CC BY
21
УДК 664.786:663.44
Влияние термической обработки несоложеного ячменя на выход экстракта и состав пивного сусла
М. Б. Хоконова, канд. с.-х. наук, доц.
Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия им. В. М. Кокова (Нальчик)
Научной предпосылкой совершенствования технологии пива с использованием несоложеного сырья стали установление преимуществ предварительной термической обработки несоложеного ячменя при повышенных температурах при подготовке его к процессам гидролиза при затирании на стадии приготовления пивного сусла и разработка теоретических и практических аспектов такой обработки.
Объекты исследования — производственный пивоваренный солод и несоложеный ячмень, полупродукты на стадиях приготовления, сбраживания и выдержки пивного сусла, готовое пиво.
Заторы с предварительной термической обработкой несоложеного ячменя при повышенных температурах (под давлением) готовили на лабораторной установке, состоящей из автоклава АВ-1 и лабораторного заторного аппарата. В полученных образцах сусла пикнометрически устанавливали содержание экстрактивных веществ и рассчитывали выход экстракта.
Преимущества термической обработки несоложеного сырья при повышенных температурах оценивали по продолжительности осахаривания, фильтрации заторов, выходу экстракта и анализу образцов сусла, которые сравнивали с показателями затирания (контроль), где термическая обработка несоложеного сырья производится кипячением при атмосферном давлении и температуре 100 °С.
Ключевые слова: затор, несоложеный ячмень, пивное сусло, солод, термическая обработка, экстракт
Термическую обработку несоложеного затора при температуре 138 °С проводили в течение 15; 30 и 60 мин.
График зависимости выхода экстракта при затирании от продолжительности термической обработки несоложеного ячменя и его содержания в заторе (см. рисунок) показывает, что увеличение продолжительности термической обработки несоложеного ячменя до 45 мин сопровождается увеличением выхода экстрактивных веществ с 78,80 до 79,20 % при использовании 20 % несоложеного ячменя, т.е. увеличение выхода экстракта составляет 0,40 %; с 78,67 до 79,05 % — при использовании 30 % (увеличение выхода экстракта 0,38 %); с 78,40 до 78,75 % — при использовании 40 % (увеличение 0,35 %); с 78,20 до 78,45 — при использовании 50 % (увеличение выхода экстракта составляет 0,25 %). Дальнейшее увеличение продолжительности термической обработки несоложеного ячменя до 60 мин практически не влияет на повышение выхода экстракта при затирании. При использовании 20 % несоложеного ячменя он составляет 79,23 %; при 30 % — 79,05 %; при 40 % — 78,78 %; при 50 % — 78,45 %.
Таблица 1
Продолжительность обработки несоложеного ячменя, мин Содержание несоложеного ячменя в заторе, %
20 30 40 50
0 15 78,80 79,00 78,67, 78,87 78,40 78,58 78,20 78,30
30 79,15 79,00 78,70 78,38
45 79,20 79,05 78,75 78,45
60 79,23 79,05 78,78 78,45
4•2009
14
Для оценки влияния продолжительности термической обработки несоложеного ячменя и его доли в заторе на выход экстракта при затирании использовали метод двухфакторного дисперсионного анализа (табл. 1).
Результаты математических расчетов по методу двухфакторного дисперсионного анализа без повторений представлены в табл. 2.
Оценка действия на выход экстракта одновременно продолжительности термической обработки и доли несоложеного ячменя в заторе методом двух-факторного дисперсионного анализа показала, что при уровне значимости 95 % влияние обоих факторов можно признать существенным (табл. 3), так как рассчитанные по экспериментальным данным значения критерия Фишера для факторов значительно превосходят табличные значения.
Выход экстракта на 19 % обусловливается влиянием продолжительности обработки и на 80,3 % — содержанием несоложеного ячменя. Влияние неучтенных факторов составляет 0,7 %.
При проведении трехуровневого эксперимента ПФЭ 32 по плану Коно (ортогональный центрально-композиционный план) получили следующую регрессионную модель второго порядка, определяющую зависимость выхода экстракта от продолжительности термической обработки несоложеного ячменя и его доли в заторе:
Е = 79,3361 + 0,0134722П -- 0,0238889D - 0,000123П2,
где Е — выход экстракта, %; П — продолжительность термической
# 80,0 о*
0 15 30 45 60
Продолжительность обработки, мин
— 20 % несоложеного ячменя
— 30 % несоложеного ячменя
— 40 % несоложеного ячменя
— 50 % несоложеного ячменя
Зависимость выхода экстракта при затирании от продолжительности термической обработки несоложеного ячменя
обработки, мин; D — доля несоложеного ячменя в заторе, %.
Все коэффициенты модели значимы при уровне значимости 95 %.
С увеличением продолжительности термической обработки несоложеного ячменя до 60 мин выход экстракта увеличивается при всех значениях доли несоложеного ячменя в заторе, но максимальный выход экстракта достигается при продолжительности термической обработки в пределах 30-45 мин и доли несоложеного ячменя в заторе 20-35%.
Результаты анализа показателей сусла (табл. 4) свидетельствуют, что увеличение продолжительности термической обработки несоложеного затора с 15 до 30 мин способствует повышению содержания в сусле редуци-
Таблица2
Итог Счет Сумма Среднее Дисперсия
Строка 1 Строка 2 4 4 314,07 314,75 78,5175 78,6875 0,072558333 0,097558333
Строка 3 4 315,23 78,8075 0,116225
Строка 4 4 315,45 78,8625 0,110625
Строка 5 4 315,51 78,8775 0,115425
Столбец 1 5 395,38 79,076 0,03163
Столбец 2 5 394,64 78,928 0,02622
Столбец 3 5 393,21 78,642 0,02412
Столбец 4 5 391,78 78,356 0,01143
Таблица 3
Источник вариации SS df MS F Р-значение F-критическое
Строки Столбцы 0,36072 1,524295 4 3 0,09018 0,508098333 84,01863358 473,3835406 1,14058Е-8 1,01122Е-12 3,259160053 3,490299605
Погрешность 0,01288 12 0,001073333 — — —
Итого 1,897895 19 — — — —
Примечание. Влияние продолжительности обработки — 19 %; влияние доли несоложеного ячменя — 80,3 %>; влияние неучтенных факторов — 0,7 %%.
Таблица 4
* 2<к иор Режим термической обработки К шО 2 — 3" т*т Относительная вязкость , "к Й £ = * "г д 3 , > |5 5§ £ о а з м3 с «„О 5 ёг о « т г
нно ров "> ^ п- ио' о о! нм ч я температура, °С продолжительность обработки, мин Массовая д сухих вещ< лаборатор сусла, % Редуцирую веществ % мальто р Кислотнос см3- 1 моль р-ра NaC на 100 с £ = ! 5 2 2 ■Е р б с Общий аз мг/100 с Аминныйа мг/100 с
15 8,176 5,29 1,52 5,75 0,90 0,23 71,50 77,80 18,2
20 138 30 8,190 5,36 1,47 5,75 0,98 0,29 73,00 80,50 18,1
60 8,193 5,36 1,45 5,70 1,15 0,31 72,80 81,60 17,8
15 8,127 5,21 1,58 5,85 0,98 0,26 72,00 76,00 16,9
30 138 30 8,136 5,26 1,54 5,80 0,98 0,30 73,00 79,00 16,8
60 8,139 5,27 1,52 5,80 1,10 0,32 73,00 79,60 16,5
15 8,071 4,60 1,64 5,85 1,00 0,30 73,20 63,70 15,6
40 138 30 8,080 4,65 1,59 5,80 1,00 0,35 74,00 65,10 15,2
60 8,088 4,67 1,58 5,80 1,04 0,40 73,70 67,00 15,0
15 8,005 4,30 1,79 5,90 1,00 0,32 73,00 60,20 13,5
50 138 30 8,017 4,34 1,72 5,88 1,04 0,38 73,80 61,60 13,1
60 8,024 4,37 1,73 5,80 1,18 0,42 73,60 63,70 12,8
рующих веществ за счет сбраживаемых сахаров — конечная степень сбраживания сусла возрастает. При удлинении продолжительности термической обработки до 60 мин происходит незначительный рост редуцирующих веществ за счет несбраживаемых углеводов — конечная степень сбраживания сусла практически остается неизменной.
Довольно значительно изменяются цветность сусла и его азотистый состав. При обработке несоложеного затора в течение 60 мин показатель цветности возрастает до значения 0,31 см3-0,1 моль/дм3 раствора йода на 100 см3 при использовании 20 % несоложеного ячменя. С увеличением содержания несоложеного ячменя в заторе до 50 % показатель цветности возрастает еще больше — до значения 0,42 см-0,1 моль/дм3 раствора йода на 100 см3.
С увеличением продолжительности термической обработки несоложеного
ячменя с 15 до 60 мин в сусле повышается содержание общего растворимого азота с 77,8 до 81,6 мг — при использовании 20 % несоложеного ячменя; с 76,0 до 79,6 мг — при 30 %; с 63,7 до 67,0 мг — при 40 %; с 60,2 до 63,7 — при 50 %. В то же время продолжительность термической обработки несоложеного ячменя увеличивается с 30 до 60 мин. Резкое повышение цветности сусла и снижение содержания аминно-го азота в нем с увеличением продолжительности термической обработки несоложеного ячменя с 30 до 60 мин, являющееся следствием усиления реакции взаимодействия между аминокислотами и сахарами, нежелательно, так как обедняет сусло продуктами, необходимыми для питания дрожжей при брожении.
Вязкость сусла и активная кислотность изменяются незначительно. Следовательно, оптимальным условием термической обработки несоложеного
ячменя перед затиранием, обеспечивающим глубокий гидролиз составных частей несоложеного ячменя при затирании и нормальный состав сусла, служит обработка несоложеного ячменя при температуре 138 °С в течение 30-45 мин.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ермолаева Г. А. Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия. — СПб.: Профессия. 2004.
2. Ермолаева Г. А., Колчева Р. А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков. — М.: ИРПО, «Академия», 2000.
3. Меледина Т. В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. — СПб.: Профессия. 2003.
4. Прист Ф. Дж. и др. Микробиология пива. — СПб.: Профессия. 2005.
5. Хорунжина С. И. Биохимические и физико-химические основы технологии солода и пива. — М.: Колос, 1999. &
