Жири (ліпіди). В ячмені жири представлені жирними кислотами, гліцериновмісними ліпідами й ліпідами, які не містять гліцерину. Жири розчиняються в етиловому та петролейному ефірах, бензолі й хлороформі. Жир являє собою жовто-буру олію з тонким ароматом, у якій при тривалому відстоюванні утворюються кристали. В ячмінному зерні жир розподіляється таким чином: 2/3 в алейроновому шарі, 1/3 у зародку. Невелика частина його при пророщуванні зерна гідролізується ліпазою, а через те що при сушінні солоду ліпаза інактивується, основна частина жиру переходить у дробину. У вільному вигляді жирні кислоти присутні в незначній кількості (0,1%).
Мінеральні речовини. Загальний вміст і співвідношення окремих мінеральних речовин залежать від грунтово-кліматичних умов та кількості добрив, внесених у грунт, вміст мінеральних речовин визначають у золі ячменю в такому складі: P2O5 - 35% ;K2O - 21 ; SiO2 - 26 ; MgO - 8 ; CaO - 3 ; Na2O - 2,5 ; SO3 - 2 ; Fe2O3 - 1,5 ; Cl - 1%. Ферменти - природні каталізатори білкового походження, які утворюють проміжні сполуки з субстратом, потім цей фермент - субстратний комплекс - зазнає змін й утворюються нові продукти, а фермент регенерується. Ферменти - це білки з молекулярною масою від 10000 до 1000000 і високою ефективністю дії: одна молекула може каталізувати перетворення 100 - 1000000 молекул субстрату за 1 хв.
Вітаміни. Вперше вітаміни були відкриті у 1880 р. російським вченим М. І. Луніним. Вони являють собою органічні речовини, необхідні для нормальної життєдіяльності організму. Виявлені в клітинах зародку та алейронового шару. Вміст вітамінів у ячмені характеризується такими даними, мг на 100г сухої речовини: В1 (аневрин) 0,12 - 0,74 ; В2 (рибофлавін) 0,1 - 0,37 ; В6 (піридоксин) 0,3 - 0,4 ; нікотинова кислота 8 - 15. Поряд із зазначеними в ячмені виявлені вітаміни С, Н (біотин), фолієва і пантотенова кислоти. Деякі вітаміни входять до складу ферментів, активізуючи їхню дію, й у цьому надзвичайно важливе значення вітамінів як біологічно активних речовин.
Технологія Пивного Сусла. Пивне сусло - це основний напівфабрикат для виготовлення пива, який являє собою полідисперсну систему з вмістом цукристих, білкових та хмелевих речовин. Найважливішим технологічним процесом при приготуванні сусла є перетворення в результаті ферментативних реакцій нерозчинних компонентів солоду і його замісників (ячмінь, пшениця, рис, кукурудза, сорго та інші зернові культури) у розчинний екстракт.
Приготування пивного сусла складається з п'яти основних технологічних стадій:
- Підготовка зернопродуктів (очищення, сортування, подрібнення).
- Переведення екстрактивних речовин зернопродуктів (крохмаль, білки та ін.) у розчин, тобто сусло,в результаті приготування затору (затирання).
- Фільтрування затору (відокремлення сусла).
- Кондиціювання (охмелення) сусла кип'ятінням його з хмелевими препаратами.
- Освітлення й охолодження сусла.
Глибокі знання технологічних процесів при приготуванні сусла, їх оптимізація і відповідне забезпечення в удосконалених апаратах та машинах дають змогу одержати високоякісне охмелене сусло і в подальшому - чудове пиво. Солод , ячмінь та інші несолоджені матеріали, які використовують для одержання сусла, складаються із зернових оболонок і ендосперму, що мають різні фізичні й хімічні властивості. Технологічне призначення цих двох компонентів сировини різне. Оболонки (квіткові плівки, плодова й насіннєва) зерна складаються з целюлози з інкрустованим у ній лігніном, таніном і зольними речовинами (в основному окислами кремнію), а також із геміцелюлози та пектинових речовин. Оскільки целюлоза нерозчинна у воді, вона в процесі затирання не змінюється, а наявні в оболонці дубильні, гіркі та зольні речовини (розчинні у воді), переходячи в розчин, негативно впливають на смак і колір сусла та смак готового пива. Класична технологія пива передбачає мету - в найбільшій мірі зберегти цілісність оболонок, щоб зменшити перехід цих речовин у розчин. При тонкому помелі зерна сповільнюється фільтрування затору внаслідок сильного ущільнення лузги в фільтраційному апараті. Вологість солоду впливає на еластичність оболонки і величину її часточок у процесі розмелювання: при вологості 3% часточки дрібні, вище 6% - оболонка протидіє тиску вальців, зменшуючи кількість борошна. Оптимальною для розмелювання зерна є вологість 6% і дещо вища. При тонкому помелі не можна повністю відокремити екстракт дробини, що вимивається. У разі, коли намагаються перейти до безперервного процесу одержання пивного сусла, перед затиранням оболонки відокремлюють від зернівки. Це також необхідно робити, якщо замість частини солоду використовують ячмінь. При здійсненні безперервної технології сусла треба найтонше подрібнювати ячмінь, щоб одержати з нього помел у вигляді борошна. При подальшій переробці такого борошна або не потрібне фільтрування затору, або його слід проводити на фільтрпресах.
У першому випадку відбуваються повний гідроліз і подальше розчинення всієї сухої речовини, у другому - залишається нерозчинною лише невелика частина сухої речовини солоду та ячменю, яку відокремлюють від затору на фільтрпресах. Ферментативні процеси в ячмінному зерні при солодорощенні відбувається від зародка до кінчика зерна, в якому речовини розчиняються пізніше. Відповідно й розподіл ферментів в ендоспермі неоднаковий: періферія його багатша на ферменти, ніж середина. В ендоспермі завжди є менш розчинні й більш тверді часточки, що чинять опір при подрібненні, а тому гірше розмелюються.
Раси пивних дріжджів. Розрізняють сильно- і слабозброджуючі дріжджі. Перші здатні зброджувати мальтодекстрин (альфа і бета-ізомальтозу), чого не можуть другі. Більшість дріжджів верхового і низового бродіння належать до типу Фроберг, слабозброджуючі - до типу Заац. Ступінь зброджування сусла дріжджами Фроберг значно вищий, ніж дріжджами Заац. Пивні дріжджі завжди повинні бути мікробіологічно чистими, пластівцеподібними, швидко зброджувати сусло й осідати на дно, утворювати чисте освітлене прозоре пиво з повним смаком і ароматом. У пивоварінні широко застосовують дріжджі раси 776 - середньозброджуючі, за період головного бродіння на суслі концентрацією 11% сухої речовини синтезують 2,7% етанолу. Клітини яйцеподібної форми, завдовжки 8 - 10 і завширшки 5 - 6 мкм. Біомаса збільшується приблизно в п'ять разів від уведеної кількості, здатність до освітлення задовільна. У колишньому ВНДІ напоїв і мінеральних вод із виробничих дріжджів виділені й відселекціоновані раси 11, 41, 44. Із них дріжджі раси 11 - сильнозброджуючі з високою здатністю до освітлення. Пиво, одержане з їх використанням, приємного смаку. Дріжджі рас 41 і 44 - середньозброджуючі, з високою здатністю до осадження та освітлення. Пиво з ними має м'який, повний і чистий смак. Дріжджі рас S і Р (львівська раса) - середньозброджуючі, з високою здатністю до осадження та освітлення пива. Смак і аромат пива добрі. Дріжджі раси F (чехословацька раса) - швидко- й сильнозброджуючі, освітлення пива добре, смак приємний. Дріжджі раси 8а (М) сильнозброджуючі, добре освітлюють пиво, глибоко його зброджують й зумовлюють приємний смак. Нова німецька раса дріжджів 34-N прискорює процес бродіння і має високу здатність до освітлення пива (міцність його може досягати 8,5% об. при концентрації сусла 18% сухої речовини). Дріжджі верхового бродіння застосовують рідше і в основному для одержання темних або спеціальних сортів пива. Дріжджі штаму 191-К використовують для виготовлення спеціальних солодких темних сортів пива, зокрема Оксамитового. Вони не зброджують лактозу та рафінозу. У виробництві пива з метою поліпшення його аромату й смаку застосовують змішані раси дріжджів або здійснюють бродіння різними расами з наступним змішуванням молодого пива в апаратах доброджування. Механізм Спиртового Бродіння. Процес спиртового бродіння являє собою перетворення вуглеводів у результаті метаболізму дріжджів в етанол і діоксид вуглецю й виражається рівнянням Гей-Люссака: Із 180г глюкози можна одержати 92 г етанолу та 88 г діоксиду вуглецю. Однак поряд із цими первинними продуктами утворюються побічні вторинні продукти - гліцерин, янтарна кислота, вищі спирти, альдегіди, біомаса дріжджів та ін. Отже , з глюкози утворюється не 92 г, а 87 г етанолу. При розпаді 1 моля моносахариду в процесі анаеробного бродіння звільняється близько 84 кДж (20 ккал) енергії за рахунок біохімічного перетворення його і до 17 кДж (4 ккал) за рахунок тепла розчинення синтезованого етанолу у воді. Це набагато менше, ніж при аеробному бродінні з повним окисленням вуглеводів й утворенням води і діоксиду вуглецю. У класичній технології з давніх часів дотримуються двоступеневого бродіння, за яким відразу після головного бродіння (перший ступінь) молоде пиво звільняється від основної маси дріжджів, охолоджується і доброджує (другий ступінь), а також дозріває.
Метою доброджування є завершення розпочатого при головному бродінні біохімічного перетворення дріжджами, що залишилися, решток екстракту в кінцеві продукти - діоксид вуглецю, етанол, ефіри, альдегіди, вищі спирти, органічні кислоти, амінокислоти та ін. При цьому діацетил перетворюється в ацетоїн, тобто відбувається остаточне формування аромату, смаку, піностійкості й стійкості пива.
Методи освітлення пива. Процес освітлення пива можна розглядати як розподіл дисперсійних середовищ на рідку та тверду фази, чого досягають фільтруванням, сепаруванням й іншими методами. Фільтрування - основний метод освітлення пива, вдало поєднуваний із його розливом. Фільтрування і розлив напою з використанням протитиску називається ізобаричним методом. Температура продукту при такому розливі не повинна змінюватися. Фільтрувально-розливна установка складається із змішувача, куди надходить пиво з апарата доброджування, насоса, за допомогою якого воно подається до холодильника й фільтра, збірника фільтрованого пива (форсасу) та ізобаричних апаратів для розливу його у бочки і пляшки. Завдяки подачі стисненого діоксиду вуглецю в аппарат доброджування під час ізобаричного фільтрування підтримується сталий тиск (0,15 - 0,16 МПа), а у збірнику фільтрованого пива після його заповнення з використанням холодоагену стабілізується температура. За допомогою діоксиду вуглецю створюється протитиск, який дорівнює тиску в апараті доброджування (0,15 - 0,16 МПа), що забезпечує максимальне збереження розчинного діоксиду вуглецю й освітлення пива. Регулятор тиску (друклеглер) являє собою спеціальний насос, який перекачує доброджуване пиво через фільтрпрес під тиском. Друклегер встановлюють на необхідний тиск, що забезпечує рівномірне й спокійне протікання пива, яке фільтрується, й передачу його на будь-які відстані та висоту. При зменшенні потоку пива тиск у нагнітальному трубопроводі підвищується і насос автоматично знижує подачу напою; у разі припинення цього процесу насос зупиняє подачу пива, але підтримує постійний тиск у трубопроводах. На невеликих заводах ще використовують поршневі насоси, які приводяться в дію стисненим повітрям або електродвигуном. На сучасних заводах пиво розливають за допомогою відцентрових друклеглерів з електродвигунами. Для вирівнювання якості пива, яке фільтрують, його змішують із кількох апаратів доброджування в змішувачі, встановленому між апаратами доброджування і насосом. Це роблять у відвідній збірній трубі, а однорідності якості досягають у змішувачі.