1.2. Сырье для производства пива и требования к его качеству

Ячмень. Основным сырьем для приготовления пива служит ячменный солод(проросший ячмень), получаемый из пивоваренных сортов ячменя.

Ячмень относится к семейству злаковых, роду Гордеум. Бывает двухрядным и шестирядным. Двухрядные ячмени, в основном, яровые, а шестирядные - яровые и озимые. Для производства пива используется двухрядный ячмень. У пивоваренных сортов ячменя более тонкая оболочка зерна, повышенное содержание крахмала, а содержание белка, понижено.

Химический состав зерна сложный. Сухое вещество представляет собой сумму органических и неорганических веществ. Органические – это в основном белки и углеводы, а также жиры, полифенолы, органические кислоты, витамины и др. Неорганические –это фосфор, сера, кремний, калий, натрий, магний, кальций, железо и хлор. Некоторая их часть связана с органическими соединениями. [11]

Таблица 2 – Средний химический состав зерна, % от сухого веса. [11]

Компоненты	В % от сухого вещества
Крахмал	45 - 70
Целлюлоза	3,5 – 7
Белок	7 – 26
Жир	2 – 3
Пентозаны	7 - 11
Сахароза	1,7 – 2,0
Зольные элементы	2 - 3

По массе зерна компоненты распределяются неравномерно. Наибольшее количество углеводов находится в эндосперме, а жиры, азотистые и минеральные вещества – в зародыше, сырая целлюлоза в оболочке.

Таблица 3 – Состав минеральных веществ ячменя (% к массе сухих веществ) [11]

Минерал	Р2О5	SO3	SiO2	Cl	K2O	Na2O	CaO	MgO	Fe2O3
В % к массе сухих веществ	35,10	1,80	25,91	1,02	20,92	2,39	2,47	8,83	1,19

В настоящее время известно более 30 сортов ярового пивоваренного ячменя. Основными сортами пивоваренного ячменя является сорт Нутанс и его разновидности: Нутанс187, Казанский6/4, Носовский 2, Носовский 6, Валтицкий, Винер, Комбайнер, Московский 121, Ганна Лоосдорфская, Ильинецкий 43 и др.

Наиболее важными требованиями к ячменю, используемому для солодоращения, являются хорошая прорастаемость зерна (90-95%), достаточная крупность и выравненность, невысокая пленчатость (не более 10% массы зерна), умеренное содержание белка (не ниже 8 и не более 12%) и высокое содержание крахмала (до 65%). [5]

Цвет зерна – от светло-желтого до желтого. Зеленоватый оттенок свидетельствует о незрелости, а потемневшие кончики зерна о том, что ячмень был подмочен во время хранения. Ячмень должен иметь свежий запах. Наличие затхлого запаха свидетельствует о непригодности ячменя к солодоращению. Поступающий в солодовню ячмень должен быть отсортированным. Оболочка зерна не должна быть толстой, для светлых сортов пива, т.к. дубильные вещества оболочки придадут пиву грубый вкус. Содержание оболочки в зерне должно быть 7-9 процентов. Для тёмных сортов пива допускается наличие оболочки до 13 процентов.

Натура пивоваренных ячменей колеблется от 600 до 700г/л. Нормальная масса 1000 зерен хорошего двухрядного ячменя равно примерно 40г. Ячмени, имеющие массу 1000 зерен до 40г, считаются легкими, до 44г – средними, более 45г – тяжелыми. Способность к прорастанию (процент проросших зерен) определяют на пятые сутки проращивания. Свежеубранные, неотлежавшиеся ячмени и ячмени убранные в сырую погоду, плохо прорастают. Поэтому свежеубранный ячмень хранят на складе 2-3 мес. После этого его можно использовать для солодоращения.[1]

Хмель. Хмель наряду с ячменным солодом является основным и пока незаменимым сырьём для пивоварения. Вещества хмеля придают пиву специфический вкус и аромат, увеличивают стойкость при хранении, способствуют лучшему осветлению пива и образованию пены.

Хмель – вьющееся многолетнее растение, двудомное, относящееся к семейству коноплевых. В пивоваренном производстве от хмеля используют только шишки – женские неоплодотворенные соцветия. При возделывании хмеля мужские хмелевые растения с плантаций удаляют.

Состав хмелевых шишек различен и зависит от сорта, почвенно-климатических условий произрастания, послеуборочной обработки. Главными веществами хмеля, используемыми в пивоварении являются горькие и полифенольные вещества, а также эфирное масло. Средний химический состав сухих хмелевых шишек (в %) следующий:

• вода 10-14;

• целлюлоза 12-16;

• азотистые вещества 15-24;

• безазотистые экстрактивные вещества 25-30;

• зола 6-9;

• хмелевые смолы 10-20;

• полифенольные вещества 2-5;

• эфирные масла 0,2- 1,7.

Горькие вещества, содержащиеся в хмеле, до сих пор не найдены в других растениях, но некоторые из них получены синтетическим путем. Горькие вещества хмеля, называемые общими смолами, состоят из мягких и твердых смол. Мягкие смолы- это α –кислоты и β –фракция. К α –кислотам относятся гумулон, когумулон, адгумулон, прегумулон, постгумулон. К β-кислотам-лупулон, колупулон, адлупулон, прелупулон, и постлупулон. α и β-мягкие смолы – это продукты окисления α и β-кислот.

Горькие вещества плохо растворяются в воде, при кипячении сусла они образуют коллоидные растворы. α- и β- кислоты подавляют действие бактерий, но не влияют на развитие дрожжей. α- кислоты имеют горький вкус, β- кислоты горечи не имеют, но окисляясь, образуют вещества с приятной горечью.

Твердые смолы представляют собой продукты окисления мягких смол и состоят из γ- и δ-смол. У γ-смол нет горечи, у δ-смол горечь в 8 раз меньше, чем у α- кислот. При кипячении сусла с хмелем, горькие вещества, переходят в сусло, а затем и в пиво. Процент перехода горьких веществ в сусло( процесс охмеления) следующии: α- кислоты( изо- α- кислоты) 100, β- кислоты( гумулоны, лупулоны) 36-66, α- мягкая смола 36, β-мягкая смола 29, δ- твердая смола 12.

Если принять общее содержание веществ хмеля за 100%, то в свежеубранном хмеле содержится 30-42% α- кислот, 46-58% β –фракция и около 12% твердых смол.

Антисептическое действие горьких веществ очень высоко. Для подавления развития микроорганизмов Вас.bulgaricus, встречающихся в пиве гумулона требуется в 2300раз меньше , чем фенола ( обладающего сильным бактерицидными свойствами).

Полифенольные вещества лучше растворяются в воде, легче вступают в реакции, чем полифенолы солода. Полифенолы хмеля предохраняют вещества от окисления и образования комплексных соединений, обладают антибиотическими свойствами. В ходе технологического процесса осаждают белки сусла, что способствует лучшему осветлению. Из полифенолов в хмеле содержатся: кумарины, флавонол-гликозиды, катехины, лейкоантацианы, фенолкарбоновые кислоты и вещества хлорогеновой кислоты. При окислении и конденсации полифенолов образуются красно –коричневые соединения, которые вызывают помутнение сусла, так как образуют с белками нерастворимые соединения, а с солями железа- черноватые соединения. Для приготовления пива нужен хмель с содержанием полифенолов не менее 4,5%. Эти вещества содержатся в основном в лепестках шишек хмеля.

Хмелевое эфирное масло – придает хмелю присущий ему специфический аромат. Хмелевое масло – это смесь летучих маслообразных веществ с приятным запахом. Оно содержится в основном в лупулине. [12]

Вода. В пивоваренном производстве и приготовлении безалкогольных напитков вода является технологическим сырьём. В напитках её содержание не менее 95 – 98%. Кроме того, вода идет на замачивание зерна, мойки оборудования и тары и пр. Поэтому к качеству воды предъявляются высокие требования. [14]

Вода должна обладать качеством питьевой воды, быть прозрачной, без цвета, вкуса и запаха. В чистой природной воде содержатся растворимые соли, оказывающие влияние на вкус напитков, а также на ферментные процессы. В хорошей воде не должны присутствовать такие вещества, как NaHCO3, NH3, CO2, HNO3. Содержание NO допускается не более 25, Mn-0,2, Fe-0,5 мг/л. Присутствие солей железа в больших количествах нежелательно, так как они взаимодействуют с дубильными веществами, в результате чего пиво приобретает чернильный цвет и вяжущий вкус.[3]

Оценивают воду для пивоварения не только по количеству солей (ионов), но и по влиянию этих солей на кислотность сусла (изменение рН); это в свою очередь, влияет на выход экстракта, сбраживание, окраску сусла и растворение хмелевых смол.[3]

Карбонаты и бикарбонаты, обладая щелочными свойствами, понижают кислотность пивного затора, что отрицательно сказывается на последующих стадиях приготовления пива. Растворенные в воде соли кальция и магния Характеризуют её жесткость. Жесткость воды ( мера содержания в ней этих солей) выражается в миллиграмм-эквивалентах Са и Mg , содержащихся в 1 л воды. 1 мг. экв. жесткости соответствует 20,00мг Са или 12,16 мг Mg солей в одном литре воды.

По жесткости воду классифицируют:

• Очень мягкая – до 1,5 мг.экв./л;

• Мягкая – от 1,5 до 3 мг.экв./л;

• Умеренно жесткая – от 3 до 6 мг.экв./л;

• Жесткая – от 6 до 9 мг.экв./л;

• Очень жесткая – более 9 мг.экв./л.

Различают жесткость постоянную, временную и общую. Временная карбонатная жесткость обусловлена присутствием бикарбонатов кальция и магния, которые при кипячении выпадают в нерастворимый осадок. При этом вода умягчается. Постоянная жесткость обусловлена присутствием растворимых солей, хлоридов сульфатов и др., которые при кипячении в осадок не выпадают. Общая жесткость слагается из временной и постоянной. Для приготовления светлых сортов пива используется только мягкая вода. [14]

Дрожжи. Дрожжи – одноклеточные микроорганизмы, которые по морфологическим признакам относятся к классу грибов. Благодаря содержащимся в них ферментам дрожжи способны сбраживать разные сахара с образованием спирта и углекислого газа.

Для пивоварения используют пивные дрожжи. Различают два основных способа приготовления пива – верховой и низовой.[2]

Верховое брожение производится с помощью дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) и является более древним способом производства пива. После ферментации дрожжи остаются на поверхности, оттуда и название «верховое». Верховое брожение происходит при температуре от 15 до 20 °C. Из-за повышенной температуры образуется больше грибков и микробов чем при низовом брожении, поэтому такие сорта пива быстрее портятся. Производство пива способом верхового брожения протекает быстрее и не нуждается в охлаждении, что до изобретения холодильных агрегатов играло важную роль. [15]

Низовое брожение производится с помощью дрожжей (Saccharomyces uvarum или Saccharomyces carlsbergensis) и является более современным способом производства пива. После окончания процесса брожения эти дрожжи агглютинируют и оседают на дно бродильного чана, образуя плотный осадок. Поэтому технически они обозначаются как дрожжи низовые, а пиво, приготовленное с помощью этих дрожжей, — пивом низового брожения. Низовое брожение протекает более медленно, чем верховое, при температурах от 6 до 9 °C. [16]

Ферменты. Ферменты – это вещества белкового происхождения, которые, являясь биологическими катализаторами, значительно ускоряют биохимические реакции. Они широко распространены в растительных и животных клетках. Все биохимические процессы, протекающие в живых клетках, катализируются ферментами, вырабатываемыми клетками самого организма. Вещества, подвергающиеся химическим превращениям, под действием ферментов, называются субстратами.

В технологии пива и безалкогольных напитков основным источником ферментов является проросшее зерно. К важнейшим ферментам этих культур относятся амилазы, протеазы, гемицеллюлазы (цитазы), фосфатазы. Когда для переработки сырья собственных ферментов недостаточно, вводят дополнительно выращенные ферменты микроорганизмов.[13]