Брожение пивного сусла. Характеристика главного брожения и дображивания. Осветление и розлив пива.

Основной процесс, в результате которого сусло превращается в пиво, - спиртовое брожение. При этом химический состав сусла существенно изменяется и оно превращается в вкусный ароматный напиток. Сбраживание пивного сусла проходит в две стадии: главное брожение и дображивание. На первой стадии происходит интенсивное сбраживание сахаров сусла, в результате которого образуется молодое (мутное) пиво, имеющее своеобразные вкус и аромат, еще непригодное к употреблению. При дображивании оставшиеся сахара медленно сбраживаются, пиво приобретает характерные органолептические свойства, осветляется и насыщается оксидом углерода, т. е. происходит его созревание и пиво превращается в товарный продукт. Дрожжи должны отвечать следующим требованиям: иметь высокую бродильную активность, хорошо образовывать хлопья и осветлять пиво в процессе брожения, придавать пиву чистый вкус и приятный аромат. Превращения при сбраживании пивного сусла и дображивании пива. Основной процесс при главном брожении - биохимическое превращение сбраживаемых углеводов в этиловый спирт и оксид углерода. Наряду с основными продуктами брожения образуются вторичные и побочные продукты, которые в значительной степени определяют органолептические показатели пива. Образование спирта сопровождается выделением в среду теплоты, которую необходимо отвести для поддержания заданных температурных условий. На первых этапах брожения происходит энергичное размножение дрожжей, что обусловлено полноценностью питательной среды. По мере обеднения среды, накопления продуктов брожения, создания избыточного давления скорость размножения дрожжей уменьшается. В результате главного брожения сусло превращается в молодое пиво, которое еще не является товарным продуктом. Поэтому его направляют на дображивание и созревание. При дображивании протекают в основном те же процессы, что и при главном брожении, но более медленно. Выделяющийся в процессе дображивания СО2 растворяется и связывается в пиве, что приводит к насыщению пива оксидом углерода .При созревании пива происходят различные окислительно-восстановительные реакции, в результате которых исчезают характерные для молодого пива привкус дрожжей и хмелевая горечь .При дображивании пиво осветляется. Это обусловлено выпадением в осадок дрожжей, которые адсорбируют на себе белковую муть и другие взвеси. Так же происходят коагуляция и осаждение хмелевых смол, белковых и дубильных веществ. Факторы, влияющие на сбраживание сусла и дображивание пива. Наибольшее влияние на ход брожения оказывают температура и количество дрожжей. Различают холодное (5...8 °С) и теплое (8...12 °С) брожение. Норма введения дрожжей зависит от способа брожения и колеблется от 0,4 до 1 л на 1 гл сусла. Сусло должно быть осахаренным, содержать достаточное количество ассимилируемых дрожжами азотистых веществ и правильное соотношение сахаров и несахаров. рН сусла не должно превышать 5,8. Лучше всего сбраживается сусло с начальной концентрацией 10... 12 %.Способы и технологаческие режимы главного брожения и дображивания. Главное брожение проводят в открытых или закрытых бродильных аппаратах периодическим, полунепрерывным или непрерывным способом. Последний пока не нашел широкого распространения. При периодическом брожении пивное сусло температурой 5..7°С направляется в бродильный аппарат. Семенные дрожжи задают в количестве 0,4...0,5 л на 1 гл сусла. Пивное сусло сбраживают в течение 7-11 сут в зависимости от концентрации начального сусла. На третьи сутки допускается повышение температуры до 8...10°С с последующим постепенным снижением до 4...5 °С. Видимая степень сбраживания молодого пива должна составлять 59,1-67,5%. Дображивание пива проводят при температуре от 0 до 2 °С в закрытых аппаратах под избыточным давлением 0,03..0,06 МПа. При дображивании контролируют давление в аппарате, органолептические показатели и степень осветления пива.

Продолжительность дображивания зависит от сорта пива и колеблется от 21 сут для пива «Жигулевское» до 90 сут для пива «Портер». Регулируя температурный режим, оказалось возможным совместить процессы брожения и дображивания в одном аппарате. Процесс осуществляется в цилиндроконических бродильных аппаратах, которые снабжены двумя-тремя охлаждающими рубашками на цилиндрической части и одной - на нижней конической части. Сусло температурой 7...9°С подают в аппарат и заполняют его на 85 %. В ток сусла задают дрожжи в количестве 0,7... 1 л на 1 гл. Первые 50 % сусла аэрируют из расчета 0,5...0,7 м3/ч. В первые сутки брожения температура повышается до 13-14 °С. При этой температуре сусло бродит 6..7 сут. Затем пиво охлаждают в нижней части аппарата до 1-2 °С, в результате чего образуется плотный осадок дрожжей, который выводят из аппарата. На восьмые сутки пиво охлаждают до 3...4 °С, на девятые - до 1...2 °С и выдерживают при этой температуре 5-6 сут для завершения процессов дображивания. Совмещение процессов брожения и дображивания позволило сократить их продолжительность до 14... 18 сут в зависимости от концентрации начального сусла. Эта технология характеризуется простотой, а капитальные затраты при установке аппаратов вне помещения существенно сокращаются. При периодическом способе потери в отделении главного брожения составляют 2,3...2,5 % к объему холодного сусла, а в отделении дображивания и фильтрования - 2,35-3 % к объему молодого пива. При совмещенном способе суммарные потери составляют 4,65 % к объему холодного сусла. .После дображивания и созревания для придания товарного вида и желаемой прозрачности пиво осветляют с помощью сепарирования или фильтрования. При этом из пива удаляют находящиеся во взвешенном состоянии дрожжевые клетки, белковые и полифенольные вещества, хмелевые смолы, соли тяжелых металлов и различные микроорганизмы. Фильтрование пива осущ. через намытый на бельтинг, кизельгур или диатомид. При фильтровании пиво теряет некоторую часть диоксида углерода, поэтому перед розливом его подвергают карбонизации путем продувки через пиво диоксида углерода. Затем пиво передают в форфассы, где оно отстаивается 4-12 ч. для растворения СО2 в пиве,а затем направляют на розлив. Пиво разливают в бутылки вместимостью 0,33 и 0,5 л из темного стекла на автоматических розливных линиях, на которых после мойки бутылок последовательно осуществляют операции розлива пива, этикетирования, бракеража, укладки в ящики или контейнеры. Часть пива разливают в алюминиевые и деревянные осмоленные бочки, а также в пивовозы. Пиво разливают под некоторым избыточным давлением и без перепадов давления - изобарически. Температура пива при розливе не должна превышать 3°С.

7. Сырье, применяемое в спиртовом производстве и его подготовка к развариванию. Процессы, протекающие при разваривании крахмалсодержащего сырья.

Спирт сырец различают по виду исходного сырья: 1) из зерна; картофеля; зерна и картофеля 2) из сме­си зерна картофеля, сахарной свеклы, мелассы в различных соотношениях 3) из мелассы. Моют, очишают, из­мельчают или дробят, смачивают водой, подогревают и подают в аппарат для разваривания.

Процессы. Нативный крахмал, содержащийся в клетках картофеля и зерна окружен оболочкой и недоступен действию амилазы, поэтому крахмалсодержащее сырье разваривают, чтобы превратить нерастворимый крахмал в растворимый и разрушить клеточную структуру сырья для выделения его из клеток. Крахмал растворяется уже при 120 С, а для разрушения клеточных структур нагревают до 140-150°С, разваривают под давлением водяного насыщенного пара не менее 0 6 кПа. При разваривании происходит физические, физико-химические, химические изменения.

Физические. При разваривании картофеля под давлением сохраняется взаимная часть отдельных клеток. Клетки увеличиваются в объеме, при этом межклеточные вещества растворяются. Крахмал под давлением высвобождается и диффундирует через оболочки клеток. Крахмал зерновых клеток при разваривании также значительно размягчается, но не распадается. При выдувании разваренно­го сырья из разварника окончательно разрушается клеточная структура. Разрыв происходит из-за резкого перепада давления от большого к маленькому и происходит что-то вроде взрыва.

Физико-химические. Идет набухание, т.е. поглощение жидкости высокомолекулярными веществами и увеличение объема. Измельченное сырье набухает быстрее. Проникая внутрь, вода не только вызывает набухание крахмальных зерен, но и растворение межклеточного вещества, уменьшает прочность и сцепление клеток. Вязкость суспензии крахмала в воде вначале уменьшается, вследствие уменьшения вязкости воды, а затем повышается, что объясняется набуханием и клейстеризацией крахмала. После клейстеризации повышение температуры вызывает уменьшение вязкости раствора крахмала.

Химические. Разжижение крахмала связывают с разрушением водородных связей, удерживающих молекулы связанной воды с гидроксилами крахмала. В начале разваривания белки картофеля, а злаковые коагулируют, наблюдается уменьшение количества растворимых азотистых веществ. При дальнейшем разваривании происходит гидролитическое расщепление белков с образованием пептидов и аминокислот. При нагревании сахаров и аминокислот происходит образование меланоидинов. Реакция окисления меланоидинов нежелательна, т.к. приводит к потере сбраживаемых сахаров.

8. Аппаратурно-технологическая схема производства спирта из крахмалсодержащего сырья. 1-нория для подъема зерна; 2 - воздушно-ситовой сепаратор; 3 - бункер очищенного зерна; 4 - автоматические весы; 5 - вальцовый станок; 6 - бункер; 7-чан смеситель для приготовления замеса; 8 - злеватор для подъема картофеля; 9 - автоматические весы; 10 - бункер; 11 - питатель; 12 - дробилка картофеля, 13 - чан картофельной кашки; 14 - насос для подачи картофельной кашки в подогреватель; 15 - подогреватель 16 - варочный аппарат; 17 - паросепаратор; 18 - чанок для ферментного раствора или солодового молока; 19 - дозатор; 20 - осахариватель первой ступени; 21 - насос; 22 - осахариватель второй ступени; 23. теплообменник; 24 - дрожжевые аппараты; 25 -взбраживатели, 26 - насос; 27 . бродильные чаны, 28 - насос для освобождения бродильных чанов при стерилизации их 29 - гидравлический затвор бродильного чана; 30 - спиртоловушка; 31 - фонарь водно-спиртовой жидкости; 32 - насос для подачи зрелой бражки на перегонку.