V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Как известно, основным видом сырья для получения пива является ячменный солод, который определяет не только органолептические свойства, но и технико-экономические показатели производства. Одна из основных проблем, с которой столкнулся ООО «Версус» в последнее время, это увеличение сроков, а в некоторых случаях, и полная остановка брожения пивного сусла. Это актуально не только для одной партии солода, но и, как показала практика, касается всего урожая 2011 г. На других предприятиях в Свердловской области столкнулись с такой же проблемой. При этом использовалось сырье из разных стран, таких как Чехия, Литва, Германия, Россия.

Солод, используемый в пивоварении, должен отвечать требованиям ГОСТ 29294-92.

Целью данной работы является разработка технологии затирания солода урожая 2011 года, обеспечивающая высокий выход экстракта и хорошие бродильные свойства получаемого сусла.

Для изучения влияния на процесс затирания исходных факторов нами поставлен пассивный эксперимент на основании результатов лабораторного анализа сусла, проведенных на предприятии ООО «Версус». Исследовалось влияние следующих факторов: экстрактивность солода, число Кольбаха, экстрактивность полученного сусла и режим затирания, выраженный в температурах и продолжительностью пауз в минутах. Влияние солевого состава воды изучено нами ранее и учтено при проведении данной работы [1].

В качестве выходных параметров принимались выход экстракта и кислотность сусла.

При исследовании учитывали все показатели растворения солода, так как между тремя основными биохимическими процессами — цитолизом, протеолизом и амилолизом существует тесная взаимосвязь [2].

При цитолизе идет растворение клеточных стенок, расщепление гемицеллюлоз и белков. Во время затирания солода происходят процессы, связанные с деятельностью трех глюканаз: эндо-β-глюканазы, экзо-β-глюканазы и β-глюкан-солюбилазы. Первые два фермента осуществляют гидролиз β-глюканов при температуре 45…47 °С, но их активность практически падает до нуля при 50 °С, в то время как β-глюкан-солюбилаза активно действует в интервале температур 60…65˚С (температура инактивации 73 °С), т. е. именно при тех температурах, при которых обычно проходит мальтозная пауза. В результате в сусле увеличивается содержание β-глюканов, которые образуются при гидролизе ранее нерастворимых гемицеллюлоз. В виду того, что в сусле уже нет активных цитолитических ферментов, высвободившиеся β-глюканы остаются в сусле и увеличивают его вязкость. Кроме того, в случае образования гелей они ухудшают фильтруемость пива и влияют на его коллоидную стойкость.

Ситуация с β-глюканами не улучшается с повышением тонкости помола. Благодаря тонкому помолу экстрагируется больше β-глюканов, но полностью расщепляются только те глюканы, которые экстрагировались в сусло в начале процесса затирания (при 35…55 ˚С).

Расщепление крахмала α- и β-амилазами может интенсивно протекать только тогда, когда белок, связанный с крахмалом, и окружающий крахмальные зерна β-глюкан расщеплены или отделены благодаря набуханию и клейстеризации гранул. При достаточном протеолизе и расщеплении β-глюкана обеспечивается нормальное осахаривание и высокое значение показателя конечная степень сбраживания.

В ячмене, а также в плохо растворенном солоде, особенно в верхушках зерен, находится относительно много мелких гранул крахмала, содержащих связанный белок и в значительной степени ассоциированных с β-глюканом. Эти гранулы медленно подвергаются действию амилолитических ферментов и поэтому температурный режим затирания имеет весьма существенное значение для амилолиза.

При 66 °С клейстеризуется примерно половина крахмала. При более высокой температуре хотя и достигается полная клейстеризация крахмала, но одновременно происходит быстрая инактивация ферментов.

В результате исследований кинетики амилолиза при затирании установлено, что оптимальная температура для расщепления крахмала и растворения экстрактивных веществ — 60…64 °С. При температуре выше 64 ˚С тепловая инактивация ферментов оказывает большое влияние, чем повышение скорости реакций.

При 70…75 °С происходит дальнейшая клейстеризация крахмала и происходит осахаривание (достигается нормальная реакция с йодом).

Диапазон температур клейстеризации различных гранул солода подвержен значительным колебаниям (60…66 °С), связанным с сортом ячменя, условиями его вегетации и др., что определяет различную перерабатываемость солодов при затирании.

В дробине из плохо перерабатывающегося солода всегда содержится относительно много нерасщепленного крахмала.

На основании результатов регрессионного анализа, проведенного по линейной модели, нами разработаны режимы затирания, обеспечивающие высокую скорость и глубину сбраживания пивного сусла.

На рисунке 1 представлены режимы затирания при использовании разных начальных температур процесса.

Рис. 1 Влияние начальной температуры затирания солода на режим процесса

На основании полученных данных можно сделать вывод, что при более низких температурах затирания наблюдается повышенная активность ферментов эндо- и экзо-β-глюканазы, что является фактором растворения стенок крахмальных клеток. Высвобожденный крахмал в свою очередь расщепляется α- и β-амилазами в процессе амилолиза, что и приводит к увеличению концентрации глюкозы в сусле. Как следствие увеличился и выход экстракта на 3%.

Таким образом, разработанная нами технология затирания позволяет перерабатывать солод разного качества без ухудшения свойств пива и технико-экономических показателей производства.

Библиографический список

1. Энкениколай П.В., Панова Т.М. / Корректировка состава воды для пивоварения на пивоварне ООО «Версус» // Научное творчество молодежи – лесному комплексу России: мвтер. VIII Всерос. науч.-техн. конф. / Урал. гос. лесотехн. ун-т. – Екатеринбург, 2012. – Ч. 2. –с.257-260.

2. Меледина Т. В. Сырье и вспомогательное материалы в пивоварении. СПб.: Профессия, 2003. - 304с.

Код для цитирования: Скопировать