальних оболонок апаратів. Зброжене сусло (молодий квас) охолоджують до 2...7°С у циліндроконічних чи окремих апаратах з використанням холодоносія (розсіл, розчин пропіленгліколю тощо). Після охолодження та видалення щільного осаду дріжджів і молочнокислих бактерій зброжене сусло подають на купажування.

Для купажування до зброженого сусла додають окремо приготований пастеризований цукровий сироп концентрацією близько 65 %, після чого обов’язково перевіряють органолептичні властивості продукту.

Купажований квас при температурі не вище як 12°С подається на розлив. Найчастіше його розливають до автоцистерн.

Запитання для самоперевірки

1.Опишіть сировину для вироблення пива? Що таке солод і як його готують? Яку роль у пивоварінні відіграє якість води? У якому вигляді використовують хміль? Яка різниця між дріжджами верхового та низового бродіння?

2.Що таке дробина? Як залежить якість пива від ступеня подрібнення зернопродуктів?

3.Опишіть способи затирання. Що таке відварка? Що таке сусло? На якому етапі до сусла додають хміль?

4.Опишіть конструкцію сусловарильного апарата.

5.Опишіть процес бродіння пива. Навіщо та як охолоджують сусло перед бродінням?

6.На яких фільтрах фільтрують пиво?

7.Яка різниця між тихими та ігристими винами?

8.Навіщо газують безалкогольні напої?

100