3.4.5. Ход главного брожения

За ходом брожением можно следить по внешним характерным изменениям сусла. Различают следующие стадии брожения:

• забел (1-е сут);

• стадия низких завитков (на 2 и 3 сут);

• стадия высоких завитков (3-5 сут);

• опадение пены и образование деки (до 7 - 8 сут).

Ход брожения можно отслеживать не только по этим внешним проявлениям, но и по изменениям, происходящим с бродящим суслом, то есть по поведению дрожжей, снижению экстрактивности, увеличению температуры и повышению кислотности (снижению значения pH). Поскольку картину брожения в бродильных танках иногда вообще наблюдать невозможно, то последующее описание относится к классическому брожению в чанах.

3.4.5.1. При забеле примерно через 12 ч чан покрывается белой пенистой декой. Снижение экстрактивности составляет в первые 24 ч 0,4-0,6 %, снижение значения pH - 0,25-0,35, а повышение температуры в зависимости от температуры в бродильном отделении - 0,8-1,3 °C.

3.4.5.2. В стадии низких завитков, продолжающейся 1,5-2 сут, пенистая дека смещается от края чана и превращается в белую плотную пенистую деку с завитками. Устремляющееся вверх большое количество CO₂ переносит продукты выделения из сусла в деку, которая окрашивается в коричневатый (до бурого) цвет. Снижение экстрактивности составляет в последующие 2 сут 1,0-1,4 % в сутки, а температура увеличивалась бы на 1,5-2,0 °С/сут, если бы это повышение не было остановлено осторожным охлаждением при максимальной температуре. Значение pH снижается до 4,8-4,6.

3.4.5.3. Стадия высоких завитков начинается на 3 сут и продолжается 2-3 сут. В этот период отмечается наибольшая интенсивность брожения. Завитки достигают высоты 30 см и более, изменяя цвет от желтого до коричневого. Экстрактивность сильно снижается и в зависимости от расы дрожжей, степени аэрации сусла и температуры брожения составляет от 1,4 до 2 % в сутки. Как правило, максимальная температура достигается на 3 сут и поддерживается на этом уровне благодаря искусственному охлаждению. Степень сбраживания достигает максимальной величины, а значение pH снижается до 4,6-4,4. Размножение дрожжей прекращается, у хлопьевидных дрожжей происходит комкование и флокуляция дрожжей; брожение прекращается с постепенным началом охлаждения противотоком.

Охлаждение противотоком во избежание температурного «шока» дрожжей и их застудневания должно протекать медленно. Оно начинается при высокой интенсивности брожения и пониженной способности дрожжей к флокуляции при степени сбраживания 40-45 %, причем снижение температуры в 0,5-0,7 °С постепенно возрастает до 1-1,5 °С. У медленно сбраживаемых дрожжей охлаждение противотоком проводится лишь при степени сбраживания 60 %.

3.4.5.4. Образование деки начинается с опадения завитков - пена опадает, образуется сплошная плотная дека, которая благодаря выделениям хмелевых смол приобретает полосатую структуру. Даже при перекачке пива на дображивание ее толщина должна составлять около 2 см. Тонкая дека способствует оседанию хмелевых смол, вызывающих резкий и горький вкус пива. Снижение экстрактивности составляет в последние сутки лишь 0,2-0,5 %. Значение pH остается постоянным или незначительно повышается. Хлопьевидные дрожжи интенсивно флокулируют и оседают плотным слоем на дне бродильного чана. Под декой зеркало пива должно быть тёмным, до черного. Это происходит только в том случае, если осветление прошло достаточно глубоко, а способность дрожжей к флокуляции ярко выражена. Пылевидные дрожжи характеризуются неудовлетворительным осаждением в бродильном чане. Чтобы провести в таком случае сбор дрожжей, необходимо начать охлаждение достаточно рано (при степени сбраживания 35 %), чтобы температура пива в последние 24 ч составляла около 2 °С и могло пройти осаждение некоторого количества дрожжей. Температура готового к перекачиванию пива редко бывает более 3,5-5 °С - в противном случае возникает риск, что при распределении по танкам для дображивания дрожжи слишком сильно охладятся и дображивание замедлится. Перед перекачиванием пива деку необходимо тщательно удалить с помощью специального перфорированного приспособления, что в больших бродильных чанах сопряжено с трудностями. В данном случае, как и для закрытых чанов, желательно удалить деку еще за 24-36 ч до перекачивания, что позволяет при повторном снятии иметь возможность удалить также остатки хмелевых смол.

3.4.5.5. Оптимизировать этот традиционный способ брожения можно путем внесения дрожжей из расчета 1 л/гл (25-30 x 10⁶ клеток на 1 мл сусла), а также с помощью интенсивного аэрирования (8-9 мг O₂/л) в сочетании с температурой сусла при внесении дрожжей 6,5-7 °С. Снижение экстрактивности в первые 24 ч составляет 0,8-1,0 %, значение pH снижается на 0,6-0,7, и за это время достигается максимальная температура 8,5-9,0 °С. В последующие сутки снижение экстрактивности составляет 1,7-2,3 % даже при охлаждении противотоком (в зависимости от метода перекачивания пива его начинают при степени сбраживания 45-65 %), затем снижение экстрактивности составляет 1,0-1,5%, а за сутки до перекачивания - 0,5-0,7 %. При этом необходимо следить за тем, чтобы вместе с молодым пивом в лагерное отделение не поступило слишком много дрожжей.

3.4.5.6. В бродильных танках отдельные стадии брожения определить невозможно. Единственным индикатором здесь являются показания сахарометра и температура. Охлаждение осуществляется по зонам. Для поддержания температуры служит верхняя зона, для охлаждения противотоком дополнительно включается средняя зона и, наконец, для осаждения дрожжей используется конусная зона охлаждения (в горизонтальных танках - возможно, система охлаждения днища). Для предотвращения слишком сильной циркуляции бродильной среды системы бокового охлаждения в вертикальных танках зачастую используются как для поддержания, так и для снижения температуры (иначе может произойти подмыв деки, содержащей горькие вещества). Обычно дека до конца брожения поддерживается за счет большой высоты слоя или благодаря уменьшению поверхности пива, и риск оседания деки отсутствует. Более того, при перекачивании пива на дображивание она остается на стенке танка или в конусной части.

3.4.5.7. Контроль хода главного брожения осуществляется путем наблюдения за стадиями брожения и их своевременной сменой путем ежедневного, по два раза в сутки, определения температуры брожения и экстрактивности. Для этих целей используют поплавковые термометры и сахарометры (отдельно для каждого бродильного чана). Отображение значений осуществляется, как правило, в форме номограмм. Для бродильных танков определяют только температуру и экстрактивность (иногда также значение pH), а в конце брожения - содержание свободного α-аминного азота.

3.4.5.8. Контроль количества дрожжевых клеток с помощью счетных камер или счетчика частиц важен для производственного контроля. Как уже упоминалось, внесение дрожжей из расчета 0,5 л/гл дает 15 x 10⁶ клеток/мл сусла. В результате размножения до наступления стадии высоких завитков количество клеток составит 65-75 x 10⁶, и при традиционном перекачивании пива в молодом пиве должно содержаться еще 10-15 x 10⁶ клеток. Обычно количество пылевидных дрожжей достигает таких же максимальных значений, однако даже после паузы для отстаивания сусла в течение 1 сут 25-40 x 10⁶ клеток еще находятся во взвешенном состоянии. С учетом этих значений оптимальное для дображивания количество дрожжей можно получить путем смешивания хлопьевидных и пылевидных дрожжей.

3.4.5.9. Отклонения при брожении. Картины брожения не всегда одинаковы и на отдельных стадиях брожения могут возникать те или иные отклонения.

Проплешины в деке проявляются в начале брожения и могут быть вызваны неравномерным распределением дрожжей, слишком слабым аэрированием или невысокой бродильной способностью дрожжей. В большинстве случаев их можно устранить без каких-либо негативных последствий при помощи повторного интенсивного перемешивания аэрированием.

Недостаточный забел может вызываться теми же причинами, а также инфицированием сусла, внесением физиологически ослабленных дрожжей или неправильным составом сусла. В зависимости от причины используют добавление дрожжей, дополнительное аэрирование, подогрев сусла или добавление солодовой вытяжки.

Задержка брожения в стадии низких завитков может повлечь за собой ухудшение вкуса пива. Она бывает обусловлена вышеуказанными причинами, а также слишком низкой температурой внесения семенных дрожжей доливом (и, тем самым, мгновенным охлаждением дрожжей) и неудовлетворительным составом сусла по азоту. В этом случае для стимулирования брожения принимают те же меры, что и при недостаточном забеле, а при известных условиях - перекачивание, интенсивную аэрацию сусла и добавление 2 л/гл свежих дрожжей (возможно, от другого предприятия) вместе со стружкой (5 г/гл). Можно также рекомендовать при перекачивании пива на дображивание внесение активированного угля из расчета 5-20 г/гл и непрерывное наблюдение за пивом раздельной перекачки в лагерном отделении.

Кипящее брожение возникает преимущественно в фазе высоких завитков и проявляется в виде похожего на кипение или волнение движения в отдельных местах или на больших участках поверхности жидкости, причем завитки или не образуются, или исчезают. Склонность к такому брожению проявляется у плохо растворенного солода из ячменя урожая засушливых лет, при плохом кипячении сусла или неудовлетворительном оседании осадка взвесей горячего сусла. Кипящее брожение в большинстве случаев наблюдается только в отдельных варках и в отдельных чанах, не приводя к изменению характера пива.

Сдвиг деки в конце брожения проявляется в образовании мелкозернистой белой пены по краю чана или на охладителях. Как правило, он бывает обусловлен слишком сильным охлаждением противотоком, колебаниями температуры и последующей температурной адаптацией дрожжей. Качество получаемого пива при этом не ухудшается.

Пузырчатое брожение наступает в большинстве случаев в конце стадии высоких завитков или при формировании деки и проявляется в виде крупнопузырчатой пены - круглых или овальных пузырей диаметром 3-20 см. Объясняется оно формированием вязкой деки, препятствующей улетучиванию CO₂. Способствуют пузырчатому брожению старый хмель, плохо очищенный и запыленный солод с истекшим сроком хранения из нижних слоев силосов для солода. К пузырчатому брожению чувствительны некоторые расы дрожжей, однако на пиво оно не оказывает негативного влияния.

Всплывшие дрожжей в ходе или в конце брожения происходит в том случае, если дрожжи постепенно или неожиданно начинают вести себя как дрожжи верхового брожения. Такого рода «превращение дрожжей» способно изменить характер пива. Если дрожжи поднимаются на поверхность при перекачке пива на дображивание, то это объясняется причинами механического характера. Это явление, вызванное скоплением CO₂ в дрожжах, иногда возникает в очень высоких резервуарах, а также в вертикальных бродильных танках с плоскоконическим днищем. Если таким путем в чан для дображивания не попадет слишком много дрожжей, то оно большого значения не имеет. Через одну неделю выдерживания пива в лагерном подвале необходимо еще раз произвести перекачивание и «оживить» дображивание в стадии низких завитков.

Оседание деки происходит при слишком продолжительном брожении, в очень больших чанах, и, в первую очередь, при закрытом брожении. Это явление может наблюдаться у темных сортов пива или в пиве из очень сильно растворенного солода и может вызвать ухудшение вкуса пива в результате растворения горьких компонентов деки. Устранить этот недостаток может преждевременное удаление такой деки. Прежде пытались отделить завитки с помощью металлических листов и воспрепятствовать попаданию горьких веществ в молодое пиво, но эти попытки потерпели неудачу из-за больших трудозатрат. В горизонтальных бродильных танках цилиндрической или кубической формы эти составные части деки пытались удалить путем установки специальной пеносборной камеры. В одной из модификаций ЦКТ удалось добиться отделения деки вместе с отложениями флотационной пены при помощи шаровых поплавков диаметром 20 см, однако при попадании в конусную часть в конце перекачивания пива на дображивание покрытие этих шаров стирается.