3.4.3. Внесение дрожжей в сусло при главном брожении

Процесс брожения начинается с внесения дрожжей в сусло. Этот процесс называют «задачей дрожжей» или «задачей семенных дрожжей», а дрожжи, соответственно, - «задаточными» или «семенными».

3.4.3.1. Момент внесения дрожжей определяется способом охлаждения сусла. При использовании холодильной тарелки, холодном сепарировании или холодном фильтровании, а также при флотации дрожжи вносят уже во время поступления сусла в чан для внесения дрожжей или бродильный чан. При седиментации взвесей охлажденного сусла для получения осадка взвесей требуется пауза в 8-16 ч (см. раздел 2.7.7.2). В этом случае для задержки распространение быстро размножающихся термобактерий на пути сусла по возможности не должно быть микроорганизмов. Дрожжам необходимо время, чтобы после хранения активироваться и начать размножение (индукционная фаза, см. раздел 3.1.4).

3.4.3.2. Количество дрожжей следует рассчитать так, чтобы при начальной температуре сусла 5-6 °С первые признаки брожения появлялись в течение 12-16 ч. Обычная норма внесения дрожжей составляет 0,5 л густых дрожжей на 1 гл 12 %-ного сусла (зачастую ее приводят на 100 кг засыпи, что составляет 2-3 л). При равномерном распределении дрожжей это соответствует примерно 15 x 10⁶ дрожжевых клеток/мл сусла. Такая норма внесения дрожжей может быть снижена в биологически чистом сусле, в более теплых бродильных цехах, хорошо изолированных бродильных чанах или при более высоких температурах сусла при внесении дрожжей. Повышенная норма внесения дрожжей рекомендуется для сусла, сильно инфицированного термобактериями, для более холодных бродильных цехов и неизолированных резервуаров.

На норму внесения дрожжей оказывает влияние также их физиологическое состояние. Длительное хранение дрожжей вызывает необходимость увеличения дозировки. В сусло для темного и крепкого пива вносят также повышенную норму дрожжей. Первое, как правило, характеризуется пониженным содержанием аминокислот и неблагоприятным составом Сахаров, а у второго осмотические характеристики оказывают на дрожжи негативное действие. Если начальное сусло не удается в достаточной степени обеспечить кислородом, то необходимо увеличить количество дрожжей.

Норму внесения дрожжей зачастую повышают для ускорения процесса брожения. Если продолжительность брожения при внесении 0,5 л дрожжей/гл сусла составляет 9 сут, то при внесении 1 л/гл она сокращается до 7, а при 2 л/гл - до 4-5 сут. В случае повышенных норм внесения скорость размножения использованного количества дрожжей уменьшается. Если из 0,5 л дрожжей/гл удается собрать около 2 л/гл, то 1 л/гл дает около 2,5 л, а при четырехкратной норме (2,0 л/гл) выходит 3,0 л дрожжей/гл. Распределение дрожжей по возрасту, определяемое на основании подсчета почечных рубцов, не изменяется. На свойства пива при прочих равных условиях (температуре и аэрации, причем последнюю, возможно, следует уменьшить) существенного влияния не оказывается, однако вследствие низких темпов размножения при очень высокой норме внесения дрожжей приходится мириться с более продолжительным их разведением (для получения достаточного количества задаточных дрожжей), что возможно лишь в микробиологически безукоризненных условиях.

Указанные нормы внесения дрожжей относятся к густой консистенции дрожжей. Её получают после осаждения дрожжей в емкостях для их хранения. В случае дрожжевой суспензии или сильно загрязненных дрожжей (наличие белка и мертвых клеток) следует увеличить количество дрожжей. Целесообразным представляется определение концентрации дрожжей путем отфильтровывания. В зависимости от отобранного количества жидкости (от 16 до 84 %) можно подобрать норму внесения дрожжей и, таким образом, поддерживать примерно постоянное количество клеток. Простым и надежным методом является также определение твердой фазы с помощью лабораторной центрифуги. Так называемое «центрифугированное» значение твердой фазы колеблется от 40 до 55 %. Исходные данные для варьирования нормы внесения дрожжей легко определяются по таблицам. Применяется также метод измерения мутности взвеси клеток с помощью простого нефелометра или фотометра.

3-4.3.3. Способ внесения дрожжей. Только что собранные дрожжи довольно часто сразу же снова используют для внесения в следующие варки («из чана в чан»), причем желательно очистить дрожжи на вибросите (см. раздел 3.3.5.1). Определение твердой фазы («центрифугированного значения») важно для правильного выбора количества дрожжевых клеток. Хранящиеся дрожжи отбирают из дрожжевой емкости, причем в этом случае следует позаботиться об однородности дозируемых дрожжей и определении ее консистенции. В современных установках охлаждения сусла успешно применяется автоматическое дозирование дрожжей непосредственно в суслопровод, продолжающееся в течение всей варки, что обеспечивает равномерное распределение дрожжей в сусле. Отбор дрожжей из накопительного бака или сборника осуществляется регулируемыми дрожжевыми насосами (шестеренчатыми, мембранными/диафрагменными или гидростатическими) или с помощью трубки Вентури. Применявшийся ранее способ внесения дрожжей предусматривал тщательное перемешивание порции дрожжей в небольшом количестве сусла для растворения комков, что осуществлялось или путем переливания дрожжей из одного ведра в другое до тех пор пока масса сильно не вспенится, или в аппаратах для перемешивания и аэрирования, так называемых «грушах», в которых смесь из дрожжей и сусла перемешивалась стерильным сжатым воздухом, а затем нагнеталась в суслопровод или чан. В этом случае необходимо было также позаботиться о равномерном распределении дрожжей в сусле, для чего после заполнения чана производилось «перемешивание путем аэрации», то есть стерильный воздух вдувался в сусло через перфорированную трубу, обеспечивавшую достаточное снабжение сусла кислородом. Это повторяли в первые сутки брожения несколько раз (от позднего аэрирования сусла в последующие сутки можно отказаться, так как тем самым стимулируется рост дрожжей и образуется большое количество побочных продуктов брожения - в первую очередь диацетила или его предшественника 2-ацетолактата).

По данному принципу в настоящее время дрожжи в танке смешиваются с воздухом в течение 30-60 мин в целях гомогенизации. Иногда используют так называемое «предварительное пропагирование дрожжей» с суслом, когда к дрожжам добавляют примерно такое же количество сусла и проводят интенсивное аэрирование. Полученную смесь можно использовать непосредственно для внесения дрожжей или оставить на несколько часов (если, например, эта партия дрожжей должна последовательно вноситься в несколько варок).

Контроль количества дрожжей в сусле осуществляется при помощи счетной камеры Тома, счетчиков частиц или путем определения мутности (см. выше), причем при автоматическом дозировании контроль проводят в зависимости от различий в мутности первоначального сусла и сусла после внесения дрожжей.

Необходимость дозирования дрожжей в течение всего прохождения сусла становится актуальной особенно при непосредственном внесении дрожжей в танк для нескольких варок - например, после предшествующей седиментации взвесей охлажденного сусла, при холодном сепарировании или холодном фильтровании сусла, а также во флотационных танках для нескольких варок. Следует избегать ситуации, когда при длительных циклах аэрирования в танке образуются слои, выравниваемые лишь после интенсивной конвекции. В таком случае может произойти изменение профиля побочных продуктов брожения.

3-4.3.4. Снабжение кислородом лучше проводить уже при обработке сусла с помощью аэрационных свечей, трубки Вентури (возможно со статическим смесителем) или напорного диска сепаратора (см. раздел 2.7.7.3), а при известных условиях - параллельно удалению осадка взвесей охлажденного сусла путем флотации. При этом дополнительная аэрация в чане с помощью описанного выше «перемешивания путем аэрации» является не только излишней, а даже вредной, так как в результате мельчайшие пузырьки воздуха могут увеличиться в размерах и оказаться вытесненными. Тем не менее при перекачивании сусла после внесения в бродильный чан семенных дрожжей из чана для разведения дрожжей целесообразна дополнительная интенсивная аэрация. Произойти чрезмерного аэрирования сусла при этом не может, так как излишки воздуха удаляются, а остаточное содержание кислорода в сусле составляет 7-8 мг/л. Лишь в случае применения чистого кислорода оно повышается до 30 мг/л, что при известных условиях может отрицательно повлиять на дрожжи. На значения ITT или rH готового пива такая сильная аэрация в начале брожения никакого действия не оказывает. Благодаря размножению дрожжей кислород очень быстро потребляется, и значение гН быстро снижается с 20 до 9-11.

3.4.3.5. Освежение дрожжей. Наряду с вышеупомянутым способом внесения дрожжей часто применяют так называемое «освежение дрожжей». Этот метод используют тогда, когда из небольшого количества дрожжей (например, при разведении чистой культуры дрожжей на производстве) за короткое время необходимо получить задаточные дрожжи в количестве, достаточном для одной варки. Сначала дрожжи вносят в небольшое количество сусла (1 л дрожжей на 15 л сусла), а после начала брожения добавляют двойную порцию сусла. Этот процесс повторяют до тех пор, пока в аппарате для выращивания чистой культуры дрожжей в сусле не окажется такого количества дрожжей, которого хватит для внесения в бродильный чан.

При использовании относительно небольших объемов дрожжей хорошо зарекомендовало себя на практике периодическое аэрирование до степени сбраживания около 40 % (см. раздел 3.3.2.2). Такой способ можно применять непрерывно, при этом из аппаратов для выращивания в бродильный чан перекачивают 40 % смеси из дрожжей и сусла, как из отделения для чистой культуры дрожжей. Хотя температурный режим в отделении для чистой культуры дрожжей выше, чем обычно, и необходимо интенсивное аэрирование, дрожжи иногда отлично сохраняются в течение полугода и остаются активными.

3.4.3.6. Внесение семенных дрожжей до-ливом основано на том же принципе. Сусло одной варки с нормальной нормой внесения дрожжей сначала распределяют на два или три чана. Через 24 ч это количество сусла находится уже в состоянии брожения, и к нему можно долить вторую варку, в которую дрожжи еще не внесены. Долив через следующие 12-16 или 24 ч во избежание температурного «шока» дрожжей производится при температуре бродящего сусла. При внесении семенных дрожжей доливом удается ускорить брожение и получить более высокую степень сбраживания.

3.4.3.7. Аналогичным образом поступают и при внесении дрожжей в стадии завитков. В чан или танк для внесения дрожжей помещают 33 % завитков со степенью сбраживания 25-35 %, а затем доливают двойное количество семенных дрожжей при полном аэрировании. При повторном достижении такой же стадии брожения этот процесс может повторяться бесконечное количество раз. Данный способ хорошо применять после пауз, вызванных перерывами в работе, или в целях более быстрого освежения задаточных дрожжей.

При таком внесении дрожжей или непосредственно из чистой культуры, или из танка, в котором брожение уже прекратилось и достигнуто желаемое количество дрожжей (степень сбраживания - 25-30 %, количество дрожжевых клеток - 50-60 x 10⁶/мл), следует стремиться к идеально равномерному распределению завитков в свежем сусле. Если, например, содержимое танка в состоянии завитков вместимостью на 3 варки распределяется на 6-7 варок в 3 x 3 варочных котла, то содержимое танка в состоянии завитков должно быть одновременно загружено во все три танка для брожения. Это необходимо сделать потому, что завитки в описанном состоянии могут быть еще не полностью однородными, в результате чего в указанных трех танках будут протекать три совершенно различных процесса брожения.

Внесение дрожжей чистой культуры в состоянии завитков (см. раздел 3.3.2.2) хорошо себя зарекомендовало на практике в целях улучшения фильтруемости пива (см. раздел 7.7.2.5). Менее эффективно в этом отношении внесение в состоянии завитков дрожжей, полученных в производственных условиях.

Внесение дрожжей может осуществляться или в собственно бродильные чаны, или в танки или чаны для внесения дрожжей. При традиционном процессе задачи дрожжей сусло после внесения семенных дрожжей оставляют там на 12-24 ч, после чего перекачивают в бродильный чан или танк.

Чан для внесения дрожжей должен вмещать не менее одной варки, однако существует возможность вносить семенные дрожжи доливом непосредственно в этот чан. Когда брожение достигло нужной стадии, через 12-16 ч (или в зависимости от количества чанов для внесения дрожжей, или производственных условий) содержимое спускают или перекачивают в бродильный чан. Преимуществом использования чана для внесения дрожжей является получение однородного начального сусла, особенно если бродильные чаны небольшие и не соответствуют объему варки. В начальной стадии брожения происходит осаждение примесей (осадка взвесей охлажденного сусла, мертвых дрожжевых клеток и микроорганизмов), содержащихся в сусле. За счет этого брожение проходит более чисто и равномерно, а нижний слой осадка дрожжей уже не осаждается в бродильном чане. Так как часть дрожжей не находится во взвешенном состоянии, а участвует в сбраживании сусла на дне чана, то перекачивание может вызвать замедление брожения. В данном случае целесообразно применить повторное аэрирование (например, с помощью трубки Вентури, 15-25 л воздуха/гл сусла). Иногда стремятся к целенаправленному отделению осадка взвесей охлажденного сусла во время нахождения сусла в чане для внесения дрожжей, как, например, во время флотации.

При флотации (см. раздел 2.7.7.2) сусло после внесения семенных дрожжей перекачивают через 4-16 ч в зависимости от производственных условий (отсутствие ночной смены и т. д.). Новые системы флотации обеспечивают такую высокую степень распределения воздуха, что подъем взвесей охлажденного сусла с пузырьками воздуха может закончиться уже через 2 ч, что позволяет быстро перейти к перекачиванию.