Технология производства безалкогольного пива

Затирание зернопродуктов осуществляется в основном отварочным способом. Он заключается в том, что для повышения температуры затора часть его (отварку) отбирают в другой аппарат и кипятят, а затем смешивают с некипяченой частью затора. Например, по двухотварочному способу весь затор делят на две части и варят каждую из них отдельно. Первую часть затора (из общего количества) перекачивают в заторный котел и постепенно доводят его температуру до 62–63 °С за 15 мин, затем до 70– 75 С° за 10 мин. Такое нагревание способствует протеканию ферментативных реакций. Затем доводят температуру затора до кипения, возвращают его в заторный чан и выдерживают 30 мин. Температура в заторном чане повышается до 62 °С. Вторая, приготовленная таким же образом отварка, при добавлении повышает температуру затора до 72 °С. После, выдержки всей массы затора в течение 20 мин ее перекачивают в заторный котел и нагревают до 75–77 С°.

При заваривании затора происходит гидролиз крахмала и образование  промежуточных продуктов, в том  числе Сахаров. Иногда для ускорения процесса вводят ферментные препараты. Процесс ведут при рН 5,2–5,6.

Фильтрование сусла для удаления от него дробины ведется через  слой осадка затора на ситах или  фильтр-прессах. Отфильтрованное пивное сусло поступает в сусловарочный котел и кипятится с хмелем. Процесс осуществляется при давлении 0,02–0,03 МПа в течение 1,5–2 ч. За это время выпаривается избыточное количество воды, экстрагируются горькие вещества хмеля, который вносится в кипящее сусло в измельченном виде или в виде экстракта. Количество добавляемого хмеля зависит от сорта пива.

Далее происходит отделение хмелевой дробины в хмелецедилке. Освобожденное от шишек и лепестков хмеля сусло охлаждают до температуры 70 – 80 °С в специальных отстойных чанах и после осаждения взвешенных частиц пропускают через сепаратор. Осветленное сусло охлаждают до температуры 5 – 6 С° в оросительном или пластинчатом теплообменнике, а осадок из отстойного чана пропускают дополнительно через фильтры. Отделившееся сусло передают в варочный цех.

Брожение сусла. Оно осуществляется в две стадии при разных режимах и в разных помещениях. Первая стадия – главное брожение –ведется в бродильном отделении. В качестве возбудителя брожения применяют чистые культуры дрожжей определенных видов и штаммов. Для этого емкость (танк) наполняют охлажденным суслом и посевными дрожжами в количестве 0,5% от объема сусла. Главное брожение отличается интенсивным сбраживанием Сахаров под действием ферментов дрожжей и накоплением продуктов брожения. Оно продолжается 6 – 12 сут при температуре 6 – 10 °С. Динамику брожения контролируют по убыли экстракта, конец главного брожения характеризуется остаточным количеством редуцирующих веществ (1 г на 100 мл). В результате главного брожения из сусла получается зеленое пиво.

На второй стадии брожения – дображивании – освобожденное от дрожжей зеленое пиво насыщается СО₂, созревает и превращается в готовый напиток. Основным процессом, как и при главном брожении, является спиртовое брожение. Для насыщения пива диоксидом углерода до стандартной концентрации (0,3 – 0,35%) в молодом пиве оставляют для дображивания около 1 % экстрактивных веществ и повышают растворимость СО₂, снижая температуру до 0 – 2 С° и поднимая давление до 0,03 – 1 0,07 МПа.

После окончания брожения дрожжи оседают, увлекая в осадок частицы белков и горьких веществ хмеля. Это  способствует осветлению пива и смягчению горького вкуса. При дображивании уменьшается также содержание альдегидов. Увеличение количества эфиров, высших спиртов и органических кислот обогащает вкус и аромат пива [10,12].

Продолжительность выдержки пива при  дображивании – от 18 до 90 сут в зависимости от сорта.

Осветление пива после дображивания осуществляется на рамных или диатомитовых фильтрах или на сепараторах. Если осветленное пиво недостаточно насыщено СО₂, его дополнительно насыщают в карбонизаторах и подают на розлив.

Для розлива нива применяют только изобарические и разливочные  машины, в которых давление в таре и в резервуаре одинаковое.

 

1.3. Особенности технологии производства безалкогольного пива

 

За рубежом – в США, Германии, Чехии, Словакии, Болгарии и других странах все большее распространение получает пиво, содержащее небольшое количество алкоголя. Такое пиво можно получить; различными путями: вести технологический процесс так, чтобы не накапливалось большое количество спирта (искусственная остановка брожения на разных стадиях, использование специальных микроорганизмов для сбраживания сусла, использование сусла с низкой массовой долей сухих веществ); удалять спирт из пива (вакуум-дистилляцией, обратным осмосом, диализом, выпариванием и т.д.); разбавлять готовое пиво сахарным сиропом, суслом или водой; получать, пиво разведением в воде специального порошка [4].

Обычно принято слабоалкогольным пивом называть то, которое содержит до 1,5% спирта (в некоторых странах 1,5 – 2,5%), а безалкогольным – до 0,05%.  В нашей стране выпускается слабоалкогольное пиво, например, Столовое, с массовой долей сухих веществ в начальном сусле 8 %, алкоголя 1,5%.

Выпуск такого пива дал возможность  его употребления некоторыми категориями населения, которым противопоказан прием массовых сортов пива.

Технологическими приемами можно  приготовить сусло с низким содержанием сбраживаемых углеводов, для чего при затирании часть солода заменяют карамельным солодом, имеющим низкую ферментативную активность. В результате брожения такого сусла накапливается не более 0,5% спирта.

В мембранных методах разделения пиво прокачивается через очень тонкую мембрану из хлопковой целлюлозы или ацетилцеллюлозы и при этом удаляется спирт. В различных мембранных методах используются различные физические эффекты.

Осмос - это известное физическое явление. Все процессы в живой  природе, в том числе и в дрожжевых клетках, регулируются осмотически.

Вода и спирт проходят сквозь мембрану, против естественного осмотического давления. Напротив, все крупные молекулы – молекулы вкусовых и ароматических веществ – остаются в пиве. Поскольку вода непрерывно уходит, необходимо постоянно добавлять новую воду, которая должна быть обессоленной и деаэрированной. Благодаря добавлению воды содержание спирта неизменно уменьшается. Поскольку создание избыточного давления посредством насоса приводит к увеличению температуры жидкости, установка должна иметь охлаждение, чтобы температура пива не превысила 15 °С.

В этом способе мембрана расположена  тангенциально к направлению  потока. Мембранная поверхность постоянно промывается благодаря возникающим касательным усилиям. Такое фильтрование называется тангенциально-поточным фильтрованием.

Ушедшая сквозь мембрану водно-спиртовая  смесь называется пермеатом. Концентрация спирта в ней достигает 1,5-1,8 %. Низкое содержание спирта не оправдывает его концентрирование, поэтому пермеат применяют, например, для выщелачивания пивной дробины [4,20].

Диализ. При диализе используются мембраны в виде полых волокон с очень малой толщиной стенок. Полые волокна имеют диаметр, равный долям миллиметра (50-200 мкм), и обладают микропорами. В одном модуле расположено много тысяч таких связанных друг с другом в пучок и уплотненных с двух сторон тончайших мембран. Пиво равномерно продавливается сквозь них, в то время как диализат (или вода) обтекает полые волокна в обратном направлении. Через микропоры мембран происходит массообменн (толщина стенок от 10 до 25 мкм).

При диализе все растворенные вещества, находящиеся по обе стороны мембраны, пытаются достигнуть равновесного состояния по отношению друг к другу. Это означает, что спирт из пива будет переходить в диализат до тех пор, пока с обеих сторон не будет достигнута одинаковая концентрация спирта. Если этанол из диализата удаляют, спирт будет диффундировать с одной стороны мембраны на другую до бесконечности, пытаясь восстановить равновесие. При проведении процесса в противотоке спирт исчезает из пива очень быстро.

По сравнению с обратным осмосом  данный способ требует значительно  больших затрат, однако пиво подвергается более щадящей обработке, поскольку удаление спирта происходит при низкой температуре. При диализе пиво нагревается всего лишь с 1 до 6 °С. Пиво подается в систему под низким избыточным давлением – около 0,5 бар, которого, однако, достаточно, чтобы произошел массообмен.

Термические способы удаления спирта. При использовании термических способов спирт удаляется из пива при нагреве. При давлении 1 бар вода имеет температуру кипения 100 °С, а спирт – 78,3 °С. Конечно, испарение воды медленно начинается не при 100 °С, а уже при более низких температурах, но и спирт начинает испаряться при температурах ниже 73 °С, поэтому таким способом можно осуществить разделение воды и этанола. Однако испарение при атмосферном давлении приводит к ухудшению вкуса пива, поскольку в данном случае температуры все же велики [20].

Известно, что температура испарения (= температура кипения) зависит от давления если мы понижаем давление, спирт может испаряться при значительно более низких температурах. Поэтому все термические способы удаления спирта осуществляются в щадящем режиме, под вакуумом, в разряженном пространстве при абсолютном давлении от 0,04 до 0,2 бар, благодаря чему достигаются температуры испарения между 30 °С и 55 °С.

Во всех методах термического удаления спирта используются вакуумно-перегонные аппараты с различными конструктивными особенностями теплопередачи. Для вакуумной перегонки используются:

- выпарные аппараты с нисходящим потоком жидкости;

- многоступенчатые перегонные колонны;

- трехступенчатые пластинчатые испарители;

- центробежные испарители.

Подавление образования спирта. Другая возможность приготовления безалкогольного пива состоит в том, чтобы не проводить спиртового брожения вообще или прерывать его тогда, когда концентрация спирта еще низка.

Проблема и том, что вкус сусла не изменяется в строну вкуса пива. Образуется смесь сусла и пива со сладковато-бумажным привкусом.

К способам, основанным на прерывании брожения, относятся:

- сбраживание специальными дрожжами;

- метод контакта дрожжей с суслом при низких температурах;

- прерывание брожения при концентрации спирта ниже 0,5%;

- применение иммобилизированных дрожжей.

Самая простая возможность состоит  в том, чтобы использовать для  брожения не обычные дрожжи, а штамм Saccharomycodes ludwigii, который может сбраживать фруктозу и глюкозу, но не в состоянии расщеплять и потреблять мальтозу. Концентрация спирта не возрастает выше 0,5% об. Такое пиво содержит много сахаров и имеет сладкий вкус.

Прерывание брожения при концентрации спирта 0,5% об. Такое пиво зачастую варится с начальной экстрактивностью 9-11% при пониженной норме внесения хмеля и сбраживается до содержания спирта 0,5% об. (видимая степень сбраживания около 10%). Общую низкую степень сбраживания можно достигнуть путем применения:

- метода затирания со скачкообразным нагреванием затора;

- добавлением к затору пивной дробины в качестве вкусового компонента.

 

2. Характеристика сырья и готового продукта

2.1. Характеристика сырья

 

1) Солод ячменный (ГОСТ 29294 – 92) по органолептическим  и физико-химическим показателям должен соответствовать требованиям, приведенным в таблицах 2.1 и 2.2 соответственно.

 

Таблица 2.1 – Органолептические  показатели солода

Наименование показателя	Характеристика
Внешний вид	Однородная зерновая масса, не содержащая плесневелых зерен и зерновых вредителей
Цвет	От светло-желтого  до желтого. Не допускаются тона зеленоватые и темные, обусловленные плесенью.
Запах	Солодовый, не допускается  кислый запах и плесневелый.
Вкус	Солодовый, сладковатый, без постороннего вкуса.

 

Таблица 2.2 – Физико-химические показатели солода

Наименование показателя	Норма для типов солода
	светлого			темного
	Высокого качества	I класса	II класса
Проход через сито (2,2х20) мм, %, не более	3,0	5,0	8,0	8,0
Массовая доля сорной примеси, %, не более	Не доп.	0,3	0,5	0,3
Массовая доля влаги, %, не более	4,5	5,0	6,0	5,0
Массовая доля экстракта в сухом веществе, %, не менее	79,0	78,0	76,0	74,0
Массовая доля белковых веществ, %, не более	11,5	11,5	12,0	-
Продолжительность осахаривания, мин, не более	15	20	25	-