Хмель в пивоварении Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Хмель

в пивоварении

А.В. Христюк, Г.И. Касьянов

Кубанский государственный технологический университет

Препараты хмеля для пивоварения придают пиву специфический горький вкус и аромат, который передают пиву эфирные масла хмеля. Хмель служит натуральным консервантом пива, повышает его пенообразующую способность, способствует осветлению сусла и пива за счет осаждения белков [1].

Известно более 100 сортов культурного хмеля, выращиваемого на плантациях Австрии, Америки, Англии, Германии, Китая, Украины и Чехии. В России хмель выращивают в районах Поволжья, в частности в Чувашии. В странах с развитым хмелеводством выращивают высокоурожайные сорта с повышенным содержанием а-кислот.

В пределах Европейского сообщества среди товарных сортов хмеля различают сорта: тонкоароматные (чешские — Saaz, немецкие — Spät, Tettnan-ger), ароматные (английские — Fuggle, американские — Cascade, Willamette), чешские — Sladek, немецкие — Hers-brucker, Hallertauer, Select, Tradition, польские — Lublin, словенские Golding, французские — Strisselspalt) [2].

Сорта хмеля, выращиваемые в разных странах, и их химические показатели приведены в табл. 1.

Ценным компонентом хмеля считается лупулин, который представляет

собой клейкие зернышки, находящиеся на внутренней стороне прилистников.

Уборка хмеля начинается в августе, при достижении технической зрелости шишек. В этот период лупулин становится золотисто-желтым, а прикрепленные к основанию шишки кроющие листочки приобретают фиолетовую окраску. Большая часть убранного хмеля перерабатывается в экстракт и гранулы, а часть используется в натуральном виде. Сушка шишек хмеля позволяет снизить влажность с 80 до 8-14 %. С целью предупреждения изменения качественного состава эфирных масел, горьких веществ и полифенолов в период сушки используют «мягкие» режимы сушки, при которых температура не превышает 50 °С, скорость тепло-

Таблица 1

Производитель, страна Торговая аббревиатура Содержание а-кислот, % Содержание когумулона, мас. % Содержание фарнезена, %

Двойного назначения

Perle (Германия) HPE 6,6 28-32 0,0

Premiant (Чехия) CZ-PR 8,6 19-23 0,5-3,0

Marynka (Польша) PL-MA 8,5-9,5 26-33 1,8-2,2

Hiiller Biterer (Германия) HHU 6,3 27-30 <0,1

Super Steier (Словения) SI-SU 5,8 22-25 <0,1

Горькие

Northern Brewer (Германия) HNB 7,7 28-31 <0,1

Brewers Gold (Германия) HBG 6,4 40-48 0,0

Spalt Record (Германия) SRE 6,4 25-27 <0,1

Orion (Германия) HOR 7,5 27-30 0,0

Pride of Ringwood (Австралия) AU-PR 8,5 33-39 <0,1

Bullion (США) US-BU 8,5 35-40 <0,1

Cluster (США) US-CL 7,0 36-42 <0,1

China Cluster (Китай) CN-CL 6,5 32-43 <0,1

Golding (Англия) GB-GO 5 2 42-48 <0,1

Очень горькие

Magnum (Германия) HHM 13,0 24-25 <0,1

Taurus (Германия) HTU 13,0 23-25 0,2

Nugget (США) US-NU 14,0 23-30 <0,1

Target (Англия) GB-TA 11,0 29-35 <0,1

Columbus (США) US-CO 14,0-16,0 30-35 <0,1

Chinook (США) US-CH 12,0-14,0 36-42 <0,1

Galena (США) US-GA 12,0-14,0 38-42 <0,1

Общие смолы

(растворимые в холодном метаноле и диэтиловом эфире)

Твердые смолы

Нерастворимые в гексане (подробно не определяются)

Рис. 1. Классификация хмелевых смол

го воздуха 0,4 м/с. Чрезмерное высушивание приводит к потерям эфирного масла и а-кислоты. В период сушки или после хмель обрабатывают парами диоксида серы, что позволяет замедлить процесс старения хмеля при хранении. Высушенный хмель обрабатывают на ситах с целью удаления крупных примесей, прессуют, а затем упаковывают в тканевые тюки, полиэтиленовую пленку или баллота.

Средний химический состав высушенных шишек хмеля следующий (%): влажность — 10-14, общие смолы — 10-20, эфирные масла — 0,4-2,0, липиды и воски — до 3, азотистые вещества — 12-22, полифенольные вещества — 4-14, углеводы — 2-4, минеральные вещества — 7-10, а-кисло-ты — 2-16, Р-фракция — 6-9, клетчатка — 12-16.

2007

10

Содержание горьких веществ в хмеле зависит от сортовых особенностей и других факторов. Пивоваренную ценность хмеля определяют по содержанию в нем а-кислот. Несмотря на все это, ароматные сорта, более бедные горькими веществами, выращиваемые особенно в Германии и Чешской Республике, занимают важное место на мировом рынке. Отличительный признак сорта — содержание гумулона, когумулона и адгумуло-на. Хмель содержит от 14 до 18,5-21 % горьких веществ, которые являются наиболее важной и характерной составной частью хмеля. Они придают пиву горький вкус, способствуют пеностойкости и обладают антисептическим действием на

микроорганизмы. Международной практикой установлена следующая классификация хмелевых смол (рис. 1).

Горькие вещества не являются однородным химическим соединением, а представляют собой смесь многих кислот и смол, которые преобразуются под влиянием кислорода, тепла и влаги.

Сумма горьких веществ хмеля составляет 10-25 % от общей массы и содержится в основном в зернышках лупулина. а-Кислоты (гумулоны), как и Р-кислоты (лупулоны), состоят из пяти гомологов. Химический состав горьких веществ хмеля очень сложен.

Содержание горьких веществ в различных сортах хмеля (в пересчете на сухое вещество) приведено в табл. 2.

Применение хмелевых порошков и гранул для охмеления пива имеет ряд недостатков, в связи с чем многие пивова-

X

ры предпочитают использовать хмелевые экстракты. Однако применение пожаро-взрывоопасных органических растворителей для извлечения ценных компонентов из хмеля ограничивает возможности их использования. Кроме того, при отгонке растворителей из мисцеллы удаляются легколетучие компоненты эфирных масел, а остаточные количества растворителей в экстракте (до 2,2 %) не безвредны в физиологическом отношении.

В последние годы особую популярность получил способ извлечения горьких и ароматических веществ хмеля с помощью экологически чистого экс-трагента — диоксида углерода в до- и сверхкритическом состояниях [3, 5, 6].

Применение СО2-экстракта хмеля в пивоварении подтвердило целесообразность развития этого направления. В дальнейшем была проделана большая

работа по совершенствованию техники и технологии получения и применения СО2-экстрактов хмеля.

На рис. 2 приведена схема усовершенствованной установки, разработанной с участием авторов, в которой предусмотрена возможность осуществления процесса совмещенной до- и сверхкритической экстракции, точного регулирования параметров процесса и отбора экспресс-проб.

Предварительно измельченный и про-лепесткованный хмель с влажностью 10-12 % загружают с помощью сетчатых кассет в экстракторы 4, после герметизации которых из аппаратов удаляют остатки воздуха с помощью вакуум-насоса Н2. Из сборника 3, при открытых вентилях В6 и В7 в экстракторы подают жидкий СО2, который пропитывает сырье. Процесс проточной экстракции осуществляют при открытых вентилях В11 и В12, подавая мисцеллу в испаритель 8, внутри которого циркулирует теплая вода. Из-за разницы температур растворитель резко вскипает и через вентиль В2 направляется в конденсатор 2, где остужается. Цикл экстракции многократно повторяется, а готовый экстракт сливается в сборник 7.

На приведенной установке апробирован способ повышения эффективности процесса извлечения ценных компонентов из сухого хмеля за счет двухступенчатого сброса давления. Слив мисцеллы с периодичностью 25 мин каждый позволяет сократить продолжительность процесса извлечения остаточных веществ в 1,2 раза.

Конструкция такой установки существенно отличается от уже известных резервированием и подачей сжиженного диоксида углерода в систему, наличием фильтров очистки растворителя и мисцеллы, установкой ультразвуковых устройств в двух зонах экстрактора, пневмоплунжерного насоса с клапанной системой.

Методом препаративной газовой хроматографии определена последовательность извлечения ценных ком-

Таблица 2

Основные компоненты Сорта

Tettnanger Spalter Haller-tauer Hersbr. spat Record Northem Brewer Brewer Gold Perle

Общие смолы, °% 17,1 17,7 17,4 17,6 19,9 21,3 19,2 20,6

а-Кислота, %% 5,8 6,0 5,6 5,7 9,3 10,6 8,3 8,2

р-Фракция, °% 9,7 9,5 9,4 9,7 8,5 8,2 8,3 9,1

Твердые смолы, °% 1,6 2,2 2,4 2,2 2,1 2,5 2,6 3,3

°% к общим смолам:

а-кислота 33,9 33,9 32,2 32,4 46,7 49,8 43,2 39,8

р-фракция 56,7 53,7 54,0 55,1 42,7 38,5 43,2 44,2

твердые смолы 9,4 12,4 13,8 12,5 10,6 11,7 13,6 16,0

а-Кислота, р-фракция 1: 1,66 1: 1,58 1: 1,68 1: 1,70 1: 0,91 1: 0,77 1: 1,00 1: 1,12

1X1-

в,

©ХДХЙХС N

сбХсжаХс:

в„

А

А

Теплоноситель 40...50 °С

Рис. 2. Усовершенствованная технологическая схема установки для экстрагирования ценных компонентов из растительного сырья жидким диоксидом углерода: 1 — газгольдер; 2 — конденсатор; 3 — сборник; 4 — экстракторы; 5 — пульсатор; 6 — баллоны; 7 — сборник экстракта; 8 — испаритель; В-В13 — вентили; Н1 — насос высокого давления; Н2 — вакуум-насос; У — устройство для отбора экспресс-проб

5

6

Таблица 3

Показатель Гранулы СОГ экстракт

Анализы по классической методике

Общая смола,% на СВ 19,4 90,0

а-Кислоты,% 8,6 44,8

р-Фракция, % 8,5 44,4

Твердые смолы, % 2,3 0,8

% от общей смолы:

а-кислоты 44,3 49,8

р-фракция 43,8 49,3

твердые смолы 11,9 0,9

Таблица 4

Показатель Шишковый хмель Хмелевой порошок Концентрированный порошок Стандартный экстракт Экстракт смол С02-экстракт и шрот

Цветность, ед. ЕВС 7,5 7,5 7,3 7,3 7,1 7,0

pH 4,45 4,45 4,42 4,38 4,35 4,35

Горечь, ед. ЕВС 30,7 31,0 30,2 30,5 29,8 31,6

Полифенолы, мг/л 185,0 180,0 165,0 158,0 145,0 149,0

Антоцианогены, мг/л 55,0 55,0 48,0 45,0 42,0 42,0

Пеностойкость, с 124,0 123,0 126,0 126,0 128,0 128,0

Стабильность: 0 °С/40 °С/0 °С 1,1 1,4 0,8 1,2 0,8 1,7

Анализы с использованием ГЖХ

а-Кислоты, % на СВ 7,9 44,2

В том числе когумулон, %% 29,4 26,0

п-Гумулон, %% 53,5 54,7

Адгумулон, %% 17,1 19,3

р-Кислоты, %% на СВ 4,2 24,8

В том числе колумулон,%о 48,1 45,9

п-Лупулон, + 51,9 54,1

+ адлупулон, %%

понентов из хмеля: эфирное масло — Р-кислоты — а-кислоты [4,7]. В табл. 3 для сравнения приведен химический состав гранул и СО2-экстракта хмеля сорта Hallertauer.

Выполнены исследования по оценке важнейших качественных показателей пива, изготовленного с хмелем в виде порошков и экстрактов [78].

Показатели пива с различными хмелевыми препаратами приведены в табл. 4.

Как видно из данных табл.4, наибольшую стабильность имеет пиво, изготовленное с использованием СО2-экстракта хмеля и шрота после СО2-обработки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Меледина Т.В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. — С.-Пб.: Профессия, 2003.

2. Нарцисс Л. Пивоварение. Т. II. Технология приготовления сусла/Пер. с нем. — М.: НПО «Элевар», 2003.

3. Касьянов Г.И. Технологические основы СО2-обработки растительного сырья. — М.: Рос-сельхозакадемия, 1994.

4. Brewing test in a brewery Hop Research Institute, Co., Ltd. — Czech Republic, Zatec, 2000.

5. Ильченко П.И., Христюк А.В. Экономическая целесообразность применения способов СО2-

экстракции и СО2-криоконцентрирования // Сб. материалов международной научно-практической конференции «Продовольственная индустрия Юга России». — Краснодар: КНИ-ИХП, 2000. С. 79-80.

6. Касьянов Г.И., Соболев Э.М., Христюк А.В. Применение комплексного экстракта хмеля в пивоваренном производстве// Труды КНИИХП. — Краснодар: КНИИХП. 2000. Вып. 4. С. 187-188.

7. Христюк А.В. Производство и применение экстрактов хмеля в пивоварении // Сб. материалов III международной научно-практической конференции «Сверхкритические флюидные технологии — инновационный потенциал России». — Ростов-на-Дону: Консорциум СКФТ, 2006. С. 84-86.

8. Христюк А.В., Касьянов Г.И. Технология использования хмеля в пивоварении//Изве-стия вузов. Пищевая технология. 2007. № 1. С. 15-16. ®

международная <5)0

(Г СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ВЫСТАВКА

Организатор

NO VEX

TUttutnt -Г СО^ПРЛП |и

Совместно с

:pg; For-Expo Ltd.

При содействии fEXPOCENTR При содействии

Генеральные информационные спонсоры

НАПИТКИ

Информационные спонсоры

■ ]ifi Upakovanoru

ТОРГОВОЕ

WWW.PIV0eXP0.KU

+7 495 980-9542 +7 495 941-5096

ПИВО и напиШИ

2007

12