3.2.1. Технологічні особливості одержання пива

Виробництво пива – це дуже складний та тривалий процес, який складається з таких основних технологічних процесів:

• приготування пивного сусла;

• зброджування сусла;

• доброджування та дозрівання пива;

• освітлення та розлив пива в пляшки.

Подрібнення солоду. Мета подрібнення солоду - створити найбільш сприятливі умови для дії води на фракції помелу і тим самим забезпечити швидке розчинення речовин та перетворення нерозчинних речовин у розчинні, тобто забезпечити максимальне переведення екстракту солоду у розчин – сусло. Чим менші частинки шроту, тим швидше в них проникає вода, забезпечуючи ефективну дію ензимів. Однак не слід подрібнювати солод дуже тонко, бо тоді виникають значні ускладнення при подальших технологічних процесах.

На сьогодні використовується подрібнення солоду у мокрому стані. При цьому оболонки залишаються непошкодженими і тим самим поліпшується фільтрування та підвищується вихід екстракту. Крім того, при замочуванні солоду з оболонок видаляються небажані гіркі й дубильні речовини, кремнієва кислота, завдяки чому поліпшується смак пива.

Зважений на автоматичних вагах солод надходить у бункер, де за допомогою душового пристрою замочується водою, нагрітою до 25...30 ⁰С. Вода проходить через весь солод і збирається у конусному днищі бункера: перші порції води можуть бути випущені, тому що можуть містити підвищену кількість небажаних речовин, інші циркулюють і є частиною води, що використовується для затирання. Через 10 хв за допомогою регулюючого подачу валика солод починає надходити до високопродуктивної двовальцової дробарки. При безперервному надходженні води помел, що утворився, ретельно змішується з водою й насосом перекачується до заторного апарата. Температура води і густина заторної маси регулюється автоматично. Апарат не потребує ніякого обслуговування, після закінчення подрібнення всі пристрої у середині апарата інтенсивно миються залишками води і ця вода приєднується до затору.

Крім солоду для приготування сусла використовують не солоджені матеріали – ячмінь, рис, кукурудзу.

Затирання. Головна мета затирання - переведення у розчин якомога більше екстрактивних речовин зернопродуктів і приготування сусла бажаного складу. При затиранні продовжуються ті ферментативні процеси, які розпочалися в процесі солодорощення.

На заводах у варильному відділенні застосовують технологічне обладнання, яке складається з одного відварного, двох однакових заторноварильних апаратів, фільтрувального та сусловарильного апаратів. Кожний варильний апарат забезпечується заторним і сусловим насосами.

Одновідварний спосіб полягає у тому, що в заторний апарат набирають 50% усієї води, яку витрачають на один затор, нагрівають її до такої температури, щоб після внесення подрібненого солоду температура затору досягала 50-52°С, вмикають мішалку і спускають в апарат із бункера через трубу подрібнений солод, одночасно подаючи решту води.

Температуру заторної маси після розмішування встановлюють у межах 50—52°С, що відповідає оптимуму для дії протеолітичних ферментів. При цій температурі затор витримують 30 хв (білкова пауза), потім при вимкненій мішалці спускають у відварний апарат 1/3 густої маси. Цю частину затору називають відваром. У відварному апараті загорну масу при перемішуванні підігрівають до 62—63 °С і витримують при цій температурі 20 хв (мальтозна пауза), далі її підвищують до 70—72 °С і витримують 15 хв для оцукрювання крохмалю. Під час витримування затору при постійній температурі мішалка не працює. Після оцукрювання масу нагрівають до кипіння і кип'ятять 20 хв з увімкненою мішалкою.

При підігріванні й кип'ятінні відбуваються клейстеризація крохмалю, подальше перетворення проміжних продуктів гідролізу крохмалю, коагуляція та осадження частини білків, інактивування ферментів, мікроорганізмів і утворення меланоїдинів. Прокип'ячену частину маси перекачують в основний затор при працюючих мішалках в обох апаратах. У результаті змішування відвару та основного затору температура всієї маси підвищується до 70°С. При цій температурі затір витримують у спокої 30 хв. У разі потреби його витримують при температурі 72—73°С до повного оцукрювання, яке визначають за йодною пробою. Потім при перемішуванні затір нагрівають до 76—77°С і перекачують в апарат для фільтрування.

Щоб зберегти ферменти в основному заторі, відвар перекачують у заторний апарат повільно, спрямовуючи його у центр апарата для кращого перемішування.

Фільтрування – процес розділення неоднорідних систем із твердою дисперсною фазою, що ґрунтується на затриманні твердих часток і пропусканні рідини через пористі перегородки. Мета фільтрування затору - відокремлення сусла від шротини з найменшими втратами екстрактивних речовин. Оскільки після відокремлення сусла шротина ще утримує значну кількість екстрактивних речовин, їх доводиться вимивати водою. Таким чином, процес фільтрування ділиться на дві стадії: спочатку відбувається фільтрування першого сусла, а потім вимивання екстракту, який утримує шротина.

Під час фільтрування затору виникає вихровий рух сусла у зоні витків. У результаті дрібні частинки шротини, що залетіли у підситовий простір і там приклеїлись до стін, відриваються з частиною днового тіста й витікають разом із мутним суслом. Це сусло обережно перекачують невеликим відцентровим насосом до фільтрувального апарата так, щоб не порушити фільтрувального шару шротини. Сусло продовжують повертати до апарата доти, поки воно не стане прозорим. Прозоре сусло спрямовують до збірника сусла. Перше сусло витікає дуже швидко. Швидкість і рівномірність фільтрування регулюється комп`ютером.

Коли зійде приблизно 70% передбачуваного першого сусла, починають промивати шротину, щоб вилучити з неї екстракт, що залишився. Його кількість залежить від якості помелу, концентрації першого сусла, температури й поглинальної здатності шротини.

Кип’ятіння сусла з хмелем. Відфільтроване сусло, що надходить із фільтраційного апарата, кип’ятять з хмелем у сусловарильному апараті. Метою кип’ятіння сусла з хмелем є стабілізація його складу, упарювання до встановленої концентрації, екстрагування з хмелю ароматичних і гірких речовин, інактивації ферментів, коагуляція білків та стерилізація сусла для забезпечення чистого бродіння й одержання чистого бродіння й одержання стійкого продукту.

Після введення сусла у сусловарильний апарат температуру в ньому встановлюють у межах 63..75⁰С. За цих умов α-амілаза оцукрює крохмаль, який перейшов у сусло після промивання дробини. Після закінчення введення в сусловарильний апарат промивних вод із фільтраційного апарата і після досягнення повного набору сусла його підігрівають до кип’ятіння і кип’ятять близько 75-85 хвилин.

Хміль задають у три порції. Для світлого пива з масовою часткою сухих речовин у початковому суслі до 11 % включно задають 90 % хмелю через 10-15 хв після початку кипіння сусла і 10 % за 30 хв до закінчення його кип'ятіння. Охмелене сусло – складна полідисперсна система. В екстракті сусла міститься: % до СР: мальтоза, глюкоза, фруктоза, декстрини – разом 60....70, цукроза – 2...8, пептозани – 3...4, незброджуванні декстрини – 15...20, сирий білок – 3...6, мінеральні речовини – 1,5...2. У суслі також є хмелеві гіркі кислоти, смоли, дубильні речовини, ефірна хмелева олія. Після кип’ятіння сусло пропускають через хмелевіддільник, а потім направляють на охолодження.

Охолодження сусла та бродіння. Охолоджене сусло засівають чистою культурою дріжджів (іммобілізованих), одержаною на заводській лабораторії. Сусло закачується у бродильний танк. Температура сусла при цьому сягає приблизно 10 - 12°С. Одночасно за допомогою насоса (інжектора) в потік сусла задають дріжджі.

Технологічні режими основних процесів у бродильному цеху: освітлення гарячого сусла відбувається на вірпулі на протязі 20-30 хв. Вірпул - це вертикально-циліндрична ємність без вбудованих елементів, в яку гаряче охмелене сусло закачується тангенціально. Цим досягають в ємності завихрення потоку, яке діє так, що зависи у формі конуса осаджуються в центрі дна ємності. Сусло може відбиратися збоку. Особливо важливим моментом є перекачка сусла у вірпул. При цьому слід перш за все звернути увагу на те, щоб насос для сусла працював не дуже швидко, тоді зависи не будуть руйнуватися. Вхідна швидкість сусла не повинна перевищувати 3,5 м/с. Тривалість паузи у вірпулі становить 20-30 хв. Вірпул є найбільш економічний порівняно з іншими пристроями.

Оскільки дріжджі здатні зброджувати сусло тільки при низьких температурах, слід охолодити сусло. Цей процес відбувається на пластинчастому теплообміннику. Сусло за допомогою пластинчастого теплообмінника швидко доводиться до температури початку бродіння 8°С. Як охолоджуючий агент використовується холодна вода, її температура 2°С .

Дріжджі для виробництва світлого пива отримують шляхом розведення ЧКД в заводській лабораторії. Дріжджі вирощують на пивному суслі з додатковою аерацією. Отриману накопичену культуру з ферментера за допомогою відцентрового насоса перекачують в ЦКБА.

Тривалість заповнення ЦКБА не більше 21 години. Дозування дріжджів проводять при охолодженні сусла перших чотирьох варок із розрахунку 18-20 млн дріжджових клітин на 1 л сусла.

Після заповнення ЦКБА суслом 6 варок завдання по температурі бродіння встановлюють на 13°С, активують зону охолодження і верхній датчик СО₂ відводить в атмосферу.

Через 8-12 годин і через 36 годин після заповнення ЦКБА знімають труб. Після знімання дріжджів через 2 доби випускають осадочні дріжджі. Далі випускають осадочні дріжджі через добу.

Загальний термін приготування пива в ЦКБА (циліндро-конічні бродильні апарати) з масовою часткою СР в початковому суслі 14,0-14,5% складає в весняно-літній період не менше 14 діб, в осінньо-зимовий період не менше 17 діб. Для ефективного використання потужності ЦКБА дозволяється перекачувати з ЦКБА пиво охолоджене до температури 1,0°С і витримувати при цій температурі не менше 2 діб.

Головне бродіння вважають закінченим коли пиво досягає того ступеня

зброджування екстрактивних речовин, який відповідає даному сорту пива. Для того, щоб визначити закінчення головного бродіння один раз на добу беруть пробу пива і вимірюють його густину. Тривалість головного бродіння становить 5-6 діб.

Лінія відведення СО₂ на вуглекислотну станцію у бродильному відділенні використовується для подачі СО₂, отриманого під час зброджування пивного сусла в ЦКБА, на вуглекислотну станцію для подальшого використання. Відведений СО₂ очищають і використовують при карбонізації пива. Під карбонізацією розуміють додавання в пиво СО2 для досягнення необхідної концентрації в пиві. В цілому можна порахувати, що на 1 гкл пива необхідно 1,8-2 кг СО₂.

Доброджування. Після бродіння пиво на смак "сире" і незріле (молоде пиво). Це обумовлено тим, що в процесі основного бродіння утворився ряд речовин, що негативно впливають на його смак. Насамперед це відбувається протягом першої стадії бродіння. Деякі з цих речовин летючі і зникають, коли починає виділятися вуглекислий газ. Вирішальними для дозрівання напою є хімічні реакції, що відбуваються за участю дріжджових клітин, які залишилися в пиві.

Стабілізація пива. Гіркота в пиві також стає більш чистою в процесі витримки. Після бродіння і дозрівання температуру знижують до приблизно 1-2 °С. Потім пиво залишають ще на кілька діб для стабілізації. Після витримки напій набуває бажаних смакових властивостей. Однак воно все ще містить дріжджі, які роблять пиво мутним.

Щоб біологічна якість продукту не погіршувалася, дріжджі необхідно видалити. Для цього пиво фільтрують, пропускаючи напій через кізельгуровий фільтр. У проміжку між фільтрацією і розливом напій зберігається у форфасах. Втрати пива становлять приблизно 2-5 %.

Окрім клітин дріжджів, у молодому пиві також присутні сторонні частки. Багато з них настільки малі, що їх навіть неможливо розглянути у звичайний оптичний мікроскоп. Виходячи з цього, можна було б припустити, що ці включення не впливають на прозорість пива. Однак через те, що частки не розчинені, пиво виглядає мутним, якщо тримати його проти світла. Для видалення цих часток необхідно використовувати дуже тонкі фільтри.

Зазвичай як фільтруючий матеріал використовується кізельгур (діатоміт). Він є одним з найдавніших допоміжних фільтруючих засобів. Кізельгур складається з кістяків (панцирів) мікроскопічних діатомітових водоростей, що відклалися на дні озер і морів. При виготовленні фільтруючого матеріалу ці кістяки спочатку розмелюються на порошок. Потім органічні речовини руйнуються шляхом нагрівання.

Кізельгуровий фільтр комбінований з фільтром тонкого очищення. Його завдання видаляти речовини, що можуть бути присутніми у вигляді дуже маленьких часток. Інакше пізніше вони вступлять у реакцію з деякими протеїнами і викличуть помутніння пива. У кінці лінії фільтрації знаходиться невеликий запобіжний фільтр. Він призначений для видалення часток кізельгуру у випадку, якщо, наприклад, прорветься одна з фільтрувальних серветок або сіток великого фільтра.

Розлив пива в пляшки. Здійснюється на автоматизованих лініях розливу.

Після того, як пляшки вийняли із ящиків, вони надходять на пляшкомийну машину. Там вони замочуються в теплій воді, відтак надходять до декількох лужних ван з різною концентрацією лугу, очищаються від етикеток, які спливають і в шприцьовальній частинній частині промиваються всередині сильним струменем гарячого лугу, споліскуються теплою і холодною водою. Термін надходження пляшок в пляшкомийній машині складає 15-30 хв.

Після пляшкомиючої машини пляшки проходять бракераж. Візуально відбраковують: пляшки білого кольору, биті пляшки і погано вимиті, які йдуть на повторне миття. Після бракеражу пляшки на пластинчастому конвеєрі надходять до розливоукупорочного автомату. Ці автомати складаються з розливочного і укупорочного блоку, вони мають загальний привід і повністю синхронізовані. На лініях розливу встановлений пастеризатор. В 1-шій частині пастеризатора відбувається підігрів пива, температура від 30-40°С і зрошування пляшок водою, температура води до 68°С. 2-га частина - зона пастеризації, температура води 56°С, температура на виході 30°С. Закупорені пляшки з пивом проходять бракераж, контроль повного наливу, сторонні включення, якість укупорки.

Після бракеражу пляшка надходить на автомат наклеювання етикеток і кольореток, використовується козеїновий клей (температура 28-30°С), спочатку наклеюється етикетка і кольоретка, потім контретикетка. Потім встановлений лічильник, який рахує кількість пляшок. Після чого пляшка укладається в ящики, з яких формуються пакети.