Процессы брожения и созревания пивного сусла

   МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

       ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО                             ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 

КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ

            ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

 

 

Кафедра технология бродильных производств и консервирования

 

 

 

Курсовая работа

Тема: Процессы брожения и созревания пивного сусла.

Метаболизм дрожжей.

 

 

 

Выполнила студентка: Афанасьева Е.Б

Факультет технологический

Спец.140500, 4 курс

Принял преподаватель:

Доц. Тихомирова Е.А.

 

Кемерово 2010 г.

1.Введение

      Пиво- слабоалькогольный, жаждоутоляющий, игристый напиток с характерным хмелевым ароматом и приятным горьковатом привкусом. В пиве кроме воды, этилового спирта и диоксида углевода содержится значительное количество питательных и биологически активных веществ: белков, углеводов, микроэлементов и витаминов.

     По цвету пиво делится на светлое и темное, а в зависимости то вида применяемых дрожжей – на пиво низкого и верхового брожения.

     Около 90 % производимого пива низового брожения приходится на светлые сорта, для которых характерны тонкий, слабо выраженный солодовый вкус, хмелевой аромат и ярко выраженная хмелевая горечь. Их готовят из светлого пивоваренного солода с добавкой несоложеных материалов (ячменя, рисовой сечки, обезжиренной кукурузы, сахара), воды, хмеля или хмелевых препаратов. Первые эксперименты по низовому брожению начали проводится в Германии .После изучения и воспроизводства различных видов дрожжей популярность приготовления пива эти м способом резко возросла. Появилось пиво, способное сохраняться несколько месяцев.

     Брожение- это сложный биохимический процесс превращения веществ питательной среды в новые вещества под действием микроорганизмов и ферментов, вырабатываемыми микроорганизмами.

     Получение пива ,кваса, вина и спирта основано на брожении.

 

1.1.Вода

     Соли, содержащиеся в ней, влияют на вкус, аромат, цвет, органолептические показатели пива. Для приготовления светлых сортов пива используют в основном мягкую воду. Для темного пива жесткость воды может быть выше. В жесткой воде хмель дает более грубую горечь, цвет сусла получается более темным. К тому же вода, употребляемая для пивоварения, должна иметь слабокислую или нейтральную реакцию. Регулировать это можно за счёт способов водоподготовки: реагентного, ионообменного, электродиализного и мембранного. Для удаления неприятного запаха воду дезодорируют путем пропускания через колонку, заполненную активированным углем. Щелочная вода для пивоварения непригодна.

1.2.Дрожжи

     Это одноклеточные микроорганизмы, грибы, растительного происхождения, которые являются возбудителями брожения, используемые для приготовления хлеба, вина, пива, кваса, виски и др. путем брожения. Для пивоварения используются пивные дрожжи, годные для многократного производства. На эти микpооpганизмы могут быть установлены авторские права. Многие пивные компании используют свои особые дрожжи, штаммы которых содержится в секрете.

 

1.3.Несоложёное сырье.

 

     Ферментативный потенциал солода достаточен, чтобы расщеплять добавочное количество крахмала. Поэтому во всем мире часть солода в среднем порядка 15-20% - заменяют несоложеными зернопродуктами. Это сырье, более дешевое, чем сравнительно дорогой солод, принято называть несоложеным сырьем. Особенно популярны такие виды зерновых, которые возделываются в данном регионе в сравнительно большом объеме, например: в Америке - кукуруза и рис; в Азии - рис; в Африке - сорго. 

1.3.1.Кукуруза 
     Кукурузу (зерно) убирают с влажностью 25-30% и высушивают до влажности 10-14%. Сухое вещество кукурузного зерна состоит на 76-78% из углеводов, на 9-12% из белка и 45% из масла, а также из небольшого количества сырой клетчатки и минеральных веществ. Масло содержится в зародыше зерна. Поскольку следует помнить о вредном влиянии масла на пену, у кукурузы перед переработкой удаляют зародыши, практически исключая тем самым масло. Такая кукуруза содержит еще около 1% масла (при допустимом его количестве в 1,5%). Содержание белка при переработке на крупу и хлопья понижают до 7-9%. Этот белок в основном остается в процессе затирания нерастворенным, так что с содержанием белка, несколько меньшим в кукурузе, следует считаться, и это может особенно сказаться на снабжении дрожжей низкомолекулярными соединениями азота.

     Кукурузный крахмал по внешнему виду примерно соответствует крахмалу ячменя. Температура клейстеризации кукурузного крахмала составляет 60-70 °С, и поэтому особых проблем при его переработке ожидать не следует. Содержание экстракта в кукурузе без зародышей составляет 88-90% на АСВ (= 7778% на ВСЕ), то есть приблизительно такое же, как у солода.

Перед переработкой кукурузу в сухом  состоянии освобождают от зародышей, причем зародыши вместе с шелухой  удаляются с помощью плоского вибросита, подключенного к системе  аспирации. Кукурузу можно перерабатывать в следующие продукты: 
- кукурузную крупку; 
- кукурузные хлопья; 
- рафинированную крупу; 
- кукурузньй сироп.

1.3.2.Кукурузная крупка 
     Эта крупка характеризуется относительно крупным размером частиц (0,3-1,5 мм). Размельчение может проводиться на мельнице для несоложеного сырья непосредственно на пивоваренном предприятии. Кукурузную крупку предварительно обрабатывают в заторном котле для разваривания несоложеного сырья приблизительно с одной четвертой частью солодового затора.

1.3.3.Кукурузные хлопья 
     Легко увлажняемую крупку раскатывают на вальцах в плоские хлопья и при этом клейстеризуют. В таком виде хлопья можно затирать без предварительного растворения.

1.3.4.Рафинированная крупка 
     Крупка замачивается в течение 30-40 часов в теплой воде при 50 °С; при этом вода обрабатывается SO2, чтобы подавить развитие микроорганизмов. Зерна дробятся в мельнице, а зародыши удаляются в разделительном устройстве. После этого крахмал отделяют от мягких оболочек и белка путем сепарации, а сырой крахмал перед сушкой многократно промывают. Этот процесс осуществляют на специальных установках вне пивоваренного предприятия. Частицы полученного кукурузного крахмала очень мелкие (средняя величина частиц примерно 0,2 мм). Эта рафинированная крупка доставляется на пивоваренное предприятие в специальных автомашинах. Из-за малых размеров частиц возникает опасность взрыва пыли. Рафинированная крупка состоит из чистого кукурузного крахмала, очень легко клейстеризуется и может хорошо разжижаться.

 

1.3.5.Кукурузный сироп 
     Изготовляется из невысушенной рафинированной крупки. Крахмал с помощью гидролиза расщепляется до Сахаров. Состав кукурузного сиропа может меняться в довольно широких пределах. Его определяют по декстрозному эквиваленту (ДЭ) - содержанию редуцирующих Сахаров. Поэтому осахаренный сироп с 95 ДЭ содержит практически только глюкозу.

 
1.3.6.Рис

 
     Для производства пива применяют рисовую сечку, то есть раздробленные зерна, получаемые при обмолоте и полировке риса, но потерявшие при этом только внешний вид. Зерно риса имеет влажность около 12-13%. Сухое вещество риса состоит на 85-90% из крахмала, на 5-8% из белка, на 0,2-0,4% из масла и небольшого количества минеральных веществ. Рис обладает высокой крахмалистостью. Крахмал риса состоит из отдельных ассоциированных зерен своеобразной формат. Рисовый крахмал очень сильно набухает и клейстеризуется при температуре 70-85 °С. При этом определенные сорта и виды риса из районов с жарким климатом склонны к повышенным температурам клейстеризации (80-85 °С), что следует обязательно учитывать при переработке риса.

     Небольшое количество белка, имеющееся в рисе, при последующем затирании плохо растворяется, так что необходимый для дрожжей свободный аминный азот (FAN) должен добавляться из солодового затора. Таким образом, рис - либо размалывают непосредственно на пивоваренном заводе в крупку, либо используют готовую рисовую крупку и вместе с частью солодового затора предварительно разваривают в заторном котле для несоложенного сырья, или перерабатывают в рисовые хлопья; при этом он клейстеризуется и без дальнейшей предварительной подготовки добавляется в заторный чан.

 
1.3.7.Ячмень 
     Ферменты солода могут без проблем осахаривать 15-20% ячменя в виде несоложеного сырья. Ячмень может дополнительно перерабатываться в форме: дробленого ячменя; хлопьев ячменя, очищенного или не очищенного от мякинной оболочки. Более низкая по сравнению с солодом стоимость ячменя входит в противоречие с более низким выходом экстракта. При его переработке проблемы могут возникнуть из-за того, что Р-глюкан в связи с отсутствием стадии солодоращения еще недостаточно растворился и, соответственно, при затирании будет недостаточно расщепляться. В связи с этим можно ожидать проблем при фильтровании пива.

1.3.8.Ячменный сироп 
     Ячменный сироп можно производить непосредственно на пивоваренном предприятии, где ячмень измельчается и расщепляется добавленными ферментами при обычной температуре затирания. При этом образуются не только мальтоза и декстрины, но происходят и другие процессы распада (расщепление белков, Р-глюкана и т. д.), как при затирании, так что в результате получают похожий на затор сироп, который нужно сгустить и применять как добавку.

 
1.3.9.Сорго 
     Крупное зерно сорго — это вид зерновых продуктов, получаемых при выращивании этих растений в сравнительно жарких и засушливых регионах Африки. В противоположность крупному мелкозерновое просо (Millet-nirsen) возделывают и в Европе (птичий корм). Для производства пива используют обычно только крупнозерновое сорго, которое имеет различные сорта с типами сопретий «початок» и «метелка», возделываемые главным образом в качестве продукта питания.

     Естественно, что во многих африканских странах все больше стремятся использовать в качестве источника экстракта для пивоварения местное сырье (сорго) и, кроме того, стараются произвести из него солод, чтобы таким образом сэкономить на дорогом импорте. Помимо этого, его климатические условия во многих странах Африки не позволяют выращивать пивоваренный ячмень. Так как сорго прорастает, то у него, естественно, развивается и ферментный потенциал, с помощью которого можно расщеплять компоненты зерна. Этот потенциал у сорго, однако, все же меньше, чем у ячменя. Возделывание сорго, а также его уборку осуществляют в сезон дождей, поэтому приходится считаться с сильным заражением его микроорганизмами, особенно плесневыми грибами. Чтобы исключить порчу, убранный урожай необходимо специально обрабатывать.

 
1.3.10.Пшеница 
     Пшеница редко перерабатывается как несоложеное сырьё, но часто применяется в виде солода, например, для производства пива верхового брожения типа Hefeweizen, Weibier и др. Благодаря высокой экстрактивности доля пшеничного солода при производстве пшеничного пива находится в пределах 50-60%. В качестве пивоваренных используются только некоторые сорта пшеницы, причем большим спросом пользуются озимые сорта из-за более низкого содержания белка и повышенного содержания экстракта, а также как дающие более светлое пиво.

     Для пшеничного белка характерна клейковина. Под этим названием понимают смесь различных белковых субстанций, составляющих около 80% общего белка. В клейковине содержатся прежде всего глютелин и глиадин (вместо гордеина ячменя). Глютеном называют клейкую, тянущуюся массу, поставленную и вымешанную из пшеничной муки с водой, которая при высушивании становится роговидной. Для пивоваренных целей нежелательно подвергать солодоращению высокобелковистую пшеницу, так как она плохо поддается переработке.

 
1.3.11Сахарный колер 
     Сахарный колер применяют для окрашивания темного пива верхового брожения. Колер получают путем сильного нагревания глюкозного сиропа с низким содержанием декстринов в щелочной среде; при этом образуются тёмные, водорастворимые продукты перегруппировки, обладающие сильной красящей способностью (18 000 единиц по ЕВС). Путем их разведения и получают сахарный колер. Колер можно добавлять в сусло или в пиво в том случае, если он биологически безупречен и не приводит к помутнению пива. С его помощью, так же как с помощью красящего пива (Farbebier) можно без проблем регулировать цветность пива. Согласно немецкому Закону о чистоте пивоварения применять сахарный колер для производства пива запрещено, и вместо него применяют специальный продукт — красящее пиво.

 
1.3.12.Сахар 
     Если пиво выпускается не в соответствии с немецким законом о чистоте пивоварения, то для подслащения напитка возможно применение сахара (сахарозы) в форме неотбеленого кристаллического сахара. Из всех свойств сахара прежде всего интерес представляет его растворимость, которая в воде очень велика. При 20 °С в 100 частях воды растворяется 204 части сахара. Концентрированный раствор сахара в воде называют сиропом, и для его получения сахар растворяют в воде. При температуре 15-20 °С в раствор переходит от 66,3 до 67,1% сахара. Сахарный сироп изготовляется как минимум 65%-ным - тогда он хорошо хранится и не подвержен воздействию микроорганизмов, так как последние в высококонцентрированном растворе плазмолизируются. Чаще сахар растворяют в холодной воде, но иногда - и в горячей.

     Для производства пива, приготавливаемого без соблюдения немецкого Закона о чистоте пивоварения, сахар можно добавлять в готовое сусло в целях повышения содержания сбраживаемого экстракта. В небольших количествах добавка сахара не влияет неблагоприятно на вкус пива; однако следует учитывать, что в сахаре не содержится продуктов распада белков, и поэтому содержание аминного азота в сусле может оказаться недостаточным, что может привести к затруднениям при брожении. Использование сахара как «поставщика» экстракта имеет смысл лишь в тех редких случаях, когда имеется источник дешевого сахара - ведь экстракт из зерна, как правило, намного дешевле.