Затирание с несоложёными зерновыми культурами.

Затирание с несоложёными зерновыми культурами.

Герольф Аннемюллер. Проффесор Берлинского научно-исследовательского института пивоварения (VLB, Германия)

Несмотря на ограничение по засыпи несоложёных материалов существующим в России пивным законодательством, добавление несоложёного сырья продолжает быть достаточно актуальным. Предоставленные в этой статье данные основаны на многочисленном опыте работы специалистов на пивоваренных предприятиях Германии, где использовалось несоложёное сырьё, а также на результатах исследований, и смогут быть полезны всем пивоварам.

Что такое несоложёные зерновые материалы.

Под несоложёным сырьём в пивоваренной отрасли подразумевают зерновые культуры, которые являются источником экстракта в пивоварении, но не прошедшие процесс солодоращения. Они являются заменителями солода в засыпи. Самые распространённые заменители солода (англ.-abjuncts) на пивоваренном производстве указагы в таблице 1, при этом первые три вида являются доминирующими.

По информации института VLB (1), в мире примерно 85…90% пива изготавливается с заменителем солода. При этом доля носоложёного сырья в засыпи составляет в:

1. Европе – 10…30%;

2. США – 40…50%;

3. Африке – 50…75%.

Использование несоложеного сырья имеет в первую очередь экономические причины, которые в свою очередь очень сильно зависят от предложения трёх основных зерновых культур на рынки данного региона

ТАБЛИЦА 1. ВАЖНЕЙШИЕ ЗАМЕНИТЕЛИ СОЛОДА В ПИВОВАРЕННОМ ПРОЦЕССЕ

Заменители солода	Основные регионы
Кукуруза и продукты из кукурузного крахмала	Америка, Западная Европа
Рис	Азия
Ячмень	Восточная Европа
Сорго	Африка
Сахар и его гидролизаты, йодоотрицательные продукты расщепления крахмала	Во всём мире, обычно при высокоплотном пивоварении

Исключением является немецкая пивоваренная отрасль, в котором изготовление пива попадает под «Закон о чистоте пивоварения», действующий со дня вступления в силу в 1516 году в городе Ингольштадте и позволяющий использовать исключительно солод.

Основные различия между тремя основными альтернативами солода и следующие из этого выводы для производственного процесса

Три основных вида носоложёных зерновых культур имеют различия в структуре, свойствах накопленного в них крахмала и химическом составе. Поэтому они нуждаются в различных технологиях переработки, режимах затирания и дозировках ферментных препаратов, В таблице 2 указаны изначальные различия между несоложёными культурами и солодами.

1) Средняя влажность несолжёных культур в % (ориентировочные знания для хорошей стойкости при хранении сырья)

2) Солодовый эквивалент в воздушно-сухом сырье (ячменный солод=100%)

3) Температура клейстеризации крахмала без добавления ферментных препаратов;

4) Максимально возможные доли в засыпи при работе с фильтр-чаном (по опыту)

5) Необходимость дозировки микробных ферментных препаратов! В скобках –возможные варианты использования ферментных препаратов с целью оптимизации проццеса.

Данная таблица содержит в себе следующую информацию

· Первая строчка: максимальная влажность для хорошей стойкости при хранении зерна

· По показателям солодовых эквивалентов (вторая строчка) с учётом влажности видно, что для получения эквивалентного количества экстракта при замене солода несоложёным ячменём, масса засыпи значительно увеличивается. При использовании риса и кукурузы объём затора уменьшается из-за более выского содержания крахмала в данных зерновых культурах;

· В третьей строке указаны температуры клейстеризации крахмала из различных видов сырья. Эти температуры являются определяющим фактором для подбора программы затирания. Температуры клейстерезации могут варьировать в определённом диапазоне, так как они зависят от многих факторов: сорта зерновой культуры, региона возделывания, погодных условий (более конкретная информация указана в следующих разделах);

· В четвёртой строке указаны классические степени замещения солода (процентное соотношение засыпи)

· В пятой строке указана необходимость использования микробных ферментых препаратов при вышеуказанных соотношениях зерновых культур в засыпи. При использовании ячменя и риса применение термостойкой микробной альфа-амилазы облегчит процесс затирания, но не является предпосылкой. При доле несоложеного ячменя в засыпи выше 10%, использования микробной эндо-бета глюконазы часто становится необходимым.

ТАБЛИЦА 2. РАЗЛИЧИЯ В КАЧЕСТВЕ ТРЁХ ОСНОВНЫХ НЕСОЛОЖЁНЫХ ЗРЕНОВЫХ КУЛЬТУР В СРАВНЕНИЕ С ЯЧМЕННЫМ И ПШЕНИЧНЫМ СОЛОДОМ

	Ячменный солод(ЯС)	Пшеничный солод(ПС)	Ячменный помол(ЯП)	Кукурузная крупка(К)	Рисовая крупка(Р)
	3…<5%	3…<5%	12…<14%	12…13%	12…13%
	100 кг=	100 кг	125 кг	98 кг	95…98 кг
	58…62 *С	58…62 *С	72…76 *С	75…82 *С	65…90 *С
	До 100%	350%+ £50%ЯС	До 50% +350% ЯС	До 40% +360% ЯС	До 30% +370% ЯС
	-	-	+эндо-β-глюканаза	(+термостойкая а- амилаза)	(+термостойкая а- амилаза)

ТАБЛИЦА 4. ВЛИЯНИЕ УВЕЛЕЧЕНИЯ ДОЛИ НЕСОЛОЖЁНОГО МАТЕРИАЛА В ЗАСЫПИ НА СОСТАВ СУСЛА ПО СРАВНЕНИЮ С ЗАСЫПЬЮ ИЗ 100-ПРОЦЕНТНОГО СОЛОДА

Засыпь	10…30% Риса 10…40% Кукурузы	10…35…50% Ячменя
а – Аминный азот	↓	↓
Β - Глюкан	↓	↑↑
Вязкость	↓	↑
MgSO4 - азот	↓	±0
Конечная степень сбраживания	↑	↓
Мальтоза	↑	↓

↓ ингридиент сусла, или же критерий качества сусла, понижается при повышении доли несоложеного материала;

↑↓ ингридиент сусла, или же критерий качества сусла, повышается при повышении доли несоложеного материала;

↑↑ очень сильное повышение;

±0 без изменения состава ингредиентов.

· Способа затирания: отварочный или настойный способ;

· Интенсивности термической обработки: только подогрев до температуры ниже 100⁰С, интенсивное кипячение или расщепление под давлением;

· Необходимости использования дополнительных ферментов для расщипления крахмала: использование термостойкой микробной альфа – амилазы или амилаз солода является достаточным.

Температуры клейстеризации одного вида несоложеного сырья могут колебаться в относительно широком диапазоне. Значения зависят от:

· Происхождения (сорт, климат возделывания);

· Степени измельчения (чем грубее помол, тем выше необходимая температура для клейстеризации крахмала);

· Структуры клеточных стенок в эндосперме (частично гидролизованные, расщепленные клеточные стенки снижают температуру клейстеризации крахмала);

· Плотности белковой матрицы в эндосперме, которая окружает крахмальные зерна (Частично растворенная белковая матрица снижает температуру клейстеризации);

· Достаточного присутствия действующих ферментов солода в заторе с несоложеными материалами, в особенности альфа- амилаз, протеиназ и гемми зелюллаз. Ферменты «освобождают дорогу» крахмальным зернам и удаляют с помощью ферментативного разжижения присутствующий термически клейстеризованый крахмал, снижая таким образом температуру клейстерицации.

· Размеры крахмальных зерен: чем меньше крахмальные зерна, тем выше температура клейстеризации.

В литературе указанные температуры клейстеризации не соложеных материалов имеют широкий диапазон. Во время работы с рисовой крупкой результаты наших исследований температуры клейстеризации варьировались в диапазоне от 70 до 90⁰С. Поэтому при закупке новой партии несоложеных материалов по возможности следует проверять температуры клейстеризации перед запуском в производство.

ТАБЛИЦА 5. ТЕМПЕРАТУРЫ КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ НЕСОЛОЖЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ

НЕСОЛОЖЕНЫЕ ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ	ЛАТИНСКОЕ НАЗВАНИЕ	ДИАПАЗОНЫ ТЕМПЕРАТУРЫ КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ (ИЗ ЛИТЕРАТУРЫ),⁰с
Literaturstelle	[2]	[3]
Кукуруза	Zea mays	62…72
Рис	Oryza sativa	66…77
Ячмень	Hordeum vulgare	52…59

 

Клейстеризация рисового и кукурузного крахмала обычно проходит при более высоких температурах по сравнению с ячменем, поэтому рекомендуется использование отварочного способа затирания при их переработке. Несоложеный ячмень при достаточном измельчении и использовании солода с хорошей активностью ферментов можно затирать и настойным способом.

Α – Аминный азот (FAN) в готовом сусле

По результатам химического анализа состава кукурузы и риса видно, что консентрация белка в кукурузе и рисе ниже по сравнению с несоложеным ячменем и ячменным солодом. Недостаточное присутствие FAN (с точки зрения снабжения дрожжей питательными веществами) следует учитывать при использовании всех видов несоложеных материалов, как показано в таблице 6.

В сусле из 100% солода концентрация FAN должна составлять > 180 мг FAN/л, в оптимальном варианте Ю 200 мг FAN/л. Для сусла с высокой долей несоложеных материалов (не более 20%) следует ознакомится с вариантами возможных технологических способов для увеличения FAN.

Основы расчета:

· 1 кг солода соответствует примерно 5,5 л сусла (начальная плотность =12%)

· 100% солода: 1100 мг FAN/кг:5,5 л=200 мг FAN/л

· 20 % риса + 80% солода:

(1100х0,8= 880мг)+ (40х0,98х0,2=7,84мг) = 887,84:5,5 = 161 мг/л

· 20% кукурузы +80% солода:

(880мг) +(75х0,98х0,2 = 14,5 мг) = 894,5: 5,5 = 162,6 мг/л

· 30% ячменных хлопьев (шелушенные) + 70% солода:

(1100х0,7 = 770 мг) +(70х1,20х0,3 = 25,2 мг) = 795,2:5,5 = 144,6 мг/л

· 30% помола несоложеного ячменя (нешелушеного) + 30% солода =

(770мг) + (135 х 1,25х0,3 = 50,6 мг = 820,6: 5,5 = 149,2 мг/л.

В рсчеты входили показатели солодовых эквивалентов: для риса = 98 кг, для ячменных хлопьев (шелушенных) = 120 кг, помола несоложеного ячменя (нешелушеного) = 125 кг.

ТАБЛИЦА6. ВНЕСЕНИЕ В СУСЛО СВОБОДНОГО А-АМИННОГО АЗОТА (FAN) РАЗЛИЧНЫМИ НЕ СОЛОЖЕНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ.

Сырье	Мг FAN/1,0 кг сырья	Мг FAN/л сусла (ЭНС=12%)
Ячменный солод	Около 950…1200	100% солодовое сусло в среднем 200
Рисовая крупка	Около 40	+20% рисовой крупки 161
Кукурузная крупка	Около 75	+ 20 % кукурузной крупки 163
Ячменные хлопья	Около 70	+ 30% ячменных хлопьев 145
Несоложеный ячмень	Около 135	+30% помола несоложеного ячменя 149

 

· За счет использования гиббереллиновой кислоты при солодоращении вышеуказанные целевые значения растворимого азота достигаются легко;

· Удлиннение заторных пауз в температурном диапазоне 45…55⁰С до 30….60 мин способствует протеолизу при затирании;

· Подкисление всего затора до значения рН 5,4…5,5 способствует протеолитическому расщеплению в заторе;

· Увеличение дозировки нейтральной протеазы увеличивает протеолитическое расщепление (металлопротеазы, активность которой определяется по козеину, но не сериновой протеазы, так как она блокируется ячменными ингибиторами);

· Частичный возврат здоровых избыточных дрожжей в затор: например, 1 кг дрожжей на гл затора не приведет к ухудшению фильтруемости, но увеличит концентрацию FAN примерно на 10….20 мг FAN/л сусла и дополнительно увеличит выход экстракта. Если дрожжи не проходили термическую обработку, то их дозировка должна быть проведена при температуре > 60⁰С. Жизнеактивные дрожжи способны частично сбраживать экстракт при температурах < 60⁰С, что приведет к потерям экстракта, так как образованный этанол улетучивается во время последующей термической обработки сусла. Самые наилучшие результаты достигаются с предварительным кипячением дрожжей и добавкой в затор исключительно прозрачной фазы дрожжевой суспензии.

Затирание с несоложёными зерновыми культурами.

Герольф Аннемюллер. Проффесор Берлинского научно-исследовательского института пивоварения (VLB, Германия)

Несмотря на ограничение по засыпи несоложёных материалов существующим в России пивным законодательством, добавление несоложёного сырья продолжает быть достаточно актуальным. Предоставленные в этой статье данные основаны на многочисленном опыте работы специалистов на пивоваренных предприятиях Германии, где использовалось несоложёное сырьё, а также на результатах исследований, и смогут быть полезны всем пивоварам.