CC BY
75
этих элементах. При этом математические модели учитывали получение возможности формирования полидисперсности факела распыла продукта, профиля скоростей продукта, изменения формы и размера частиц. Для расчета величины движущей силы процесса охлаждения разработан аналитический метод, основанный на использовании номограмм и программ для ЭВМ.
Основное преимущество метода состоит в том, что для проведения технологических расчетов требуется только задание режимных параметров соответствующего технологического процесса и данных по физико-химическим параметрам обрабатываемого продукта.
Теоретические исследования выявили условия возникновения кристаллов в продукте и позволили оценить продолжительность процесса охлаждения при обеспечении критерия Био менее 0,1. Установлены закономерности процесса кристаллизации тартратов в
виноградном соке. Исследовано влияние условий вывода криогранул из СГДУ и сформулированы рекомендации по организации оптимальной обработки в зависимости от вида и состава продукта.
В результате исследований создана методика обобщенного анализа вновь создаваемых модификаций СГДУ различного типа, включающая определение уровня надежности, термодинамической эффективности СГДУ и других прогнозируемых экологических и экономических показателей.
Оценка энергозатрат в СГ ДУ при обеспечении режимов кристаллизации жидких пищевых продуктов выполнена численным методом; определены оптимальные технологические режимы при минимуме энергозатрат, которые предпочтительны в технологических процессах пищевых производств при конструировании многокомпонентных пищевых смесей.
Поступила 07.02.07 г.
663.1(075)
ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СОЛОДА И ХМЕЛЯ ДЛЯ ПИВОВАРЕНИЯ
А.В. ХРИСТЮК, Г.И. КАСЬЯНОВ
Кубанский государственный технологический университет
В последние годы возросла заинтересованность пивобезалкогольных предприятий в применении усовершенствованных способов производства солода и хмеля для пивоварения. Особое внимание уделяется разработке ускоренных методов солодоращения, рационального использования сырьевых ресурсов, организации малоотходных и безотходных технологий [1].
Важным этапом получения солода является проращивание зерна ячменя высокого качества при влажности 38-40%. Однако для активной работы ферментов амилолитического, протеолитического и цитолитиче-ского действия влажность зерна должна достигать 44-48%, при этом для пробуждения к жизни зародыша необходимо большое количество кислорода для аэробного дыхания зерна.
Нами предложено осуществлять процесс замачивания ячменя в модернизированном герметичном аппарате, с установкой внизу днища перфорированных металлокерамических труб для обогащения воды кислородом. Удаление образовавшегося в процессе дыхания зерна диоксида углерода осуществляется с помощью вакуум-насоса.
Для ускорения процесса солодоращения, предупреждения микробиологической порчи зерна и активизации действия ферментов предусматривается обработка зерна электромагнитными полями низкой частоты (ЭМП НЧ). Установлено, что действие ЭМП НЧ на биологическую систему зерна с индукцией 1-20 мТл приводит к резонансным электрическим колебаниям в молекуле белка благодаря наличию у них электро-
стрикционного эффекта [2]. В магнитобиологии из вестна также роль ионов кальция Са2+, присутствующих в зерне, как первичного рецептора электромагнитных волн и регулятора активности натрий-калиевого насоса.
Обработка зерна ячменя проводится амплитуд-но-модулированным ЭМП с несущей частотой 200 кГц, модулирующей частотой 18,25 Гц, продолжительностью обработки (1 раз в сутки) по 50 мин, при величине индукции 2,7 мТл и глубине модуляции 60%.
Технологический процесс изготовления пива из солода или из смеси солода и другого сырья происходит с добавлением воды, хмеля и дрожжей и включает в себя процесс затирания, в ходе которого производится осахаренная жидкость - пивное сусло, а также сбраживание сусла с применением дрожжей. Процесс варки сусла включает этапы измельчения солода (и прочих сырьевых материалов), затирание и получение экстрактивного раствора, разделение экстракта и твердых остатков затора - фильтрацию, варку фильтрованного сусла с хмелем, охлаждение сваренного сусла. Процесс сбраживания также можно разделить на этапы главного брожения в емкостях и дображивание в закрытых емкостях, в лагерном отделении.
Для приготовления сусла используется в основном ячменный солод (светлый, темный, венский). При изготовлении пшеничного пива используется также некоторое количество пшеничного солода. Кроме того, применяются добавки различных специальных видов солода, которые придают пиву специфические свойства. При изготовлении сусла с целью компенсации потерь солода, а также для экономии крахмала и снижения затрат можно применять различные крахмалосо-
держащие материалы: рис, кукурузу, несоложенныи ячмень, а также пшеницу. Кроме того, в сусло могут добавляться различные сахара.
На этой стадии процесса пивоварения вещества, входящие в состав солода, растворяются в воде. Этот процесс называется «затиранием», а полученный раствор - суслом. Сумма растворенных в сусле веществ называется экстрактом. Чем дольше продолжается процесс затирания и чем чаще устраиваются ферментационные паузы, тем меньше его результаты зависят от состава солода При двухотварочном способе затирания солода можно использовать более грубо размолотый материал по сравнению с технологией мгновенного или инфузионного затирания. При работе с порошковым шротом за 50-60 мин обычно удается получить затор вполне приемлемого состава. Судить о соответствии состава шрота технологии затирания лучше всего по содержанию крахмала в дробине, продолжительности фильтрации и выходу экстракта [3].
Основная технологическая задача затирания в том, чтобы довести температуру затора до 78°С. При промежуточных температурах осуществляется деятельность ферментов, с участием которых происходит растворение и расщепление веществ, содержащихся в сырье. Растворению и расщеплению способствует ряд факторов. Например, биологические и ферментационные факторы действуют при определенных температурах, благоприятных для деятельности ферментов, а также при заданных значениях рН и концентрации затора.
К физическим факторам относится тонкость (грубость) дробления, однократное или многократное кипячение затора. Последний фактор приводит к механическому разрыву крахмалосодержащих клеток эндосперма, высвобождает крахмал и делает его доступным
для действия ферментов. Эта процедура придает пиву более резкий вкус и более темный цвет. Обычно пивовары обращают внимание на отрицательную роль белковых веществ ячменя на физико-химические показатели солода. Однако оптимальное содержание белка в зерне, а затем в солоде, обеспечивает питание дрожжей и положительно влияет на процессы пенообразо-вания, формирование вкуса пива и его стабильность.
Применение прогрессивных технологических приемов или их сочетаний определяет состав сусла и пива, а также позволяет оказывать целенаправленное влияние на вкусовые качества конечного продукта [4].
Затруднительно построить однозначную классификацию способов затирания. Наиболее рационально выделить способы, при которых отдельные части затора кипятятся - варочные способы, и способы, при которых все технологические задачи решаются исключительно средствами ферментации - инфузионные способы.
Добавка хмеля к суслу является во многих отноше -ниях совершенно необходимой. Хмель вводится в кипящее сусло для того, чтобы придать ему горький вкус и специфический аромат. Кроме того, хмель способствует осаждению белка, придает пиву более выраженный цвет и стимулирует пенообразование. Наряду с диоксидом углерода и спиртом хмель представляет собой естественный консервант пива. Хмель не дает однородного раствора - в сусле растворяются почти все полифенолы, белок хмеля и его минеральные составляющие. В то же время горькие кислоты, содержащиеся в свежем хмеле, растворяются медленно и часть их так и остается нерастворенной. Мягкие и твердые кислоты растворяются легче, чем а- и Р-кислоты [3].
На рисунке приведена схема трансформации хме -левых смол в пивоварении. Хмелевые смолы являются
Де зокси-гулупоны
Гумулоны
Продукт авто. _ окисления гулупона
К
Продукт окисления гулупо на N
ч
Абсоизо-
гумулоны
Изогумуло ны
А
Фотоизо -гумулоны ✓
/
ы
\
▲
I
I I
^ I
Лупулоны
I \
I I
- ■ -
I
і
Гумулиновая
кислота
I
Гулупоны
Гумулиновая
кислота
и
/
Лупутрионы
I
I
I
▼
Смола В
Ж
-------у Реакции окисления и разложения при кипячении хмеля
— — — ► Реакции окисления и разложения при созревании и хранении хмеля
— . — . ^ Предполагаемые реакции окисления и разложения, до сих пор не подтвержденные
основной и с технологической точки зрения самой важной составляющей частью ценных компонентов хмеля. Они наиболее полно растворяются в этиловом эфире. Из хмелевых смол образуются горькие вещества, присутствующие в пиве, которые возникают в результате прямого окисления хмелевых смол в конечной фазе вегетационного периода выращивания хмеля, но главным образом - при его сушке и хранении; незначительная часть хмелевых смол без изменений проходит через весь пивоваренный процесс. Фракции горьких веществ образуются косвенным путем в процессе приготовления пивного сусла на стадии его кипячения, некоторые из фракций горьких веществ тождественны продуктам прямого окисления хмелевых смол. В основу классификации хмелевых смол положены схемы, принятые на конгрессе ЕВС в Стокгольме [5].
Некоторые фракции хмелевых масел при кипячении улетучиваются. Однако остающиеся в сусле хмелевые масла и их производные оказывают существенное влияние на вкус пива. Чем светлее пиво, тем лучше было качество исходных материалов и тем тщательнее соблюдался технологический режим, в частности требования к пивоваренной воде, условия соложения, удаление чешуек и др. Чем светлее пиво, тем большее содержание горьких веществ оно «способно выдержать». При изготовлении крепких сортов потребность в хмеле также возрастает. В темном пиве преобладают свойства, проистекающие от солода, в связи с чем в него вводится меньше хмеля.
Наряду с требованиями, вытекающими из сорта и типа пива, при дозировке хмеля следует учитывать вкусы его потребителей. Так, в некоторых местностях потребители привыкли к тому, чтобы пильзенское пиво было не столь горькое на вкус, как это предполагает традиция. Если речь идет об известном и популярном сорте ординарного типа, то следует стремиться к тому, чтобы оно не было столь горьким, как пиво специальных сортов.
При оценке и определении количественных характеристик дозирования хмеля необходимо принимать во внимание коэффициент его использования. Если продолжительность кипячения с хмелем невелика, при брожении происходит существенное снижение горечи, если при этом предполагается долго хранить пиво, то содержание горьких веществ должно быть более высоким, чем достигаемое при кипячении сусла с хмелем в течение 90 мин. Высокий коэффициент использования хмеля в подавляющем большинстве случаев представляется желательным. Если по стандарту данного сорта пива требуется высокое содержание хмеля, то в технологию его изготовления вносятся соответствующие модификации.
Способ задания хмеля в натуральной форме имеет ряд недостатков, основными из которых являются
большая продолжительность экстрагирования и распределения горьких веществ, а также значительные, до 10%, потери горьких веществ в хмелевой дробине.
Нормальные и концентрированные порошковые препараты хмеля значительно упрощают процесс охмеления. Так, в частности, отпадает надобность в трудоемкой процедуре взвешивания натурального хмеля: на упаковках препаратов изготовитель указывает их точный вес. Пересчет этого веса на содержание а-ки-слот и указания веса этих кислот на упаковках позволяет дополнительно уточнять дозировки. Экономия при применении готовых порошковых препаратов составляет 10-15%. Обогащенный порошок содержит меньше полифенолов, при его применении уменьшается количество хмелевой дробины, что в ряде случаев допускает применение сепараторов.
При применении хмелевых экстрактов экономия достигает 15-20%. Применение экстрактов открывает ряд новых технологических возможностей как при использовании только экстрактов, так и при использовании экстрактов в сочетании с порошковыми препаратами. Так, применение экстрактов в сочетании с порошковыми препаратами уменьшает количество хмелевой дробины и, следовательно, потери горьких веществ [6]. Пиво, изготовленное с применением хмелевых экстрактов, содержит меньше хмелевых дубильных веществ, чем полученное с применением натурального хмеля или хмелевого порошка [7].
ЛИТЕРАТУРА
1. Тихомиров В.Г. Технология пивоваренного и безалко -гольного производств. - М.: Колос, 1999. - 448 с.
2. Барышев М.Г., Касьянов Г.И. Электромагнитная обработка сырья растительного и животного происхождения. - Красно -дар: КубГТУ, 2002. - 217 с.
3. Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2006128179 от 03.08.2006. Способ приготовления затора из частично несоложенного сырья / А.В. Христюк, Г.И. Касьянов, О.И. Квасенков.
4. Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2006128181 от 03.08.2006. Способ затирания солода / А.В. Христюк, Г.И. Касьянов, О.И. Квасенков.
5. Христюк А.В. Совершенствование технологии производства пива. - Краснодар: КНИИХП, 2003. - 164 с.
6. Ильченко П.И., Христюк А.В. Экономическая целесо -образность применения способов СО2-экстракции и СО2-криокон-центрирования // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Продо -вольственная индустрия Юга России». - Краснодар: КНИИХП, 2000. - С. 79-80.
7. Касьянов Г. И., Соболев Э.М., Христюк А.В. Примене -ние комплексного экстракта хмеля в пивоваренном производстве // Тр. КНИИХП. Вып. 4. - Краснодар: КНИИХП, 2000. - С. 187-188.
Кафедра технологии и организации виноделия и пивоварения Кафедра технологии мясных и рыбных продуктов
Поступила 28.03.07 г.
