Процессы, протекающие при осветлении и охлаждении сусла

В горячем охмеленном сусле отсутствует кислород, имеются грубые взвеси, образовавшиеся при кипячении с хмелем. Наличие взвесей отрицательно влияет на процесс брожения сусла и коллоидную стойкость готового пива. При охлаждении сусла грубые взвеси осаждаются и формируются тонкие взвеси, сусло насыщается кислородом воздуха, что затем будет способствовать нормальному размножению дрожжей и более полному выделению белков. Следовательно, целью осветления и охлаждения сусла является понижение его температуры, насыщение кислородом воздуха и осаждение взвешенных частиц.

Понижение температуры сусла. Горячее охмеленное сусло охлаждают до начальной температуры брожения. В зависимости от вида и способа брожения начальная температура этого процесса различна.

Сусло при низкой температуре брожения является благоприятной средой для развития микроорганизмов. Наибольшая опасность инфицирования сусла появляется при его медленном охлаждении от 40 до 20°С, так как эти температуры наиболее благоприятны для размножения вредных для пива микроорганизмов. Позже, когда в сусло добавят дрожжи, возможность инфицирования уменьшится.

Обычно сусло охлаждают в две стадии. Первую стадию охлаждения горячего сусла от 95-100 до 60°С проводят в отстойном аппарате или в холодильной тарелке медленно в течение 2-6 ч. На этой стадии продолжительность охлаждения сократить нельзя, так как для осаждения крупных взвесей требуется не менее 2 ч. В последнее время широкое распространение получил способ осветления сусла в гидроциклонном аппарате, где отделение примесей происходит под действием центробежных сил. Продолжительность первой стадии осветления в этом случае сокращается до 20 - 40 мин, температура сусла на выходе из гидроциклонного аппарата около 90°С.

На второй стадии охлаждение сусла (от 60 до 5-9°С) проводят быстро, с использованием пластинчатых теплообменников.

Растворение кислорода воздуха в сусле. Поглощение кислорода суслом происходит в ходе всего процесса охлаждения. Но при повышенных температурах (более 40°С) поглощение кислорода незначительно и расходуется он в основном на окисление органических веществ сусла. Вследствие чего сусло темнеет, в нем снижаются хмелевой аромат и хмелевая горечь. Процессы окисления зависят от pH сусла: чем ниже концентрация Н+-ионов, тем выше интенсивность окисления.

Непосредственное растворение кислорода в сусле возможно лишь при температурах ниже 40°С. Поглощенный суслом кислород расходуется в основном на размножение и жизнедеятельность пивных дрожжей. Оптимальное содержание его в сусле в начале брожения составляет 6-7 мг/дм³. Поглощение кислорода ускоряется при перемешивании, увеличении площади поверхности и продолжительности контакта сусла с воздухом, с понижением концентрации сухих веществ в нем.

Выделение взвесей. Важным для технологии пива процессом является выделение взвесей из охлаждаемого сусла. Различают крупные и мелкие взвеси.

Крупные взвеси размером 30-80 мкм образуются при кипячении сусла с хмелем и при охлаждении легко осаждаются, образуя, так называемый, осадок взвесей горячего сусла. Этот осадок легко удаляется, часть его задерживается уже в хмелеотборном аппарате. В состав осадка крупных взвесей входит: 50-60% белковых веществ, 16-20% хмелевых смол, 20-30% других органических веществ, особенно флобафена, 2-3% минеральных веществ. В золе осадка находят ангидриды кремниевой (18-34%) и фосфорной (7-34%) кислот, оксиды меди (13-37%), железа (17-18%), алюминия (1,8-21%) и кальция (3,6-15%).

На грубом осадке взвесей адсорбируются ионы железа, меди, тяжелых металлов, предохраняя дрожжи и пиво от вредного воздействия солей этих металлов при сбраживании сусла. Количество взвесей горячего сусла колеблется от 30 до 60 г на 100 дм³ сусла и зависит от содержания белков в затираемом зерне, способа затирания и осветления, количества экстрактивных веществ в сусле, нормы горечи вносимого хмеля, продолжительности и интенсивности кипячения затора и сусла.

При охлаждении ниже 60°С в прозрачном сусле появляется муть, так как часть растворенных в горячем сусле веществ при охлаждении переходит в нерастворимое состояние и образует тонкую суспензию с размером частиц около 0,5 мкм (мелкие взвеси или тонкий осадок). Они на 1/3 состоят из полифенольных веществ и на 2/3 - из глобулина (белок зерна). При нагревании холодного сусла эти взвеси растворяются вновь.

Образование тонкого осадка в сусле заканчивается в конце охлаждения при температуре 5-7°С. Количество его в сусле невелико, но влияние на технологию ощутимо, так как частицы осадка адсорбируются на поверхности дрожжевых клеток и нарушают проницаемость клеточных стенок.

При охлаждении сусла испаряется некоторое количество воды, вследствие чего уменьшается объем сусла и повышается концентрация сухих веществ.