Диапазон температур, имеющих значение для развития микрофлоры молока

 

165° Сухой жар Гибель спор за 2 часа

120 Автоклавирование Гибель спор за 20 минут

100 Кипячение Гибель вегетативных клеток

Термофилы, зона роста 70 Пастеризация

Факультативные 60

термофилы, зона роста Производство

50 кисломолочных продуктов

Мезофилы, зона роста 40

Психротрофы, зона роста 10 Охлажденные продукты

Область длительного выжива- -10 Замороженные продукты

ния многих микроорганизмов -20

-30

-76 СО₂ (сухой лед)

-270

Молочнокислые бактерии, применяемые в молочной промышленности, являются факультативно-термофильными, однако по традиции их называют просто термофильными. Отношение различных микроорганизмов к температурам, превышающим максимальную температуру их развития, весьма различно. Гибель клеток наступает не мгновенно, а протекает во времени. Температуры, немного превышающие максимальную, вызывают явление теплового шока. После пребывания в таком состоянии клетки могут реактивироваться, при длительном пребывании - наступает их отмирание. Большинство неспорообразующих бактерий отмирает при нагревании во влажном состоянии до 60-70°С в течение 15-30 минут, а при нагревании до 80-100°С –от нескольких секунд до 1-3 мин. Дрожжи и плесневые грибы погибают так же быстро при температуре 50-60°С. Исключение составляют некоторые осмофильные дрожжи, которые выносят нагревание при 100°С в течение нескольких минут.

Споры многих бактерий способны выдерживать температуру кипения воды в течение нескольких часов. Во влажной среде споры бактерий гибнут при 120-125°С через 20-30 минут, а в сухом состоянии –при 160-170°С через 1-2 часа. Термоустойчивость спор различных бактерий неодинакова, особенно устойчивы споры термофильных бактерий.

Термоустойчивость одних и тех же микроорганизмов может, кроме того, применяться в зависимости от свойства среды (рН, концентрации и др.), в которой производится нагревание.

Влажность среды.

Влажность среды оказывает большое влияние на развитие микроорганизмов.

В клетках большинства микроорганизмов содержится до 75-85 % воды. С водой поступают в клетку питательные вещества и удаляются из нее продукты жизнедеятельности. Микроорганизмы могут развиваться только в субстратах, имеющих свободную воду не ниже определенного уровня. С понижением влажности субстрата (в пределах, допускающих развитие микробов) интенсивность размножения микробов падает, а при удалении влаги из субстрата ниже необходимого уровня прекращается совсем. Потребность во влаге у различных микроорганизмов колеблется в широких пределах.

Различают микроорганизмы: гидрофилы (влаголюбивые), мезофиты (средневлаголюбивые), ксерофиты (сухолюбивые). Бактерии и дрожжи – в преобладающем большинстве гидрофиты. Многие плесневые грибы - мезофиты, но имеются гидрофиты и ксерофиты.

Сметана

Сметану получают из сливок путем сквашивания их молочнокислыми бактериями.

В соответствии со стандартом сметану вырабатывают четырех сортов, отличающихся по жирности 20, 25, 30 и 36% жирности.

Сливки, предназначенные для получения сметаны, нормализуют по содержанию жира, пастеризуют, гомогенизируют и после охлаждения до температуры заквашивания вносят в них закваску. Сквашенные сливки охлаждают и подвергают созреванию. Полученную сметану фасуют в молочные бидоны.

Пастеризация сливок обеспечивает более чистый вкус сметаны. Ее проводят при температуре 85°С без выдержки. При таком режиме пастеризации обеспечивается получение сметаны плотной консистенции. При более высокой температуре пастеризации может вытопиться жир, в результате чего ухудшается качество конечного продукта.

В процессе гомогенизации сливок возрастает дисперсность жира в плазме, увеличивается поверхность белковых оболочек жировых шариков, обладающих способностью к гидратации. Это приводит к уменьшению содержания свободной влаги в сметане, повышается ее вязкость.

В гомогенизированные сливки, охлажденные до 18-19°С (летом) и 21-22°С (зимой), вносят закваску, приготовленную на чистых культурах молочнокислого стрептококка или его смеси с ароматообразующими бактериями. Сквашивание сливок продолжается 14-20 часов. В процессе сквашивания происходит коагуляция казеиногена под действием молочной кислоты и сметана приобретает густую консистенцию. Окончание сквашивания определяют по консистенции сметаны и ее кислотности, которая должна быть 65-80°Т.

Полученную сметану охлаждают до 5-8°С и оставляют на двое суток для созревания. В период созревания отвердевают жировые шарики вместе с набухшим белком. В сметане образуется внутренняя структура, обуславливающая густую, плотную консистенцию готового продукта. Сметана должна иметь чистый кисломолочный вкус, хорошо выраженный аромат молочнокислого брожения, в меру густую однородную консистенцию, белый с кремовым оттенком цвет. Кислотность 60-100°Т в зависимости от сорта.

Творог. Творог получают из цельного или обезжиренного молока путем сквашивания только молочнокислыми бактериями или молочнокислыми бактериями совместно с сычужным ферментом, с последующим удалением сыворотки из сгустка.

Для производства творога используется в основном пастеризованное молоко. Непастеризованное молоко можно применять для приготовления творога, из которого в дальнейшем будут приготавливаться продукты, подвергаемые тепловой обработке.

В зависимости от содержания жира различают творог жирный (не менее 18%), полужирный (не менее 9%) и нежирный.

В промышленности применяют 2 способа производства творога: кислотно-сычужный и кислотный с отвариванием сгустка.

Кислотно-сычужный способ. Этот способ применяется в основном при выработке жирного и полужирного творога. Пастеризованное молоко охлаждают до 30-32°С и направляют в ванны для сквашивания, оборудованные теплообменниками. В молоко вносят закваску из чистых культур молочнокислых бактерий.

Когда молоко закиснет до 32-35°Т, в него вносят раствор хлорида кальция (500 грамм безводной соли на 1 тонну молока). Содержимое ванны тщательно перемешивают, добавляют сычужные ферменты (1г на 1т молока). Хлорид кальция способствует получению более плотного сгустка и обогащает продукт кальцием. Сычужный фермент обеспечивает свертывание белка при относительно низкой кислотности молока. После внесения фермента молоко опять перемешивают и оставляют в покое, пока не произойдет полное свертывание белка. Конечная кислотность 60°Т, продолжительность заквашивания- 6-8 часов.

Отделившуюся сыворотку сливают, частично обезвоженный сгусток помещают в тканевые мешки и подвергают прессованию или обезвоживанию на специальных центрифугах.

Кислотный способ. Этим способом вырабатывают нежирный творог, реже полужирный. Молоко сквашивают закваской до 75°Т, готовый сгусток режут на кусочки, подогревают до 36-40°С и при этой температуре выдерживают 20 минут. Затем сыворотку сливают, а творог прессуют.

 

Переработка молочной сыворотки

Остающаяся при производстве сыра, творога или казеина молочная сыворотка в зависимости от способа получения подразделяется на подсырную, творожную и техническую (казеиновую).

Молочная сыворотка является молочнобелковым лактозосодержащим сырьем. Белки, содержащиеся в молочной сыворотке, по своему составу относятся к наиболее ценным белкам животного происхождения, являясь источником многих незаменимых аминокислот. Лактоза представляет собой уникальный вид сахара, который в природе больше нигде не встречается.

Средний химический состав молочной сыворотки имеет следующий вид: содержание жира - 0,2-0,3%; белка - 0, %; минеральных веществ - 0,5%; молочного сахара - 4,2%; сухого вещества - 5,8%. Она содержит все витамины группы В, входящие в состав молока.

Скармливание молочной сыворотки в натуральном или сухом виде повышает в рационе животных долю минеральных веществ и лактозы, хотя, передозирование молочной сыворотки приводит к тому, что минеральные вещества усиливают мочеотделение, а повышенный уровень лактозы вызывает расстройства желудочно-кишечного тракта телят и снижает молочную продуктивность коров. Скармливание лактозы или сыворотки не влияет на перевариваемость азота, если доля этих продуктов в кормовых концентратах составляет не более 30%, повышение же их доли приводит к снижению молочной продуктивности коров.

В настоящее время известны следующие основные пути использования молочной сыворотки:

- в неизменном виде - на корм скоту и при силосовании;

- переработка на напитки;

- выделение из сыворотки белков и изготовление из них пищевых продуктов и полуфабрикатов;

- выделение молочного сахара;

- сгущение и сушка для пищевых и кормовых целей;

- использование в качестве среды для микроорганизмов при получении молочной кислоты, спирта, кормовых дрожжей и других продуктов (Залашко, 1976; Мак-Дональд, 1985; Сенкевич, 1989).

Трудности использования необработанной сыворотки заключаются в неудобствах транспортировки и хранения, т.к. сыворотка относится к скоропортящимся продуктам, необходимости тепловой обработки ее перед отправкой на фермы для предотвращения распространения различных инфекций.

Предварительная сушка молочной сыворотки с последующим использованием ее в кормовых и пищевых целях сопряжено с рядом трудностей, связанных с быстрым скисанием исходного субстрата. Применение же нейтрализаторов затрудняет процесс сушки и снижает качество готового продукта.

Скармливание сухой сыворотки экономически неоправдано, ввиду низкой усваиваемости организмом животного из-за неблагоприятного сочетания в ней углеводов, белков и минеральных солей. В связи с этим сухая сыворотка может рассматриваться преимущественно не как белковый, а углеводно-солевой корм.

Более целесообразным является использование сыворотки в качестве добавок в пищевые продукты (при производстве хлебобулочных изделий, супов, мороженого), а также при получении кормовых добавок.

Микробиологическая переработка сыворотки - путь наиболее рационального ее использования, когда с помощью микроорганизмов возможно получение целого ряда продуктов, по своей ценности превышающих ценность основного энергетического материала сыворотки-лактозы.

В этом плане представляет интерес молочная сыворотка, обогащенная живой культурой ацидофильной палочки. Введение такой сыворотки способствует искусственному накоплению молочнокислых бактерий в сычуге молодняка животных, которые легко приживаются и размножаются в нем, образуя антогонистические вещества. Так же были проведены работы по применению творожной сыворотки как основы для выработки кормовой добавки с профилактическим действием.

 

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте свойства молока.

2. Назовите ассортимент молочных продуктов?

3. Какова технология производства сливок?

4. Какова технологическая схема производства молочных консервов?

5. Какова технологическая схема производства масла коровьего?

6. В чем состоит особенность производства кисломолочных продуктов?

7. Какова технология производства сметаны?

8. Какова технология производства творога?

9. Охарактеризуйте технологию переработки молочной сыворотки.

Глава 4. Производство пива

 

4.1. Характеристика ячменя и хмеля

Ячмень – основное сырье для получения пива Основное сырье для получения пива – ячменный солод (ячмень проросший, затем высушенный в специальных условиях).

Ячмень по сравнению с другими видами зерна имеет следующие преимущества: произрастает практически повсеместно и менее требователен к почвенно-климатическим условиям; легко обрабатывается при получении солода; цветочные пленки дробленного ячменного солода позволяют получить хорошо фильтрующий слой дробины при фильтровании затора, состав ферментного солода, включая его ферменты, дает возможность получить пиво с наилучшими качественными показателями.

Виды ячменя. Ячмень относится к семейству злаковых. Соцветие ячменя представляет собой колос, состоящий из плоского тонкого коленчатого стержня, с обеих сторон которого располагаются по три цветка на каждом выступе колосового стержня. По морфологическим признакам ячмень делится на двухрядный и многорядный. У двухрядного ячменя зерно развивается не из каждого цветка, а только из среднего с каждой стороны стержня. У шестирядного ячменя из каждого цветка развивается по одному зерну, т.е. в 3 ряда с каждой стороны колосового стержня. Также как и пшеница, ячмень бывает озимый и яровой.

Пленчатый двухрядный ячмень по типу колоса разделяют на ячмень с поникающим колосом

– нутанс, ячмень прямоколосный;

– эректум, ячмень веерный.

Ячмень разновидности нутанс имеет поникающий рыхлый или средней плотности колос, эректум – более плотный непоникающий колос, веерный – плотный короткий колос, зерна которого расположены почти под прямым углом к колосовому стержню.

В пивоварении в основном используется путанс, реже – эректум и совсем не используется веерный.

Химический состав зерна ячменя. Ячмень имеет сложный состав, который зависит от сорта, района произрастания, метеорологических и почвенных условий, массового соотношения отдельных частей зерна. Так масса зародыша колеблется от 2,8 до 5%, цветочных пленок – от 6 до 17 %.

Ячменное зерно содержит 12-20% воды и 80-88% сухих веществ (из которых 45-70% крахмал, белок - 7-26%, пентозана – 7-11%, сахароза – 1,7-2,0%, целлюлоза - 3,5-7,0, жир – 2-3%, зольные элементы 2-3%).

Углеводы. В ячмене преобладают водорастворимые сахара и полисахариды. К последним относится крахмал и некрахмальные полисахариды: целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества.

Крахмал откладывается в клетках эндосперма в виде крахмальных зерен. Целлюлоза содержится главным образом в цветочных пленках, входит в состав семенной и плодовой оболочек, присутствует в алейроновом слое, стенках клеток зародыша, но практически отсутствует в стенках крахмальных клеток. Она нерастворима в воде, трудно гидролизуется кислотами и ферментами.

Гемицеллюлоза – является главной составной частью стенок клеток эндосперма и входит в состав оболочек.

Пектиновые вещества в ячмене представлены нерастворимым протопектином, являющимся цементирующим материалом клеточных стенок, и растворимым пектином.

Сахариды в зародыше и алейроновом слое представлены сахарозой и раффинозой, в эндосперме – небольшими количествами мальтозы, глюкозы и фруктозы.

Азотистые вещества в ячмене представлены белковыми и небелковыми составляющими. В нормально созревшем ячмене белковые вещества составляют большую часть. Белки в ячменном зерне распределяются неравномерно: наибольшее относительное содержание их в алейроновом слое в виде клейковины, во внешнем слое эндосперма в виде резервного белка, меньшее – в эндосперме, где белок входит в состав клеток.

Протеины ячменя подразделяются на отдельные фракции, отличающиеся растворимостью в различных растворителях.

Жиры (липиды). В ячмене жиры представлены жирными кислотами, глицериносодержащими и глицериннесодержащими липидами.

Глицериносодержащие – триглицериды и фосфолипиды.

Во время солодоращения часть липидов гидролизуется.

К липидам, не содержащим глицерины относятся стериды – производные жирной кислоты и спирта стерола.

Фенольные вещества. Эта группа веществ в ячмене делится на простые фенольные кислоты и полифенолы. Состав и содержание фенольных соединений зависит от сорта и состава ячменя, а также от условий его произрастания.

Между содержанием белка и полифенолов существует обратная зависимость: чем больше белка, тем меньше полифенолов и наоборот. Ячмень содержит 0,3% полифенолов.

Фенольные кислоты в ячмене содержатся в свободной и связанной форме. Это галловая, ванилиновая, сиреневая, кумаровая, кофейная и хлорогеновая. Последняя играет большую роль в дыхании растений и дезаминировании аминокислот. Некоторые из фенольных кислот являются ингибиторами в процессе проращивания, частично переходят в воду при мойке и проращивании ячменя.

Полифенольные вещества (антоцианогены и патехины) находятся в основном в алейроновом слое зерна, при солодоращении изменяются мало и в помоле входят в фракцию крупки.

Минеральные вещества. Их содержание и соотношение зависят от почвенно-климатических условий и количества внесенных удобрений. В золе ячменя содержится – Р₂О₅ - 35%; K₂O – 21%; SiO₂ - 26%; MgO - 8%; CaO – 3%; Na₂O –2,5%; SO₃ - 2%; Fe₂O₃ –1,5%; Cl – 1%.

Около 80% ионов находится в связанном с белками состоянии.

Ферменты. Наиболее важные ферменты ячменя при солодоращении и затирании: α; β-амилазы, эндо-β-глюканаза; экзо-β-глюканаза; целлотиаза, эндоксиланаза, карбооксипептидаза; фитаза; фосфолипаза; каталаза; пероксидаза.

Витамины. В мг на 100 г. сухих веществ В₁ - 0,12-0,74; В₂ - 0,1-0,37; В₆ - 0,3-0,4; РР - 8-15, кроме этого С, Н, фолиевая и пантогеновая кислоты.

 

Качественная оценка ячменя

Оценка по внешним признакам

Зерно пивоваренного ячменя должно быть здоровым, однородным, крупным, без посторонних примесей и повреждений. Цвет оболочки должен быть светло-желтым или серовато-желтым, поверхность оболочки блестящей, если зерно созревало в нормальных условиях и при уборке была сухая погода. Недозрелые зерна имеют зеленоватый или слишком светлый цвет. Ячмени, убранные в сырую погоду, имеют матовую оболочку серого, красновато-желтого, желтовато-коричневого цвета. При развитии плесени появляется матово-серый цвет зерна, а при развитии гриба Fusarium herbarum темнеют кончики зерна.

Запах ячменя должен быть аналогичен запаху ячменной соломы. Солодовый запах появляется при прорастании влажного зерна, затхлый или плесневелый – при поражении зерна микроорганизмами. Чаще всего такое зерно имеет низкую способность прорастания. Некоторые примеси (дикий чеснок, полынь и др.) могут придавать ячменю посторонний запах.

Оценка физических свойств

Насыпная масса (натура) – г в 1 л 540-750; пивоваренных – 600-750.

Абсолютная масса – сухое вещество 1000 зерен пивоваренных 37 и более

«Масса 1000 зерен» – масса воздушного сухого вещества в 1 г

Мучнистость – стекловидность.

Чем больше стекловидность ячменя – тем труднее он перерабатывается и тем хуже солод он дает.

Пленчатость 6-17%. Пивоваренные ячмени должны иметь тонкие пленки, составляющие 7-9% массы зерна. Толстые пленки содержат больше полифенольных и горьких веществ, ухудшающих вкус пива.

Размеры зерна: длина - 7-14,6 мм; ширина – 2-2,5 мм; толщина – 1,2-4,5 мм.

Крупное зерно обычно содержит больше крахмала и имеет большую экстрактивность. Для солодоращения большое значение имеют крупность и однородность, а также спелость, влажность, содержание белковых веществ, продолжительность хранения. Однородное по составу, размеру и свойствам зерно равномерно поглощает воду при замачивании и прорастает, образуя солод с одинаковым химическим составом.

Основной показатель сортности ячменя – толщина 2,8 мм и выше - I сорт; 2,8-2,5 мм - II сорт; 2,5-2,2 мм - III сорт.

Определение крупности и примесей производится на сортировочном аппарате Зоиля, имеющем набор сит с различными размерами.

Крупность - % зерен с размерами 2,5-2,0 мм.

В зависимости от засоренности различают: чистый – 2% сорной и 2 % зерновой; средней чистоты – 2-4% сорной и 2-5% зерновой; сорный – 4% сорной и 5% зерновой примеси.

Оценка физиологических свойств

Так как только при проращивании образуются некоторые важные ферменты и происходит растворение эндосперма, то одними из важнейших показателей качества зерна являются способность прорастания и жизнеспособность.

Способность прорастания – это процент зерен, проросших через 5 суток. Свежеубранный ячмень прорастает плохо, поэтому способность прорастания определяют лишь по истечении не менее 45 дней покоя после его уборки.

Жизнеспособность – потенциальная способность к прорастанию ячменя, не прошедшего послеуборочное дозревание. При этом либо нарушают целостность зерна для лучшей газо- и водопроницаемости, либо окрашивают зародыши специальными красителями.

Водочувствительность характеризует снижение способности зерна к прорастанию даже при небольшом избытке воды и выражается разницей между количеством проросших зерен при оптимальных и избыточных количествах воды. Если она превышает 20%, то требуется специальная технология его замачивания.

Оценка химических свойств

Влажность: сухой – до 14%; средней сухости – 14-15,5%; влажный – 15,5-17%; сырой – свыше 17%.

Слишком влажный ячмень быстро плесневеет и плохо хранится, слишком сухой – может потерять способность к прорастанию.

Содержание белка – важный показатель качества. Ячмени с содержанием белка менее 9% дают пиво с низкой пенистостью, а более 12% - согреваются при солодоращении, и из них получается солод с пониженным выходом экстракта. Таким образом содержание белка в ячмене должно быть 9-12%.

Экстрактивность – количество сухих веществ, которые переходят в раствор при определенных условиях. Это крахмал, некрахмальные полисахариды, от 1/3 до 1/2 белковых веществ, сахара и другие соединения. Для пивоваренного ячменя экстрактивность – 78-82% на сухое вещество. Зависимость между белковистостью и экстрактивностью носит нелинейный характер.

Е = 84,5 – 0,75 N – 0,19 g

где N – белок,%;

g – абсолютная масса в г;

84,5 – константа, зависящая от сорта ячменя.

 

Другие зерновые продукты и сахаристые вещества, применяемые при получении пива.

Для снижения себестоимости пива, изменения состава экстрактивных веществ сусла часть солода заменяют неосоложенным зерном и сахаристыми веществами. Применение несоложенных материалов в отдельных случаях предусмотрено технологическими инструкциями.

Рис. Преимущества его использования связаны с высокой экстрактивностью (95-97% на СВ), малом содержании белков, невысоком количестве жира и т.д.

Пшеница.

Кукуруза.

Сахаристые продукты. В пивоварении используют свекловичный сахар и глюкозу для приготовления пива нескольких наименований, а для «Жигулевского» - тростниковый сахар-сырец для частичной замены им солода (до 5 %).

Хмель.

Наряду с ячменным солодом хмель является основным и пока незаменимым сырьем для пивоварения. Входящие в состав хмеля вещества придают пиву специфический вкус и аромат, увеличивают его стойкость при хранении, способствуют лучшему осветлению пива и образованию пены.

Хмель представляет собой вьющееся многолетнее растение из семейства коноплевых. Многолетним является только корневище. Надземная часть – отмирающий на зиму, покрытый волосками, полый стебель, имеющий в сечении шестигранную форму, вьющийся. На каждом колене стебля появляются по две трех и пятипальчатых встречных листа. В пазухах листьев вырастают боковые ветви, которые в верхней части образуют соцветия. В дальнейшем из соцветий образуются шишки, которые используются в пивоварении.

Шишка хмеля имеет покрытый волосками изогнутый стерженек, на котором крепятся лепестки. Ко времени созревания стерженек и внутренняя сторона лепестков покрываются блестящими, клейкими желто-зелеными зернышками лунулина.

Лунулин представляет собой продукт выделения железистых волосков и из-за высокого содержания горьких и ароматических веществ является самой ценной составной частью хмеля. Лунулиновые зерна легко отделяются от ножки, на которой они сидят.

Хмель как источник специфических горьких и ароматических веществ впервые стали применять за несколько сот лет до нашей эры.

Хмель разделяется по цвету стебля на красные и зеленые сорта, переходным цветом являются полукрасные. Красные сорта растут быстрее, чем зеленые и созревают раньше. Шишки зеленых сортов более крупные, имеют более крупные зернышки лунулина красноватого цвета, более резкий хмелевой запах. В настоящее время в мире насчитывается до 100 сортов культурного хмеля.

Химический состав шишек хмеля

Состав шишек хмеля различен и зависит от многих факторов

Средний химический состав высушенных хмелевых шишек (в %): вода – 10-14, целлюлоза - 12-16, азотистые вещества – 15-24, безазотистые экстрактивные вещества – 25-30, зола - 6-9, хмелевые смолы – 10-20, полифенольные вещества – 2-5, эфирные масла – 0,2-1,7.

Горькие вещества. До настоящего времени горькие вещества, содержащиеся в хмеле, не найдены в других растениях, но некоторые синтезированы. Они придают пиву специфическую горечь, оказывают пенообразующее действие, обладают антисептическими свойствами, способствуют снижению продуктов метаболизма дрожжей.

Горькие вещества объединяют хмелевые кислоты. Классификация горьких веществ производится с учетом их отношения к разным растворителям и влияние на качество охмеления сусла.

Основная масса горьких веществ находится в лунулиновых зернах.

Полифенольные вещества хмеля по сравнению с полифенольными веществами солода менее стабильны, так как легче окисляются и обладают большей восстановительной способностью. При кипячении сусла с хмелем они в виде отрицательно заряженных коллоидных веществ активно реагируют с азотистыми веществами, имеющими положительный заряд, в результате чего образуются белково-полифенольные комплексы, которые осаждаются осветляя сусло.

Полифенольные вещества являются антиоксидантами, так как окисляясь, предохраняют горькие вещества и другие соединения от окисления. Они также положительно влияют на создание характерного вкуса пива. Лучшим считается хмель с содержанием 4,5% полифенолов, однако при высоком их содержании у пива появляется грубый вкус.

Высокая реакционная способность является причиной их низкого содержания в сусле: примерно 20% переходят из хмеля и 80% из солода.

Хмелевое эфирное масло

Образуется в период созревания хмеля, сосредоточено главным образом в лунулине и имеет сложный химический состав. Компоненты эфирного масла состоят из двух фракций: углеводородной и кислородосодержащей. Качественный и количественный состав хмелевого эфирного масла является генетическим свойством отдельных сортов хмеля.

Другие вещества, содержащиеся в хмеле

К ним можно отнести азотистые вещества (2-4%) (пептоны, полипептиды, аминокислоты), углеводы (40%) (целлюлоза, гелицеллюлоза), пентозаны, пектиновые вещества и сахара (глюкоза, фруктоза, сахароза, раффинад). Пектиновые вещества улучшают пенообразование и пеностойкость, создают полноту вкуса.

Липиды в основном представлены воском мирицином, придающим белок хмеловым шишкам (30-32%). В хмеле также содержатся щавелевая, яблочная, янтарная, лимонная, кремниевая, серная, фосфорная и борная кислоты. Из витаминов обнаружены тиамин, пиридоксин, биотин, никотиновая кислота, токоферолы; из минеральных веществ – калий, кальций, фосфор, кремний и др.

Качественная оценка хмеля

Хмель собирают в период технической спелости, когда шишки закрыты и лунулин имеет светло-желтый цвет. При полной спелости шишки раскрываются и лунулин может высыпаться, что изменяет состав горьких веществ и приводит к снижению технологических качеств хмеля.

В шишках свежеубранного хмеля содержится 77-82% влаги. Для сохранения качества хмель сушат, а затем кондиционируют.

Анализ по внешним признакам включает определение целостности и правильности строения шишек, аромата, количества и цвета лунулина.

Хороший хмель имеет однородные по величине, целые, неповрежденные и закрытые шишки с тонким, равномерно и часто изогнутым стерженьком, правильным расположением листиков. Хмель должен обладать чистым хмелевым ароматом без посторонних запахов.

Механическим исследованием определяют количество семян и примесей (листьев, стеблей), а химическим содержание влаги, горьких веществ, зольность.

С технологической точки зрения наиболее значимой частью хмеля являются горькие вещества.

Хмелепродукты

При хранении сухого хмеля даже при благоприятных условиях (t = 0-2^oC, φ = 70%) показатели его качества постепенно ухудшаются. Кроме того, охмеление шишковым хмелем не эффективно, так как при этом теряется много горьких веществ (70-80%).

В последнее время широко используются продукты переработки хмеля, позволяющие повысить степень использования горьких веществ, стойкость ценных компонентов в процессе хранения хмелевых препаратов, сократить расходы на хранение и транспортирование, упростить способ применения и, наконец, улучшить стабильность и качество охмеления.

Продуктами переработки хмеля (хмелепродуктами) являются брикетированный хмель, гранулированный хмель, экстракты неизомеризованные и изомеризованные, комбинированные препараты хмеля. На мировой рынок поставляется 70% гранулированного хмеля, 30% экстрактов хмеля и только 40% натурального шишкового хмеля.

Экстракты (СО₂) и (спирт-горячая вода)

Изомеризация α-кислот – созданием различных условий (рН, температура, концентрация, присутствие других веществ) – пиво приобретает мыльный привкус.

 

4.2. Производство пива

Основным сырьем для производства пива является солод, который получают проращиванием высококачественного ячменя в искусственных условиях.

Свежепроросший солод сушат при повышенной температуре для накопления в нем ароматических и красящих веществ. От высушенного солода отделяют ростки и направляют его на склад для выдержки и завершения биохимических процессов.

На рис. 3 показана принципиальная схема получения ячменного солода.

При приеме сырье очищают от наиболее грубых примесей просеиванием и направляют в зернохранилище, где хранят до момента переработки. Перед замачиванием ячмень подвергают повторной, более тщательной очистке. При этом из зерновой массы удаляют оставшиеся в ней посторонние примеси и битые зерна. После вторичной очистки ячмень разделяют по размеру зерен на I, II и III сорта, что необходимо для равномерного замачивания и проращивания.

 

 

Зерно

 

Первичная очистка зерна Отходы

Хранение зерна

 

Вторичная очистка зерна Отходы

Сортирование зерна III сорт

I сорт II сорт

Вода Вода

Дезинфициру- Мойка и дезинфекция зерна

ющие вещества Сплав

 

Вода Замачивание зерна Вода

Сжатый воздух

 

Кондициониро- Проращивание зерна Воздух

ванный воздух

 

Горячий воз- Сушка свежепроросшего зерна Воздух и газы

дух или газы

Отделение ростков солода Ростки

Выдерживание сухого солода

 

Солод на производство пива

 

Рис. 3. Принципиальная схема получения ячменного солода.

 

Процессы, протекающие при замачивании зерна

Замачивание является важным этапом в производстве пивоваренного солода. Достаточная влажность, наличие кислорода и оптимальная температура – важнейшее условие солодоращения.

При замачивании химический состав меняется незначительно.

Конечная влажность зерно, необходимая для его проращивания, называется степенью замачивания. Оптимальная степень замачивания 42-50% зависит от сорта ячменя и типа получаемого из него солода.

Вода при замачивании проникает в зерно в основном через микрокопиллярные отверстия зародыша. Часть воды проникает внутрь зерна через мякишную оболочку по всей его поверхности.

Процесс поглощения воды зерном характеризуется кривой замачивания (Аналогичной кривой сушки). Особенно замедляется этот процесс при достижении зерном влажности 35%.

На скорость замачивания ячменя заметное влияние оказывает его химический состав. Зародыш, содержащий белки набухает быстро, а эндосперм, содержащий крахмал медленно.

Поэтому на замачивание необходимо подавать однородное по составу и размеру зерно, полученное из одной зоны произрастания.

Продолжительность и степень замачивания зерна зависят также от температуры воды и применяемого способа. С повышением температуры повышается набухаемость белков, крахмала, а также скорость диффузии воды вследствие повышения ее вязкости. Однако при повышении температуры воды более 15^оС происходит активное развитие микроорганизмов. Для ингибирования этого процесса в промышленности активно применяют различные антисептики.

Диоксид углерода и кислород непосредственного влияния на скорость замачивания зерна не оказывают, однако они стимулируют физиологическое состояние зерна. При увеличении влажности зерна выше 20% и температуре воды выше 20-25^оС потребление кислорода и отделение СО₂ усиливается. Большое количество СО₂ тормозит рост зерна и вызывает анаэробное брожение, продуктами которого дополнительно ингибируется зародыш. Зерно теряет свою всхожесть. Активное снабжение же кислородом благоприятно действует на жизнедеятельность зерна.

Замачивание зерна следует рассматривать как комплексный процесс увлажнения и биологической фазы роста. Чем быстрее насыщается зерно влагой и чем интенсивнее удаляются ингибирующие вещества, тем активнее идут ферментативные процессы, приводящие в дальнейшем к растворению эндосперма зерна.

Способы замачивания зерна

1. Замачивание с продолжительными воздушными паузами (50-80%)

2. Оросительное замачивание с воздушными паузами

3. Воздушно-оросительное замачивание.

В качестве стимуляторов применяют токи высокой частоты, химические вещества (гиббереловая кислота С₁₉Н₂₂О₆).

Проращивание зерна

Целью проращивания является синтез и активизация неактивных ферментов, под влиянием которых в процессе затирания достигается растворение всех резервных веществ зерна. Под действием ферментов при проращивании часть сложных веществ зерна превращается в мальтозу, глюкозу, мальтодекстрины и высшие декстрины, пептоны, пептиды, аминокислоты и др.

Переход зародыша от состояния покоя к активной жизнедеятельности, возможен только при достаточной влажности, наличия кислорода и оптимальной температуре.

При проращивании зерна, а следовательно, при активизации и накоплении ферментов у зародыша появляется потребность в питательных веществах. Если в начальный период проращивания зародыш использует для питания собственные растворимые и легко усвояемые растительной клеткой вещества, то дальнейшее его питание происходит за счет запасных веществ зерна.

Гидролитические ферменты переводят резервные вещества экосперма в растворимую форму. В первую очередь протеазы растворяют белковую оболочку крахмалосодержащих клеток. При этом освобождаются гемицеллюлозные стенки дл