книги из ГПНТБ / Чукмасова, М. А. Технология и оборудование пивоваренного производства учеб. пособие

фические вещества: хмелевое масло, горькие кислоты и смолы, а также дубильные вещества.

При варке сусла с хмелем хмелевое масло почти полностью улетучивается, а в создании хмелевого аромата сусла участвует оставшееся незначительное количество его. Горькие кислоты и частично горькие смолы придают пиву горький вкус и аромат. Химический состав хмеля (в %) приведен ниже.

Смолы и горькие кислоты делятся на несколько фракций в зависимости от растворения в специальных растворителях и в воде.

Горькая хмелевая кислота (гумулон) растворяется в кипя­ щей воде в небольшом количестве, обладает сильным горьким вкусом. Окисляясь, гумулон образует горькую a -мягкую смолу; которая при растворении в горячей воде дает коллоидную взвесь, выпадающую при охлаждении в осадок. При длительном кипя­ чении a -мягкая смола переходит в нерастворимую у-твердую смолу.

Р — Горькая хмелевая кислота (лупулон) в воде растворяет­ ся хуже, чем гумулон, горечью почти не обладает, легко окисля­ ется и переходит в очень горькую p-смолу. При дальнейшем окислении она переходит в твердую у-смолу со слабым горьким вкусом, которая почти не растворяется.

В результате окисления гумулона и лупулона, а также а- и р-мягких смол образуются летучие соединения, обусловливаю­ щие в хмеле сырный запах, характерный для старого хмеля.

Хмель содержит 3—9% a-горькой кислоты, 6—8% р-горькой кислоты вместе с мягкими а- и p-смолами и 1—2% твердых смол. По величине горечи, переходящей в пиво, отдельные горь­ кие вещества хмеля можно расположить в следующем порядке:

Растворимость горьких веществ хмеля увеличивается при повышении щелочности раствора и снижается при увеличении кислотности. Горькие вещества обладают антисептическими свойствами, увеличивают стойкость пива.

Эфирное хмелевое масло обусловливает специфический аромат свежего хмеля. Содержание его значительно колеблется.

21

При окислении эфирного масла запах хмеля изменяется и при­ обретает иногда чесночный, который передается пиву и портит его вкусовые свойства. Эфирное масло представляет собой смесь ароматических веществ и терпенов различного химического со­ става и строения.

При оценке хмеля большое внимание обращают на эфирное масло. В готовом пиве содержится небольшой процент эфирного-

бенно в щелочной среде) дубильные вещества окрашиваются в темно-коричневый цвет. Сусло, приготовленное на жесткой воде,, при кипячении с хмелем темнеет, при подкислении затора светлеет.

Дубильные вещества придают пиву вкус своеобразной резкой горечи; они способствуют свертыванию нежелательных белков сусла. После удаления дубильных веществ вместе с белками вкус пива становится мягче.

Обработка и хранение хмеля. В свежеубранном хмеле содер­ жится 60—80% влаги, хранить его в таком состоянии нельзя. Для длительного хранения хмель высушивают (естественная сушка или сушка в специальных сушилках) при температуре не выше 50° С.

Чтобы сохранить ценные для пивоварения составные части хмеля, его консервируют путем окуривания серой. Предпочти­ тельно окуривать его во время сушки, пропуская через слой хмеля сернистый газ.

Высушенный хмель влажностью 10—12% упаковывают в мешки из специальной джутовой ткани или в баллоты. Баллоты получаются путем прессования хмеля в формах под большим давлением гидравлическими или механическими прессами. Прес­ сованный в виде цилиндра или прямоугольника хмель сразу после формовки обшивают тканью. Иногда баллоты хмеля для сохранения качества упаковывают в герметически закрывающие­ ся металлические цилиндры.

По ГОСТ 8473—57 хмель прессованный в зависимости от его качества делится на три товарных сорта.

Шишки хмеля I сорта должны быть целыми от светло-желто- зеленого до золотисто-зеленого цвета. Допускаются шишки с покрасневшими кончиками лепестков (в I и II сортах). Листьев, стеблей и других примесей должно быть не более 0,5% к массе. Лупулиновые зерна блестящие, липкие, желтого и золотисто­ желтого цвета. Запах хмеля должен быть чисто хмелевым, неж­ ным. Семянность допускается не более 1,25% к массе сухого вещества, влажность не более 13%. Общее содержание горьких веществ не менее 15% к массе сухого вещества хмеля.

22

Хмель II сорта может быть желто-зеленым, допускается со­ держание стеблей и других примесей не более 1 % к массе.

Лупулин должен быть блестящим, липким от желтого до зо­ лотисто-желтого и темно-желтого цвета. Запах хмеля чисто хме­ левой без посторонних оттенков. Допускается до 2% семян, вла­

и других примесей не более 5% к массе. Цвет шишек зеленоватожелтый. Допускаются шишки желтые с коричневыми пятнами; лупулиновые зерна тусклые, нелипкие, темно-оранжевого цвета. Запах может быть резкий хмелевой, но без примеси дымного, сырного или валерианового. Количество семян не более 4%, влажность не более 13%. Содержание смол не менее 10%.

Шишки хмеля всех сортов должны быть технически спелыми, не поросшими листьями, оторваны одна от другой, длина цвето­ ножки в среднем не должна превышать 2 см. Размеры шишек могут различаться между собой: для хмеля I сорта не более чем на 1,5 см, для II сорта на 2 см.

В хмеле III сорта могут содержаться шишки, поросшие ли­ стьями, с цветоножками длиной свыше 2 см, разнообразные по величине.

Хмель, не удовлетворяющий одному из требований данного сорта, переводится соответственно в низший сорт.

После проверки качества в заводской лаборатории хмель пе­ редают в хмелехранилище. Благоприятная температура хране­ ния его близка к 0° С. После годового хранения даже при соблю­ дении самых благоприятных условий в хмеле начинают изменять­ ся его составные части, что вызывает ухудшение его качества.

Втабл. 6 показано, как изменяется содержание мягких смол

взависимости от срока хранения хмеля (по данным Н. И. Бул­

гакова).

Т а б л и ц а 6

Содержание мягких смол (в %) при хранении

На пивоваренных заводах должны быть хмелехранилища с искусственным охлаждением, оборудованные стеллажами. Меш­ ки и баллоты с хмелем укладывают на стеллажи прямо или на­ клонно, чтобы они неплотно прилегали один к другому. Ширина

23

прохода между рядами баллот или мешков с хмелем не должна быть менее 0,5 м.

Хмель необходимо хранить раздельно по сортам, каждый ме­ шок или баллот снабжают биркой с указанием даты поступле­ ния, поставщика, сорта и данных анализа.

За температурой хранящегося хмеля необходимо устанавли­ вать систематический контроль. В случае повышения температу­ ры в отдельной кипе хмеля последний должен вне очереди пере­ даваться в производство для переработки.

Срок хранения хмеля в мешках 1 год, в баллотах — до 2 лет, а в металлических цилиндрах — до 3 лет.

Хмелевые экстракты. В настоящее время в СССР и за рубе­ жом (Чехословакия, ГДР, ФРГ, Англия и др.) наряду с Шишко­ вым хмелем применяют и хмелевые экстракты (концентраты), получаемые из хмеля экстрагированием различными раствори­ телями.

В Советском Союзе вырабатывают хмелевые экстракты в экс­ периментально-производственном цехе на Бердичевском пивова­ ренном заводе по технологической схеме УкрНИИППа. Хмеле­ вые экстракты применяют при производстве пива в смеси с Шиш­ ковым хмелем в равных соотношениях (1 : 1), экономия составляет

20—24% хмеля.

Хмель молотый (в брикетах). В последние годы в ряде стран в пивоваренном производстве наряду с хмелевыми экстрактами начали применять молотый хмель различной степени измельче­ ния и обработки, упакованный для увеличения срока хранения

вполимерную пленку или жестяные банки под вакуумом.

ВСССР по технологической схеме, разработанной ВНИИПБП, на Ядринском консервном заводе вырабатывают брикетирован­ ный (молотый) хмель, упакованный в полимерную пленку под вакуумом. Разработана технологическая инструкция 100%-ного использования в пивоваренном производстве молотого хмеля вместо шишкового.

Н-а основе проведенной ВНИИПБП работы даны рекомен­

дации и исходные данные для проектирования Цивильского (Чувашская АССР) завода хмелевых брикетов производитель­ ностью 2000 т в год.

Вода

СВОЙСТВА ВОДЫ

Вода, являясь одним из основных видов сырья для приго­ товления сусла, одновременно служит необходимым вспомога­ тельным материалом (при замочке ячменя, промывке дрожжей, мойке бродильно-лагерных емкостей, бочек, дрожжевых ванн, бутылок и т. д.).

Все биохимические процессы, происходящие при изготовле­ нии пива, протекают в водной среде.

24

Вода как сырье для пивоваренного производства должна об­ ладать качествами питьевой воды. Необходимо учитывать ее био­ логические и физические свойства и химический состав. Вода должна быть прозрачной, бесцветной, без запаха и привкуса.

В природной воде всегда содержатся различные растворимые

должны присутствовать NaHC03, NH3, С 02, HN03. Допускается содержание N 03 не более 25 мг/л, Mg — 0,2, Fe — 0,5 мг/л. При­ сутствие солей железа допускается только в малом количестве, так как они взаимодействуют с дубильными веществами, в ре­ зультате чего пиво приобретает темный цвет и вяжущий вкус.

Воду для пивоварения оценивают не только по количеству со­ лей (ионов), но и по влиянию их на кислотность сусла (измене­ ние pH). Это в свою очередь влияет на выход экстракта, сбражи­ вание, окраску сусла, пива и растворение хмелевых смол.

К солям, отрицательно влияющим на кислотность сусла, от­ носятся карбонаты и бикарбонаты: Na2C 03, NaHC03, Ca(HC03)2, M gC03, M g(HC03)2, К2СО3, KHC03.

Врастворе эти соли обладают щелочными свойствами и по­ нижают кислотность затора.

Впроцессе приготовления солода в нем накапливаются ами­ нокислоты, кислые фосфаты, создающие в заторе кислую среду, благоприятную для действия ферментов. При затирании солода

вводе, содержащей карбонаты, в результате реакции между фос­ фатами и карбонатами образуются нейтральные или щелочные соли. Реакция протекает следующим образом:

КН2Р 0 4 + КНСО3 = К2Н Р04 + Н2С03.

Слабо диссоциированная угольная кислота распадается на угольный ангидрид и воду: C 02 + H20, а К 2Н РО 4, обладающая щелочными свойствами, остается в растворе. При этом снижает­ ся кислотность затора и ухудшается ферментативная активность.

Для повышения кислотности (до определенного значения) заторы подкисляют молочной кислотой; реакция сводится к пере­ воду бикарбоната кальция в растворимую нейтральную соль мо­ лочной кислоты — лактат кальция:

Са(НС03)2 + 2СН3СНОНСООН = Са(СН3СНОНСОО)2 + 2Н20 + 2С02.

Растворенные в воде соли кальция и магния обусловливают ее жесткость. Раньше жесткость воды измерялась в градусах, причем один градус жесткости соответствовал содержанию в 1 л воды 10 мг СаО (или 7,9 мг MgO). В настоящее время по ГОСТу жесткость воды выражается в миллиграмм-эквивалентах Са и Mg, содержащихся в 1 л воды. 1 мг-экв жесткости соответствует 20,04 мг Са-ион или 12,16 мг Mg-ион в 1 л воды. Между граду­

25

сом жесткости и новой единицей измерения имеются следующие соотношения: 1°= 0,35663 мг-экв/л; 1 мг-экв/л = 2,804°.

Классификация воды по степени жесткости (в мг-экв) приве­ дена ниже.

Различают жесткость постоянную, устранимую и общую. Уст­ ранимая жесткость обусловливается кальциевыми и магниевы­ ми солями угольной кислоты — Са(НСОз)г, Mg(HCOa)2. При ки­ пячении воды бикарбонаты разрушаются и переходят частично в нерастворимые карбонаты: Са(НСОзЬ— >-СаС0з + Н20 + С02, Мд(НСОз)2 vM gC03 + H20 + C02, вода становится более мяг­ кой. Эти реакции необратимы, так как углекислота удаляется.

Постоянная жесткость воды зависит от содержания кальцие­ вых и магниевых солей серной, соляной и азотной кислот. Эти соли при кипячении остаются в растворе, так что умягчения во­ ды не происходит.

Для пивоваренного производства важно не общее содержание солей в воде, а их состав и соотношение. В варочном отделении при затирании затора для правильного ведения ферментативных процессов должна быть слабокислая среда заторной массы.

Для приготовления светлых сортов пива используется мягкая вода.

СПОСОБЫ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ ДЛЯ ПИВОВАРЕНИЯ

Пивоваренные заводы используют воду различного солевого состава. В табл. 7 приводится состав воды некоторых пивоварен-

26

ных заводов СССР и состав лучшей мягкой воды Пльзенского пивоваренного завода (Чехословакия).

Фильтрация воды. Вода, идущая на приготовление пива, должна быть прозрачной; при наличии взвешенных частиц ее не­ обходимо фильтровать, даже если химический состав воды удов­ летворительный.

Простейший способ обработки воды — это фильтрация через песочный фильтр. Одновременно для достижения биологической чистоты воду хлорируют, избегая при этом получения избытка хлора в воде. Это мероприятие проводится под контролем лабо­ ратории.

Исправление солевого состава воды. Для исправления соле­ вого состава воды, связанного в основном с уменьшением жест­ кости, известно несколько способов: кипячение, известкование, подкисление кислотой и ионитовый.

У м я г ч е н и е к и п я ч е н и е м . При нагревании воды бикар­ бонаты кальция переходят в нерастворимые карбонаты и свобод­ ную углекислоту:

Са(НС03)2 + п кал = СаС03 + С 02 + Н20 .

Углекислота должна удаляться из воды перемешиванием, чтобы реакция не была обратимой.

При наличии в воде карбонатов натрия (Na2C 03) и большого количества бикарбонатов M g(HC03)2 нельзя при кипячении до­ стичь положительных результатов, так как Na2C 03 при этом ос­ тается в растворе полностью, а образующийся M gC03 удаляется не полностью.

У м я г ч е н и е и з в е с т к о в а н и е м . Более дешевым спосо­ бом, но требующим точности дозировки реагентов, является умяг­ чение воды известью. Избыток извести делает воду щелочной и непригодной для технологических целей (варки сусла). При до­ бавлении известкового раствора к воде бикарбонаты переходят в карбонаты и выпадают в осадок, причем следует добиваться получения хлопьевидного осадка.

Более длительное время необходимо для осаждения бикар­ боната магния: вначале образуется растворимая углемагниевая соль MgC03, которая в дальнейшем реагирует с Са(ОН)2 и дает нерастворимый гидрат магния M g(OH)2. Этот способ эффектив­ нее кипячения, так как позволяет освободиться от горьких солей магния.

И о н и т о в ы й с п о с о б о ч и с т к и . Иониты представляют собой твердые и труднорастворимые вещества искусственного и естественного происхождения (угли, смолы и пр.). Они разде­ ляются на катиониты, заменяющие в растворе катионы на ионы водорода или другие катионы, и аниониты, заменяющие анионы на ионы гидроксила.

В процессе обработки воду пропускают через фильтр, заря­

27

женный тем или иным ионитом, происходит обменная реакция и вода меняет свой солевой состав.

При катионитовом фильтре катионы кальция и магния заме­ няются катионом Na, образующиеся соли хорошо растворимы. Обозначая комплекс катионита через R, реакцию можно изобра­ зить следующим образом:

NaR + Са(НС03)2 = CaR + 2NaHC03.

Регенерацию катионита производят раствором хлористого натрия, который пропускают через фильтр. Катион Na вытесняет из фильтра Са и Mg в раствор:

CaR + 2NaCl = Na2R + СаС12.

После этого катионит опять обладает способностью умягчать воду.

При катионировании натрием происходит сильное умягчение воды, но щелочность исходной воды не снижается. Требуемую щелочность воды достигают обработкой ее катионитами, заря­ женными ионами водорода, при этом образуются кислоты. Ре­ генерация такого катионита производится кислотой.

Для умягчения воды рациональнее использовать комбиниро­ ванное катионирование ионами натрия и водорода. Из воды, иду­ щей на приготовление пива, не следует удалять все соли, поэто­ му умягчают только часть воды и к ней добавляют необработан­ ную воду. В Чехословакии для затирания солода рекомендуют применять воду жесткостью около 1,8 мг-экв.

Воду, содержащую Иа2СОз, можно улучшить добавлением хлористого кальция:

Na2C03 +СаС12 = СаС03 Д- 2NaCl,

при этом образуется карбонат кальция, который выпадает из раствора, и поваренная соль.

РАСХОД ВОДЫ В ПИВОВАРЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

В солодовне на 1 т замачиваемого ячменя расходуют 18—

22м3 воды (общий расход).

Вварочном отделении на 1 т затираемого солода расходуют 8,6—9,2 м3 воды (что в переводе на 1 гл пива составляет 2 гл).

Вбродильном отделении на охлаждение сусла расходуется воды в соотношении 1 — 2,0.

Влагерном подвале на мойку 1 кг сухой фильтрационной мас­ сы расходуется П/г—2,0 гл воды. На 100 гл отфильтрованного пи­ ва расходуется V/2—2,5 кг сухой фильтрмассы.

Вцехе розлива на мойку бутылок (на 1 гл емкости бутылок) расходуют 2—3 гл воды, бочек (на 1 гл емкости бочек) — 1—2 гл воды.

Общий расход воды на пивоваренное производство в 10—

28

мического анализов.

Средняя проба. Она должна характеризовать качество всей партии зерна из одного места отгрузки за определенный период

мешков, закромов, вагонов и из разных слоев зерна (верхнего, на глубине 10 см, среднего и нижнего). Из вагонов отбирают выем­ ки из 5—11 точек.

Образец зерна из мешков отбирают мешковым щупом из трех слоев — сверху, в середине и внизу. Количество выемок зависит от числа мешков в партии.

Вдальнейшем при хранении ячменя в складах насыпью или

всилосах при отборе средней пробы поверхность зерна делят на

29