Пивоварение и виноделие

 

Производство пива может служить хорошей иллюстрацией ряда рассмотренных выше общих технологических принципов ферментативных процессов. Сначала ячмень инкубируют при определенных температуре и влажности в течение 2—6 сут до прорастания зерен. На этой стадии, называемой соложением, индуцируется образование активных α- и β-амилаз, а также протеолитических ферментов. Затем зерна тщательно высушивают.

Питательную среду для роста дрожжей, называемую пивным суслом, приготавливают путем затирания солода — тщательно контролируемого нагревания смеси солода, крахмала и воды. Успех операции затирания зависит от множества превращений в сложной смеси субстратов и ферментов. В смеси солод — крахмал белки и углеводы должны быть гидролизованы, поскольку участвующие в стадии ферментации дрожжи способны утилизировать в качестве питательных веществ только простые сахара и аминокислоты. С другой стороны, полный гидролиз нежелателен, поскольку декстрины, пептиды и пептоны придают пиву специфический вкус и консистенцию. Ситуация еще более осложняется из-за участия в образовании сусла различных гидролитических ферментов. Для оптимизации этого сложного процесса используются тщательно отработанные методики, включающие изменение температуры от 40 до 100 °C по определенной программе (табл. 12.19).

 

Таблица 12.17. Микробиологические способы производства химических продуктов массового производства (М — микробиологические процессы; X — химические процессы)^а

 

Таблица 12.18. Производство кислородсодержащих органических веществ на основе возобновляемых источников^а

 

Таблица 12.19. три гидролитических фермента, участвующих в образовании солода; ферменты обладают различными субстратной специфичностью и кинетическими характеристиками [23]

Полученный таким путем продукт содержит смесь питательных веществ для дрожжей и вкусовых веществ в удовлетворительном соотношении.

На следующей стадии пивное сусло осветляют и затем кипятят в течение примерно 2 ч, периодически добавляя хмель (спелые, высушенные шишки хмеля), который придает пиву специфический вкус, аромат и окраску и одновременно оказывает антибактериальное действие. Стерилизованное таким путем сусло охлаждают и инокулируют соответствующим штаммом пивных дрожжей (Saccharomyces cerevisiae). Дрожжи культивируют сначала в аэробных, а затем в анаэробных условиях, обеспечивающих образование этанола и CO₂. Наконец, пиво осветляют, пастеризуют, выдерживают и расфасовывают.

Масштабы пивоваренной промышленности впечатляют. В 1975 г, промышленность США продала 160 млн. баррелей (25 438 млн. литров) пива. Затраты на производство этого количества пива распределялись приблизительно таким образом (в млн. долл.): стоимость солода 610, других зерновых 188, хмеля 49, оплата труда производственных рабочих 860, упаковка и расфасовка 2500, топливо, электроэнергия и вода 80, транспортные расходы 360, оборудование и модернизация 600, реклама 230.

На рис. 12.6 приведена операционная карта обычного винодельческого процесса. Сырьем для производства вин могут быть практически любые спелые фрукты или растительные экстракты, содержащие от 12 до 30% сахара (в соке). Ферментацию проводят или с участием дикого штамма дрожжей, имеющегося в кожуре винограда или фруктов, или путем внесения определенной культуры дрожжей в пастеризованные фруктовые соки.

Во многих анаэробных процессах брожения культуру дрожжей сначала выращивают в соке до необходимой массы в аэробных условиях, причем наряду с биомассой образуется диоксид углерода. Последующая ферментация, приводящая к получению 7—15%-ного раствора этанола и выделению дополнительного количества CO₂, проводится в анаэробном режиме. Некоторые органические кислоты, образующиеся в процессе брожения, впоследствии разрушаются бактериями, что придает винам характерный вкус и аромат («букет»). Тип полученного вина зависит от сырья (различные сорта винограда, абрикосы, персики и т. д.), штаммов дрожжей и бактерий, участвующих в брожении, послеферментационной обработки (например, крепления, т. е. добавления спирта), а также от ряда операций, предшествующих разливу, в том числе от механических воздействий, нагревания, охлаждения и старения (выдержки).

Мировое производство вин в основном сосредоточено в европейских странах (почти 80%), а на американском континенте производится только 15% вин. Вина производятся самыми различными предприятиями — от крупномасштабных до очень мелких («семейного» типа). Оценка качества вин весьма сложна и включает дегустацию, т. е. оценку вкусовых качеств (кислотности, сахаристости, крепости и терпкости, обусловленной наличием таннина), внешнего вида (цвета, прозрачности, отсутствия осадка), аромата и букета, а также послевкусия (сложный показатель, включающий остающийся привкус).