4.6.1.1. Пастеризация

Под пастеризацией понимают уничтожение микроорганизмов в водных растворах путем нагрева. Название процесса происходит от фамилии Луи Пастера (Louis Rasteur), открывшего, что благодаря сильному нагреву жидкость можно сделать биологически стойкой, причем кислые жидкости становятся стерильными при более низкой температуре, чем нейтральные или щелочные (пиво - 10-20 минут при 60-62°С).

При дальнейших исследованиях было установлено, что необходимое для уничтожения микроорганизмов время экспоненциально сокращается с повышением температура. Таким образом, если пиво подвергают воздействию более высоких температур, то микроорганизмы погибают быстрее.

4.6.1.2. Пастеризация в потоке

В этом случае пиво нагревается в пластинчатом теплообменнике до 68-72°С. Эта температура выдерживается около 50 с, затем пиво снова охлаждается.

4.6.1.2.1. Пластинчатый пастеризатор

Нагрев и охлаждение пива происходит, как правило, в пластинчатом теплообменнике, обеспечивающем интенсивный теплообмен.

В пастеризаторе (рис. 4.92) холодное пиво нагревается в первой секции (2) горячим пивом. Во второй секции (3) пиво нагревается горячей водой с точно регулируемыми температурой и расходом до температуры пастеризации и выдерживается при этой температуре заданное время в следующей секции (4). Секция выдержки пива может быть частью пластинчатого теплообменника, но в настоящее время чаще всего она представляет собой трубчатый участок. После него пиво снова охлаждается до температуры розлива (2+5), на современных установках охлаждение всегда происходит с помощью поступающего в пастеризатор холодного пива. Благодаря большой поверхности теплообмена пластин первой секции (2) входящее пиво с температурой 0°С может охлаждать выходящее пиво до 3-4°С, что позволяет без проблем подводить его на розлив.

Весь процесс длится около двух минут и не оказывает на качество пива заметного негативного влияния. Благодаря перекрещиванию потоков пива можно возвращать до 96% затрачиваемой энергии. Именно эти преимущества данного способа способствуют его успешному распространению.

Для пастеризатора необходимы насосы, создающие давление до 12 бар, поскольку ни в одной точке пастеризатора давление не должно понижаться ниже давления насыщения СО₂, и, кроме того, давление на нагретой стороне выше, чем на входе в пастеризатор.

4.6.1.2.2. Температура и длительность термической обработки

Чем выше температура, тем меньше времени требуется для уничтожения микроорганизмов.

На этой основе была условно принята величина, выражающая интенсивность тепловой обработки пива (пастеризации) в пастеризационных единицах (ПЕ). Под пастеризационной единицей понимают биологический эффект от тепловой обработки пива при 60°С в течении 1 мин. Рассчитывается она по формуле:

ПЕ = время • 1,393 (Температура пастеризации - 60°С)

Величину, приведенную в скобках, необходимо рассматривать как показатель степени (степень).

Если температура в пастеризаторе составляет 60°С, то показатель степени равен (60-60) = 0, что дает в результате 1.

Если температуру в пастеризаторе увеличивают до 61°С, то получают следующий результат:

ПЕ = время • 1,393^{(61-60 С)} = время • 1,393¹ = время • 1,393.

Если же температуру в пастеризаторе увеличивают до 62°С, то получают результат:

ПЕ = время • 1,393^{(62-60 С)} = время • 1,393² = время • 1,940.

и так далее:

• для 64°С: время • 1,393⁴ = время • 3,76;

• для 66°С : время • 1,393⁶ = время • 7,30;

• для 68°С: время • 1,393⁸ = время • 14,18;

• для 70°С: время • 1,393¹⁰ = время • 27,51;

• для 72°С: время • 1,393¹² = время • 53,4.

Для пастеризации пива необходимо 14-15 ПЕ. Чем меньше ПЕ применяют, тем лучше качественные свойства пива, но тем ближе подходят к границе, ниже которой еще могут выживать микроорганизмы.

Необходимая величина ПЕ зависит, в первую очередь, от степени инфицирования пива. Чем больше микроорганизмов содержит пиво, тем выше становятся необходимые ПЕ (зачастую 22-27 ПЕ).

На рис. 4.93 приведены необходимые уровни ПЕ для уничтожения различных видов микроорганизмов.

Если нам необходимо 15 ПЕ, то время пастеризации (время выдержки) должно составлять:

• 64°С = 15 ПЕ: 3,76 = 3,98 мин

• 66°С = 15 ПЕ: 7,30 = 2,06 мин

• 68°С = 15 ПЕ: 14,20 =1,07 мин = 64 с

• 70°С = 15 ПЕ: 27,50 = 0,545 мин - 33 с

• 72°С = 15 ПЕ: 53,40 = 0,28 мин =17 с

Экспоненциальный эффект отчетливо проявляется с повышением температуры.

Еще более высокие температуры позволяют пастеризовать пиво за еще более короткие сроки, однако это требует точной регулировки температуры.

Чтобы избежать ухудшения качества пива, температурный режим пастеризации должен тщательно контролироваться и регулироваться.

Пастеризация в потоке гарантирует, однако, биологическую чистоту только пива. По современным данным, 50% чужеродных микроорганизмов попадают в пиво в качестве вторичной инфекции, то есть «на пути к бутылке», так что поточная пастеризация не дает гарантии, что пиво будет иметь неограниченную биологическую стойкость (см. раздел 5.2.2.5).

Таким образом, пастеризация в потоке предъявляет серьезные требования к чистоте бутылок и машин линии розлива. Несмотря на это, в настоящее время пастеризация в потоке - самая распространенная форма биологической стабилизации пива, разливаемого как в бутылки, так и в кеги.