3.2.4. Способы затирания

Процесс затирания состоит в том, что темпе­ратуру затора поднимают до оптимальных температур для действия тех или иных фер­ментов, и затем выдерживается пауза.

Паузы задаются при следующих опти­мальных для ферментов температурах:

45-50 ° С — белковая пауза и пауза для расщепления β-глюкана; 62-65 °С — мальтозная пауза; 70-75° С — пауза для осахаривания; 78°С— температура окончания затирания.

По виду повышения температуры разли­чают две группы способов затирания:

настойный(инфузионный) способ; отварочный (декокционный) способ.

При инфузионном способе весь затор при поддержании пауз последовательно нагрева­ется до температуры окончания затирания, причем части затора не кипятятся.

При способе с отварками температура повышается благодаря тому, что часть затора (отварку) отделяют и кипятят. При обрат­ной перекачке к остальному затору темпера­тура всего затора повышается на следующую ступень температурной обработки.

3.2.4.1. Различные точки

зрения на проведение затирания

При выборе способа затирания следует рас­смотреть ряд точек зрения на приготовление затора и сусла, которые бы по своему составу соответствовали желаемому типу пива.

Это касается, например, содержания сбра­живаемых Сахаров, определяющего конечную степень сбраживания, или обеспечения дос­таточно высокого уровня высокомолекуляр­ных белков для достижения полноты вкуса и пеностойкости пива. Именно выбранный способ затирания дает хорошую возмож­ность влиять на характер пива, и ниже мы приведем важнейшие аспекты для его вы­бора [7].

© 242

Качество солода

Солода часто характеризуются высоким ра­створением белков. Если при затирании тако­го солода держать длинную паузу при 50 °С, то возникает опасность расщепления слиш­ком большого количества высокомолекуляр­ного белка; вкус пива при этом станет пустым и невыразительным, а стойкость пены —пло­хой. Если солод хорошо растворен цитолити-чески, то при затирании можно не делать пау­зу при 45-50 ˚С и выбрать температуру нача­ла затирания 58-62 °С.

Если при слабом растворении клеточных стенок эндосперма хотят углубить степень их расщепления, не продолжая расщепления белков, то затирание проводят при 35 ˚С, так как здесь уже работают термочувствительные β-глюканазы, благодаря чему происходит ин­тенсивное воздействие на эндосперм, а рас­щепления белка не происходит.

Повышение температуры путем долива горячей воды

Гидромодуль затирания у светлого пива со­ставляет 4-5 гл/100 кг солода. Но если на­чать затирать густо при 35 ˚С (или 50 °С) (со­лод : вода = 1 : 2,5) и затем добавить горячую воду с температурой выше 95 °С, переведя та­ким образом температурный режим затора на следующую паузу в 50 °С (или 63 °С), то про­цессы расщепления замедляются и особенно ограничивается при этом расщепление бел­ков. После этого долива восстанавливается нормальное соотношение засыпи к главному наливу.

Такой способ ускоренного повышения температур дает экономию энергии, так как на пивоваренном предприятии обычно имеется избыток горячей воды.

Если хотят уменьшить конечную степень сбраживания (например, для легкого или безалкогольного пива), то прибегают также к особому технологическому приему — спосо­бу затирания со скачкообразным нагрева­нием затора (см. раздел 3.2.4.3.4).

Обеспечение оптимального контакта между ферментами и компонентами солода

Особое значение для хорошего затирания имеет оптимальный контакт между компо­нентами солода и растворенными в воде фер­ментами для обеспечения их расщепляющей

функции. Известно, что уже в начале затира­ния стараются получить интенсивное пере­мешивание солодового помола с водой для оптимального протекания ферментативных реакций.

Во время затирания большую роль играет работа мешалки: в настоящее время переме­шивают не так интенсивно как это делали прежде, но при этом повышают число оборо­тов мешалки параллельно с наполнением ем­кости (изменение числа оборотов происходит ступенчато или плавно с помощью электро­двигателя с частотным регулированием).

Для стягивания густого затора мешалку следует выключать на 5-10 мин, чтобы могли осесть нерастворенные части солода. После обратного перекачивания отварки мешалка еще работает 30 мин при средней скорости.

Слишком интенсивное перемешивание всегда вызывает примешивание воздуха и воз­никновение дополнительных касательных напряжений. Под этими напряжениями по­нимают следующее.

В заторе, в сусле и пиве содержится много веществ, которые состоят из высокомолеку­лярных соединений или из сложных струк­турных образований. Эти «малые тела» де­формируются под действием касательных на­пряжений и могут поэтому изменить свою структуру или совсем ее лишиться [8].

Большие перепады давления возникают, например, тогда, когда лопасти насоса или мешалки смесителя вращаются намного быс­трее, чем за ними может следовать жидкость (рис. 3.36).

Если частица (а) движется в перемеши­ваемом заторе равномерно, сохраняя свою форму, то деформирующие частицу (b) силы изменяются, особенно в турбулентных по­граничных слоях (рис. 3.36а) на лопастях, в трубопроводах с крутыми поворотами, на ше­роховатостях внутренних поверхностей тру­бопровода, в узких зазорах объемных насосов и т. д.

Эти возникающие силы называются ка­сательными напряжениями. Они возника­ют там, где из-за быстрого движения образуют­ся большие различия в скоростях, например:

в насосах всех видов (см. раздел 10.5.1); в центробежных сепараторах;

в трубопроводах и емкостях, в которых возникает турбулентное движение.

243 ©

Рис. 3.36. Деформация

малых тел в пограничном

слое:

а — форма частицы в состоя­нии покоя или медленного движения; b — деформация под действием касательных напряжений (по Hilge-Ber-delle)

В качестве примера негативных измене­ний в структуре и свойствах веществ из-за воздействия касательных напряжений мож­но рассмотреть (β-глюкан. Из-за действия ка­сательных напряжений молекулы растяги­ваются, что ведет к гелеобразованию. Можно целенаправленно получить гель β-глюкана непосредственно под воздействием больших касательных напряжений; в любом случае ге-леобразование предполагает известное нали­чие минимальных количеств высокомолеку­лярного β-глюкана.

Рис. 3.36а. Возникновение касательных напряжений

1 — лопасть; 2 — турбулентные области

Однако высокое содержание геля β-глю­кана связано с ухудшением фильтруемости пива, поэтому желательно не допускать его образования (см. раздел 3.2.1.4). С другой сто­роны, образование геля зависит также от об­разования спирта. Поэтому гель β-глюкана образуется лишь позднее.

Этому можно содействовать путем целе­направленной работы мешалки. С другой сто­роны, слишком ограниченное по времени при­менение мешалки с одновременным повыше­нием разницы температур может вести к расслоению затора, от чего страдает переход в раствор компонентов солода. Это означает, что мешалка должна использоваться очень целенаправленно.

Для того чтобы воздействие касательных напряжений сделать возможно меньшим, не­обходимо применять большие лопасти ме­шалки (рис. 3.37) при возможно меньшем чис­ле оборотов и окружных скоростях менее 1 м/с.

Затор не всегда имеет одинаковую вяз­кость и поэтому он оказывает мешалке раз­личное сопротивление. При низких темпера­турах (30-35 °С) вязкость затора сначала вы­сокая, при 50-52 °С она существенно ниже и снова сильно возрастает при температуре свыше 60 ˚С из-за начавшейся клейстериза­ции. У рисового затора вязкость возрастает позднее из-за более высокой температуры клейстеризации и достигает максимума при 80 °С и выше.

Касательные напряжения, возникающие при перемешивании, можно определить по

244

Рис. 3.37. Лопасти специальной мешалки для бережной обработки затора

изменению «негидролизуемых тонких час­тиц» (НТЧ, NHF). При этом оказывается, что образование НТЧ и с ними касательных на­пряжений явно усиливается приблизительно после 57 ˚С и становится тем больше, чем бы­стрее происходит вращение мешалки (рис. 3.37а).

Поэтому рекомендуется путем береж?юго перемешивания, особенно при повышенных температурах затирания, избегать возникно­вения касательных напряжений.

Особо следует обратить внимание на то, что при температурах выше 57-58 °С термо­чувствительная β-глюкан-солюбилаза в воз­растающей степени выделяет высокомолеку­лярный β-глюкан, который не может быть да-

лее расщеплен. Под действием касательных напряжений эти молекулы могут вытягивать­ся и переходить в гелеобразную форму. Поэто­му при превышении этих температур (57-58 °С) для исключения касательных напряже­ний следует вращать мешалку медленнее, для чего мешалка должна иметь привод с частот­ным регулированием.

Процессы окисления при затирании

Воздух в ограниченной степени растворим в воде. Степень растворения зависит от темпе­ратуры, давления и интенсивности перемеши­вания.

В результате воздействия воздуха при за­тирании наблюдается:

■ более темный цвет сусла и пива; ■ более широкий вкус пива; и меньшая стойкость вкуса.

В медных емкостях эти процессы окисле­ния протекают интенсивнее.

Все вышесказанное является основанием для того, чтобы стремиться к полному исклю­чению или ограничению попадания воздуха в затор. Как и где попадает воздух в затор? Это происходит, например,

|при быстрой перекачке затора в заторный аппарат сверху; при высоких скоростях работы мешалок; при захвате воздушных пробок; при всякого рода перекачках.

При затирании существенно умень-шить окисление можно: ■ путем применения деаэрированной

воды; ■ путем использования предзатор-

ных устройств или перемешивания

помола с водой непосредственно в

дробилке (см. раздел 3.1.5.2); ■ путем подачи затора в заторные

аппараты снизу (рис. 337 и 337а); ■ путем регулирования скорости

работы мешалки; ■ путем исключения образования

воздушных пробок при перекачке.

Рис. 3.37а. Усиление образования касательных

напряжений из-за ускоренного вращения мешалки

при повышающихся температурах

В следующих разделах будет показано, что машиностроителями предпринимается все, чтобы исключить или по крайней мере умень­шить вредное влияние кислорода.

В результате работы с понижен­ным содержанием кислорода:

■ улучшается расщепление β-глюка-нов и с ним расщепление крахмала;

■ повышается конечная степень сбраживания;

• фильтрование затора протекает быстрее;

• становится ниже цветность сусла и пива;

■ вкус пива улучшается;

■ повышается стойкость вкуса.

Все это — основания для проведе­ния мероприятий с целью снижения степени окисления продукта в вароч­ном цехе.