8.3.5. Изменения в сусле при верховом брожении

Благодаря свойствам дрожжей верхового брожения, а также под действием повышенных температур и обусловленного ими быстрого и продолжительного снижения значения pH сусло в ходе верхового брожения претерпевает более глубокие изменения, чем при низовом брожении.

8.3.5.1. Изменение значения pH. Как мы уже отмечали в разделе 8.3.4.1, значение pH при верховом брожении снижается очень быстро - от первоначального 5,4-5,7 до 4,0-4,2. Некоторое повышение значения pH в ходе главного брожения, обусловленное малой продолжительностью брожения, составляет не более 0,05. Только в случае слишком долгого контакта дрожжей с пивом (например, при недостаточном съеме дрожжей) и очень длительного воздействия повышенных температур значение pH вновь повышается на 0,1-0,2 благодаря выделению основных аминокислот и фосфатов. Как правило, это сопровождается ухудшением вкуса. На снижение значения pH положительное влияние оказывают следующие факторы: повышенные температуры брожения, сильное размножение дрожжей, интенсивное забраживание и хорошая сбраживаемость сусла. Это, естественно, зависит от наличия в сусле ассимилированного азота и от содержания в нем фосфатов и микроэлементов. Фосфаты стимулируют дрожжевой метаболизм при брожении и, как и микроэлементы, могут в некоторой степени противодействовать снижению pH.

8.3.5.2. Азотсодержащие вещества. Из-за сильного снижения значения pH и высокой скорости размножения дрожжей содержание общего азота в ходе главного брожения снижается на 40 мг/100 мл, что на 30 % больше, чем при низовом брожении. При этом содержание коагулируемого азота в неблагоприятном по составу пшеничном сусле снижается более чем на 50 %, в результате чего в готовом пиве его содержание оказывается нормальным и, скорее, даже пониженным. Содержание высокомолекулярных азотистых фракций (осаждаемых сульфатом магния) также существенно уменьшается. Благодаря интенсивному росту дрожжей из сусла отбирается очень много свободного аминного азота (в процентном выражении): его первоначальное содержание (18-22 мг/100 мл) снижается до 2-6 мг/100 мл, что является хорошей предпосылкой биологической, а также вкусовой стойкости пива.

8.3.5.3. Горькие вещества сусла усиленно удаляются благодаря значению pH и очень сильному образованию CO₂ (за 24 ч сбраживается более 6 % экстракта!), а также вследствие большой поверхности дрожжей. Таким образом, молодое пиво при открытом брожении содержит чуть более 50 %, а в бродильных танках - около 60 % горьких веществ, растворенных в начальном сусле. Потери, естественно, зависят от степени изомеризации α-кис-лот, остаточное содержание которых в пиве варьирует в пределах 0,3-1,0 мг/л.

8.3.5.4. Полифенолы при верховом брожении осаждаются сильнее, чем при низовом брожении (по тем же причинам).

8.3.5.5. Цветность от начального сусла до молодого или готового пива снижается у светлых типов (Koelsch, пшеничное пиво) на 3-4 ед. ЕВС. Здесь сказывается снижение значения pH, а также более интенсивное отделение красящих веществ.

8.3.5.6. Побочные продукты брожения при верхом брожении ведут себя иначе, чем при низовом. С одной стороны, это обусловлено штаммами дрожжей, а с другой - применяемыми более высокими температурами. Верховые дрожжи всегда продуцируют больше высших спиртов и сложных эфиров, чем низовые, так как последние сильнее реагируют на повышение температуры брожения (см. раздел 3.2.6).

Образование ацетальдегида происходит сильнее в стадии забраживания (благодаря повышенным температурам), но снижение его содержания при последующем брожении происходит дольше, так что в результате его содержание оказывается на 2-4 мг/л ниже, чем при низовом брожении.

Высшие алифатические спирты достигают содержания, превышающего на 15-50 % показатели низовых дрожжей. Конечно, на их образование заметно влияют условия брожения. Содержание изо-бутамола при увеличении температуры брожения повышается с 16 до 22 °С более чем на 50 %. Дрожжи для пшеничного пива могут давать существенно более высокие значения, чем дрожжи для производства пива Koelsch и Alt. У пива верхового брожения содержание 2-фенилэтилового спирта практически не превышает его содержание в пиве низового брожения (если используются примерно одинаковые температуры брожения); напротив, низовые дрожжи реагируют чувствительнее, чем дрожжи верхового брожения.

Содержание сложных эфиров вследствие значительно более высокой скорости размножения дрожжей и в целом более сильного их метаболизма при верховом брожении увеличивается примерно на 50 % по сравнению с низовым, однако существенно зависит и от штамма используемых верховых дрожжей. Так, дрожжи для пшеничного пива продуцируют больше сложных эфиров, чем дрожжи для пива Koelsch и Alt.

Содержание вицинальных дикетонов и их предшественников, как и при более теплом ведении процесса при низовом брожении, сильно возрастает в начале брожения, однако впоследствии под действием высоких температур наступает быстрое снижение содержания 2-ацетолакта-та и 2-ацетогидроксибутирата. Содержание первого уже в ходе 1-2-суточной паузы при 20 или 17 °С снижается ниже порога вкусового восприятия диацетила.

При верховом брожении вследствие более интенсивного размножения дрожжей содержание низкомолекулярных свободных жирных кислот ниже, чем при низовом. Образование НСЖК существенно зависит от физиологического состояния дрожжей.

Особенностью дрожжей для производства «белого» (Weiss) и пшеничного (Weizen) пива является их способность декарбоксилировать содержащуюся в сусле феруловую кислоту до 4-винилгвая-коля. Феруловая кислота связана в сусле с нерастворимым пентозаном, в частности, с боковыми цепочками арабинозы. 4-Винилгваяколь продуцируется в ходе расщепления пентозана в результате гидролиза при солодоращении и особенно при затирании. Образование 4-винил-гваяколя при брожении зависит, естественно, от содержания его предшественника - феруловой кислоты, на которое в определенных пределах можно воздействовать при помощи условий затирания (см. раздел 8.4.3.4). Разные штаммы дрожжей для пшеничного пива продуцируют неодинаковое количество 4-винил-гваяколя (± 50 %). При брожении повышающее действие может оказать стадия внесения дрожжей в сусло (например, флотация), тогда как температуры брожения в области 15-20 °С на его содержание оказывают лишь незначительное воздействие. Решающее значение здесь имеет геометрия бродильных емкостей (чаны, горизонтальные бродильные танки, вертикальные танки со сферическим днищем или ЦКТ), а также способ съема дрожжей - сверху или (в ЦКТб) снизу. Следствием многократного ведения брожения в ЦКТб является сокращение содержания полифенолов, сопровождаемое, однако, ослабленным образованием эфиров. Продолжительное пребывание суспендированных дрожжей в отбродившем пиве дает повышение содержания 4-винилгваяколя по сравнению с фильтрованием непосредственно после достижения КСС. Если дрожжи, выращенные из чистой культуры, использовать в ЦКТб лишь в 2-3 бродильных циклах, то содержание 4-винилгваяколя можно поддерживать в желаемом диапазоне (1,2-1,7мг/л). Следствием слишком высокого содержания этих фенолов является долгое горькое послевкусие, нарушающее гармоничность пива.