В настоящее время для экономии солода используют несоложеное сырье. Но повышенное содержание несоложеных материалов (40-50%) приводит к ухудшению состава белков сусла, повышению вязкости, затруднению фильтрования и понижению выхода экстракта. Также снижается коллоидная стойкость пива.
Для предотвращения этого современные предприятия применяют ферментные препараты. В отечественном пивоварении используются бактериальные ферментные препараты, обладающие высокой β-глюканазной активностью и препараты из культур грибов, обладающие широким спектром цитолитических ферментов. В любом случае препараты применяют с тремя целями – расщепление крахмала и белка, уменьшение вязкости.
2.4 Фильтрование затора
Цель фильтрования затора - отделение жидкой фазы (сусла) от твердой (дробины) с последующим вымыванием водой экстракта, удержанного дробиной.
Процесс фильтрования затора подразделяют на две стадии: фильтрование первого сусла, т.е. сусла, получаемого при фильтровании затора, и промывание дробины горячей водой для извлечения экстрактивных веществ. В результате образуются промывные воды.
Фильтрование ведут в фильтровальном аппарате; в днище аппарата установлено съемное фильтрационное сито, на котором из дробины образуется фильтрующий слой. Для того, чтобы дробина располагалась равномерно по всей поверхности сит, ее разравнивают при помощи разрыхлительного механизма в течение всего времени перекачивания затора.
Первое мутное сусло перекачивают обратно в фильтрационный аппарат до тех пор, пока из кранов не потечет прозрачное сусло, которое направляют в сусловарочный аппарат. Температура затора при фильтровании 75-78°C. В дробине остается значительное количество экстрактивных веществ, для извлечения их дробину промывают водой температурой 78-80°C. Промывание начинают тогда, когда подситовое пространство еще заполнено первым суслом. Для более полного извлечения экстрактивных веществ дробину размешивают разрыхлительным механизмом. Промывание дробины можно вести до массовой доли сухих веществ в промывной воде 0,5%; но для предотвращения ухудшения качества пива промывание заканчивают при массовой доле сухих веществ 1,0-1,5%.
2.5 Кипячение сусла с хмелем
Кипячение проводят с целью концентрирования его до заданной плотности, перевода ценных составных веществ хмеля в раствор, инактивации ферментов, коагуляции белковых веществ и стерилизации сусла. Для подготовки сусла к осветлению и охлаждению его отделяют от хмелевой дробины, чтобы исключить отрицательное влияние ее на цвет и вкус пива. Осветление и охлаждение проводят для выделения из сусла взвесей, насыщения его кислородом и снижения температуры до начальной температуры брожения.
Первое сусло и промывные воды из фильтрационного аппарата поступают в сусловарочный аппарат, где поддерживается температура 63-75°C. При температуре не выше 75°C сохраняется часть α-амилаз в активном состоянии, поэтому может осахариваться крахмал, перешедший в сусло после промывания дробины водой. По окончании набора проверяют полноту осахаривания по йодной пробе. При неполном осахаривании добавляют вытяжку из следующего затора, сусло выдерживают до полного осахаривания.
Хмель задают в сусловарочный аппарат как в начале кипячения, так и в течение всего процесса. Продолжительность кипячения сусла с хмелем 1,5-2 часа. При избыточном давлении (0,02 МПа) - 1 час.
Об окончании кипячения сусла с хмелем судят по следующим показателям: массовой доле сухих веществ, прозрачности и хлопьеобразованию (коагуляции белков).
2.6 Отделение хмелевой дробины
По завершении кипячения сусло направляют в хмелеотделитель, представляющий собой резервуар со вставным ситом, на котором задерживается дробина. Дробину для извлечения остатков сусла промывают горячей водой (на 1 кг 6-7 л). Промывные воды присоединяют к суслу. Из хмелеотделителя сусло подают на охлаждение.
2.7 Охлаждение, осветление и аэрация охмеленного сусла
Горячее охмеленное сусло охлаждают до начальной температуры брожения. Сусло при низкой температуре брожения является благоприятной средой для развития микроорганизмов. Наибольшая опасность инфицирования сусла появляется при его медленном охлаждении от 40 до 20°C, так как эти температуры наиболее благоприятны для размножения вредных для пива микроорганизмов. В охлаждаемом сусле остаются скоагулированные белки, которые находятся в состоянии тонких взвесей (суспензий). При понижении температуры они осаждаются.
Сусло охлаждают в две стадии. На первой стадии сусло охлаждают незначительно, но при этом проводят осветление. Применяют гидроциклонный аппарат (вирпул). Принцип осветления сусла в вирпуле заключается во вращении сусла. Под действием гидродинамических сил взвешенные частицы собираются в центре днища, где образуется осадочный конус. Достоинством гидроциклонного аппарата является стерильность процесса, так как в него поступает горячее сусло и выходит из него с температурой около 90°C. Также сокращается процесс осветления с 2 часов (в отстойном аппарате) до 20-40 минут.
Вторую стадию необходимо вести быстрее, чтобы предупредить развитие посторонней микрофлоры. Охлаждение от 85-90 до 5-9°C проводят с использованием пластинчатых теплообменников.
После охлаждения до 6-16°C сусло аэрируют воздухом непосредственно в трубопроводе или аппарате предварительного брожения.
2.8 Главное брожение
Для приготовления пива качество приготовленного начального сусла должно соответствовать определенным правилам. Массовая доля сухих веществ для светлых сортов пива должна быть 11-13%, кислотность 1,5-2,8 к.ед., цвет 0,8-2 цв.ед., pH 5,3-5,5 , относительная вязкость 11%-ного сусла при 20°C: 1,6-1,65; 13%-ного - 1,8 - 1,9 мПа*с.
2.8.1 Разведение чистой культуры дрожжей
В зависимости от вида применяемых культур дрожжей брожение ведут низовое или верховое. Наиболее распространено низовое брожение, так как дрожжи низового брожения по своей структуре относятся к хлопьевидным, способствующим лучшему осветлению пива. Также хлопьевидные дрожжи по сравнению с пылевидными дают больший прирост биомассы, обладают меньшей бродильной активностью, образуют меньше диацетила и высших спиртов в пиве, что положительно сказывается на его качестве.
Процесс разведения чистой культуры дрожжей состоит из стадий: лабораторной (разведение культур в микробиологической лаборатории) и цеховой (разведение в отделении чистой культуры).
Лабораторная стадия состоит из нескольких последовательных пересевов. Вначале чистую культуру из пробирки пересевают на стерильное охмеленное сусло с массовой долей сухих веществ 11-13% через каждые 34-36 часов, с каждым разом увеличивая объем сусла: 20 смі→100 смі→500 смі→2,5 дмі. На первой стадии температура 20-23°C, затем 8-10°C. Лабораторная стадия заканчивается сбраживанием 6-10 дмі сусла в медной колбе Карлсберга в течение 5-7 суток при 7-8°C.
Цеховая стадия - это разведение дрожжей на стерильном охмеленном сусле в специальных аппаратах (установке). Установка состоит из стерилизатора, бродильных цилиндров, число которых зависит от количества используемых дрожжей, резервуара для предварительного брожения и сосуда для посевных дрожжей.
Разведение чистой культуры происходит следующим образом. В стерилизатор из сусловарочного аппарата набирают горячее охмеленное сусло, кипятят его в течение 1 часа и охлаждают до 8°C.
Затем с помощью сжатого стерильного воздуха охлажденное сусло подают в бродильный цилиндр, куда через специальный кран из медной колбы Карлсберга вводят чистую культуру. Брожение ведут в течение 3 суток. По увеличении массы дрожжей часть их перекачивают в резервуар, где осуществляют предварительное брожение при 8°C в течение 3 суток.
2.8.2 Брожение пива
Процесс брожения осуществляется в цилиндроконических бродильных аппаратах, которые снабжены двумя-тремя охлаждающими рубашками на цилиндрической части и одной на нижней конической части. Сусло температурой 7-9°C подают в аппарат и заполняют его на 85 %. В ток сусла задают дрожжи в количестве 0,7 дал на 1 гл. Первые 50 % сусла аэрируют стерильным воздухом из расчета 0,5-0,7 мі на 1 мі в час. В первые двое суток температура сусла за счет выделяющейся теплоты спиртового брожения самопроизвольно повышается до 13-14 °С. При этой температуре сусло бродит 6-7 суток до достижения видимой конечной степени сбраживания. Интенсивно протекающий процесс брожения обеспечивает снижение концентрации диацетила, что способствует более быстрому созреванию пива. По достижении содержания экстрактивных веществ 3,2-3,5% аппарат шпунтуют, и далее процесс ведут при избыточном давлении 0,05-0,06МПа для лучшего насыщения пива диоксидом углерода и ускорения оседания дрожжей. Затем пиво охлаждают в нижней части аппарата до 1-2°С для образования более плотного осадка дрожжей.
2.9 Дображивание и созревание
На восьмые сутки пиво охлаждают до 3-4°С, на девятые до 1...2°С и выдерживают при этой температуре 5-6 суток для завершения процессов дображивания. Затем из конической части медленно спускают дрожжи.
На этой стадии пиво приобретает свои товарные свойства, осветляется, исчезают дрожжевые тона во вкусе, формируется букет пива.
Выделяющийся в процессе дображивания диоксид углерода 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. При охлаждении до 1-2°С в сусле происходит выделение, коагуляция и осаждение хмелевых смол, белковых и дубильных веществ, которые при более высокой температуре были прочно связаны с раствором.