5.4.2. Пастеризация пива

Суть принципа пастеризации заключается в инактивации или уничтожении дрожжей и микроорганизмов, вызывающих порчу пива. Благодаря кислой реакции пива стерилизацию можно проводить при относительно низких температурах, поскольку указанные микроорганизмы становятся не способны к образованию спор. Обеспложивающий эффект стерилизации зависит от температуры и продолжительности ее воздействия. Чем выше температура, тем меньше требуется времени для пастеризации, и наоборот, чем она ниже, тем дольше следует проводить пастеризацию.

Для определения эффективности пастеризации принята система пастеризационных единиц (ПЕ) - 1 ПЕ соответствует обеспложивающему действию температуры 60 °С в течение 1 мин. ПЕ рассчитывается по формуле:

где Z - время, мин; T - температура пастеризации, так что 56 °C соответствует 0,27 ПЕ, 58 °C - 0,52 ПЕ, 60 °С - 1 ПЕ, 62 °C - 1,9 ПЕ, 64 °C - 3,8 ПЕ, 66 °С -7,3 ПЕ, 68 °С - 14 ПЕ и 70 °C - 27 ПЕ.

Поскольку разные микроорганизмы обладают разной степенью чувствительности к температуре, то нижний предел ПЕ для обеспложивания микроорганизмов составляет:

культурные дрожжи (вегетативные клетки), грамотрицательные бактерии (Pectinatus) Lactobacillus brevis, L. coryni-formis, L. casei	5 ЕП
Pediococcus damnosus	8 ЕП
обычные возбудители порчи пива и Megasphaera	18ЕП
Lactobacillus lindneri	20ЕП
Lactobacillus frigidus	25 ЕП
аскоспоры, вызывающие порчу дрожжей, и Micrococcus kristinae	30 ЕП

При пастеризации для достижения надежного результата нельзя снижать температуру и продолжительность воздействия ниже определенной границы. Для аппарата кратковременной температурной обработки предельные границы температуры и продолжительности воздействия составляют 66,4 °C и 15 с, а для тоннельного пастеризатора - 61 °С и 4,5 мин.

Хотя пастеризация обеспечивает биологическую стойкость пива, высокие температуры вызывают снижение физико-химической стабильности пива, так как отчасти из-за выделения СО₂, повторного уплотнения белковых дубильных веществ после набухания и не в последнюю очередь из-за их окисления возможно возникновение мути (так называемая «пастеризационная муть»). Во избежание этого необходимо тщательно стабилизировать пиво, однако стабилизация, в свою очередь, может отрицательно сказаться на вкусе пива и стойкости пены. Из-за пастеризации ускоряется старение пива - у него исчезают свежий ароматный запах и вкус. В результате окисления полифенолов и иод воздействием аминокислот и остаточных Сахаров в пиве протекает реакция Майяра (см. раздел 7.6.5), которая, в свою очередь, катализирует дальнейшее окисление жирных кислот, высших спиртов и т. д. Параллельно с этими изменениями происходит изменение цвета пива - например, светлое пиво насыщается вышеуказанными продуктами реакции и приобретает коричневатую окраску. Эти процессы протекают тем быстрее и отчетливее, чем больше в пастеризованном пиве содержится кислорода и чем выше была температура пастеризации. Конечно, все эти негативные последствия могут возникать и в непастеризованном пиве, однако из-за нагревания старение пива ускоряется.

Как уже отмечалось ранее, под пастеризацией понимают обработку уже бутилированного пива, однако существует и способ горячего розлива.

5.4.2.1. Пастеризация бутилированного пива для сохранения требуемых его свойств осуществляется в основном в туннельном пастеризаторе, в котором температурное воздействие гораздо продолжительней. При этом должны выполняться следующие условия:

• изменение температуры должно протекать медленно (например, нагревание на 3 °С, а охлаждение на 2 °С за 1 мин), так как из-за резких скачков температуры бутылка может разрушиться; при розливе в банки изменение температуры может протекать быстрее;

• чтобы избежать недопустимого повышения внутреннего давления, в бутылке должно быть около 3 % свободного пространства, а давление зависит и от содержания CO₂ в пиве; если бутылка в большинстве случаев выдерживает давление в 12 бар, то кронен-пробка - всего лишь 7-8 бар, хотя вероятность разрушения бутылки резко возрастает при давлении выше 7 бар.

При большой производительности пастеризацию проводят в полностью ав-томатизирвованных туннельных пастеризаторах, а при небольшой - в пастеризационной камере.

Туннельный пастеризатор располагают на линии розлива бутылок между укупорочной и этикетировочной машинами. В нем можно обрабатывать до 100 тыс. бутылок/ч. Для экономии производственных площадей его зачастую монтируют в несколько ярусов.

Бутылки перемещаются в пастеризаторе при помощи пластинчатых цепей или колосников (подвижных и неподвижных). В последнем случае бутылки в вертикальном положении располагаются на стационарных колосниках, а перемещение вперед осуществляется подвижными колосниками за счет поступательно-возвратного движения («шаг пилигрима»). Нагревание бутылок проводят путем их обильного орошения водой из резервуара с перфорированным днищем или распылительными форсунками. В секции предварительного нагревания пиво примерно за 20 мин нагревается до температуры пастеризации (например, 62 °С), затем 20 мин эта температура поддерживается на требуемом уровне, после чего в течение 20-22 мин происходит охлаждение до 25-30 °С (итого продолжительность пастеризации составляет около 60 мин). Чтобы обеспечить требуемую температуру пастеризации около 62 °С, температура нагревающей среды должна быть около 67 °С. Повышенная температура бутылок на выходе выгодна для их последующего этикетирования. Нагревание и охлаждение бутылок происходит в теплообменнике. Для бутылок объемом 0,33 л расход теплоты составляет 36 000 кДж (8500 ккал)/гл пива, воды - 1,5 гл, а энергопотребление 0,4 кВт.

Допустимые нормы на бой бутылок составляют: для бутылок 0,33 л - около 0,2 %, для бутылок 0,5 л - 0,3-0,4 %. Помимо потерь пива и бутылок, бой стекла загрязняет ванны и забивает форсунки. Для снижения боя к дезинфицирующим средствам добавляют четвертичные аммонийные соединения в концентрации 0,2-0,3 %. Жесткая вода приводит к осаждению на бутылках различных соединений, портящих их внешний вид, и во избежание этого для стабилизации ионов воды добавляют полифосфаты.

Эффективность пастеризации обеспечивается автоматическим регулированием и контролем температуры. Контроль температуры и продолжительности пастеризации осуществляется пишущим термометром, измеряющим температуру внутри бутылки, много раз в день пропускаемой через пастеризатор. Для пива, подлежащего транспортировке через океан, вполне достаточна пастеризация в течение 20 мин при 62 °С. Более высоким температурам пастеризации (70-75 °С) в течение такого же времени подвергают лишь малосброженное солодовое пиво. Баночное пиво пастеризуют несколько иначе: банки перемещаются вдоль пастеризатора верхним днищем вниз, что позволяет быстро проверить герметичности укупорки при последующем взвешивании. Банки малочувствительны к быстрому нагреву и охлаждению, однако и здесь не следует забывать о правильном регулировании температуры пастеризации.

Пастеризационные камеры применяют при небольших мощностях линии розлива. Пастеризация пива в этом случае происходит в плотно закрытой камере, куда бутылки поступают на транспортной тележке. Вместимость одной камеры составляет от 600 до 800 бут., что соответствует производительности примерно 450-700 бут./ч. Нагревание бутылок происходит либо водно-паровой смесью, либо орошением горячей водой, либо горячим воздухом. Располагают пастеризационные камеры так, чтобы иметь возможность регенерировать теплоту. Использование горячего воздуха для нагревания бутылок имеет то преимущество, что пастеризовать можно бутылки с уже наклеенной этикеткой. Для достижения хорошей теплопередачи воздух должен быть увлажненным. Равномерный прогрев бутылки обеспечивается соответствующим подводом воздуха. Расход теплоты в камере с горячим воздухом составляет 33-36 тыс. кДж (8000-9000 ккал)/гл, то есть меньше, чем в камере с орошением горячей водой, где требуется 50-62 тыс. кДж (12-16 тыс. ккал)/гл.

5.4.2.2. Горячий розлив. Розлив нагретого в пастеризаторе до 68-75 °С пива (верхний предел температуры - для солодового и диетического сортов) проводят на установке розлива под высоким давлением в только что вымытые (при температуре ополаскивания около 40 °С) теплые бутылки. При этом горячее пиво обеспложивает трубопровод, установку розлива и бутылки. Температура на разных установках составляет: в кольцеобразном резервуаре - 72 °С, в бутылке - 68-70 °С, в укупорочной машине - 62-65 °С, в упаковочной машине - 50-55 °С. Давление при розливе должно превышать давление насыщения CO₂ пива и в зависимости от содержания CO₂ составляет 7-9 бар, причем бутылки должны укупориваться под избыточным давлением в 4-5 бар. Более того, при таком розливе могут применяться лишь клапаны без наливной трубки, так как последняя при опускании бутылки может стать причиной фонтанирования пива. При розливе «черного» пива необходимо особое продолжительное снижение давления, помогающее предотвратить такое фонтанирование. Выделение CO₂ начинается только при поступлении в установку розлива слишком холодных или недостаточно тщательно вымытых бутылок, а также в том случае, когда внутренняя поверхность стекла шероховатая. Так как пиво при охлаждении сжимается, а бутылки должны заполняться до определенной метки, имеющееся пустое пространство при сжатии заполняется преимущественно CO₂ из пива. При этом содержание воздуха в пространстве горлышка бутылки очень невелико. Во избежание при наливе горячего пива поглощения кислорода бутылки следует подвергать предварительному вакуумированию и создавать противодавление CO₂, иначе повышенное давление розлива повысит температуру пива и, как следствие, сильное поглощение кислорода. Бой бутылок при горячем розливе довольно велик, но так как бутылки разрушаются преимущественно уже при создании противодавления, потери в пиве относительно незначительны. Стойкость установки розлива относительно боя повышают защитные камеры между отдельными наливными устройствами (по нормативным актам они предписаны, начиная с давления розлива выше 3 бар). Горячие бутылки, наполненные пивом, легко этикетировагь, а охлаждают их в складском помещении. Потери теплоты, тем самым, оказываются выше, чем при работе с туннельным пастеризатором - около 42000 кДж (10000 ккал)/гл. Основными преимуществами горячего розлива являются более высокая биологическая стойкость пива по сравнению кратковременной температурной обработкой, а также экономия места по сравнению с туннельным пастеризатором.