ОХЛАЖДЕНИЕ И ОСВЕТЛЕНИЕ СУСЛА

Целью охлаждения и осветления сусла являются понижение температуры до температуры главного брожения, насыщение сусла кислородом воздуха и осаждение взвешенных частиц сусла.

В процессе охлаждения сусла кислород из воздуха адсорбируется веществами сусла, образуются грубые и тонкие взвешенные части­цы, постепенно выпадающие в осадок, в результате чего сусло ос­ветляется. Таким образом, охлаждение и осветление сусла характе­ризуются физико-химическими и химическими процессами.

Связывание кислорода компонентами сусла пропорционально температуре. При температурах 40-85 °С кислород воздуха хими­чески взаимодействует с сахарами, азотистыми и горькими веще­ствами, хмелевыми смолами, полифенолами сусла и окисляет их. Например, при окислении глюкозы образуется глюконовая кисло­та, фруктозы — муравьиная, щавелевая и винная кислоты. Окисли­тельные процессы отрицательно влияют на качество сусла и пива, но вместе с тем они необходимы для образования стойких коллоид­ных комплексов, постепенно укрупняющихся до взвешенных час­тиц. Поэтому контакт сусла с воздухом обязателен на этой стадии. Процесс окисления отдельных компонентов сусла выражается в увеличении окислительно-восстановительного потенциала и зави­сит от pH. При обычном pH сусла скорость окисления отдельных веществ возрастает в ряду: сахароза, мальтоза, глюкоза, фруктоза, хмелевые смолы, дубильные вещества. Сдвиг pH сусла в сторону щелочной области в большей степени влияет на окисление полифе­нолов, чем других веществ.

При температуре ниже 40 °С окисления компонентов сусла не происходит, но сусло продолжает насыщаться кислородом путем его физического растворения. Этот кислород содержится в сусле в свободном виде и затем расходуется при сбраживании на размноже­ние пивных дрожжей. Растворимость кислорода в сусле зависит от температуры, толщины слоя сусла, его перемещения и плотности. Содержание кислорода в сусле должно составлять не менее 6 мг на 1 дм³. Муть в сусле находится в виде дисперсных систем, частицы ее разделяются на три группы (табл.16).

Выпадение частиц мути при охлаждении сусла подчиняется об­щим законам осаждения. Медленное и непрерывное осаждение ча­стицы, взвешенной в неподвижной жидкости, происходит под дей­ствием силы тяжести. Сопротивление жидкости, препятствующее падению частицы, зависит от радиуса частицы, плотности и вязкости сусла. На коллоидные частицы сила тяжести практически не воз­действует из-за небольшой величины и близости их плотности к плотности сусла и пива. Осаждению коллоидных частиц препятству­ют также сила диффузии (непрерывное перемешивание в результате броуновского движения) и электрические силы отталкивания. По­этому осветление сусла является длительным процессом. Оно проис­ходит отдельными, последовательными этапами, соответствующими каждому типу коллоидных частиц и каждой серии размеров частиц. С уменьшением диаметра частиц осветление сусла происходит труд­нее. Это объясняется тем, что сила тяжести, направленная вниз, ос­лабевает быстрее, чем сопротивление жидкости частицам мути. Но они могут увлекаться более крупными или более плотными частица­ми сусла, которые притягивают к себе мелкие.

Горячее сусло содержит грубые взвеси, образовавшиеся на ста­дии кипячения с хмелем. Осаждаясь на дрожжах, они могут отрица­тельно повлиять на жизнедеятельность дрожжей и тем самым на ход сбраживания сусла, а также на коллоидную стойкость готового пива. Размер грубых взвесей в среднем составляет 30-80 мкм. По­нижение температуры сусла способствует укрупнению частиц и их достаточно быстрому осаждению. Эти взвеси содержат 50-60 % азотистых веществ, 20-30 полифенолов, 15-20 горьких хмелевых смол, 2-3 % минеральных веществ (алюминий, железо, медь).

Тонкая взвесь начинает образовываться и выделяться из сусла при температуре ниже 60 "С. Размеры частиц тонкой взвеси состав­ляют 0,5-1,0 мкм. Кроме размера частиц тонкую взвесь отличает от грубой обратимый характер. Хотя масса тонкого осадка составляет всего 0,04-0,05 % массы экстракта сусла (грубой взвеси образуется в 10 раз больше), его наличие влияет на сбраживание сусла и каче­ство пива в гораздо большей степени. Тонкие взвеси пленкой по­крывают поверхность дрожжевых клеток и ограничивают их физио­логические функции, нарушая проницаемость клеток, затрудняя диффузию Сахаров в клетку и их сбраживание. Они придают пиву терпко-горький вкус и снижают его стойкость к коллоидному по­мутнению, что определяется его составом — тонкий осадок состоит на 35 % из полифенолов и на 65 % из остатков ß-глобулина, глютелина, гордеина. Эти комплексы теряют свою растворимость в сусле с понижением температуры.

Мельчайшие частицы тонкой взвеси осаждаются очень медлен­но, поэтому лучше всего процесс осаждения вести в отстойном чане при полном охлаждении. Вместе с тем возникает опасность инфи­цирования сусла при температуре 20—40 "С вредными микроорга­низмами — сарциной, уксуснокислыми, молочнокислыми, бакте­риями группы кишечной палочки: Coliaerogenes, Escherichia coli, Aerobacter aerogenes и др. При главном брожении их развитие по­давляется в результате снижения pH, и при значении 4,4 они не ока­зывают влияния на дрожжи.

Количество взвесей в сусле зависит от содержания азота в зерне,

концентрации сухих веществ сусла, нормы внесения хмеля, способа затирания, продолжительности и интенсивности кипячения сусла с хмелем.

При охлаждении и осветлении сусла в среднем на 0,5 % увеличи­вается концентрация сусла за счет испарения воды.

СБРАЖИВАНИЕ ПИВНОГО СУСЛА

Основными результатами сбраживания пивного сусла являются снижение концентрации сусла, образование основных и побочных продуктов брожения, флокуляция дрожжей, снижение pH и rН₂, повышение температуры.

Состав сусла во время брожения изменяется за счет сбраживания Сахаров, потребления веществ сусла на построение новой массы дрожжей, выделения в среду веществ дрожжами в процессе их жиз­недеятельности.

Сбраживание сахаров

В результате брожения Сахаров в пиве накапливаются спирт, ди­оксид углерода и различные побочные продукты. До 75 % экстракта сусла состоит из сбраживаемых сахаров. Несбраживаемая часть эк­стракта представлена декстринами, белками и минеральными ве­ществами.

Диффузия сахара в дрожжевые клетки и спирта из клеток в среду как хорошо растворимых веществ зависит фактически только от градиента концентраций. В интервале концентраций Сахаров в пив­ном сусле осмотическое давление изменяется пропорционально со­держанию сахара в среде. Благодаря сорбции Сахаров дрожжевой клеткой на ее поверхности поддерживается достаточно высокая концентрация питательных веществ, что обеспечивает хорошие ус­ловия для диффузии сахара внутрь клетки. При этом уровень ад­сорбционного равновесия зависит от температуры среды: чем она выше, тем быстрее достигается равновесное состояние.

Отдельные сахара сусла сбраживаются в определенной последо­вательности в зависимости от скорости диффузии в дрожжевую клетку. Быстрее всех сбраживаются фруктоза и глюкоза. Сахароза инвертируется до глюкозы и фруктозы в начале брожения под дей­ствием фермента ß-фруктофуранозидазы, находящейся в цитоплаз­ме дрожжевой клетки.

После исчезновения в сусле моносахаров дрожжи начинают по­треблять мальтозу, предварительно гидролизуя ее ферментом α-глюкозидазой до глюкозы. Изменение активности α-глюкозидазой и ß-фруктофуранозидазы дрожжей в ходе сбраживания сусла штаммами 11 и 776 представлено в табл. 29.

Мальтотриозу дрожжи потребляют при главном брожении и при дображивании. Но в сусле, богатом моно- и дисахарами, этого мо­жет и не произойти.

Эффективность сбраживания сахаров сусла определяется дей­ствительной степенью сбраживания и содержанием этанола. Дина­мика изменения этих показателей при сбраживании различными расами дрожжей показана в табл.

Характерно, что наиболее высокую скорость сбраживания сахаров обеспечивают те расы, у которых максимальная бродильная ак­тивность наблюдается на третьи сутки брожения.

Быстросбраживающие расы по сравнению со среднесбраживающими отличаются большей скоростью усвоения глюкозы и мальто­зы в начале процесса, и период, предшествующий началу потребле­ния мальтозы, у последних рас более продолжителен. Для сбражи­вания пивного сусла, содержащего повышенную концентрацию глюкозы, целесообразно использовать дрожжи 11, 8а(М) — у них подавление активности системы транспорта мальтозы в клетку пре­кращается при сравнительно высокой концентрации глюкозы — 0,7—0,8 %. Если в сусле содержится более 1,5% глюкозы, то умень­шается скорость размножения дрожжей и увеличивается число кле­ток, ухудшается флокулирующая способность дрожжей в пиве, воз­растает концентрация диацетила.

Высокую скорость сбраживания сахаров дрожжами обеспечива­ет и определенное соотношение их содержания к количеству усвоя­емого азота в сусле: 325:1 — 375:1.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: