Затирание зернопродуктов

 

Цель затирания - перевод в раствор экстрактивных веществ сырья при помощи воды определенной температуры и собственных ферментов солода.

Количество зернового сырья, предназначенного для затирания, называется засыпью, а необходимое количество воды - наливом. Соотношение воды и зернопродуктов лежит в пределах 1:4-1:5. Смесь дробленых зернопродуктов и воды - затор.

Солод и другие зернопродукты состоят из растворимых и не растворимых в воде соединений. Водорастворимые вещества легко и быстро переходят в раствор без участия ферментов. Но таких веществ в сырье мало (10-15 % к массе сухих веществ в солоде, в ячмене - в два раза меньше).

Нерастворимая часть зерна - крахмал, белки, некрахмальные полисахариды. Для перевода этих соединений в растворимое состояние их подвергают ферментативному гидролизу в ходе затирания.

Гидролиз крахмала. Происходит под действием амилолитических ферментов (α- и β-амилаз). Расщепление крахмала на продукты, которые не дают с йодом цветной реакции, называется осахариванием. Оно протекает в три стадии: клейстеризация, разжижение и собственно осахаривание.

Клейстеризация происходит при нагревании суспензии крахмала в воде, в результате образуется вязкий клейстер. Температура клейстеризации ячменного крахмала 75-80 ºС, солодового - 60 ºС.

Разжижение - результат действия α-амилазы. В итоге вязкость крахмаль-ного клейстера снижается.

Осахаривание происходит при совместном действии α- и β-амилаз.

Основные продукты гидролиза крахмала под действием:

- α-амилазы - низкомолекулярные декстрины, мальтоза, глюкоза;

- β-амилазы - высокомолекулярные декстрины, мальтоза, мальтотриоза.

Оптимальные условия действия:

- α-амилазы - температура 70 ºС; рН 5,7;

- β-амилазы - температура 60-65 ºС; рН 4,8.

Во время выдержки затора при температуре 63 ºС (мальтозная пауза) - образуется большое количество мальтозы, при температуре 70 ºС (пауза осахаривания) образуется как мальтоза, так и декстрины.

Общее количество сбраживаемых сахаров (глюкоза + мальтоза) должно составлять 50-60 %.

Гидролиз белков. При смешивании солода с водой в раствор переходит часть азотистых веществ (растворимые белки, полипептиды и аминокислоты, которые образовались при проращивании). Гидролиз основной части белков протекает под действием протеолитических ферментов: эндо- и экзопептидаз.

Основные продукты гидролиза. Эндопептидазы гидролизуют белки до полипептидов и пептидов. Экзопептидазы расщепляют пептиды и полипептиды до аминокислот. В основном, при затирании действует первая группа ферментов, так как они термостабильны и сохраняют свою активность при сушке солода.

Оптимальные условия действия:

- эндопептидаз - температура 45-50 ºС, рН 4,6-5,0;

- экзопептидаз - температура 40-45 ºС, рН 7-8.

При затирании проводят белковую паузу при температуре 50-52 ºС.

Гидролиз некрахмальных полисахаридов способствует снижению вязкости затора и улучшению фильтрации, а также облегчает доступ амилаз и протеаз к содержимому клеток. Происходит под действием комплекса цитолитических ферментов.

Основные продукты гидролиза - гексозы и пентозы.

Оптимальные условия цитолиза: рН 4,5-4,8; температура 40-45 ºС (цитолитическая пауза).

Гидролиз фосфорорганических соединений. Происходит под действием фермента фитазы. Она отщепляет от фитина инозитфосфорную кислоту, а затем расщепляет ее на шестиатомный спирт инозит и фосфорную кислоту. Образующиеся фосфаты создают буферность затора и используются при брожении в процессах фосфорилирования сахаров. Оптимальные условия действия: температура 48 ºС, рН 5,2.

Действие основных групп гидролитических ферментов лучше протекает в слабокислой среде, поэтому затор подкисляют молочной кислотой или гипсом.

Глубину ферментативных процессов регулируют температурой, продолжительностью пауз, рН среды и кипячением отдельных частей затора.

Приготовление пивного сусла осуществляется в варочных агрегатах. Это комплекс, состоящий из заторного, фильтрационного и сусловарочного аппаратов, соединенных трубопроводами между собой. Они бывают двух-, четырех и шестиаппаратные в зависимости от количества входящих в их состав котлов. Например, 6-аппаратные состоят из 2-х заторных, 2-х фильтрационных и 2-х сусловарочных аппаратов.

Затирание проводят двумя основными способами: настойным и отварочным. Каждый из них имеет несколько разновидностей.

Настойные способы характеризуются медленным нагреванием всего затора до 75 ºС без кипячения. Способ непродолжителен, сусло по углеводному и азотистому составу лучше, энергоемкость меньше, однако высокий выход экстракта обеспечивается только при переработке солода хорошего качества.

Пример настойного способа затирания. Дробленый солод смешивают с водой при температуре 40-45 ^оС и медленно нагревают по следующему режиму:

 

 

Далее затор направляют на фильтрацию.

Отварочные способы отличаются кипячением отдельных частей затора (отварок) и последующим смешиванием их с некипяченой частью. При этом температура всего затора повышается до 75 ºС. Отварки проводят с целью улучшения разваривания и клейстеризации крахмала, что в дальнейшем облегчает ферментативный гидролиз и, в конечном итоге, увеличивает выход экстракта. Различают одно-, двух- и трехотварочные способы.

Пример одноотварочного способа затирания.

В первом заторном котле дробленый солод смешивают с водой с температурой 54-56 ºС. Температура затора становится равной 50-52 ºС. При этой температуре затор выдерживают 30 мин (белковая пауза).

Затем отбирают 1/3 густую часть (отварка) во второй заторный котел и проводят процесс затирания по следующему режиму:

 

 

Затем отварку возвращают в первый котел и объединяют обе части затора. Температура становится равной 62-63 ºС. Далее процесс ведут по режиму:

 

 

Полноту осахаривания проверяют по йодной пробе. Скорость подогрева затора - 1 ºС в минуту.

Так как солод является дорогостоящим сырьем, то в настоящее время часть солода заменяют несоложеным ячменем в количестве 15-30 %. В этом случае при затирании используют ферментные препараты: Амилосубтилин Г10х, Амилоризин П10х, МЭК и другие.

 

5. Фильтрование затора

 

Цель фильтрования - отделение жидкой части затора (сусла) от твердой (дробины).

Разделение затора проводят на фильтрационных аппаратах (чаще всего) или фильтр-прессах. В первом случае фильтруют через слой дробины высотой 30-40 см, во втором - через ткань. Основой фильтрующего слоя в фильтрационном аппарате является шелуха.

Процесс фильтрования делится на две стадии: сначала отделяют первое сусло, а затем горячей водой вымывают из пивной дробины оставшийся в ней экстракт.

Температура при фильтрации и промывке должна быть 75-80 ºС. Общая продолжительность процесса 5-6 час. Концентрация первого сусла 15-17 %.

Промывные воды с концентрацией сухих веществ больше 0,5 % присоединяют к первому суслу, с меньшей концентрацией - используют для последующих циклов затирания вместо воды. Солодовая дробина - ценный отход производства, идет в основном на корм скоту.

6. Кипячение сусла с хмелем

 

После фильтрации первое сусло и часть промывных вод самотеком поступает в сусловарочный котел, где происходит кипячение сусла с хмелем. В процессе кипячения достигаются следующие цели:

Ароматизация сусла. Из хмеля извлекаются горькие и ароматические вещества, что обусловливает хмелевой вкус и аромат пива.

Стабилизация состава сусла за счет инактивации ферментов при высокой температуре.

Коагуляция белков. Происходит за счет взаимодействия фенольных веществ хмеля, имеющих отрицательный заряд, с положительно заряженными белками сусла. В результате образуются нерастворимые белково-фенольные комплексы, которые выпадают в осадок. Это приводит к осветлению сусла и повышению коллоидной стойкости пива.

Стерилизация сусла. Высокая температура способствует гибели микроорганизмов, что обусловливает в дальнейшем нормальное протекание процесса брожения и получение биологически стойкого продукта.

Упаривание сусла. После добавления промывных вод сусло сильно разбавляется. Кипячение сопровождается значительным испарением воды. К концу процесса для каждого сорта пива должна быть достигнута необходимая экстрактивность начального сусла: для Жигулевского 11 %; Московского 13 %; Рижского 12 % и т.д.

Продолжительность кипячения 1,5-2,0 час. Проводится в сусловарочном котле.

Количество вносимого хмеля, в основном, зависит от типа и сорта пива, качества хмеля (содержания α-кислоты). Например, для Жигулевского 18-22 г/дал; Рижского 30 г/дал. Норма внесения хмеля пересчитывается исходя из содержания в нем a-кислоты (чем ее больше, тем меньше расход хмеля).

Вносят хмель в 1, 2, 3 или 4 приема. Например, в два приема для 11 %-го сусла рекомендуется вносить 90 % хмеля через 10 мин после закипания сусла и 10 % за 30 мин до окончания кипения.

Часть шишкового хмеля можно заменять (до 50 %) хмелевыми препаратами (брикетированным, гранулированным хмелем, экстрактами).

Главный показатель окончания кипячения - концентрация сухих веществ сусла. Кроме того, измеряют его объем.

Хмелевая дробина содержит около 20 % общего количества горьких веществ хмеля. Имеет темно-бурый цвет и горький вкус. На корм скоту ее используют только в смеси с пивной дробиной или же используют в качестве подстилки для скота.