/
Автор: Главачек Ф. Лхотский А.
Теги: пивоварение солодоращение пиво пищевая промышленность алкоголь алкогольные напитки
Год: 1977
Текст
FRANTISEK HLAVACEK
ING. DR. ALOIS LHOTSK?
pivovarstvf
DRUHfi, PftEPRACOVANfi VYPANf <
Praha 1972
SNTL
nakladatelstvi
technicke
iiteratury
ф, ГЛАВАМ ЕК
Д.ЛХОТСКИЙ
пивоварение
Перевод с чешского И. В. ХОЛОДОВОЙ
Под редакцией А. П. КОЛПАКЧИ
МОСКВА
Пищевая
промышленность
1977
1
УДК 663.4=03850
ПИВОВАРЕНИЕ. Главачек Ф., Лхотский А.,
пер. с чешскою, 1977.
В книге рассмотрены сырье для производства пива, процес-
сы приготовления сусла, брожения и дображивания его, розлив
пива.
Подробно описаны технологические операции н применяемое
оборудование. Большое внимание уделено механизации и авто-
матизации процессов. Для издания книги на русском языке дан
обзор наиболее существенных перемен, происшедших в области
техники и технологии пивоварения за последнее время. Обзор на-
писан инж. И. Главачеком.
Таблиц 35. Иллюстраций 153. Список литературы — 353 назва-
ния.
(Б) Frantisek Hlavacek a Alois Lhotsky, 1966.
(g) Ing. Ivo Hlavafek, 1972.
(Б) Перевод на русский язык. Издательство «Пищевая про-
мышленность», 1977 г.
г 31709—045 77
Г 044~(б1)—77~ 45-77
Предисловие к первому
изданию
В чешской специальной литературе появляется книга, кото-
рую давно ожидала наша общественность. Бесспорно, что чеш-
ское пиво принадлежит к лучшим в мире и что чешское пивова-
ренное производство имеет богатые традиции. Однако литература
по вопросам пивоварения, главным образом литература послед-
него периода, далеко не соответствует тому значению, которое
имеет чешское пивоваренное производство в настоящее время.
Предлагаемая книга является комплексным трактатом о
всей пивоваренной технологии. Ценным является то, что в ней
не только описаны, но и объяснены технологические процессы.
В ней освещены также достижения ферментологии, микробиоло-
гии, биофизики и других областей естественных наук. В доста-
точной мере уточнены и достижения энергетики и химической
технологии, не упущена и область экономики, так что читатель в
достаточной мере информирован о всей широте проблем пиво-
варения.
Несмотря на то что книга имеет научную основу, она проста,
и поэтому доступна работникам пивоваренной промышленности
на всех уровнях. Одновременно наблюдательный читатель мо-
жет почерпнуть из нее много предложений по улучшению тех-
нологии и выяснить те задачи, которые до сих пор не были ре-
шены. При написании книги авторы пользовались всеми доступ-
ными источниками специальной мировой литературы, критиче-
ски отбирали все новое и существенное и тем самым предста-
вили читателю общий обзор о мировом прогрессе в пиво-
варении.
Ценным в книге является и то, что авторы последовательно
цитируют специальную чешскую литературу, результаты исследо-
ваний и достижения производства, которые в значительной мере
способствовали прогрессу в области пивоварения.
Мне хотелось бы, чтобы наши специалисты-пивовары, техни-
ки и исследователи с интересом изучали книгу, чтобы она стала
Для них необходимым помощником в их каждодневной работе и
способствовала дальнейшему развитию нашего пивоварения.
Проф. инж. доктор ЙОЗЕФ ДЫР
5
Предисловие ко второму
изданию
В 1966 г. СНТЛ издало книгу «Пивоварение», написанную
известными специалистами Франтишком Главачеком и инж. док-
тором Алоисом Лхотским. Книга была принята пивоваренной
общественностью с большой благодарностью и оценена очень
высоко. Она отвечала всем требованиям, предъявляемым к спе-
циальной литературе, в которой интересующееся лицо найдет
ответ на все вопросы из процесса производства пива. Книга
была быстро распродана, появилась необходимость в подготовке
нового дополненного издания.
Вскоре после выхода в свет книги умер один из авторов
Ф. Главачек, выдающийся технолог в области пивоварения,
с опытом, приобретенным на ряде известных пивоваренных за-
водов мира. В переработке и дополнении нового издания в каче-
стве соавтора принял участие известный специалист инж. Иво
Главачек, сын умершего Франтишека Главачека.
Концепция всей книги сохранена в сущности по первому из-
данию. Исправления, дополнения, расширение текста проведены
согласно последним результатам исследований. Учтены не толь-
ко новейшие результаты в области естественных наук, но и про-
гресс в оснащении техникой заводов.
В книге приведены различные концепции непрерывного про-
изводства пива. Рассматриваются возможности замены ячмен-
ного солода другими крахмалсодержащими или сахаристыми
видами сырья и предлагаются способы улучшения ферментатив-
ной активности при варке путем добавления соответствующих
ферментных препаратов (амилолитических, протеолитических,
цитолитических), и, таким образом, устранения их недостатка в
сусле. Большое внимание авторы уделяют качеству и дозировке
хмеля. Они описывают наиболее приемлемый способ охмеления
и обработку хмеля перед дозировкой, чтобы повысить его ис-
пользование.
Новое издание книги «Пивоварение» отвечает всем требова-
ниям, которые мы предъявляем к прогрессивной специальной
литературе. Я, надеюсь, что книга поможет технологам и науч-
ным работникам пивоварения.
Проф. инж. доктор ЙОЗЕФ ДЫР
6
Пивоваренное сырье
солод
Солод является типичным сырьем для производства пива.
Еще 2000 лет до н. э. его использовали в виде проращенного яч-
меня в Месопотамии и Египте для производства охмеляющих
напитков. До настоящего времени основным сырьем для произ-
водства солода является ячмень. Его хорошая всхожесть, легкая
обрабатываемость, подходящие вкусовые качества стали причи-
ной того, что солодоращение не распространилось широко на
другие зерновые культуры. В настоящее время для изготовления
пивоваренного солода кроме ячменя используют только пшеницу
в небольших количествах.
О солоде и его производстве в Чехословакии сохранились
сведения, относящиеся к XII и XIII столетиям. Уже в то время
производству солода уделяли большое внимание и еще в 1407 г.
был составлен Первый регламент солодовщиков и пивоваров
г. Праги.
Влияние солода на качество пива общеизвестно. Некоторые
показатели солода, такие, как цвет, вкус и запах, являются ре-
шающими в определении типа пива, а количество экстрактивных
веществ и степень расщепления белков существенно влияют на
его качество. Солод приобретает свои характерные свойства при
солодоращении, однако некоторые из них зависят от свойств
использованного ячменя. Поэтому издавна большое внимание
уделяли качеству ячменя, поскольку многие сорта его из-за вы-
сокого содержания белков, стекловидности или слишком толстой
оболочки не пригодны для солодоращения.
Не только в Чехословакии, но и во всех странах, где широко
культивируется пивоваренный ячмень, для посева используют
только сорта ячменя с определенными, точно установленными
свойствами, контролируемые при солодоращении и пивоварении.
В Европе используют исключительно так называемые двухряд-
ные яровые ячмени, крупнозернистые с тонкой оболочкой и низ-
ким содержанием белков.
Эти ячмени лучше всего подходят для производства светлого
солода и при выработке имеют определенные преимущества. Они
экстрактивнее, не вызывают трудностей при переработке и фильт-
рации, а пиво, получаемое из них, более стойко к помутнению в
7
холодном виде, что особенно важно при постоянно возрастающем
производстве пива в бутылках.
Следует отметить, что в Чехословакии селекционные работы
и районирование сортов в значительной степени способствовали
выравниванию и стандартизации сырьевой базы и теперь име-
ются такие сорта ячменя, которые по качеству существенно не
отличаются один от другого. Значительные различия, главным
образом во всхожести или в содержании белков, могут, однако,
возникнуть в разные урожайные годы. Они могут существенно
повлиять на качество солода.
Ячмень, предназначенный для солодоращения, должен быть
здоровым, хранившимся в течение определенного времени, т. е.
отлежавшимся, чтобы его свойства выравнялись. При соложе-
нии он должен быть хорошо проращен и высушен. Любой недо-
статок сырья или солодильного процесса отрицательно сказыва-
ется на качестве солода.
Исследованию качества солода уделяется большое внимание,
с одной стороны, для того, чтобы проверить правильность прове-
денного процесса солодоращения, а с другой — чтобы установить
качественные признаки солода перед обработкой и определить
пригодность его для выработки пива требуемого типа.
Применяемые первоначально только органолептическая оцен-
ка солода и определение плотности и хрупкости зерна были по-
степенно дополнены более совершенными испытаниями. Еще в
1854 г. профессор Пражского политехнического института Бал-
линг предлагает простое испытание для определения пригодно-
сти солода на затирание, при котором кроме экстрактивности
солода определяли также изменение солода во время затирания,
скорость осаждения пивной дробины и осветление сусла [1]. Ис-
следования были продолжены и вскоре был разработан целый
ряд процессов для механического и химического определения
отдельных качественных признаков солода. В 1914 г. в Бонне
было подписано основное соглашение по этим проблемам между
европейскими научно-исследовательскими пивоваренными инсти-
тутами. В 1928 г. в Зальцбурге был подписан единый документ
для анализов солода, согласно так называемому конвенционному
методу, которым с учетом нескольких дополнений пользуются
до сих пор для анализа торгового солода.
Конвенционный метод позволяет легко и довольно быстро оп-
ределять важнейшие свойства солода (см. табл. 1 на с. 19) и
дает сравнительные результаты, которые однако могут отличать-
ся от результатов, полученных на практике, когда принята иная
технология или существуют другие условия. Обычно солод, ко-
торый имеет хорошие свойства при анализах по конвенционному
методу, не вызывает трудностей и при переработке в промыш-
ленном масштабе.
Для более совершенного исследования свойств солода разра-
ботаны другие очень точные и научно обоснованные методы, од-
8
нако более сложные и более трудоемкие. Они служат для опре-
деления некоторых специфических свойств солода или для конт-
роля за недостатками, обнаруженными при обычном анализе.
Предписания для обычного анализа солода и некоторые спе-
циальные методы объединены в ЧССР в книге «Аналитика соло-
жения и пивоварения», которая вышла в СНТЛ в 1966 г. Для го-
сударств, входящих в Европейскую пивоваренную конвенцию
(ЕВК), для анализа солода действуют предписания, разработан-
ные особой комиссией при участии представителей стран — чле-
нов и опубликованные в сборнике «Аналитика ЕВК».
Качество солода можно определять органолептическими, ме-
ханическими, химическими, физическими и физиологическими
методами.
Органолептический метод анализа солода — это субъектив-
ный способ оценки, зависящий от способностей исследователя,
однако он очень важен и им не следует пренебрегать. Он допол-
няет общую оценку и часто указывает на недостатки, которые
могут быть пропущены при химическом анализе.
Солод на ощупь должен быть сухим и беспыльным.
Запах солода должен быть чистым, солодовым, у тем-
ного солода более четко выраженным, почти ароматным. Не дол-
жно быть затхлого запаха, запаха плесени или дыма.
Вкус солода должен быть приятно сладковатым, без
привкуса. Запах и вкус солода лучше всего проявляются при
затирании и в лабораторном сусле.
Цвет оболочки должен быть равномерным, светло-жел-
тым. Темная окраска кончиков свидетельствует о том, что был
использован влажный ячмень. Серая окраска бывает вызвана
железистой замочной водой, однако это не ухудшает качества.
Не должно быть белых следов от кальция, содержащегося в за-
мочной воде. У солода, высушенного прямыми продуктами сго-
рания, на оболочке могут быть черные пятна, которые возника-
ют под действием серы из продуктов сгорания. Это явление
называется пятнистостью и не влияет на качество солода [2].
Хорошо растворенное, рыхлое /солодовое зерно сохраняет
форму и размер зерна переработанного ячменя. Стекло-
видные, перемоченные, плохо растворенные или плохо высушен-
ные зерна бывают сморщенными и мелкими. Они увеличивают
разницу между экстрактами в тонком и грубом помоле. Зерна
неодинаковой величины встречаются при обработке плохо отсор-
тированного ячменя. Большая разница в размере зерен может
вызвать трудности при дроблении. Размер зерна не должен
влиять на экстрактивность солода. Энари [3] определил, что
небольшое и полное зерно может дать солод такой же экстрак-
тивности как крупное зерно.
Масса 1 гл (гектолитра) солода не может слу-
жить критерием оценки его, если неизвестна масса гектолитра
зерна используемого ячменя. Повсеместно действует правило,
9
что солод короткого прорастания тяжелее, чем солод длитель-
ного прорастания, хорошо растворенный. В настоящее время
при обработке хорошо отсортированного селекционного ячменя
масса 1 гл солода увеличилась. У светлых солодов она колеб-
лется от 54 до 60, у темных от 52 до 55 кг/гл.
Абсолютная масса (масса 1000 зерен) солода
точно так же, как масса 1 гл зерна связана с массой ячменя и
растворением солода. Солод, дополнительно растворенный в
ящиках Кропфа, имеет и при хорошем растворении большую
абсолютную массу. Помимо растворения на абсолютную массу
влияет также влажность солода, форма и размер зерна. Мелкое
и тонкое зерно может иметь небольшую абсолютную массу и
при плохом растворении. Для сравнения образцов абсолютная
масса является хорошим критерием. Абсолютная масса светлого
солода колеблется от 31 до 36 г, темного солода —от 28 до 32 г
в сухом остатке.
Мучнистость, стекловидность и цвет эндо-
сперма это обычно применяемые критерии и они характери-
зуют растворение и правильную сушку солода. Мучнистость и
хрупкость зерна определяются простым поперечным разрезом
зерна фаринатомом. Мучнистые и хрупкие зерна легко дробят-
ся, при затирании облегчают действие ферментов и экстрактив-
ные вещества быстрее переходят в раствор. Поэтому их доля
должна быть как можно больше — у светлого солода 94%,
у темного — около 96%. Стекловидные зерна труднее перераба-
тываются, они повышают разницу экстракта в тонком и грубом
помоле. Частичная стекловидность возникает также при непра-
вильной сушке. Иногда причиной стекловидности является стек-
ловидный ячмень некоторых урожаев. Доля абсолютно стекло-
видного зерна у светлых солодов не должна превышать 3%.
Цвет эндосперма светлых солодов должен быть на срезе белым,
без дымчатых зерен. В зависимости от температуры сушки тем-
ный солод содержит различное количество белых, желтых и
дымчатых зерен. Коричневые, пригорелые зерна недопустимы,
так как нарушают вкус сусла.
Мучнистость и стекловидность зерна можно определить так-
же путем просвечивания диафоноскопом. Стекловидные зерна
прозрачны, мучнистые — непрозрачны. Более обычное определе-
ние мучнистости — фаринатомом.
Хрупкость солода определяется при раскусывании
зерна. Она характеризует также вкус солода, однако не являет-
ся надежным критерием. Наличие случайных твердых зерен мо-
жет привести к ошибочным выводам.
Хрупкость солода определяют разными приборами. Так, фир-
ма «Брабендер» (Дуйсбург, ФРГ) изготавливает приборы, кото-
рые используются для определения твердости зерновых культур
в мельницах. Солод сначала дробят, получая грубый помол, а
потом на особом приборе растирают в тонкую муку. Сила, необ-
10
ходимая для такого тонкого измельчения, измеряется и регист-
рируется и должна быть критерием хрупкости солода. Этот от*
носительно дорогой прибор до сих пор не нашел широкого при-
менения в практике.
Склероскоп — прибор, сконструированный в лабораториях
Пивоваренного института в Нанси, определяет сопротивление,
необходимое для размалывания одного зерна. По результатам,
полученным у 200 зерен, устанавливается средняя твердость со-
лода; средняя величина отклонения независимо от твердости со-
лода выражает однородность (гомогенность) солода. Однако
удовлетворительных результатов до сих пор не получено: про-
являются значительные различия в зависимости от сортов ячме-
ня по сравнению с производственной практикой, положение зер-
на также влияет на результаты при определении сопротивления.
Изготовленный и испытанный в ЧССР Шауером и сотрудни-
ками [8] прибор для измерения хрупкости (хирана) так же, как
и другие подобные приборы, не дал желаемых результатов, не-
обходимо проводить дальнейшие опыты в этом направлении.
Заплесневелые зерна определяются не всегда точно,
это в значительной мере зависит от сосредоточенности наблю-
дателя. Одновременно определяются также битые зерна. Пле-
сень проявляется при прорастании, прежде всего на поврежден-
ных зернах или на базальной части зерна. Единичные случаи
не влияют на качество. Недостатком является плесень, образо-
вавшаяся при хранении солода. Она проявляется в запахе, обра-
зует на зернах большие и более заметные пятна или покрывает
зерно целиком. Затхлый запах может перейти и на вкус сусла,
Доля заплесневелого и битого зерна не должна превышать у
светлого солода 0,5%, у темного — 0,8%.
Сорняки и другие примеси (камни, обломки
колосьев и т. д.) определяют по массе, общее количество их
не должно превышать 0,2%.
Развитие зародышевого листка раньше считали
признаком растворения солода. Однако растворение солода не
происходит одновременно с развитием зародышевого листка и
тем более не при солодоращении в среде, насыщенной углекис-
лым газом. Определение развития зародышевого листка дает
возможность установить ход прорастания и равномерность ро-
ста. Солода слишком короткого ращения при переработке всегда
создают трудности, переросшие с длинным ростком зерна сви-
детельствуют о том, что солод проращивался при теплом режиме.
Очень важна доля зерен с развитием зародышевого листка от
0 до ’Д зерна, включая непроросшие зерна. Их должно быть не
больше 5%. У светлых солодов бывает около 70% зерен с дли-
ной зародышевого листка от 2/3 до 3А, а у темных солодов оди-
наковая доля от 3Д до полной длины зерна. Среднее развитие
зародышевого листка колеблется у светлых солодов от 0,68 до
0,76%, а у темных — от 0,76 до 0,85% длины зерна.
и
Сортировка солодов служит для определения вы-
равненное™ зерна. Зерна неодинакового размера могут вызы-
вать затруднения при дроблении и снижать выход экстракта.
Различные размеры зерен встречаются у солодов, полученных
из нестандартного ячменя. Солод с выравненной крупностью
зерна имеет 94% зерен I сорта (на ситах с отверстиями 2,8 и
2,5 мм).
Подрешетный продукт под ситом с отверстиями 2,2 мм должен
составлять не более 0,5%.
Химический анализ, проведенный согласно конвенционному
методу, обеспечивает определение дальнейших качественных
признаков солода.
Влажность солода (содержание воды) имеет экономи-
ческое и качественное значение. Повышенное содержание влаги
снижает экстрактивность солода и вызывает трудности при хра-
нении. Правильная сушка позволяет снизить содержание влаги
в солоде и ограничить действие ферментов. Свежевысушенный
светлый солод содержит около 3,5%, темный — около 2% воды.
При удалении солодовых ростков и транспортировке солода
влажность его несколько увеличивается. Умеренное повышение и
выравнивание содержания влаги во всем зерне способствует по-
вышению качества солода, и он лучше дробится. Влажность со-
лода при хранении не должна превышать 6%. Во влажном соло-
де возобновляется действие ферментов, солод теряет аромат и
свои характерные свойства.
Экстрактивность солода выражается суммой экст-
рактивных веществ, которые при затирании согласно конвенци-
онному методу переходят в раствор. Это не весь экстракт, содер-
жащийся в солоде. При декокционном затирании можно было
бы добиться более высокого выхода экстракта. Однако повсеме-
стно получаемый согласно конвенционному методу экстракт счи-
тается с точки зрения качества максимальным. Он является
критерием продуктивности солода и основой для расчета засы-
пи. Экстрактивность солода колеблется в довольно широком
диапазоне, прежде всего в зависимости от качества использован-
ного ячменя, у светлого солода от 76 до 82%, считая на сухое
вещество, а в некоторые годы превышает и 83%. Экстрактив-
ность темного солода на 1—2% ниже, чем у светлого.
Экстрактивность является только количественным показате-
лем. Если же нужно определить пригодность солода для перера-
ботки в варочном отделении, то проводится еще одно определе-
ние на затирание с солодом грубого помола. Раньше для этого
сравнения использовали солод с 40% муки; разница не была до-
статочно существенной, и поэтому теперь применяют почти ис-
ключительно помол с 25% муки. По разнице между экстрактом,
полученным из помола с 90% муки и из грубого помола с 25%
муки, можно судить о выходе солода в варочном отделении, а
также о растворении солода.
12
При затирании согласно конвенционному методу можно оп-
ределить также запах затора. У светлого солода запах чистый,
сладковатый, слабоароматный. Затор из темного солода может
иметь сильно выраженный ароматный запах, однако он не дол-
жен напоминать запах подгоревшего солода. Любой несвойст-
венный солодовому затору запах — плесени, дыма или затхло-
сти— не допустим. Ниже приведена оценка растворения солода
(новая схема ЕБК для дробилки ЕБК).
Разница в выходе экстракта (в %)
Мука — грубый помол
(25% муки)
Ниже 1,3
1,3—1,9
2,0—2,6
2,7—3,3
Свыше 3,3
Качество растворения
Очень хорошее
Хорошее
Нормальное
Плохое
Очень плохое
зависит от растворения солода
Солод короткого ращения и
Время осахаривания
и содержания активных амилаз,
плохо растворенный осахаривается медленнее. Солод высуши-
ваемый при слишком высоких температурах, ослабляющих дей-
ствие ферментов, также осахаривается медленнее. Быстро осаха-
риваются солода, перерастворенные или высушенные при низких
температурах. Светлый солод осахаривается нормально за 10—
15 мин, темный не больше чем за 30—35 мин. Солод, изготовлен-
ный из неотлежавшихся ячменей, осахаривается обычно мед-
леннее; на время осахаривания влияют также особенности
отдельных урожаев (ячмени стекловидные, с плохим прораста-
нием). Если осахаривание у светлого солода не происходит за
20 мин, необходимо установить причину, определить развитие
зародышевого листка, долю непроросшего зерна, стекловидность
и т. п., и при возможности определить амилолитическую актив-
ность. У темного солода причиной более позднего осахаривания
является высокая температура отсушки.
Время фильтрации и прозрачность сусла, оп-
ределяемые при лабораторном анализе, не всегда совпадают с
результатами, получаемыми в производстве. Сусло, опалесци-
рующее в лаборатории, в производственных условиях часто по-
лучается прозрачным. По скорости фильтрации в лаборатории
также нельзя судить о ходе фильтрации в производственных
условиях. Однако для общей оценки качества солода необходи-
мо проводить такие определения. Если первые фракции сусла
проходят через фильтр быстро и процесс заканчивается в те-
чение часа, то фильтрация считается нормальной. Сусло из хо-
рошо растворенных солодов фильтруется быстрее, оно прозрач-
ное и с сильным блеском. Опалесценция сусла иногда проявля-
ется в начале процесса, а также у солодов из некоторых сортов
ячменя. Такая опалесценция не является причиной затруднений
во время производства. Сусло из темного хорошо отсушенного
13
солода также часто опалесцирует. Мутное медленно фильтрую-
щееся сусло характерно для плохо растворенных солодов.
Цвет сусла не является признаком качества солода, од-
нако он должен отвечать его типу и требованиям, предъявляе-
мым к цвету сусла. Небольшая разница в цвете при производ-
стве обычно не имеет большого значения, однако известны пиво-
варенные заводы, где производственный регламент требует
соблюдения довольно узкого диапазона цветности. Известно, что
осторожная сушка положительно влияет на цвет и, как правило,
из хорошо высушенного солода получают светлое сусло.
Показатель цвета светлого солода колеблется от 0,16 до
0,26 мл, цвет темного солода — от 0,50 до 1,20 мл 0,1 н. раствора
йода. Растворы, используемые для определения цвета, неста-
бильны и поэтому в некоторых государствах переходят к опре-
делению цвета в колориметре Ловибонда. Цвет сусла сравнива-
ется с оттенком цвета цветных стекол и выражается в единицах
ЕБК (см. ниже).
Обычный торговый анализ согласно конвенционному методу
часто дополняется определением амилолитической активности со-
лода и определением чисел Кольбаха и Гартонга. Ниже приве-
дено отношение цвета в ед. ЕБК к цвету в мл 0,1 н. раствора
йода.
Ед. ЕБК мл 0,1 н. раство- ра йода Ед. ЕБК мл 0,1 н. раствора йода
1 0,06 10 0,63
2 0,11 12 0,78
3 0,17 14 0,93
4 0,23 16 1,10
5 0,30 18 1,25
6 0,36 20 1,40
7 0,43 22 1,60
8 0,49 24 1,80
9 0,56
Амилолитическая (осахаривающая) актив-
ность у обычных солодов неравномерная, но, как правило,
такой солод богат амилазами и при переработке его не возни-
кает трудностей. Однако при переработке крахмалистых замени-
телей солода амилолитическую активность необходимо учиты-
вать. Определяется она по методу Виндиша — Кольбаха и выра-
жается в граммах мальтозы, образовавшейся под действием
амилаз из 100 г солода (единица Виндиша — Кольбаха). Солод
долгого ращения при холодном режиме имеет высокую амило-
литическую активность. Высокие температуры отсушки снижают
амилолитическую активность. Зеленый непросушенный солод
имеет от 350 до 500 ед. ВК; амилолитическая активность свет-
лого солода колеблется от 180 до 300, темного — от 100 да
240 ед. ВК.
14
Число Кольбаха выражает процентное соотношение раство-
ренного в сусле азота к общему содержанию азота в солоде.
Оно является показателем степени расщепления белков. Коль-
бах предложил судить по этому показателю о растворении со-
лода. Однако расщепление белков в последние дни прорастания
прекращается, в то время как растворение солода продолжает-
ся. Поэтому число Кольбаха не является точным критерием об-
щего растворения. Простой способ определения и тот фа^р, что
хорошо проращенный при холодном режиме солод имеет обычно
высокое значение числа Кольбаха, позволили использовать его
как наиболее подходящий критерий для оценки качества солода.
Кольбах оценивает растворение солода согласно следующим
отношениям:
Число Кольбаха, %
Свыше 41
От{35 до 41
Ниже 35
Растворение
Отличное
Нормальное
Недостаточное
Гартонг разработал метод, согласно которому определяется
действие ферментов, а также растворение солода. Затирается
параллельно одинаковый солод при температурах 20, 45, 65 и
80°С точно так же, как при конвенционном методе. Из среднего
значения этих четырех экстрактов после вычитания константы
(58,1) получается число перерабатываемое™ солода. Метод,
усовершенствованный Гартонгом и Кречмером в 1953 г., описали
Главачек и Календа в журнале «Бродильная промышленность»,
№ 4, 1957, с. 74.
Точно так же, как на число Кольбаха, на число
Г артонга оказывают влияние различные факторы, которые
ограничивают широкое применение этих чисел. Шмаль [4] изу-
чал солод разного происхождения нескольких урожаев и пришел
к выводу, что на числа Кольбаха и Гартонга влияют сортовые
свойства и происхождение использованного ячменя. По Шмалю,
оба числа у солодов чехословацкого происхождения большей ча-
стью бывают положительными.
Четырехотварочный метод Гартонга—Кречмера для опреде-
ления числа Гартонга находит широкое применение в пивова-
ренной аналитике. В практике учитывают, главным образом, ве-
личины отдельных относительных экстрактов (РЕ), значение
которых авторы вновь обобщили [12], расширив представление
об отдельных их величинах:
РЕ 20°С — стандартная величина, равная 24,0, характеризует
переход экстракта в раствор; однако следует подчеркнуть, что
в сусловарочном отделении уже нельзя исправить то, что было
упущено при выборе сорта ячменя и в процессе солодоращения;
величина ниже стандартной свидетельствует о недостаточной
способности ячменя к прорастанию и пригодности для солодо-
15
ращения, а также о недостатках при его замачивании и высоких
потерях при дыхании;
величина выше стандартной указывает на правильное веде-
ние процесса замачивания и проращивания, на хорошую зре-
лость ячменя.
РЕ 45°С — стандартная величина, равная 36,0, свидетельст-
вует о ферментативной силе (за исключением а-амилазы) И
расщеплении белков солода;
величина ниже стандартной характеризует низкое содержа-
ние ферментов и ограниченное расщепление белков, что являет-
ся результатом недостаточной способности ячменя к прораста-
нию, неправильного ведения процесса замачивания; следствием
этого в дальнейшем производстве является недостаточное пита-
ние дрожжей, биологическая нестойкость пива и склонность к
неприятной горечи;
величина выше стандартной свидетельствует об удовлетвори-
тельном содержании ферментов, возможности ускорить варочный
процесс, о предпосылках, для биологической и коллоидной стой-
кости и возможности удовлетворительного охмеления пива.
РЕ 65°С — стандартная величина равная 98,7, характеризует
растворение солода, по визуальной оценке фильтрации такого
сусла можно судить о выравненное™ (гомогенности) солодового
зерна, сусло должно стекать абсолютно прозрачным;
величина ниже стандартной указывает на слабую активность
ферментов и недостаточное растворение эндосперма, следствием
этого является недостаточное сбраживание пива в бродильном
отделении и неудовлетворительное осветление в лагерном под-
вале;
величина выше стандартной свидетельствует о хорошем ра-
створении эндосперма, однако по этой величине нельзя судить
о выравненное™ (гомогенности) солодового зерна; величина
выше 99,5 характеризует перерастворение и слишком большие
потери при дыхании.
РЕ 80°С — стандартная величина, равная 93,7, зависит не
только от ферментативной способности солода, но и от его раз-
жижающей способности (содержание а-амилазы); по ней можно
судить о возможном ходе процессов затирания, фильтрации и
варки сусла с хмелем, главном брожении, а также осветлении
пива в лагерном отделении;
величина ниже стандартной свидетельствует о недостатках,
указанных у остальных РЕ и, кроме того, о неправильном ведении
сушки, как в фазе предварительной сушки, так и при отсушива-
нии; солод с низким значением РЕ 80°С создает трудности при
осахаривании и ведет к преждевременному осаждению дрожжей
при брожении;
если величина РЕ 80°С выше стандартной, это свидетельст-
вует о хорошей разжижающей способности солода, величина
16
выше 96,0 тоже благоприятна при оценке общих свойств солода,,
однако это указывает на недостаточную отсушку его;
важным показателем является фильтрация горячего сусла»
при температуре затора 80°С; быстрая фильтрация свидетельст-
вует о сильной активности а-амилазы, медленная фильтрация —
об обратном; если затор нельзя профильтровать горячим, каче-
ство солода неудовлетворительное.
В своей работе Гартонг и Кречмер дают практические указа-
ния и ряд технических рекомендаций для проведения четырех-
отварочного метода, разработанного ими на основе многолет-
него практического опыта.
Гартонг и Кречмер занимаются более подробно некоторым»
проблемами растворения солода, которые считают важным до-
полнением к обычным методам. Речь идет о модифицированном
ими испытании плавающего зерна, определении хрупкости эндо-
сперма при продольном разрезе солодового зерна (метод ВЛБ)
и использовании трех объективных приборов: склероскопа, при-
бора для определения хрупкости, который был разработан в.
Нанси, и определение диаграммы твердости на приборе Бра-
бендера.
Для определения растворения солода Гартонг предложил:
следующую шкалу:
Растворение Число Гартонга
Недостаточное 0,0—3,5
Нормальное для бочкового пива 4,0—4,5
Отличное 5,0
Пригодное для пастеризованного пива 5,5—6,0
Чрезмерное 6,5—10,0
Метод Гартонга применяется часто, но с определенными ого-
ворками, по причинам, на которые указывает Шмаль.
В последние годы некоторые авторы снова обратились к оп-
ределению конечной степени сбраживания лабораторного сусла
как критерию растворения солода. Процесс этот описан у Пав-
ловского-Шильда [9] и в сборнике «Аналитика ЕБК» [10]. Речь
идет в основном об определении степени сбраживания сварен-
ного в лабораторных условиях сусла при 20 или 25°С при посто-
янном перемешивании.
Отношением растворения солода и конечной степени сбра-
живания подробнее занимается Мюльбауер [11]. Подытоживая
мнения Изебаэрта, Кречмера и Стаги, он считает что хорошо
растворенным можно считать солод с конечной степенью сбра-
живания лабораторного сусла минимально 78% и в качестве
примера приводит результаты этого определения у солодов из
ГДР и ЧССР. Было проанализировано 30 образцов солода, их
конечная степень сбраживания колебалась от 72,7 до 82,1%.
При сравнении оказалось, что конечная степень сбраживания
лабораторного сусла не совпадает с большинством остальных
1Т
величин, характеризующих солод особенно с разницей экстракта
в муке и грубом помоле и числом Гартонга. Довольно хорошее
•совпадение было обнаружено между конечной степенью сбра-
живания лабораторного сусла и величинами растворимого азо-
та, это означает, что у солода с высокой степенью сбраживания
обнаруживаются также высокие величины растворимого азота.
При делении 30 исследуемых образцов солода на три группы
•согласно конечной степени сбраживания лабораторного сусла
•средние величины можно составить следующим образом:
Конечная степень сбраживания, % 81,1; 77,4; 73,5
Экстрактивная разница (мука—грубый помол), % 2,9; 3,0; 3,3
Число Кольбаха, % 38; 37,4; 37,0
Полностью растворимый азот N, мг 643; 629; 645
Мюльбауэр далее изучал конечную степень сбраживания
-сусла из солода, отобранного при прорастании, и обнаружил
достижение максимальной величины на 6-й день прорастания.
На 7-й и 8-й день прорастания сбраживание уже существенно
не изменяется. Температура отсушки практически не имеет ни-
какого влияния на конечную степень сбраживания сусла. У сус-
ла, полученного из солода, отсушенного при 58, 72 и 85°С, была
обнаружена очень небольшая разница.
Величина конечной степени сбраживания лабораторного сус-
.ла хорошо дополняет показатели растворения солода и обеспе-
чивает более широкое представление о его переработке в вароч-
.ном и бродильном отделениях.
Для более глубокого изучения качества солода или для спе-
циальных целей могут быть проведены дальнейшие определения.
Для получения представления о сбраживаемости сусла опреде-
ляется содержание сахаров, отношение сахаров к несахарам или
конечная степень сбраживания. У азотистых веществ определя-
ется общий азот, кроме растворимого азота (число Кольбаха),
и формольный азот, или же азотистые вещества классифициру-
ются по Лундину. Растворение солода можно наблюдать также
•при определении титруемой кислотности или вязкости сусла.
Для проверки качества сушки определяется прорастаемость со-
лода или каталаза. Ориентировочные данные о величинах, полу-
ченных при этих определениях, приведены в табл. 1 и 2, состав-
ленных в содружестве с Бриенской лабораторией ВУПС.
Определение качества солода по результатам анализа требу-
ет определенного опыта. Результаты анализов следует оцени-
вать в целом; для того чтобы солод был определен как хороший,
недостаточно, например, только высокой экстрактивности или
прозрачности и быстрой фильтрации сусла. Всегда следует учи-
тывать и другие критерии. Так, солод короткого ращения, полу-
ченный при холодном ведении процесса, может фильтроваться
медленнее и, несмотря на это, для бочкового пива он вполне
пригоден. Была сделана попытка выразить величину солода по
18
Таблица Г
Светлый солод пильзенского типа
Величины
Показатели низкие нормальные высокие
Влагосодержание, % Продолжительность осахаривания, мин Цвет, мл 0,1 н. раствора йода Выход экстракта в пересчете на су- хое вещество (мука), % Разница в выходе экстракта (мука— грубый помол, 25% муки), % Содержание мальтозы в экстракте, % Отношение сахаров к несахарам(1:х) Степень отсушки (катализа) pH сусла Масса 1 гл, кг Масса 1000 зерен в сухом веществе, г Развитие зародышевого листка до ®/4—х/1, % Битое зерно, % Сорняки, % Заплесневелые зерна, % Мучнистые зерна, % Зерна с белым эндоспермом Кислотность I ступень ' (нейтральрот) в 100 г сухого вещества (мл 0,1 и. раст- вора NaOH) II ступень (фенолфталеин) в 100 г сухого вещества (мл 0,1 н. раствора NaOH) Общая кислотность в 100 г сухого вещества (мл 0,1 н. раствора NaOH) Азот общий в пересчете на сухое вещество, % в пересчете на белковые вещест- ва, % Растворимый азот в пересчете на су- хое вещество (холодная вытяж- ка)» % Азот формольный (сусло), % Растворимый азот (холодная вытяж- ка), % общего азота Азот растворимый в сусле (число Кольбаха), % общего азота Кажущаяся степень сбраживания сусла, % Амилолитическая активность, ед. ВК по Гартонгу при температуре, °C 20 45 65 80 Число Гартонга Ниже 3,8 » 10 » 0,16 » 78,0 » 2,0 » 65,0 » 50 » 6,5 » 55 » 32 60—70 0,2—0,3 Ниже 0,2 » 0,2 > 90 » 97 » 3,5 Ниже 10,5 » 14,0 » 1,5 » 9,5 » 0,48 0,17—0,19 Ниже 30,0 » 36 » 75 » 220 » 22 » 34 » 97 » 94 » 4,0 3,8—5,0 10—15 0,16—0,25 78,0—80,5 2,0—3,5 65,0—72,0 0,40—0,55 50—80 5,6-6,0 55—58 32—35 70—75 0,4—0,5 0,2—0,5 0,3—0,5 90—96 97—98 3,5—5,0 10,5—12,5 14,0—17,5 1,5—1,7 9,5—10,5 0,48—0,54 0,19—0,21 30,0—33,0 36-41 75—78 220—280 23—24 35—37 98—99 95—96 4,8—6,0 Выше 5,0< » 15 0,26—0,30' 80,5—82,0 Выше 3,5. » 72,0 » 80 » 6,0' » 58 » 35 75—80 0,6—1,0> Выше 0,5 » 0,6. » 96 » 98 » 5,0' Выше 12,S » 17,5. » 1,7’ » 10,5 » 0,54 0,21—0,23. Выше 33,0. Выше 41 » 78 » 280- » 26 » 38 » 99 » 97 » 7,0
10
Таблица 2
Темный солод мюнхенского типа
Показатели Величины
низкие нормальные высокие
Благосодержание, % Ниже 3,0 3,0—4,5 Выше 4,5
Продолжительность осахаривания, » 20 20—30 » 30 0
МИН
Цвет, мл 0,1 и. раствора йода 0,55—0,70 0,70—1,20 » 1,20
Выход экстракта в пересчете на су- Ниже 76,0 76,0—77,5 77,5—80,0
хое вещество (мука), %
Мальтоза в выходе экстракта, % Ниже 59,0 59,0—65,0 Выше 65,0
Отношение сахаров кнесахарам (1:х) Степень отсушки (катализа) 0,55—0,70 Ml 1
pH сусла Ниже 4 4—7 Выше 7
Масса 1 гл, кг Масса 1000 зерен в сухом веществе, г » 52 52—55 » 56
» 28 28—32 » 32
Развитие зародышевого листка До ’Л-1/! %, 65—75 75—85 85—90
Битое зерно, % Сорняки, % Ниже 0,5 0,5—1,0 Выше 1,0
» 0,2 0,2—0,6 » 0,6
Заплесневелые зерна, % » 0,2 0,2—0,5 » 0,6
Мучнистые зерна, % Амилолитическая активность, ед. ВК » 90 90—95 » 95
» 100 100—200 » 220
аналитическим данным одним числом. В последнее время этим
вопросом вновь занялся Вермейлен [5]. После сравнения боль-
шого числа анализов солода, полученных в разных лаборатори-
ях, он пришел к выводу, что для определения качества солода
достаточно четырех критериев: хрупкости (мучнистости) солода,
разницы в выходе экстракта (мука — грубый помол), числа
Кольбаха и числа Гартонга. Для каждого критерия он устано-
вил максимальные величины: мучнистые зерна—100, разница
в выходе экстракта (мука — грубый помол, 25%) — 1,25, число
Кольбаха — 45, число Гартонга — 6,75. Точно так же, как у муч-
нистых зерен, он придал и этим максимальным величинам
100 очков и согласно обычной оценке (от очень хорошей до не-
удовлетворительной) остальные величины делил по ступеням.
Солод среднего качества имел, например, следующие цифры:
Хрупкость (мучнистые зерна) 92,0=92 очка
Разница в выходе экстракта (мука—грубый помол) 3,0=93 очка
Число Кольбаха 40,0=95 очков
Число Гартонга 4,5=91 очко
Всего 371 очко
Средняя величина (371 : 4 = 92,7 очка) выражает качество со-
лода.
20
Этот способ оценки солода имеет значение при сравнении
качества разных солодов. Однако в практике солод оценивается
преимущественно по обычному анализу согласно конвенционно-
му методу.
Если сусло быстро фильтруется и имеет сильный блеск, а
продолжительность осахаривания и выход экстракта соответст-
вуют обычному стандарту, то солод считается хорошим и при
переработке не вызывает трудностей. Однако и остальные при-
знаки, такие, как цвет и влагосодержание, должны отвечать дей-
ствующим стандартам.
При анализе важно определить все отрицательные признаки.
Это могут быть несвойственные запахи затора или сусла, мед-
ленная фильтрация, помутнение и опалесценция сусла, продол-
жительное время осахаривания. Как правило, недостатки ясны
уже по нескольким критериям. Медленное стекание сусла, про-
должительное время осахаривания, более низкая экстрактив-
ность связаны с плохим растворением солода и проявляются
также в более высокой абсолютной массе, недостаточном разви-
тии зародышевого листка и т. д. Подобные недостатки могут
быть вызваны также неподходящим ячменем; это проявляется
в доле непроросшего зерна и зерна стекловидного и полустекло-
видного, в массе гектолитра и абсолютной массе, в разнице вы-
хода экстракта (мука—грубый помол). Помутнение и опалес-
ценция сусла могут быть вызваны недостаточным расщеплением
белка (форсированный солод), об этом же свидетельствует низ-
кое число Кольбаха. При определении амилолитической актив-
ности методом Гартонга и другими специальными методами мо-
гут быть установлены более точные причины неудовлетворитель-
ного качества солода.
СОЛОД ОБЫЧНЫЙ
Для производства пива преимущественно используется
светлый солод.
Светлый солод пильзенского типа — это солод холодного ре-
жима солодоращения с умеренным растворением и коротким
развитием зародышевого листка. Нормальные величины, приве-
денные в табл. 1 для этого солода, особенно в развитии зароды-
шевого листка, содержании мальтозы, числе Кольбаха и Гар-
тонга приближаются скорее к низким величинам. Светлый солод
сушится обычно 2X12 ч. На верхней решетке сушилки зеленый
солод относительно быстро освобождается от влаги, а умерен-
ное растворение вместе с низкой степенью осахаривания допу-
скает температуры отсушки вплоть до 85°С, пока цвет солода
не превысит допустимого предела. Этот солод особенно приго-
ден для производства типичного, хорошо охмеленного чешского
пива с полным вкусом и хорошей пенистостью.
21
Для пива в бутылках, особенно пастеризованного, от которо-
го требуется более высокая коллоидная стойкость, используется
светлый солод, лучше растворенный, с подходящим отношением
сахаров к несахарам и с низким содержанием растворимого азо-
та. При переработке крахмалистых заменителей должен также-
выбираться светлый солод, хорошо растворенный, с высокой,
амилолитической активностью. Поэтому для светлого солода не-
определяются точные стандартные величины и всегда выбирает-
ся солод с определенными свойствами, подходящими для изго-
тавливаемого типа пива. Слишком светлый цвет (от 0,12 до 0,15
мл 0,1 н. раствора йода) имеют солода, отсушенные при низких
температурах, часто за счет качества ячменя. Светлый солод дол-
жен быть хорошо отсушен (не менее 3 ч при 80°С), чтобы сохра-
нить хорошие свойства при хранении и дальнейшей переработке.
Известно, что солод, хорошо отсушенный, часто дает и при бо-
лее интенсивном цвете охмеленного сусла более светлое пиво»
чем солод неотсушенный.
Венский солод является промежуточным между светлым и
темным солодом, и раньше он широко использовался на авст-
рийских пивоваренных заводах, а также на пивоваренных заво-
дах ЧССР для производства пива более насыщенного цвета.
В связи с интересом к пиву светлого или очень светлого цвета
потребность в этом солоде, как говорится, пропала и он употреб-
ляется только для специальных целей. Венский солод получали
из зеленого солода нормального ращения и сушили обычно»
2X24 ч. Цвет его колебался от 0,30 до 0,40 мл 0,1 н. раствора
йода.
Солод дортмундского типа, предназначенный для производ-
ства светлого пива из жесткой дортмундской воды,— это свет-
лый солод, особенно длительного ращения и высушиваемый
2X24 ч при температуре не выше 75°С. Он пригоден для пива,
хорошо сброженного, высокой концентрации.
Темный солод мюнхенского типа отличается от светлых со-
лодов цветом, характерным запахом (ароматом), а также вку-
совыми качествами. Для производства его можно использовать,
ячмень с более высоким содержанием белков. Солод должен
быть долгого ращения, хорошо растворенный, чтобы уже в зе-
леном солоде было достаточно сахаров и произошло необходи-
мое расщепление белков. Характерный вкус и запах темные со-
лода приобретают в результате образования меланоидинов. Эти
вещества образуются при высоких температурах в результате
реакции сахаров с аминокислотами и способствуют интенсивно-
сти окраски. Амилолитические и протеолитические изменения,
происходящие в начале высушивания, сами по себе не могут
обеспечить образование достаточного количества сахаров и ами-
нокислот, и поэтому солода короткого ращения для производ-
ства темного солода не пригодны. Чтобы они приобрели темный
цвет, их следует отсушивать при высоких температурах. Однако
22
вкус и запах сусла, полученного из таких солодов, более резкие,
а амилолитическая активность солода очень низкая. Развитие
зародышевого листка у хороших темных солодов достигает от
3/4 до 71 длины зерна; количество переросших зерен не должно
превышать 10%. Пережженных зерен не должно быть. Цвет
темного солода мюнхенского типа колеблется в широком диапа-
зоне от 0,60 до 1,20 мл 0,1 н. раствора йода.
СОЛОД ПШЕНИЧНЫЙ
Этот солод используется преимущественно для производства
белого пшеничного пива верхового брожения (Weissloier), толь-
ко в исключительных случаях его применяют для производства
светлого пива при недостатке ячменного солода. Он имеет более
высокую экстрактивность и амилолитическую активность, чем
ячменный солод, и при использовании до 10% засыпи его пере-
работка не представляет трудности. При производстве солода
предпочтительны мягкие сорта пшеницы с меньшим содержани-
ем клейковины. Солод из твердой пшеницы имеет более интен-
сивный цвет и фильтруется медленнее. Процесс солодоращении
у пшеничного солода должен быть коротким; слишком высокое
содержание ферментов нежелательно и отражается на броже-
нии и вкусе. Пшеничное зерно не имеет мякинной оболочки, и
поэтому пшеничный солод при фильтрации не образует такого
фильтрующего слоя, как ячменный солод. Зародышевый листок
должен быть коротким, он вырастает вне зерна, легко обламы-
вается и плесневеет. Грубый помол из пшеничного солода при
одинаковом устройстве дробилки более крупный, чем ячменного
солода (более высокая доля крупной крупки). Масса 1 гл зерна
колеблется у пшеничного солода от 60 до 66 кг, выход экстракта
в сухом веществе от 80 до 85% и содержание белков от 10 до
15%. Пшеничный солод, переработанный в 1958 г. на опытном
пивоваренном заводе в Бранике, имел следующие показатели:
Влажность, % 4,2—4,5
Выход экстракта в сухом веществе, % 81,0—81,9
Осахаривание, мин 20
Сусло Прозрачное
Цвет, мл 0,1 н. раствора йода 0,24—0,30
Амилолитическая активность, ед. В К 350—380
Число Кольбаха 28,4—32,8
Белки в сухом веществе, % 13,5—14,0
При добавке пшеничного солода свыше 10% фильтрация за-
медлялась, при более высоких добавках замедлялось и броже-
ние и обнаруживалась склонность к вихревому брожению.
Пшеничный солод иногда используется также для производ-
ства цветных и диастатических солодов.
23
СПЕЦИАЛЬНЫЕ СОЛОДА
Для придания цвета и вкусовых качеств темному пиву ис-
пользуется специальный солод. В ЧССР — это меланоидиновый
солод, карамельный и красящий солод, за границей диастатиче-
ский солод, а также протеолитический для пива с повышенной
коллоидной стойкостью.
Карамельный солод. Он изготовляется из зеленого, хороша
растворенного солода в скоростных обжарочных аппаратах, ко-
торые дают возможность поддерживать необходимую темпера-
туру и отводить пары и остатки солодовых ростков. Их можно,
также получать из сухих солодов, опрыскиваемых до необходи-
мой влажности. Эндосперм влажного зерна при температуре-
60—80°С осахаривается и в зависимости от типа солода обжари-
вается при температурах от 120 до 180°С. При этом эндосперм
становится стекловидным и прозрачным. Зерна мучнистые в.
разрезе свидетельствуют о недостаточной карамелизации. При
карамелизации сахаров, прежде всего мальтозы, происходят из-
менения, которые определяют вкус, запах и цвет сусла. По Лю-
ерсу, повышенное содержание коллоидов в карамельных соло-
дах способствует увеличению пеностойкости и более полному
вкусу готового пива.
Карамельные солода могут быть от очень светлых до темных.
При высоких температурах обжарки снижается ферментативная
способность, и поэтому темные сорта сами не осахариваются.
Карамельный солод абсолютно светлый (ка-
тар i 1 s). Он имеет цвет от 0,30 до 0,40 мл 0,1 н. раствора йода
и добавляется особенно за границей для повышения пенистости1
и вкуса светлого пива. Обжаривается такой солод осторожна
при низких температурах или высушивается на солодосушилке-
и поэтому обладает еще определенной ферментативной актив-
ностью. Цвет оболочки остается светлым и эндосперм тоже име-
ет более светлую окраску. Вкус сусла сладковатый, полный,,
запах карамели нечеткий. Содержание воды в светлом кара-
мельном солоде не должно превышать 8%, осахаренного зерна
должно быть не менее 90%. Содержание экстракта в пересчете-
на сухое вещество должно быть не менее 70%.
Обычный карамельный солод. По Линтнеру этот
солод должен иметь цвет от 15 до 20 ед., оболочку дымчатую,,
почти коричневую, на кончиках более темную. Цвет эндо-
сперма темно-желтый, побуревший, вкус карамельный, запах
выраженный ароматный. Пережженные зерна не должны встре-
чаться, поскольку имеют горьковатый привкус. Содержание во-
ды у этого солода колеблется около 6%, доля осахаренных зе-
рен около 95%, экстракта в сухом веществе — не менее 75%.
Портерный карамельный солод. Он имеет цвет
по Линтнеру 35—40 ед. Вкус сусла сильно выраженный карамель-
ный, почти горьковатый, запах очень ароматный. В ЧССР его не
24
используют; применяют в Англии для производства темных сор-
тов пива.
Карамельные солода должны изготавливаться из соложено-
го ячменя. Доля остатков солодовых ростков не должна превы-
шать 2%, так как они очень гигроскопичны.
Меланоидиновый солод (мелансолод). В отличие от кара-
мельных солодов у этого солода характерный вкус и запах, а
также более насыщенный цвет появляются только при мелано-
идиновой реакции. Солод в конечной стадии прорастания остав-
ляют в грядке для томления. При температуре около 50°С (у не-
которых видов ячменя при более высокой) происходит глубокий
амилолиз и протеолиз и тем самым создаются предпосылки для
образования меланоидинов в процессе последующей сушки при
температуре около 100°С. Хороший мелансолод имеет специфи-
ческий солодовый запах и слегка сладковатый вкус без кислого
или горьковатого привкуса. Содержание воды в нем колеблется
от 5 до 6%, цвет от 10,0 до 16,0 мл 0,1 н. раствора йода. Содер-
жание экстракта в пересчете на сухое вещество у хороших соло-
дов не менее 74%, доля мучнистых зерен не менее 90%, переж-
женных зерен не выше 5%.
Красящий солод (жжеика). Он получается из сильно увлаж-
ненного обычного сухого солода в обжарочном устройстве при
температуре до 240°С. Его основное свойство — красящая спо-
собность, которая колеблется от 140 до 160 ед. по Линтнеру и не
должна быть ниже 120 ед. Другим важным показателем являет-
ся вкус экстракта: он должен быть чистым, кофейным, а не рез-
ким и вяжущим. Зерна солода должны быть темно-коричневые,
равномерно окрашенные. Эндосперм так же должен быть в раз-
резе темно-коричневый. Черные пережженные зерна снижают
красящую способность и ухудшают вкус. Жженный солод очень
гигроскопичен. Содержание воды в нем должно быть не выше
6%, пережжённых зерен не выше 7%, а содержание экстракта в
пересчете на сухое вещество 60—70%.
Диастатический солод. В пивоварении его используют в иск-
лючительных случаях, когда возникают трудности с осахарива-
нием, или при переработке крахмалистых заменителей солода.
Диастатический солод получается из хорошо растворенного со-
лода холодного режима проращивания. Диастатический солод
должен сушиться особенно тщательно при температурах отсуш-
ки до 55°С. Зерна солода не должны быть поражены плесенью,
вкус сусла должен быть некисловатым и негорьким, а чистым
сладковатым. Содержание влаги должно быть не выше 6%, а
заплесневелых зерен у хороших солодов не больше 1%, экстрак-
та в пересчете на сухое вещество — от 77 до 80%, амилолитиче-
ская активность не менее 300 ед. ВК.
Протеолитический солод. Его изготавливают из зеленого со-
лода, замачиваемого или несколько раз опрыскиваемого суслом,
сброженным культурой Lactobacillus Delbriickii. Солод, который
25
в результате адсорбции воспринял 1—2% молочной кислоты,
осторожно высушивают; Lactobacillus при этом исчезают, так
что нет необходимости опасаться инфекции. Солод применяется
для подкисления заторов в ФРГ (Proteolytmalz, Sauermalz), где
использование кислот при производстве пива запрещено, а так-
же в Англии (Dixon’s Enzymic Malt). Добавка 3—5% к засыпи
повышает выход экстракта по Леберле, облегчает осахаривание
и брух в сусловарочном отделении и улучшает пенистость и
стойкость пива. Добавка протеолитического солода имеет опре-
деленное декарбонизирующее действие, если работают с карбо-
натной производственной водой [6]. Регулировка кислотности
путем добавки солода легче, чем прямой добавкой молочной кис-
лоты. Если используется чехословацкий солод с низким содер-
жанием белков и значительной ферментативной активностью, то
в подкислении затора нет необходимости, и поэтому в ЧССР нет
опыта работы с этим солодом.
гН-солод. Это солод, повышающий редуцирующую способ-
ность пива. Он был получен на основе сведений, что темное пиво,
производимое из хорошо отсушенного солода, содержит в форме
меланоидинов вещества, повышающие небиологическую стой-
кость пива. По Шильду [7], гН-солод имеет высокое содержа-
ние мальтозы и продуктов расщепления белков. Цвет солода от
1,0 до 1,2 мл 0,1 н. раствора йода существенно не отражается
на цвете пива, поскольку к засыпи он добавляется в незначи-
тельном количестве. Солод имеет высокую экстрактивность и
хорошо осахаривается. Добавка его положительно влияет
на физико-химическую стойкость и на вкус пастеризованного
пива.
К специальным солодам нельзя относить солод слишком ко-
роткого ращения (Spitzmalz) или солод для повышения экстрак-
тивности опрыскиваемый, например, раствором азотной кислоты,
мочевины, глюкозы и т. д. Это в сущности обычный солод, по-
разному обработанный. Мнения относительно влияния этих со-
лодов на качество пива различны. Опыты с солодом, опрыскан-
ным раствором гибберелловой кислоты, не дают окончательных
выводов.
ОСНОВЫ ПРАВИЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ
Использование свежевысушенного солода на варки связано-
с трудностями. Такой солод сухой и хрупкий, при дроблении
слишком измельчается, что замедляет процесс фильтрации.
Брух, оседание дрожжей, а часто и осветление пива бывают за-
труднены. Это обусловлено структурными изменениями, кото-
рые наблюдаются при сушке у сахаров, белков и других ве-
ществ. Улучшение происходит только спустя определенное время
хранения солода и связано с умеренным повышением влажно-
сти. Само поглощение воды не ускоряет этот процесс. Время,
необходимое для отлежки, неодинаково; оно может колебаться
26
в зависимости от года урожая ячменя и качественных показа-
телей солода. Хорошо отсушенный и растворенный солод может
применяться на варку и раньше, а в основном для отлежки не-
обходимо шесть недель и более.
Солод, хорошо высушенный, с содержанием воды до 5% мо-
жет храниться 1 год и дольше без существенного ущерба для
качества. Однако и при низком содержании воды, хотя и в очень
незначительной степени, происходит обмен вещества — образу-
ется углекислый газ и водяные пары, т. е. солод «дышит». Чем
солод влажнее, тем интенсивнее его дыхание. При содержании
воды свыше 6°/о проявляется слабая ферментативная деятель-
ность. Из-за этого ухудшается качество солода, утрачивается
аромат, происходит дальнейшее расщепление белков и другие
нежелательные изменения. При высоком содержании воды мо-
жет проявиться также деятельность микроорганизмов (плесень).
Старый влажный солод всегда отрицательно влияет на качество
пива. Слишком влажный солод, кроме того, труднее поддается
дроблению. Чтобы солод дольше хранился, его можно даже раз-
дробить, однако его качество не улучшается. Поэтому солод сле-
дует заботливо защищать от увлажнения. Незначительное повы-
шение влажности, необходимое для технологической отлежки,
происходит уже при удалении ростков и транспортировке и по-
этому нет необходимости в других мерах.
Солод лучше всего хранить в закрытых бетонных силосах,
можно хранить в закромах, которые по сравнению с открытым
напольным хранением имеют то преимущество, что только верх-
ний слой солода находится в соприкосновении с воздухом. Если
нет возможности использовать закрома, то при применении на-
польного способа хранения слои должны быть как можно выше.
Солод нельзя хранить под крышей в местах, куда может про-
никать воздух, а также вблизи водоемов и т. д. Он не должен
соприкасаться со стенами, которые могут увлажняться или про-
греваться. Солод на полу укладывают в местах, где он может
оставаться до момента переработки. При каждой манипуляции,
связанной с транспортировкой, влажность солода повышается.
Солода нужно хранить отдельно не только по видам, но и по
качеству. Если это возможно, то вместе хранят солода с одина-
ковой экстрактивностью, цветностью и влажностью. В силосы
высокими, слоями можно укладывать только охлажденные со-
лода; теплый солод может повысить свою цветность.
Следует уделять внимание чистоте солода, предназначенного
для хранения. Он должен быть хорошо очищен, освобожден от
остатков солодовых ростков и пыли, обеззаражен от долгоноси-
ка и т. п., от которого солод надо защищать и в процессе хра-
нения. При транспортировке солода в результате истирания
зерна образуется пыль, поэтому силосы и закрома после каждого
опоражнивания и перед новым заполнением следует тщательно
очищать и обеспыливать.
27
Слой солода, который соприкасается с воздухом, всегда
влажный. В силосах солод при загрузке расслаивается, посколь-
ку тяжелые зерна быстрее падают на дно. Чтобы обеспечить
равномерное качество солода в засыпи, необходимо перемеши-.
вать солода из разных партий. Остатки солода из силосов или
закромов нужно примешивать к другим партиям.
Неоправданно мало внимания часто уделяется хранению со-
лода специальных типов. Качество такого солода также стра-
дает от влажности, даже если ферментативная деятельность у
некоторых видов не проявляется (карамельный и красящий со-
лод). Солод утрачивает аромат и, повышая влажность, плохо
дробится. Лучше всего хранить такой солод в небольших сило-
сах или в закрытых закромах. Небольшие количества его можно
хранить и в бумажных мешках с герметическими прокладками.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Balling К. J. Die Bierbrauerei I Praha, 1854, 376.
2. Macey A., Stowell К. C. Proceedings EBC Copenhagen, 1957.
3. Enari T., Linko M. Brauwissenschaft, 13, 1960. 370.
4. Schmal A. Schweizer Brauerei-Rundschau, 71, 1960, 104.
5. Vermeylen J. Brauwissenschaft, 12, 1957, 185, 211.
6. Liters H. Anzeiger f. Brauerei u. Malzerei, 1934, 142.
7. Schild E. Brauwissenschaft, 2, 1949, 49.
8. Sauer Z., Vobovsky J., Lejsek T. Kvasny prumysl, 9, 1963, 3.
9. Pawloski-Schild. Die brautechn. Unterzuchungsmethoden. 7. vydani. H. Carl,
Niirnberg, 1953, 179.
10. Analytica EBC. 2. vydani, Elsevier, Amsterdam, 1953, 209.
11. Muhlbauer, J. Monatschr. Brauerei, 18, 1965, 217—223.
12. Hartong B. D., Kretschmer K- F. Vademecum der Malzuntersuchung. H. Carl,
Niirnberg.
ЗАМЕНИТЕЛИ СОЛОДА
Применение заменителей солода обычно изменяет, а иногда
ухудшает качество пива по сравнению с пивом, приготовленным
из чистого солода. В некоторых государствах (ФРГ) согласно
правилам о чистоте продуктов применение заменителей запреще-
но, в других — доля их лимитирована (во Франции 15%) или при
маркировке должно быть указано, что для производства пива бы-
ли использованы заменители. Чехословацкие государственные
стандарты (ЧСН) также не допускают применения для пива за-
менителей солода и в случае необходимости должно быть разре-
шено отклонение от стандарта. С медицинской точки зрения нет
никаких противопоказаний против применения обычных замени-
телей солода (зернопродукты, сахар).
В Чехословакии использовали заменители во время войны
при недостатке солода; большие доли, а часто и плохое качеств»
использованных заменителей, были причиной значительного
ухудшения качества пива. В последние годы точка зрения отно-
сительно влияния заменителей на качество пива несколько изме-
28
нилась, и все чаще, особенно за границей, используют рис или
сахар для изменения состава и цвета сусла. Соображения хозяй-
ственного порядка также играют роль в применении замените-
лей. Экстракт из несоложеных зерновых культур дешевле, чем
солодовый экстракт, и там, где рис или кукуруза особенно де-
шевы, например в США, Южной Америке, Японии, перерабаты-
вают заменители в широком масштабе.
Подходящими заменителями солода являются зерновые
культуры, содержащие достаточно крахмала. Зерновые культу-
ры или другие крахмалистые заменители можно перерабаты-
вать только при одновременном использовании солода; сами
они не осахариваются *.
Переработка крахмалистых заменителей связана с определен-
ными трудностями и может удлинить технологический процесс.
Сахар можно добавлять без затруднений в конечной стадии ва-
рочного процесса или при поступлении горячего сусла в холо-
дильные аппараты. Обычно отмечается, что добавка заменителей
до 10% существенно не отражается на качестве пива. Однако это
правило не распространяется на все заменители солода. При ис-
пытаниях в экспериментально-опытном центре в Бранике (далее
только ПВС) даже при указанных дозах было установлено от-
рицательное влияние некоторых заменителей солода на ход тех-
нологического процесса и на некоторые свойства готового пива.
НЕСОЛОЖЕНЫЕ ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ
Ячмень хорошо раздробленный и раньше добавляли в ко-
личестве 6—10% к засыпи, чтобы улучшить пенистость и повы-
сить полноту вкуса пива. Положительное воздействие обуслов-
лено было содержанием более высокой доли гуммиобразных
веществ в сыром ячмене. Добавка раздробленного ячменя име-
ет значение при переработке перерастворенных солодов. Однако
надо иметь в виду, что из оболочек ячменя в сусло переходят
вещества, которые при замачивании и соложении ячменя частич-
но устраняются. Это загрязнения, прилипшие к поверхности зер-
на, дубильные и горькие вещества из оболочек, которые попада-
ют в сусло и придают в дальнейшем пиву резкий привкус.
Раздробленный ячмень нельзя долго хранить, так как он
имеет более высокую влажность и быстро загнивает. Экстракт
из ячменя более дешевый, чем солодовый экстракт, поскольку
нет необходимости в расходах, связанных с соложением и поте-
рями при нем. Однако выход экстракта ячменя ниже, ячменная
крупа и остатки эндосперма в шелухе с трудом разжижаются н
разница в выходе экстракта, полученного в лаборатории (74—
* В СССР, как и в ряде других стран, при применении заменителей соло-
да, в частности ячменной муки, используют ферментные препараты, что улуч-
шает осахаривание, состав сусла и ускоряет процесс (Прим, спецредактора).
2»
79% в пересчете на сухое вещество) и в варочном отделении,
больше, чем у солода.
Пшеница в несоложеном виде не перерабатывается, толь-
ко в Бельгии по методу Де Клерка применяются небольшие ко-
личества для производства специальных самопроизвольно бро-
дящих сортов пива Ламбик и Петерман. Пшеница имеет такой
же состав, как и ячмень, однако является более экстрактивной
(70—76% крахмала в сухом веществе). У твердых сортов пше-
ницы, как уже говорилось в разделе о пшеничном солоде, более
-высокая доля клейковины вызывала бы затруднения при филь-
трации.
Рожь используется только для производства кваса в СССР;
в производстве пива не применяется, имеет более низкую экст-
рактивность чем ячмень, не имеет мякинной оболочки. Основ-
ным белком ее является клейковина и согласно имеющимся ли-
тературным данным добавка ржи всегда вызывала трудности
при фильтрации и осветлении пива.
Овес добавляли в несоложеном и дробленом виде к ячмен-
ному солоду при производстве некоторых специальных видов
пива верхового брожения (stoutu) в Англии. По Ллойд-Хинду,
•овсяная амилаза расщепляет почти весь растворимый крахмал
до мальтозы. Овес имеет низкую экстрактивность и содержание
белков, однако высокую долю оболочек (около 40%). Поэтому,
как упоминает Поупье, его часто добавляли к засыпи и в ЧССР,
чтобы увеличить фильтрующий слой и облегчить фильтрацию.
Это было связано также с тогдашним несовершенным оснаще-
нием фильтрационных чанов.
Рис принадлежит к наиболее полноценному крахмалистому
•сырью. Очищенный рис—это чистый эндосперм рисового зерна,
который при очистке и шлифовке освободился от оболочек и ча-
стично от белков, жиров и других балластных веществ. Состав
•риса, главным образом содержание белков и жиров, колеблется
в зависимости от сорта и происхождения риса. Хорошо очищен-
ный и отшлифованный рис содержит обычно 11 —12% воды, 7—
"9% белков, 67—72% крахмала, 0,5—1,0% жира. Выход экстрак-
та в сухом веществе достигает 94%, выход экстракта в варочном
отделении колеблется от 80 до 83%. Крахмальное зерно риса —
•наименьшее из зерновых культур. Солодовые амилазы воздей-
ствуют на него очень медленно, и поэтому обработка риса тре-
•бует определенной осторожности и времени. При затирании из
-белков риса в раствор переходит только небольшое количество,
поэтому рис используется для производства пива, стойкого к
холодному и коллоидному помутнению. Добавка риса снижает
также цвет сусла, что выгодно при производстве экспортных
сортов пива, от которого обычно требуется особенно светлый
цвет. Однако добавка риса несколько снижает полноту вкуса
пива; при переработке больших количеств риса дрожжи теряют
агглютинационные свойства.
30
В пивоварении обычно перерабатывается дешевая рисовая1
сечка. Это битое зерно или обломки зерна, образовавшиеся в-
процессе очистки риса. В случае использования рисовой сечки-
следует заботится о том, чтобы зерна были чистые, блестящие-
без коричневых пятен, т. е. остатков плодовой и семенной обо-
лочки. В рисовой сечке не должно быть песка.
Кукуруза — это тоже хороший заменитель, который од-
нако не должен применяться в необработанном виде. Она содер-
жит 4—6% жира, который легко прогоркает и вместе с горьки-
ми веществами из оболочек оказывает неблагоприятное влия-
ние на вкус пива. Поэтому кукуруза очищается, освобождается
от оболочек и зародышей, содержащих наибольшее количество1
жира. На варку кукуруза поступает в виде кукурузной крупки,
которая содержит только 1—2% жира. Состав кукурузной круп-
ки колеблется в зависимости от сорта и происхождения кукуру-
зы. Влажность ее равна 12—14%, содержание белков 9—10%,
крахмала 60—66%. Экстрактивность кукурузной крупки почти-
такая же, как экстрактивность хорошего солода.
Утверждают, что добавка кукурузы повышает полноту вку-
са пива. По Люерсу, при затирании в раствор переходит только-
небольшое количество кукурузного белка, а по Виндишу (цит.
Люерс), при варке он коагулируется. Следовательно, на вкус
пива влияют другие компоненты.
Много кукурузы перерабатывается прежде всего в США, ис-
пользуется она и в других странах, где высокий уровень ее про-
изводства. В ЧССР кукурузу широко применяли после первой'
мировой войны [3]. Мнения относительно пригодности кукурузы;
в качестве заменителя солода различны. Хранению кукурузной-
крупки необходимо уделять повышенное внимание из-за высо-
кой влажности и наличия жира.
КРАХМАЛИСТЫЕ ПРОДУКТЫ
Путем обработки из зерновых культур довольно легко изгото-
вить крахмалистые продукты, которые значительно легче перера-
батываются в варочном отделении по сравнению с необработан-
ными зерновыми культурами. Кроме того, такие продукты могут
дольше храниться, не теряя качества. Они изготавливаются на-
заводах по утилизации зерновых и перерабатываются на пивова-
ренных заводах уже в виде хлопьев или рафинированной крупки.
Хлопья (flakes) для пищевых целей получают из кукурузы, ри-
са, пшеницы и овса. Для пивоваренных заводов обычно достаточ-
но самой простой обработки. Обработанная кукурузная крупка;
(rafined grits), например, получается так: сначала ее замачива-
ют и запаривают, чтобы она частично клейстеризовалась, а по-
том высушивают до влажности, подходящей для хранения (6—
8%). Хлопья (flakes) изготавливаются таким образом: клейсте-
ризованная крупка прессуется на валиках, обогреваемых паром,
31
и одновременно высушивается. Существует однако еще целый
ряд способов по производству этих продуктов от частичной обра-
ботки до производства чистых крахмалов (Маизена, Зеанин
и т. д.). В широком масштабе хлопья применялись в США и час-
тично в Англии. Современные пивоваренные заводы имеют совер-
шенное оборудование по переработке заменителей и поэтому пе-
реходят на прямую переработку кукурузной или рисовой крупки
и муки.
Состав хлопьев приблизительно, по Ллойд-Хинду, приводится
® табл. 3.
Таблица 3
Состав хлопьев (по Ллойд-Хинду), %
Хлопья
Показатели кукурузные рисовые
Крахмал 80,0 81,5
Белки 8,0 7,5
Жиры 1,0 0,4
Зола 0,3 0,5
Клетчатка 2,7 2,1
Влажность 8,0 8,0
Маизена —• крахмалистый продукт, полученный в резуль-
тате мельничной обработки кукурузы, белого цвета с желтоватым
•оттенком, без вкуса и запаха. Маизена, получаемая в Чехослова-
кии, имеет следующий состав (ЧСН 566122): сухого вещества не
менее 88%, золы не более 0,5% в сухом веществе, песка не более
0,06%, жира не более 0,1% в сухом веществе, азотистых веществ
(NX6.25) не более 0,10% в сухом веществе, двуокиси серы не бо-
лее 0,003% в сухом веществе. Маизена очень дорогая и поэтому
в Чехословакии, как пивоваренный заменитель, не применяется.
В ГДР, учитывая недостаточную мощность солодовен и необ-
ходимость в подборе подходящего заменителя солода из отечест-
венного сырья, проводили опыты по производству хлопьев из яч-
меня [4]. Однако производство их в широком масштабе не нашло
применения.
Остальные крахмалистые заменители, применяемые в ЧССР
во время войны, имеют второстепенное значение.
Картофельный крахмал (крахмальная мука)
поступал в виде муки из картофельного крахмала II сорта. Это
был очень хороший заменитель, который часто содержал свыше
90% экстракта. Сухой картофельный крахмал качества В и крах-
мал «секунда» содержит по ЧСН 566100 не менее 78% сухого ве-
щества, незначительное количество азотистых и других органи-
ческих веществ, от 0,5 до 0,7% золы и кислотность его равна (в
мл 0,1 н. раствора NaOH на 100 г сухого вещества) 20—25 мл.
32
По данным литературы [1], крахмальная мука хорошо перераба-
тывалась, крахмал быстро клейстеризовался и хорошо осахари-
вался. Пиво было более светлым, с чистым вкусом. При большей
добавке крахмала в сусле наблюдался недостаток ассимилиро-
ванных белков и при главном брожении дрожжи часто вспучи-
вались.
Картофельная мука часто ошибочно принимается за крах-
мальную муку. Картофельная мука изготавливается путем из-
мельчения сухого картофеля и не является таким чистым про-
дуктом как крахмальная мука. Она содержит остатки кожуры и
некоторые вещества из картофеля, которые отрицательно влияют
на вкус и запах пива [1]. В качестве заменителя солода она не ре-
комендуется.
Маниок (используемый в Чехословакии также в послево-
енные годы) — это продукт крахмалистых корневищ различных
тропических растений, прежде всего растения Manihot utilissima,
произрастающего в Южной Америке. Как заменитель солода,
маниок используется за границей в небольшом количестве. По
Де Клерку, он содержит щелочные вещества, которые вредно
влияют уже при затирании и ухудшают общие результаты.
САХАР И САХАРИСТЫЕ ПРОДУКТЫ
Переработка сахаров или сахаристых продуктов не представ-
ляет трудностей в технологическом процессе. Они легко раство-
ряются и добавляются обычно к суслу при варке с хмелем, иног-
да при поступлении сусла в холодильные аппараты или в отстой-
ный чан. Чистые сахара сбраживаются дрожжами без остатка,
инвертный сахар прямо, сахароза после инверсии дрожжевой ин-
вертазой. В ЧССР сахар использовали как заменители во время
войны и в послевоенные годы, за границей сахаристые замените-
ли применяются в большом количестве, главным образом в Анг-
лии, Бельгии и других странах. В варочном отделении варят кри-
сталлический, крахмальный сахар или используют инвертный
сахар, разные виды сиропов для подслащивания темного пива.
Кристаллический, рафинированный белый
сахар из свеклы или тростника. Это наиболее чис-
тый продукт, который по ЧСН 563720 содержит не менее 99,8%
сахарозы, не более 0,03% золы и 0,08% воды, остальные примеси
незначительны. Этот сахар хорошо хранится и для пивоваренных
целей пригоден в виде крупной и средней гранулометрической
фракции. Рафинированный сахар бесцветен, так что в качестве
добавки снижает цвет сусла. В зависимости от использованного
количества влияет на состав сусла: отношение сахаров к несаха-
рам возрастает, а содержание белков ниже, чем в сусле чисто
солодовом. Тем самым улучшается физико-химическая стойкость
и повышается степень сбраживания. Большая добавка сахара
2-Ю8 33
оказывает отрицательное действие на пеностойкость и несколько
изменяет нормальное брожение. Раствор чистой сахарозы иногда
добавляется в лагерном отделении, чтобы улучшить дображива-
ние. Рафинированный сахар можно использовать также для под-
слащивания пива.
Сахар-сырец представляет собой кристаллы сахарозы,
покрытые остатками маточного сиропа мелассы. Это сыпучее, не-
сколько липкое вещество, от светло-желтого до темно-коричнево-
го цвета. Хранится плохо. Влажность колеблется от 2 до 5%, со-
держание экстракта от 88 до 95%, золы — от 0,8 до 4%.
ЧСН 565710 предусматривает теоретический выход готового про-
дукта из сахара-сырца не менее 85%. В зависимости от степени
загрязненности мелассой он может повысить цвет и изменить
вкус сусла, поэтому его используют только при производстве тем-
ных сортов пива.
Желтый сахар варили во время войны. Он имел очень
неустойчивое качество [5]. В настоящее время его не производят
и, как заменитель солода, не применяется.
Инвертный сахар (искусственный мед) изго-
тавливается из сахарозы инверсией кислотами. Он содержит при-
близительно одинаковую долю глюкозы и фруктозы. Экстракт
колеблется от 87 до 85%. Дрожжи сбраживают его почти без ос-
татка.
Инвертный сироп содержит 60—66% экстракта. Фрук-
тоза инвертного сахара на вкус имеет более высокую сладость,
чем сахароза, поэтому инвертный сахар применяется чаще всего,
для подслащивания темных сортов пива.
Крахмальный сахар (глюкоза) в качестве заме-
нителя солода применяют в Англии, Бельгии и других странах.
Его изготавливают из разных крахмалов (картофельного, куку-
рузного). Крахмальный сахар содержит кроме глюкозы неболь-
шие количества других сахаров и значительные доли несбражи-
ваемых декстринов (15—30%)- По литературным данным, до-
бавка крахмального сахара способствует полноте вкуса пива. Его>
добавляют в сусловарочном отделении, а реже для подслащива-
ния готового пива. На пивоваренный завод крахмальный сахар по-
ступает в твердом виде или как крахмальный сироп. Крахмальный,
сахар по ЧСН 566177 имеет следующий состав: сухого вещества
не менее 78%, глюкозы в сухом веществе 70—90%, золы в сухом
веществе 0,6%, кислотность (0,1 мл 1 н. раствора NaOH на 100 г
сухого вещества) не более 25,0 мл, pH 4,5—5,0.
Крахмальный сироп имеет почти такой же состав, каю
крахмальный сахар, однако содержит большее количество не-
сбраживаемых декстринов. По ЧСН 566160 содержание глюко-
зы в сухом веществе сиропа только 45—55%. В ЧССР одно вре-
мя сироп использовали для подслащивания темных сортов пива.
Однако качество его было неустойчиво, он часто содержал еще.
неосахаренный крахмал и способствовал помутнению пива.
34
Сахарный сироп изготавливается из свекольного инвер-
тированного сахара. Это густая жидкость от светло-желтого до
темно-коричневого цвета. При добавке к готовому пиву этот си-
роп нужно разбавлять. Он используется только для подслащива-
ния темных сортов пива. По ЧСН 56810 сироп содержит не менее
74% сахаров, не более 1,5% золы. Он не должен содержать дег-
тевые красители и вещества вредные для здоровья. В пивоваре-
нии более пригоден, чем крахмальный сироп.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Jalowetz Е. Surrogatbiere. Sep- Inst. f. Garungsindustrie, viden, 1961.
2. Stewart E. D. American Brewer, 92, 1957, 28.
3. Oswald G. Lebensunttelindustrie, 4, 1957, 94.
4. Cihak V. Kvas, 49, 1921, 256.
5. Cihak V. Kvas, 49, 1921, 214.
ХМЕЛЬ
Хмель — второе после солода основное пивоваренное сырье.
С точки зрения технологии важнейшей частью хмеля являются:
горькие вещества, сосредоточенные преимущественно в лупулине
(хмелевой мукф), придающие пиву характерный горький вкус и
обладающие антисептическими свойствами; хмелевые дубильные
вещества, которые при кипячении сусла с хмелем осаждают бел-
ки, и тем самым способствуют образованию бруха; хмелевое
эфирное масло, являющееся главным компонентом аромата хме-
ля, который характерен для отдельных видов хмеля и для разных
областей его выращивания.
БОТАНИКА И МОРФОЛОГИЯ ХМЕЛЯ
Хмель — это высушенные хмелевые шишки, представляющие
собой разросшиеся женские соцветия европейского хмеля (Ни-
inulus lupulus L.) из семейства коноплевых (Cannabaceae).
Хмель двудомное многолетнее растение. Для пивоварения вы-
ращиваются только женские растения, соцветия которых долж-
ны оставаться неоплодотворенными. Хмелевое растение может
насчитывать несколько десятков лет, однако спустя 20—30 лет
его продуктивность снижается.
Основной подземной частью растения является деревянистая
бабка или хмелевая матка, которая вырастает из черенка и об-
разует могучую и богато разветвленную корневую систему.Из
•бабки в свою очередь вырастают горизонтальные или наклонные
корневища и вертикальные побеги. Подземные части этих побе-
гов, так называемое молодое дерево, образуют собственную лет-
нюю корневую систему. Молодое дерево используют в виде че-
ренков для вегетативного размножения хмеля.
2* 35
Вертикальных побегов бывает большое количество, однако
обычно заводят только два. Надземная часть хмелевого растения,
стебель или лоза имеет в сечении шестигранную форму, стебель
полый, вьющийся, правого вращения, покрытый волосками. На
каждом колене стебля вырастает по два встречных листа, трех-
и пятипальчатых. В пазухах листьев вырастают боковые веточки,
которые в верхней части образуют соцветия.
Окраска хмелевого стебля считается характерным признаком
и может быть зеленой и красной, почти фиолетовой. В практике
хмель делят по окраске на зеленый и красный; переходным ти-
пом являются полукрасные. Почти все культурные сорта хмеля
относятся к группе красных.
Соцветия женских растений вначале образуют околоцветники
или розетки и вырастают в шишечки длиной от 3 до 5 см. Ши-
шечки имеют зеленый или слегка красный цвет и содержат осно-
ву будущих прилистников и кроющих листков, из пазух которых
торчат пестики, похожие на короткие, тонкие нити. При созрева-
нии из соцветий образуются шишки. Основой хмелевой шишки
является короткий покрытый волосками, характерно изогнутый
стерженек. На каждом колене стерженька вырастают два при-
листника, сильно заостренные на концах, под ними четыре за-
кругленные на концах кроющие листка, а из их пазух торчат че-
тыре пестика.
Равномерное построение шишки типично для здоровых и куль-
турных видов хмеля. Форма шишки колеблется от шарообразной
до удлиненно-цилиндрической; культурные сорта хмеля чаще
всего имеют шишки яйцевидной формы, на конце закрытые. Рав-
номерный изгиб стерженька и расположение на нем прилистни-
ков и кроющих листков типично для отдельных сортов. Чехосло-
вацкие сорта хмеля имеют шишки длиной от 1 до 5 см, после вы-
сушивания — от 0,5 до 3 см. Цвет шишек зрелого хмеля зеленый,
а оттенки от желто-зеленого до золотисто-зеленого. В ЧССР
хмель с такими оттенками предпочтительнее чисто зеленого, ко-
торый может оказаться незрелым.
Стерженек, кроющие листки и в меньшей степени и прилист-
ники у основания покрыты лимонно-желтыми или золотисто-жел-
тыми железками, которые при созревании образуют зернышки
лупулина (хмелевая мука) диаметром от 0,15 до 0,25 мм; лупу-
лин является наиболее ценной частью хмеля.
Железки состоят из полигональных клеток, образующих пу-
зырьки, которые наполнены желтым секретом, содержащим горь-
кие вещества и эфирное масло. Небольшая доля этих веществ,
имеется также в кроющих листках и прилистниках шишки. Цвет
лупулина является внешним признаком качества, а его количест-
во — признаком продуктивности хмеля. Лупулин темнеет при
сушке хмеля при температуре выше 45°С, а также от поражения
милдью и от старения при хранении. Старый хмель имеет „лупу-
лин красно-коричневого цвета, без блеска. Светло-лимонный цвет
36
лупулина иногда бывает признаком незрелости шишек. Количе-
ство и цвет лупулина можно определить путем продольного раз-
рыва шишки. Более бедным лупулином бывает опыленный хмель.
Такой хмель содержит круглые и трехгранные семена диаметром
2 мм, твердые красно-коричневой и фиолетовой окраски. У неопы-
ленных, однако, хорошо ухоженных сортов хмеля, встречаются
разросшиеся семенники, мягкие и не имеющие зародыша.
С точки зрения культивации хмель является очень трудоемкой
культурой. Для него требуется высоко урожайная богатая каль-
цием земля с растворимым подпочвенным горизонтом. Особенно
подходят земли с высоким содержанием железа, как, например,
жатецкие красные земли пермского происхождения. В чехосло-
вацких хмелеводческих областях земли глинисто-песчаные и тя-
желые, почти илистые.
СОРТА ХМЕЛЯ
Среди сортов хмеля различаются районные и селекционные
сорта. Районные сорта возникли из местных сортов путем много-
летнего отбора в определенной области выращивания. Селекци-
онные сорта получены путем селекции или скрещивания. У сор-
тов, выведенных селекцией и вегетативным размножением, раз-
личаются популяции и клоны. Путем скрещивания или скрещи-
вания и вегетативного размножения получают гибриды, которые
являются облагороженными сортами. У культурного хмеля на-
считывается около 100 сортов.
В практике возделывания, как уже было сказано, хмель разде-
ляется по цвету лозы на красные и зеленые сорта; переходным
типом являются полукрасные.
Красные сорта имеют лозу, окрашенную антоциановым кра-
сителем, от красного до красно-фиолетового цвета. Они растут
довольно быстро и поэтому бывают ранние и полуранние. У крас-
ных сортов хмеля шишки светло-зеленого цвета, яйцевидной
формы и хорошо закрытые. Они богаты лупулином, имеющим
хороший хмелевой аромат. С агротехнической точки зрения крас-
ные сорта хмеля имеют недостаток, заключающийся в том, что
шишки их быстро перезревают и открываются, в результате чего
при несвоевременной уборке происходят потери лупулина.
Зеленые сорта имеют зеленую лозу. Эти сорта растут медлен-
нее и поэтому позднее созревают. Шишки у них тоже светло-зе-
леные, но более крупные. Лупулин образует более крупные зер-
нышки, имеет красноватый цвет и запах его острее. Поскольку
качество такого хмеля хуже по сравнению с красными сортами и
не уравновешивается некоторыми его агротехническими преиму-
ществами, то зеленые сорта, как правило, отбраковываются.
Полукрасные сорта имеют лозу почти зеленого цвета с крас-
ными черенками листьев. Их значение вспомогательное.
37
В ЧССР за небольшим исключением возделывается только
один сорт полураннего красного хмеля. Он выведен из Земшова
хмеля, который в свою очередь был получен из Староуштецкого
хмеля, происходящего вероятнее всего из Старожатецкого. Учи-
тывая существенное влияние среды, Освальд считает районные
сорта хмеля только местной модификацией. В связи с этим в
ЧССР различаются следующие сорта: полуранний красный Жа-
тецкий, Роудницкий, Уштецкий, Дубский и Тршицкий. Зеленые
сорта, ранее культивируемые в большом количестве в Дубской
области, скоро совсем исчезнут.
При оценке различают хмель тонкий или селекционный, а так-
же средний и грубый. Большая часть хмеля чехословацкого про-
исхождения относится к тонким хмелям. Хмель из Жатецка счи-
тается лучшим в мире.
У чехословацкого хмеля под влиянием среды в отдельных про-
изводственных районах имеются определенные различия, а имен-
но в построении шишек, запахе и урожайности. С этих точек
зрения Жатецкий хмель имеет шишки средней величины, яйце-
видной формы и правильного строения. У него ярко выраженный
хмелевой запах. Роудницкий хмель по сравнению с Жатецким
имеет шишки большего размера, однако правильность их строе-
ния и ярко выраженный хмелевой запах сохраняются. Средняя
урожайность этого хмеля несколько больше. Уштецкий хмель
имеет шишки обычно несколько большего размера, их строение
менее правильно и форма менее совершенна, однако запах хоро-
ший, тонкий. Неправильное строение шишек и несколько менее
тонкий запах характеризуют Тршицкий хмель, хотя и он явля-
ется хорошим хмелем для пивоварения.
В социалистических странах выращивают несколько сортов
хмеля чешского происхождения. К ним относятся Волынский
хмель, возделываемый в СССР наряду с вновь выведенными со-
ветскими сортами разных типов. В Польше также преобладает
хмель чешского происхождения. Хмель, культивируемый в Венг-
рии, ГДР и Болгарии, относится к среднеевропейскому происхож-
дению.
Точно так же, как в ЧССР, за границей преобладают сорта
хмеля, относящиеся к красным.
Из немецких сортов первое место сохраняется за полуранним
красным Галлертаусским (Hallertau) с шишками яйцевидной
формы, с высоким содержанием лупулина, очень хорошим хме-
левым запахом, культивируемым в Баварии. Кроме него там
возделывается полуранний красный Шпальтский (Spalt), даю-
щий хмель очень хорошего качества. Это сорт, происходящий от
чешского Земшова хмеля, однако он несколько урожайнее. Да-
лее ранний Тетнангский (Tettnang) красный, также очень хоро-
шего качества. К более грубым немецким зеленым сортам при-
надлежат поздние зеленые сорта Вюртенбергский (Wiirtenberg)
и Герсбруцкий (Hersbruck).
38
К очень хорошим сортам относятся Штырский красный, про-
исходящий из жатецких и шпальских питомников. Он культиви-
руется главным образом в Югославии, где быстрее созревает.
Среди английских красных сортов следует назвать Golding
с полосатыми шишками средней величины и далее Tolhurst, Co-
legate и др. Из зеленых сортов наиболее распространены сорта
Fuggles и Cluster. Новыми английскими гибридными сортами
являются Brewers Gold и Bullio hop.
Исконные бельгийские зеленые сорта Buvrinnes и Groene —
Bel исчезли. Вместо них вводятся красные немецкие сорта Тет-
нангский и Галлертаусский и зеленый английский Fuggles.
Во Франции во Фландрской области сохранился зеленый сорт
Buvrinnes, который урожаен, однако грубый и с нехарактерным
запахом. В Бургундской области преобладает сорт поздний зе-
леный. А эльзасский хмель — это поздний красный.
В США наряду с исконными сортами, называемыми по райо-
нам возделывания, например Oregon, Yakima, Sacramento и т. д.
выращиваются европейские зеленые сорта Fuggles и Cluster. Все
они отличаются высокой урожайностью, однако имеют специфи-
ческий запах.
В ЧССР производство хмеля товарных сортов сосредоточено
в пяти точно определенных стандартом областях, они включают
Жатецко (с оговорками — Подлеси и Удоли Златего потока),
Роудницко (с оговоркой — Блата), Уштецко, Дубско и Тршицко.
В последние годы хмель начинают возделывать и в Словакии, в
Борзанах и Тополганах, но пока как внеобластной.
Хмель чехословацкого происхождения маркированный соглас-
но специальным требованиям для поставки на экспорт, относит-
ся к шести товарным сортам. Он оценивается по признакам, при-
веденным в ЧСН 462510 — «Хмель», в котором точно установлена
требуемая степень каждого качественного признака. Хмель пер-
вых трех товарных сортов должен быть хорошо вычесан (без
листьев и стеблей). К соответствующему товарному сорту хмель
относится после сравнения пробы из вышеуказанной партии с
типовым образцом.
Признаки, повышающие качество хмеля, — это отличное вы-
зревание, хорошие однородные шишки, тонкое строение шишки
и стерженька, высокое содержание лупулина, особенно хорошая
сушка (с учетом цвета лупулина), ярко выраженный тонкий аро-
мат, хорошее вычесывание и цвет лучше, чем у соответствующего
типового образца.
Признаки, снижающие качество хмеля, — это недостаточное
вызревание или перезревание, неполноценное и неравномерное
шишкообразование, грубое строение шишки и стерженька, семян-
ность, небольшое содержание лупулина, плохой лупулин и мато-
вая окраска в результате неправильной сушки или плохой агро-
техники, худший запах, плохое вычесывание, неудовлетворитель-
ный цвет и наличие большего количества следов от вредителей
39
по сравнению с соответствующим типовым образцом (большая
пятнистость), раскрытые шишки, загрязнение и влажность выше
13%.
Хмель поставляют:
а) натуральный, т. е. не окуренный серой, без обработки и в
первоначальной упаковке;
б) обработанный, т. е. окуренный серой и прессованный,
иногда отсортированный, вычесанный и высушенный.
Для поставки потребителям для непосредственного примене-
ния хмель упаковывают в тюки (70—80 кг), для непродолжи-
тельного хранения (до будущего урожая) в балоты (130—150 кг),
иногда в мешки из джутовой ткани; для экспортных поста-
вок в отдельных случаях хмель упаковывают в бочки и жестя-
ные коробки Упаковки должны быть маркированы согласно за-
кону об обязательной маркировке хмеля (№ 84/34 Sb) и ЧСН
462510. Кроме того, на упаковках могут быть указаны дополни-
тельные данные по желанию потребителя. Отдельные упаковки
должны иметь сопроводительный лист.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ХМЕЛЯ
Важнейшей составной частью хмеля является группа веществ,
к которым относятся хмелевые смолы, дубильные вещества и
эфирное масло, участвующие в технологическом процессе при
производстве пива. Кроме них хмель содержит вещества второс-
тепенного значения, которые участвуют в процессе в незна-
чительной мере или вообще не участвуют. Как натуральный про-
дукт хмель всегда содержит воду.
Вода
Свежесобранный хмель содержит большое количество воды
(около 75%) и поэтому не может храниться в первоначальном
виде. После искусственной сушки при низких температурах до
45—50°С хмель обычно содержит 10—14% воды. ЧСН 462510
допускает при приемке содержание воды не более 16% с соот-
ветствующей скидкой на массу поставляемого хмеля.
При содержании воды ниже 10% хмелевые шишки легко рас-
крываются и в результате этого происходят потери лупулина
вследствие выпадения его. Хмель с содержанием воды выше 15%
не пригоден для хранения, он легко подопревает и плесневеет.
Хмелевые смолы
Хмелевые смолы являются основной и с технологической точ-
ки зрения наиболее важной составной частью хмеля. Они раство-
ряются в этиловом эфире, которым выделяются при конвенцион-
ном анализе хмеля. После выпаривания эфира из остатков при
40
растворении в метаноле получается фракция, содержащая все
хмелевые смолы. Они в свою очередь делятся на мягкие смолы,
растворимые в н-гексане, и твердые смолы, нерастворимые в
к-гексане.
Горькие вещества, присутствующие в пиве, получаются из
исходных хмелевых смол. Частично они образуются в результа-
те прямого окисления хмелевых смол в конечной фазе вегетаци-
онного периода и, главным образом, при сушке и хранении хме-
ля; незначительные доли их проходят через весь пивоваренный
процесс без изменений и оказываются в готовом пиве. Основные
фракции горьких веществ образуются косвенным путем при об-
работке хмеля в процессе пивоварения, преимущественно при
кипячении его; некоторые из образуемых фракций тождественны
продуктам прямого окисления.
Обзор имеющихся сведений о хмелевых смолах и их измене-
ниях, а также горьких веществах пива составили в ЧССР Дир
[1] и Моштек [2].
Возможно, что уже и раньше знали о количестве веществ, об-
разующих группу хмелевых смол, однако до 1950 г. наверняка бы-
ли известны только две составляющие, первоначально считавшие-
ся химическими индивидуумами [3], а именно a-горькая кислота,
или гумулон, и 0-горькая кислота или лупулон. Позже Виндиш
[4] доказал, что a-горькая кислота, при кипячении хмеля изменя-
ется сначала в смолу А, которую Верцель (1965) назвал изогу-
мулон, далее в смолу В и, наконец, в гумулиновую кислоту.
Одним из новых открытий было открытие Регби и Бетунеа
[5], что a-горькая кислота не является химическим индивидуумом,
а содержит две другие структурно аналогичные вещества когу-
мулон и адгумулон. Тачел [6] обнаружил также аналоги 0-горь-
кой кислоты и назвал их колупулон и адлупулон. Позже Говард
[7] идентифицировал преаналоги и постаналоги обеих горьких
кислот (прегумулон, постгумулон и прелупулон и постлупулон)
и два другие аналога, пока не имеющие названия.
Химизмом неспецифических мягких смол в последнее время
занимался Микшиш [8, 9] с целью создания системы классифика-
ции этой многочисленной группы веществ. Он обнаружил, что все
вещества этого типа, содержащие циклопентантрионовое ядро,
по-разному замещаются в положении 4 и 5, и поэтому обозна-
чил их общим групповым названием — резупоны.
Отправной точкой для классификации (хмелевых фюл явля-
ются в настоящее время схемы, принятые ^конгрессе! ЕБК 1957
41
в Стокгольме, которые обеспечивают основную ориентацию в
многочисленной и постоянно пополняющейся группе органолеп-
тически горьких и негорьких составных частей хмеля.
Хмелевые смолы (экстрагируемые из хмеля этиловым эфи-
ром, растворимые без нагрева в метаноле) классифицируются
следующим образом:
Мягкие смолы (растворимые в н-гек-
сане)
а-Горькие кислоты (гумулоны)
P-Горькие кислоты (лупулоны)
Неспецифические мягкие смолы (ре-
зупоны)
Твердые смолы (нерастворимые в
н-гексане)
7-Смолы (нерастворимые в воде)
6-Смолы (растворимые в воде)
Мягкие смолы
а-Горькие кислоты (гумулоны). Основной составной частью
a-горьких кислот является гумулон. Его формула и формула ос-
тальных известных аналогов выводится из общей формулы
a-горьких кислот замещением R (радикала) в положении С2 бен-
зольного ядра. Отдельные аналоги отличаются один от другого
структурой, а именно боковой ациловой цепью при том атоме уг-
лерода, который у гумулона — изовалериановый, у когумулона —
изобутириловый и у адгумулона — а-метилмасляный и т. д.
О'г'цая формула оС- горьких кислот
R=—СН2СН(СН3)2
-СН(СН3)2
—сн-сн2-сн3
<^Н3
—СН2-СН2-СН(СН3)2
—сн2-сн8
—СН2СН2СН3
-(СН2)4СН3
Г умулон
Когумулон
Адгумулон
Прегумулон
Постгумулон
До сих пор не названный аналог
То же
р-Горькие кислоты (лупулоны). В ряду (3-горьких кислот у
большинства сортов хмеля главной составной частью является
лупулон. Аналоги выводятся из общей формулы (3-горьких кис-
лот точно так же, как аналоги гумулона, и имеют такие же бо-
ковые цепи.
42
Общая формула J3-горьких кислот
R=—СН2СН(СН3)2 Лупулон
—СН(СН3)2 Колупулон
—СНСН2СН3 Адлупулон
СН3
—СН2СН2СН(СН3)2 Прелупулон
— СН2СН3 Постлупу лон
— СН2 СН2 СН3 До сих пор не названный аналог
— (СН2)ГСН3 То же
Пропорциональное замещение аналогов в хмелевых смолах
обусловлено генетически. Ванчура [10] приводит как характер-
ное для чешского хмеля соотношение гумулон: когумулон: адгу-
мулон-80: 10 : 10 и соотношение лупулон: колупулон: адлупулон
60 : 20 : 20, в то время как у заграничных сортов хмеля, главным
образом у американских, преобладают когумулон и колупулон.
Хотя гомологи имеют специфические свойства основных чле-
нов ряда, тем не менее некоторые отклонения в их химическом
составе и зависящие от них отклонения величины поляризации и
других физических константах считаются причиной расхождения
данных в публиковавшихся ранее открытиях. По Микшику [9] ве-
роятнее всего, что когумулон с точки зрения пивоварения несколь-
ко более эффективен, чем остальные аналоги. Однако были вы-
сказаны и противоположные точки зрения.
Как химические индивидуумы а- и 0-горькие кислоты хорошо
изучены, хотя сначала основное внимание было направлено пре-
имущественно на а-кислоты, 0-кислоты считались не заслужива-
ющими внимания. В технологическом процессе хмелевые смолы
участвуют не прямо, а как предшественники других образуемых
в процессе пивоварения веществ, которые формируют горький
вкус пива. По сути дела, речь идет о продуктах окисления и раз-
ложения исходных горьких кислот, которые до сих пор являют-
ся предметом внимательного изучения.
Неспецифические мягкие смолы (резупоны). Микшик [8] раз-
личает а- и 0-резупоны в зависимости от того, являются они про-
изводными а- или 0-горьких кислот. По Микшику, теоретически
можно вывести не менее восьми разных групп разных а-резуцо-
нов и четыре группы 0-резупонов, которые отличаются функци-
ональными группами на основном циклопентантрионовом ядре,
как это видно из табл. 4. В свежем хмеле обычно преобладают
а-резупоны. Старый хмель и хмелевые экстракты могут содер-
жать большую долю 0-резупонов.
43
Таблица4
Основные типы резупонов
Название резупонов Характер заместителей
А в
а-Резупоны
изогумулоны —н —СО-пренил
смолы В —н —СО=СН3
гумулиновые кислоты —н —Н
Re-a-4* —н —ОН
гумулиноны —он —СО-пренил
Re-a-6* —он —СО=СН8
оксигумулиновые кислоты —он —Н
Re-a-8* —он —ОН
р-Резупоны
Re-₽-l* — преиил —СО-пренил
Re-p-2* — пренил —СО=СН,
лупутрионы — пренил —Н
гулупоны — пренил —ОН
* Структурные формулы гипотетических резупонов.
а-Резупоны. Изогумулоны образуются при кипячении хме-
ля в результате изомеризации гумулонов, которые потом перехо-
дят в сусло и пиво. Изогумулоны являются производными с ин-
тенсивной горечью и создают горький вкус пива, поэтому они
очень важны с технологической точки зрения. Несмотря на то что
основная часть изогумулонов образуется при кипячении хмеля,
их удалось обнаружить в уже хранящемся хмеле.
Верзель и сотрудники [11] установили, что изогумулоны всегда
встречаются в виде смеси трех и более аналогов. Кроме того,
имеются смеси четырех подобных веществ, а именно: изогумуло-
на А, изогумулона В, аллоизогумулона А и аллоизогумулона В.
При обычном процессе кипячения сусла с хмелем образуется
около 60% изогумулона В на общее количество изогумулонов.
Эта реакция до сих пор технически не управляема.
С технологической точки зрения важно [1. цит. 2], что горький
вкус имеют только продукты окисления или разложения, в ко-
торых сохранилось пятиуглеродное кольцо и боковой ацил при
атоме Сг. Другим условием горечи является размещение двой-
ной связи в боковой изогексениловой цепи; горький вкус имеют
только изогумулоны с двойной связью в положении р- или у-,
например, аллоизогумулонов А и В.
Технологический интерес представляет группа аллоизогуму-
лонов А и В отдельных рядов апо-, спиро- и нор-изогумулонов,
которые по Верзелю [1. цит. 11] образуются при кипячении хме-
44
ля, а также при преизомеризации хмелевых смол щелочами,
ультразвуком и т. д.
Наконец в хмеле и пиве была обнаружена группа абсоизогу-
мулонов, обозначенных I, II, III [12]. Они образуются при окис-
лении a-горькой кислоты, изогумулонов и гумулинонов. Эти ве-
щества не имеют горького вкуса, однако они хорошо раствори-
мы в воде и обладают пенообразовательной способностью.
Смолами В считаются продукты разложения гумулонов,
иногда изогумулонов, которые возникают в результате отщепле-
ния изобутилальдегида.
Гумулиновые кислоты считаются обычно конечными продук-
тами разложения гумулонов в результате изомеризации, пред-
полагается, что они образуются также из смолы В. Вкус имеют
терпко-горький.
Гумулиноны выделили из хмеля Коок и Гаррис [13], синтети-
ческим способом их получили Говард и Слатер [14]. Хмель содер-
жит около 2% гумулинонов. Они образуются точно так же, как
изогумулоны: путем изомеризации a-горькой кислоты при одно-
временном слабом окислении. По сравнению с изогумулонами
они менее горьки, однако их горечь более приятная.
Гумулинон — это среднесильная кислота с величиной рК
2,8, довольно горькая. Точка кипячения равна 72°С. Когумулинон
имеет точку кипения 11 ГС, адгумулинон 119°С. Прегумулинон и
постгумулинон не характеризуются даже точкой плавления.
Изогумулиноны образуются при окислении гумулонов наряду
с гумулинонами. У изогумулинонов предполагается наличие то-
го же ряда аналогов как у a-горьких кислот.
Оксигумулиновые кислоты отличаются от кислот тем, что в
структурной формуле имеют при Cs вместо =Н группу =ОН.
Более подробно они не изучались.
р-Резупоны. Лупутрионы обнаружили японские исследо-
ватели Курсива и Хасимито [15] в сусле и пиве как следующий
продукт разложения p-горькой кислоты. По структуре и свойст-
вам они очень похожи на гулупоны, с которыми находятся в пиве
в определенном окислительно-восстановительном равновесии.
Одним из продуктов окисления лупутрионов является гулупино-
вая кислота.
Гулупоны это продукты разложения p-горькой кислоты, обла-
дающие характерной и приятной горечью. Они были обнаружены
шведским ученым Спетсигом и его сотрудниками [16] как в хмеле,
так и в пивном сусле и готовом пиве.
Хмель содержит обычно от 0,1 до 0,2%, самое большее —
0,5% гулупонов. По сравнению с изогумулонами их горечь нахо-
дится в пределах от */з до '/г-
Гулупон — это среднесильная одноосновная кислота без кар-
боксильной группы с величиной рК + 2,7, плохо растворимая в
воде (30 мг/л), хорошо растворимая в органических растворите-
лях. Аналоги не были выделены.
45
С технологической точки зрения важнейшим свойством хме-
левых смол является их горечь. Горькие вещества в пиве прямо
или косвенно получаются из первоначальных хмелевых смол..
Продукты окисления хмелевых смол появляются уже при созре-
вании хмеля и в небольшом количестве образуются при сушке:
и хранении его. Количественно наибольшим изменениям подвер-
гаются хмелевые смолы при кипячении хмеля; часть образующих-
ся веществ тождественна продуктам окисления, уже содержа-
щимся в хмеле, однако основная часть их образуется заново. Из-
менения горьких кислот при кипячении сусла с хмелем очень,
сложны и их взаимосвязь до сих пор подробно не изучена. По
сравнению с a-горькой кислотой 0-горькая кислота в сусле плохо
растворима и трансформируется в ограниченной степени.
Доказано [17], что a-горькие кислоты при кипячении хмеля
сначала изомеризуются и переходят в раствор в виде соответст-
вующих изосоединений. Из гумулона образуется хорошо рас-
творимый изогумулон, который частично изменяется в смолу В
и далее в гумулиновую кислоту, которая не имеет горького вку-
са. Для полного регулирования процесса изомеризации одного-
только изменения продолжительности кипячения хмеля недоста-
точно, так как на степень изомеризации оказывают влияние мно-
гие другие факторы.
Потери a-горькой кислоты возникают прежде всего из-за того,,
что трансформация ее не останавливается на образовании горь-
ких на вкус составных частей, а идет дальше, вплоть до образо-
вания негорьких соединений. Наибольшие потери, причина кото-
рых до сих пор не выяснена, имеются в начале кипячения хмеля*
кроме того 8—10% адсорбируются в хмелевой дробине и в осад-
ках. Из основной части а-кислот, оставшихся в сусле, по данным
некоторых исследователей, 60% присутствует в виде изосоеди-
нений [18], а по данным других авторов (19], только 40—50%.
Поскольку при брожении и других процессах возникают новые
потери, окончательное использование a-горькой кислоты в пиве
сводится к 30%, а иногда и меньше.
Разложение 0-горькой кислоты идет через гулупоны, потом
через лупутрионы к гулупиновой кислоте. Использование 0-горь-
кой кислоты для придания горечи пиву незначительно из-за ее пло-
хой растворимости. Потери при кипячении хмеля составляют
около 20%. В сусле было обнаружено 18% 0-кислот, из них око-
ло ’/з превратились в горькие вещества, а 2/з неиспользованных
0-кислот адсорбировались в хмелевой дробине и горьких осадках.
Незначительная часть их, оставшаяся в сусле, осаждается при
главном брожении.
Результаты чехословацких и других исследователей [1. цит. 10)
подтвердили, что и 0-горькая кислота при кипячении изменяется в.
растворимую форму. Опытное кипячение с чистой 0-кислотой*
проведенное на полузаводской установке в Праге — Бранике, по>-
казало, что горечь 0-кислоты равна '/з горечи а-кислоты.
46
Обзор имеющихся сведений об изменениях, происходящих в
хмелевых смолах и горьких веществах пива во время технологи-
ческого процесса, отражен в схеме Дира и Чепички [1 цит. 1].
I
Дезокси-
гумулоны
А
ГулуПОНЫ %
Гумулокы'
Лупулакы
Продукт
адтоокис-
лениягу-
мулона
Продукт
— окисления
г у му лона
Абсоизо-
гумулоны
^Гулупинобая
кислота
Лупутрионы
Изогумулоны
Фотоизд-*' !
еумулан :
1
Гумулиновые
кислоты
Смола В
1
-----> 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
п о дтверж денные.
Из сказанного выше, вытекает, что обычный пивоваренный
технологический процесс, с точки зрения использования горьких
кислот, очень неэкономичен. На практике использование хмеле-
вых смол можно повысить главным образом за счет переработки
предварительно подготовленного хмеля или применения хмеле-
вых концентратов, а также ультразвука при кипячении хмеля, а
иногда путем возврата или экстракцией хмелевой дробины; наи-
более эффективной является замена хмеля хмелевым экстрактом.
Горькие хмелевые вещества (все смолы), определенные как
фракция, растворимая в этиловом эфире, при конвенционном ана-
лизе хмеля по Вельмеру делятся на три фракции:
1) a-фракция, т. е. a-горькие кислоты (гумулон +гомологи),
которая определяется путем осаждения ацетатом свинца в ме-
таноловом растворе;
2) p-фракция, т. е. ^-горькие кислоты вместе с мягкими смо-
лами, которая определяется как фракция, растворимая в гекса-
не, уменьшенная на а-фракцию;
3) у-смолы, т. е. твердые смолы, содержание которых опреде-
ляется по всем смолам (фракция, растворимая в этиловом эфи-
ре) за вычетом фракции, растворимой в гексане.
Салач приводит следующие величины:
хорошо сохраненный хмель содержит от 2 до 9% а-горьких
кислот, от 6 до 8% (3-фракции и от 1 до 2% твердых смол (так
называемые у-смолы);
все смолы обычного свежесобранного хмеля содержат не ме-
нее 35% а-кислот, от 46 до 48% (3-фракции и около 12% твер-
дых смол. Если хмель содержит больше 15% твердых смол (от
общего количества), значит он несвежий или был испорчен во
47
время сушки, при содержании свыше 20% твердых смол — хмель
старый или плохо сохраненный.
Содержание мягких смол колеблется у чехословацкого хмеля
обычно между 12 и 14%, у зарубежного до 18%. При старении
хмеля содержание мягких смол снижается от 8 до 10% и одно-
временно фракция твердых смол возрастает до 9%.
Полифенольные (дубильные) вещества
Хмелевые дубильные вещества образуют по сравнению с со-
лодовыми дубильными веществами более многочисленную груп-
пу. Они лучше растворяются в воде, более реакционноспособны
и, следовательно, менее стабильны. Вкусовые различия вытекают
из разной степени дисперсности. Хмелевые дубильные вещества
благодаря более легкой окисляемости и большей восстановитель-
ной способности, а также большей активности в осаждении бел-
ков предохраняют хмелевые смолы, главным образом а-горькие.
кислоты, от окисления и образования комплексов [22]. Своим де-
гидратационным воздействием они способствуют осаждению в
других случаях неосаждаемых белков [23]. В связи с этим они
действуют как стабилизирующий реагент (24]. Значительная
часть хмелевых дубильных веществ относится к группе флаво-
ноидов. В хмеле, как правило, присутствуют гликозиды [25, 26].
Классификацией и химизмом хмелевых веществ полифеноль-
ного типа в последнее время подробно занимался Моштек [22],
из работ которого и приводятся данные. Он исходит из схемы
Гарриса [27] о делении хмелевых дубильных веществ на пять
групп, включающих флавоноловые гликозиды, вещества типа>
хлорогеновой кислоты, антоцианогены, вещества типа кумаринов
и свободные кислые фенолы.
Флавоноловые гликозиды
Типичным представителем этой группы является кверцитрин,
т. е. рамнозил кверцетина. Далее сюда относятся кемпферитрин,
мирицитрин и другие тригликозиды и полигликозиды.
О
Флавон (2-а>енил-у-вензапирон), основной
каркас флавоновых производных
Флавонол (квецертин) — это 3-гидроксифлавон. В качестве
сахарного компонента он содержит рамнозил кверцитрина, изо-
кверцитрин глюкозил и рутин p-L-рамнозидо-б-гликозил. Кем-
48
ферол — это пентагидроксипроизводное, у которого заместителем
в положении 3' является = Н. Кемпферитрин содержит в качестве
сахарного компонента рамнозидорамнозил; мирицитрин — это
гексагидроксипроизводное, у которого заместителем в положении
5' является = ОН и в качестве сахарного компонента он содержит
рамнозил. Изокверцитрин и рутин были обнаружены также в
японском хмеле [27, 28].
Губачек и Тройна [29] в последние годы много сделали в об-
ласти химиотаксономии хмеля, главным образом Жатецкого, в
частности определения содержания флавоноловых гликозидов и
свободных флавонолов. Кроме флавоноловых гликозидов, кото-
рые определил Гаррис [27], они нашли в чешском клоне 26 еще
кемферол-3-рамно-диглюкозид, кверцетин-3-рамно-диглюкозид,
кемферол-3-рамно-глюкозид и кемферол-3-глюкозид (астрага-
лин).
Общее содержание флавонолов, выраженных как рутин,,
колеблется в хмеле разного происхождения в пределах от 0,14
до 0,85% в пересчете на сухое вещество.
Соотношение кемферол: кверцетин в разных сортах Жатецко-
го красного хмеля, возделываемого в ЧССР, СССР, ФРГ и других
зарубежных сортах, колеблется. Однако по этому показателю
удалось отличить жатецкие сорта от Галлертаусского красного и
английского хмеля Golding. Для чехословацких сортов характер-
ны соотношения в пределах от 1 : 1,5 до 1 : 1,9 (±0,1), что являет-
ся низкими величинами; у американского хмеля были получены,
наиболее высокие величины соотношения кемферол : кверцетин.
При торговой оценке хмеля не сказывается изменение соотноше-
ний флавоноловых агликонов.
Вещества типа хлорогеновой кислоты
Хлорогеновая кислота и ее производные являются переходны-
ми веществами сапонина. Из общего содержания дубильных ве-
ществ на хлорогеновую кислоту в хмеле приходится значительная:
часть [27].
ХлорогеноИая кислота (дипепткд тройной и хинной кислоты)
К этой группе из производных n-гидроксибензойной кислоты
относятся кислоты протокатеховая, галловая, ванилиновая и
сиринговая, из производных кофейной кислоты — кислоты кума-
ровая и феруловая. Некоторые из них в небольшом количестве
49*
«содержатся в хмеле в мономерной форме, другие — образуются в
результате кислого, щелочного или ферментативного гидролиза
полимерных дубильных веществ.
При окислении сначала образуются о-хиноны, далее олигоме-
ры и полимеры.
Фермент тиросиназа (о-дифенол : О2 оксидоредуктаза, ЕК
1.10.3.1) катализирует образование о-хинонов из хлорогеновой и
кофейной кислот, которые могут деаминировать аминокислоты
при отщеплении аммиака. Ферментативные реакции этого типа
могут быть причиной известных в практике пивоварения случаев
побурения сусла и пива [30]. Эти реакции ингибируют серные
соединения хмеля (окуривание хмеля серой) [31], а в пиве — цис-
теин [32].
Антоцианогены
Хмелевыми полифенолами этого типа являются антоцианиди-
ны, их лейкоформы и главным образом производные 5,7-дигид-
роксифлавоновые.
Основной каркас 5у-вигивромсифлавонавых аршЫньи
В радикалах от Ri до Rs — это главным образом =Н, =ОН,
изредка =ОСНз.
К ним относится цианидин и делфинидин и их лейкоформы.
Антоцианидины, т. е. агликоны антоцианинов, образуются от
•флавилиумхлорида:
Антоцианины содержатся главным образом в лозах красного
-и полукрасного хмеля; в прилистниках и кроющих листках ши-
шек, как правило, содержатся лейкоантоцианины.
Структура лейкоантоцианидинов, которые являются вероят-
ными предшественниками антоцианинов или антоцианидинов, не
объяснена подробно. Кармино-коричневоокрашенные вещества,
образующиеся при нагреве с минеральными кислотами, носят об-
щее название антоцианогены, или проантоцианидины [22].
-50
В химии пивоварения вещества, дающие антоцианогены, —
цианидин и делфинидин иногда называют цианиген и делфини-
ген. Растворимые антоцианогены представляют, по Габоушу
[33], фракцию, которая остается в растворе после осаждения 20 %-
ным сульфатом аммония.
Вероятная структура антоцианогена (лейкоантоуиана)
Значение символов:
Х= — Н или сахарный компонент;
К= —Нили гидроксифлавонол (у бифлавоноидного антоциа-
ногена) ;
Р, и р2= -/Hi—ОН,—ОСН3 (например, у цианидина и дел-
финидина).
У большего числа сортов хмеля цианидины, или цианигеньь
во много раз преобладают над делфинидином или делфинигеном.
[34]. Бэт-Смит и Лернер определили биогенетическую связь меж-
ду антоцианогенами и лигнинами [35]. У дикорастущего хмеля от-
носительное замещение лейкоцианидина лейкоделфинидином'
такое же, как у культурного [27]. Наконец, в последнее время,
было установлено [36], что хмель содержит также D ( + )-катехин,
эпикатехин и их полимеры. По новейшим данным [37], катехин,
является вторым компонентом основного бифлавоноидного анто-
цианогена хмеля.
Если в положении 5' вместо —Н имеется группа —ОН, речь-
идет о галлокатехине. Катехины образуют ряды изомеров; из-
вестно два изомера транс- и два цис- (эпикатехин). При этери-
фикации гидроксильной группы катехина и галлокатехина в по-
ложении Сз(З') галловой кислотой образуется соответственно
3-галлоилкатехин и 3-галлоилгаллокатехин [38].
51
Характерным свойством катехинов является их способность
конденсироваться под действием солнечного излучения и кисло-
рода воздуха в большие молекулы с ярко выраженным таинид-
ным характером.
Кумарины
Кумарины в хмеле встречаются в виде агликонов. Известные
тликозиды с кумариновым ядром получаются из кумарина за-
мещением гидроксильными группами —ОН в положении 6, 7 или
•8, из которых одна осуществляет гликозидную связь. Чаще всего
речь идет о p-D-глюкозидах
Кислые фенолы
Эта группа является смесью большого числа кислореагирую-
щих веществ фенольного типа, присутствующих в свободной фор-
ме [25].
Хмелевое эфирное масло
Хмелевое эфирное масло придает хмелю характерный аромат,
•который переходит в пиво в незначительном количестве. И хотя
хмелевое эфирное масло с этой точки зрения имеет второстепен-
ное технологическое значение, оно играет большую роль при
торговой оценке хмеля. Это объясняется тем, что тонкий харак-
терный аромат хмеля является признаком высокого качества его
и в определенной степени характеризует происхождение хмеля.
Новые данные подтверждают тесную связь между хмелевым
эфирным маслом и горькими веществами.
Хмелевое эфирное масло — это сложная смесь углеводородов
и кислородсодержащих соединений, преимущественно терпенового
ряда. С помощью газовой хроматографии и других современных
методов постепенно удалось идентифицировать большое число
компонентов хмелевого эфирного масла. По Янсену [49], в настоя-
щее время их насчитывается 200. В ЧССР классификацией ком-
понентов хмелевого эфирного масла занимались Моштек и Чепич-
ка [50], они разработали ее на основе новейших данных, получен-
ных Говардом [51], Баттери и Лангом [52], их данные использова-
ны при составлении этой части книги.
52
Углеводородная (терпеновая) фракция составляет от 40 до
80% хмелевого эфирного масла. Как правило, половина этой
фракции — монотерпены (Сю), остаток — это главным образом
сесквитерпены (Сю) наряду с небольшим количеством веществ
с Сзо. Основной монотерпен — это мирцен, основные сесквитер-
пены — это кариофиллены, гумулен и фарнезен.
Эти четыре основные компонента могут составлять около
90% хмелевого эфирного масла и являются обычно главной
частью европейских сортов хмеля. И, наоборот, у американского
хмеля и австралийского сорта Golden Cluster гумулены и карио-
филлены встречаются в относительно небольшом количестве и
преобладают селиноны, которых может быть до 38%, в то время
как гумуленов бывает только 2,7% от общего содержания хме-
левого эфирного масла. Кадинены содержатся, как правило, во
всех сортах. Содержание фарнезена в значительной мере зави-
сит от сорта. В европейских сортах Tettnang, Spalt и Styrian его
бывает около 10% от общего содержания эфирного масла, а у
американских сортов обычно меньше 1 % [50].
Образование и качественный состав хмелевого эфирного мас-
ла так же, как и горьких веществ, является генетическим свойст-
вом отдельных сортов хмеля [51]. Ждтецкий хмель характеризу-
ется низким содержанием мирцена; из опубликованных данных
видно, что объем мирцена связан с объемом когумулона. Из об-
щего количества хмелевого эфирного масла, равного 0,5—2,0%, в
готовое пиво переходит его и влияет на органолептические
свойства пива.
По Рэгби [53], мирцен придает пиву резкий запах и жесткий
вкус, в то время как гумулен и кариофиллены придают пиву бла-
городный аромат. По современным данным, пиво с благородным
ароматом можно получать из хмеля с низким содержанием мир-
цена и высокой долей сесквитерпенов гумулена, постгумулена и
кариофилленов. Этому требованию лучше всего отвечает жатец-
53
кий хмель [54, 55]. Компоненты кислородсодержащей фракции
хмелевого эфирного масла оказывают существенное влияние на
запах пива уже в небольших количествах. Соотношение главных
сесквитерпенов — гумулена, кариофилленов и фарнезена — за-
висит у одного и того же сорта хмеля от района его произраста-
ния [54].
Кислородсодержащие фракции имеют относительно большое-
число соединений, однако содержание их сравнительно мало.
В них входят спирты (алифатические, терпеновые и некоторые-
другие), альдегиды и сложные эфиры спиртов алифатического и.
терпенового рядов.
На кислородсодержащие фракции приходится, как правило,.
15—40% всего эфирного масла. Численность отдельных компо-
нентов велика и зависит не только от сорта, но в значительной:
мере также от сушки и хранения хмеля, поскольку они образуют-
ся под действием кислорода воздуха при повышенных темпера-
турах.
Содержание свободных алифатических спиртов не превышает
в хмеле, как правило, 1% общего содержания эфирного масла.
Янсен [56] обнаружил н-бутанол, изобутанол, н-амилалкоголь,.
гексанол, гептанол, октанол, нонанол, деканол, ундеканол, доде-
канол, нерол, линалоол, гераниол, терпинеол и неролидол.
Из кетонов в хмелевом эфирном масле был обнаружен снача-
ла метилнонилкетон [57]. Шорм [55] первым обнаружил 2-ундека-
нол. Этот и другие насыщенные кетоны чаще встречаются в евро-
пейских сортах хмеля, чем американских. Янсен [56] обнаружил1
также среди карбонильных соединений кислородсодержащей
фракции кетоны с разветвленной цепью.
Присутствие альдегидов в хмелевом эфирном масле только-
недавно доказал тот же Янсен [49, 56], который идентифицировал
гексанал, гептанал, октанал, 2-гексанал, 2-гептанал, 2-октанал,
нонанал, 2-нонанал, деканал, ундеканал, додеканал, тетрадека-
нал и цитрал. Их содержание очень низкое.
С помощью газовой хроматографии Янсен [56] обнаружил в
хмелевом эфирном масле девять кислот от Сб до Сю с прямой
цепью и от С4 до Сю с разветвленной. Его предположение, что-
они присутствуют в виде сложных метиловых эфиров, подтвер-
дил позднее Робертс [57]. Янсен [56] обнаружил в хмелевом
эфирном масле около 60 сложных метиловых эфиров с прямыми
и разветвленными цепями и насыщенными и ненасыщенными
связями.
Из остальных сложных эфиров ацетаты, пропионаты, капро-
наты и гептаноаты являются главными компонентами эфирного
масла американских сортов хмеля, на которые приходится около
2%, в то время как в европейских сортах они почти не представ-
лены.
Очень сложно объяснить влияние хмелевого эфирного масла>
на вкус и запах пива. Говард [58] и другие [53] изучали насыщен-
54
ность вкуса и запаха растворимых в воде компонентов хмелево-
го эфирного масла. Из полученных сведений вытекает аддитив-
ность интенсивности запаха [59]. При определении аддитивных
запахов исходят из олфактометрических порогов и концентраций
•отдельных компонентов.
На общее содержание эфирного масла в хмеле, по Шиллфар-
ту, больше всего влияет климат, созревание и операции после вы-
чесывания. Средним содержанием эфирного масла в хмеле этот
автор считает 0,6%, предельные величины — от 0,2 до 1,7%.
В ЧССР было обнаружено, что культурный хмель содержит
эфирного масла меньше (0,3%), чем дикорастущий (0,5%).
Летучие компоненты хмелевого эфирного масла при кипяче-
нии хмеля улетучиваются (удаляются с парами воды) до незна-
чительного остатка, который считается составляющей запаха
пива.
При хранении хмель в результате естественного старения ут-
рачивает первоначальный запах. Эфирное масло постепенно по-
лимеризуется, осмоляется или расщепляется с образованием
кислот. Запах сыра, который имеет старый хмель, обусловлен
образованием цзовалериановой и жирной кислот.
Второстепенные вещества
Основной, однако с технологической точки зрения несущест-
венной частью хмелевых шишек является клетчатка (целлюло-
за). Клетчатка — это наиболее существенная составляющая
часть всех вспомогательных растительных тканей. Из других вы-
сокомолекулярных полисахаридов хмель содержит от 12 до 14%
пектина, незначительная часть которого переходит в пиво, где он
играет роль защитного коллоида. Из растворимых сахаридов
Мак Вильям [22] обнаружил хроматографическим путем в сухом
веществе хмеля 0,5% фруктозы, 0,4% глюкозы, 0,5% сахарозы,
далее рафинозу и еще один неидентифицированный трисахарид.
По старым данным, хмель содержит около 3,5% глюкозы и фрук-
тозы.
Хмель содержит далее 2—4% азотистых веществ, из них 1/3—
7г растворима в горячей воде. Эти низкомолекулярные фракции
(альбунозы, пептоны, полипептиды, пептиды и аминокислоты)
ассимилируются дрожжами.
Следующей составной частью хмеля является воск, называе-
мый мирицином (0,25—0,70%), который придает шишкам блеск.
Кроме того, в хмеле был обнаружен еще целый ряд веществ,
присутствующих большей частью только в незначительных коли-
чествах. Из компонентов, родственных мирицину, называют, на-
пример, цетил алкоголь, фитостерол, далее жирные кислоты, та-
кие, как пальмитиновая, стеариновая, изовалериановая и масля-
ная, наконец, яблочная, лимонная и щавелевая кислоты, а из
неорганических — кремниевая, фосфорная и серная.
55
Среди других веществ Кнорр [39] обнаружил эстрогенный гор-
мон (от 2 до 30 мг на 100 г хмеля) и некоторые витамины, а имен-
но тиамин, никотиновую кислоту, пантотеновую кислоту, биотин
и пиридоксин. Из производных кверцитина Умеда и Косихара
[28] выделили рутин и изокверцитин.
Содержание минеральных веществ в хмеле колеблется от
5 до 10%. Из посторонних веществ в хмеле встречаются следы
меди и окислы мышьяка (из препаратов опрыскивания). Окурен-
ный хмель содержит окислы серы, присутствие которых достига-
ет 0,4%.
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ХМЕЛЯ
Несмотря на то что хмель является самым дорогим в пивова-
рении сырьем, оценка его до недавних пор проводилась только’
органолептически. В последние десятилетия придают все боль-
шее значение оценке по химическому составу хмеля. При органо-
лептической оценке хмель определяют в основном по качествен-
ным признакам, т. е. отнесением его к отдельным товарным сор-
там. Важнейшими показателями при этом считают аромат, ко-
личество и цвет лупулина. С этих точек зрения различают хмель
тонкий, средний и грубый, характеризуемый по Блатни следую-
щим образом. Тонкий хмель отличается высоким содержанием
лупулина, чистым хмелевым ароматом без каких-либо посторон-
них запахов, правильным строением шишки, тонким, равномерно'
и часто изогнутым стерженьком, правильным расположением
прилистников и кроющих листков. Он почти не содержит или сов-
сем не содержит семян и имеет хорошо закрытые шишки. К тон-
ким сортам хмеля относится большая часть чехословацких сор-
тов хмеля.
Средний хмель обладает характерным хмелевым ароматом,
однако более острым, иногда со слабым посторонним запахом
(фруктовым). Этот хмель имеет шишки правильного строения с
довольно большим содержанием семян. К этой группе относятся
отдельные сорта и чехословацкого хмеля.
Грубый хмель — это хмель оплодотворенный, семенной. У не-
го грубый, реже неправильно изогнутый стержень. Аромат у
него резкий, часто не хмелевой, обычно с чесночным или другим
посторонним запахом, который может преобладать над хмелевым^
запахом.
При оценке с химической точки зрения учитывается общее со-
держание хмелевых смол, которое характеризует продуктивность
хмеля, и состав смол, характерный для хмеля разного происхож-
дения и определяющий качество хмеля.
Содержание всех смол колеблется в довольно широком диапа-
зоне в зависимости от происхождения хмеля и года урожая, а-
также от степени зрелости к моменту уборки. Тонкий чехословац-
кий хмель содержит 12—18%, в среднем 15% всех смол в сухом
66
веществе; этим он отличается от некоторых зарубежных сортов
с содержанием смол 20% и более.
Состав смол изменяется при естественном старении хмеля, по-
этому приведенные данные характерны только для свежесобран-
ного и для правильно хранящегося хмеля. У такого хмеля не ме-
нее 35% всех смол приходится на a-горькие кислоты (а-фрак-
ция), которые с технологической точки зрения являются наибо-
лее важной частью хмеля. Свежесобранный чехословацкий хмель
обычно отличается более высоким содержанием p-фракции по
сравнению с заграничным хмелем. Содержание твердых смол, не
имеющих особого технологического значения, не должно превы-
шать у свежесобранного хмеля 12%. Их содержание является
показателем возраста, или хранения хмеля.
Обязательные правила для испытания хмеля содержатся в
ЧСН 462520 — «Испытание хмеля».
Продуктивность хмеля определяют на основании результатов
проведенных работ Вельмера (1932), который экспериментально
определил, что гумулоны (a-фракция) придают горечь пиву в
9 раз большую, чем лупулоны (p-фракция), а твердые смолы не
оказывают влияния на горечь пива. Вельмер вывел для расчета
горечи следующую формулу:
Согласно этой формуле горечь хмеля высчитывается так, что
процентное содержание a-фракции увеличивается на 0,1 (х/д) про-
центного содержания p-фракции. Эта формула действительна
только для свежесобранного хмеля, но и в этом случае сущест-
вуют некоторые оговорки. При старении хмеля горькие кислоты
постепенно окисляются в мягкие смолы. По данным Вельмера,
мягкие смолы имеют более низкую горечь, чем исходная а-кисло-
та, из которой они получаются в результате окисления. И, наобо-
рот, мягкая p-смола имеет горечь выше, чем исходная р-кислота.
С продолжающимся окислением исходная горечь p-фракции по-
вышается, так как, с одной стороны, происходит образование
P-смолы и, с другой, увеличивается содержание a-смолы, которая
по Вельмеру переходит в p-фракцию. Гудзон и сотрудники [40]
аналитически доказали, что в пиве, охмеленном старым хмелем,
содержится горьких веществ в 2 раза больше, чем в пиве, охме-
ленном свежесобранным хмелем. Говард и Слатер [41] обнаружи-
ли, что гулупоны, образующиеся при окислении p-горьких кис-
лот, также повышают горечь пива. Эти вещества, однако, пред-
ставляют незначительную долю (около 5%) в комплексе р-мяг-
ких смол.
Эту несопоставимость пытались уравнять, например, Салач и
Дир, преобразовав формулу подстановкой 'А—‘/зР вместо х/эР-
Несмотря на то что некоторые авторы считают расчет горечи
хмеля по формуле Вельмера ошибочным, главным образом пото-
57
му, что p-горькие кислоты хмеля не представляют ценности, дан-
ные горечи, определенные по этой формуле, постоянно встречают-
ся при оценке хмеля в современных чехословацких и зарубежных
публикациях. А пока только отказались от этой формулы для
расчета величины горечи хмеля при загрузке его для варки пива.
Результатом изучения антисептических свойств хмеля явля-
ются данные, что гумулон (a-фракция) в 3 раза больше облада-
ет антисептическим свойством, чем лупулон (p-фракция). Анти-
септическая сила хмеля была выражена формулой
8
а -----
3
Однако рассчитанные величины не находят практического
применения, поскольку антисептические свойства хмеля в каж-
дом отдельном случае зависят от вида микробов, субстрата, pH
и т. д.
По Шимвелю [42] горькие хмелевые вещества действуют ток-
сически на грампозитивные бактерии. Оптимальная эффектив-
ность отмечается при pH от 4,3 до 4,4. Было установлено, что
р-кислота как антисептик гораздо эффективнее а-кислоты, одна-
ко ее эффективность быстро падает. Действие а-кислоты намного
слабее, но стабильнее.
ХРАНЕНИЕ ХМЕЛЯ
Сохраняемый хмель постепенно приходит в негодность от
старения, т. е. окислительного процесса, при котором также ак-
тивизируется и действие микроорганизмов. Необходимо исклю-
чить влияния, ускоряющие процесс старения.
При хранении хмеля положительными факторами являются
следующие [43]:
а) низкая температура (около 0°С), которая тормозит хими-
ческие процессы и одновременно ограничивает развитие микро-
организмов;
б) ограниченный доступ воздуха к хмелю, который укладыва-
ют сильно спрессованным, или в случаях длительного хранения в
герметически закрытых жестяных цилиндрах;
в) защита от увлажнения, которая обеспечивается тем, что»
сухой хмель хранится в сухом помещении;
г) особые меры, ограничивающие действие микроорганизмов,,
главным образом путем умеренного окуривания серой.
В хмелехранилище тюки и балоты с хмелем укладывают так,
чтобы не поддерживалась аккумуляция тепла, т. е. рядами на
деревянных решетчатых помостах или брусьях. В жестяных гер-
метически закрытых цилиндрах хмель может храниться и вне-
хмелехранилища, например, в охлаждаемых подвальных поме-
щениях. Высыпанный из тюков хмель не подлежит длительному
58
хранению. До момента использования он должен храниться в
первоначальной упаковке.
От воздействия вредных факторов хмель лучше всего сохра-
няется в охлаждаемом хмелехранилище. Применяется как пря-
мое охлаждение с помощью холодильной системы, так и косвен-
ное. В обоих случаях помещение должно быть сухим и хорошо
изолированным.
Холодильная система прямого охлаждения при расположении
под потолком должна быть снабжена желобом для отвода воды,
образующейся на трубках системы в случае остановки холодиль-
ного компрессора. Благодаря тому что воздух, охлаждающийся
в результате соприкосновения с холодильной системой, опуска-
ется к полу, происходит естественная циркуляция; одновременно
воздух высушивается, поскольку его влага осаждается как на-
ледь на трубках холодильной системы.
При косвенном охлаждении воздух охлаждается холодиль-
ной системой, размещенной вне хмелехранилища; циркуляцию
обеспечивает вентилятор, который нагнетает охлажденный воз-
дух под решетчатый помост хмелехранилища и отсасывает нагре-
тый через каналы, расположенные на потолке.
В последнее время рекомендуется способ консервации хмеля
по Вейнеру [44]. Этот способ заключается в том, что хмель после
прессования помещают в соответствующий резервуар, в котором
создается абсолютный вакуум и потом туда вводят инертный газ,
как правило, углекислый. В хмеле, пропитанном инертным газом,
горькие вещества предохраняются от окисления, если при откач-
ке воздуха полностью был устранен кислород.
В хороших условиях, главным образом при температуре около
0°С, хмель хранится без существенных изменений качества 2 го-
да и больше. Постоянное охлаждение хмелехранилища повышает
расход электроэнергии. Однако в неохлаждаемых хмелехранили-
щах хмель за год теряет около 20% первоначального качества.
ПОРОШКООБРАЗНЫЙ ХМЕЛЬ
Хмелевой порошок, или обогащенный хмелевой порошок, яв-
ляются согласно номенклатуре ЕБК продуктами, полученными
при измельчении хмеля, как без механической концентрации,
так и с механической. Основным признаком этих продуктов яв-
ляется хорошее сохранение первоначальных свойств хмелевых
шишек. Это в сущности по-разному тонко измельченный хмель,
химический состав которого и технологическую продуктивность
определяет способ механической обработки. По Шауэру и Кале-
ру [45], порошкообразные хмелевые препараты позволяют лучше
использовать хмелевые смолы, состав которых почти не изменя-
ется и при продолжительном хранении. Хмелевые препараты
характеризуются рядом операционных, технологических и эко-
номических преимуществ.
59
В продаже имеются препараты, получаемые при измельчении
хмелевых шишек, а именно:
а) хмелевой порошок с содержанием a-горькой кислоты до
15% (например, Hopstabil, Favotit);
б) обогащенный хмелевой порошок, содержащий а-горькой
кислоты свыше 15% (например, Hopfix, Hoparom).
При производстве Hopstabila хмель измельчается в тонкую
крошку после предварительного снижения содержания воды до
4% путем высушивания при особых условиях. Крошка в инерт-
ной среде упаковывается в алюминиевую пленку, чтобы обеспе-
чить продолжительную стойкость продукта. Favotit — это хмеле-
вой порошок, измельченный особым способом и сильно спрес-
сованный в алюминиевой пленке при упаковке в вакууме. При бо-
лее грубом измельчении этот препарат содержит прилистники
шишек или их частицы такого размера, что даже можно иденти-
фицировать цвет и блеск. Препараты этого типа имеют многолет-
нюю стойкость, при использовании их получается экономия хмеля
(для Hopstabila приводится 15—20%, для Favotita — 13—14%)„
ароматические компоненты сохраняются в них и при хранении,,
и пиво имеет более низкое содержание полифенольных веществ.
Из 100 кг хмеля получается около 91 кг Hopstabila [46].
Действительная потеря при измельчении около 0,8 кг на 100 кг
сухого вещества хмеля, остальное приходится главным образом,
на потерю воды.
Обогащенный хмелевой порошок получается путем механиче-
ской концентрации при измельчении хмеля таким образом, что-
устраняются балластные компоненты, т. е. стерженьки и при-
листники. Измельчение в тонкий порошок при производстве Нор-
fixa облегчается замораживанием до —30°С. Эти хмелевые пре-
параты упаковывают в жестяные банки по 5 и 10 кг тоже в
инертной атмосфере.
Преимуществом обогащенных хмелевых порошков является
повышенная концентрация горьких и ароматических веществ и
пониженное содержание полифенольных веществ. Выгодно так-
же уменьшение объема обогащенных хмелевых порошков на ’/з
по сравнению с обычным хмелевым порошком. Экономия при
охмелении достигает 25—30%.
Из 100 кг хмеля получается 40—43 кг обогащенного хмелево-
го порошка. Продуктивность концентрата соответствует приб-
лизительно соотношению 1:2,1; в промышленности учитывают
продуктивность при соотношении от 1 : 3,2 до 1 : 4,0 [45].
В последнее время применение порошкообразного хмеля рас-
пространяется довольно быстро, главным образом на Западе.
Кроме указанных преимуществ этому способствует также удов-
летворительная упаковка, удобная дозировка и, наконец, быст-
рое распределение препарата в сусле.
Веллгейнер считает, что лучшие результаты дает комбинация:
порошкообразного хмеля с хмелевым экстрактом.
60
ХМЕЛЕВЫЕ ЭКСТРАКТЫ
В виде хмелевого экстракта можно получить высококачест-
венные и эффективные продукты даже из хмеля низкого качест-
ва, из хмеля, исключенного из маркировки, и из отходов чесаль-
ных машин.
Хмелевые экстракты можно получить путем экстракции в од-
ну или две стадии.
При одноступенчатой экстракции из хмеля соответствующим
органическим растворителем (этилэфиром, дихлорметаном и
т. д.) выщелачиваются только хмелевые смолы. Остальные ак-
тивные компоненты, главным образом дубильные вещества, ос-
таются неиспользованными. Полученный экстракт имеет очень
большую продуктивность, однако им можно заменить самое
большее 20% от общего количества хмеля, применяемое для
варки.
При двухступенчатой экстракции, как и при одноступенча-
той, получается сначала смолистая фракция. Хмель, освобож-
денный от смол, во второй фазе выщелачивается горячей водой,,
чтобы получить остальные вещества, главным образом дубиль-
ные. Водный экстракт загущают в вакуумном испарителе до тре-
буемой консистенции, обеспечивающей гомогенизацию загущен-
ного водного экстракта со смолистой фракцией. Полученный*
таким образом экстракт содержит почти все технологически эф-
фективные части хмеля.
У хмелевых экстрактов, полученных двухступенчатой экстрак-
цией, можно легко изменять отношение дубильных веществ к.
смолам, содержание которых обычно снижается в пользу смол.
На Западе имеются также хмелевые изомеризованные экстракты..
В них а-кислоты хотя бы частично изомеризованы в изогумуло-
ны, p-горькие кислоты окислены, дубильные (полифенольные)'
вещества находятся в первоначальной форме и в соотношениях,,
которые необходимы для технологии. Эти экстракты в большин-
стве случаев хорошо растворимы в сусле, молодом и готовом
пиве, к которому могут добавляться в небольших дозах для*
окончательного формирования вкуса.
Опыты Ванчуры [47], который разработал внедренный в ЧССР’
технологический процесс по производству хмелевого экстракта
путем двухступенчатой экстракции, показали, что лучше исполь-
зуются те горькие хмелевые вещества, которые при кипячении*
хмеля немедленно гидролизуются. Это вызвано тем, что уже при*
производстве экстракта они частично трансформировались и
после добавки в котел мгновенно приходят в непосредственное*
соприкосновение с суслом.
Влияние содержания дубильных веществ в хмелевых экстрак-
тах на состав сусла и пива изучали Нарцисс и сотрудники [48].
Они установили, что с увеличением содержания дубильных ве-
ществ (второго экстракта) возрастает цвет сусла и пива. Растет
6»
содержание дубильных веществ (у сусла больше, чем у пива) и
антоцианогенов и повышается количество холодного (тонкого)
осадка в сусле. При использовании хмелевого экстракта, содер-
жащего 7з количества дубильных веществ по сравнению со стан-
дартным экстрактом, увеличение антоцианогенов уравнивается с
их выделением. При брожении содержание антоцианогенов
уменьшается с увеличением доли дубильных веществ в хмелевом
экстракте.
Содержание азота при варке сусла снижается тем меньше,
чем больше водного экстракта содержит хмелевой экстракт; азот,
содержащийся в хмелевом экстракте, до определенной меры
уравнивает количество осажденного азота. Потеря азота при
брожении, наоборот, повышается с увеличением доли водного
экстракта в хмелевом экстракте. Осажденного азота при варке
сусла выделяется тем больше, чем больше водного экстракта
содержится в хмелевом экстракте.
С возрастающим содержанием дубильных веществ в сусле
растворяется меньше горьких хмелевых веществ, однако одно-
временно снижается их потеря при брожении, явно улучшается
стабильность пива на холоду, но ухудшается пенистость. Вкус
сильно охмеленного пива из-за снижающегося содержания горь-
ких веществ тем горче, чем больше антоцианогенов присутствует
в пиве.
Экстракты по сравнению с хмелем имеют то преимущество,
что они почти неограниченно стойки при хранении. Необходимая
площадь для их хранения составляет V25 помещения для хране-
ния хмеля. То же самое касается транспортных средств.
Наконец, при обработке хмелевого экстракта экономится
хмель. Было установлено, что экстракт, полученный из 100 кг
хмеля, заменяет около 150 кг хмеля.
При производстве хмелевого экстракта из исходного хмеля
извлекается приблизительно 97% всех смол и около 70% дубиль-
ных веществ.
Хмелевые экстракты чехословацкого производства, получен-
ные двухступенчатой экстракцией, имеют продуктивность в 5 раз
больше, чем сам хмель.
Качество хмелевых экстрактов определяет соотношение при-
сутствующих мягких смол к твердым смолам. По данным Ванчу-
ры, чехословацкие хмелевые экстракты содержат твердых смол
на 7% больше, чем исходный хмель. Это повышение содержания
твердых смол происходит при экстракции, которая протекает при
^высоких температурах довольно долго.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Dyr J., Cepicka J. Kvasmi promyse, 15, 169, 52.
2. Mostek J., Cepicka J. Kvasmi promyse, 15, 1969, 145.
3. Wolmer W. Ber. dtsch. chem. Ges., 58, 1925, 102.
«2
4. Windisch W. et. al. Wochenschr. Brau, 48, 1931, 501, 511.
5. Rygby F. L., Bethune J. L. Proc. Amer. Che, Soc., 74, 1952, 98.
6. Tatchel A. R. J. Inst. Brewing, 60, 1954, 460.
7. Howard G. A„ Tatchel A. R. J. Chem. Soc., 1955, 174.
8. Mikschik E. Mittelung Wien, 19, 1965, 122.
9. Mikschik E. ibid, 20, 1966, 36.
10. Vancura M. Kvasmi promysl, 8, 1962, 28.
11. Verzele M., Anteunis M., Adlerweireldt T. Inst. Brewing, 71, 1965, 232.
12. Verzele M., Vanhoye M. J. Inst. Brewing, 73, 1967, 451.
13. Cook A., Harris G. J. Chem. Soc., 1950, 1873.
14. Howard G., Slater J. J. Chem. Soc., 1957, 1924. *
15. Kuroiva Y., Hashimito H. J. Inst. Brewing, 67, 1961, 506.
16. Spetsig L-, O. a. koi. Proc. EBC Kodaw, 1957, 22.
17. Meilgaard M., Trolle B. Proc. EBC Kodan, 1957.
18. Kleber W., Steinkopf W. Brauwissenschaft, 12, 1959, 65.
19. Doxon J. L., Laach A. A. Inst. Brewing, 74, 1968, 63.
20. Stetsig L. O., Meninger M. Inst. Brewing, 66, 1960, 413.
21. Stetsig L. O., Meninger M. Proc. EBC Kodan, 1957, 22.
22. MoStek J. Kvasny promysl, 15, 1969, 169.
23. Mostek J. Dyr J. Sbormk VSCHT Praha. Potrav. technol., 6, cast 2, 1962,
165.
24. Mostek J., Tolar J. Sbormk VSCHT Praha, E16 Potraviny, 1967, 5.
25. Vystrcil A. Rostlinne glykosidy. SNTL Praha. 1957, 8.
26. Hubacek J. Kandid. disert. prace VSCHT Praha, 1964.
27. Harris G., Ricketts R. W. J. Inst. Brewing, 62, 1956, 390.
28. Umeda Y., Koshihara M. Proc. Jap. Acad., 30, 1954, 387.
29. Hubacek J., Trojna M. Kvasny prumysl, 10, 1964, 169 a 193.
30. Kleber W., Smid P. Brauwissenschaft, 12, 1959, 115.
31. Henning K., Burkhardt R. Weinberg u. Keller, 1957, 374.
32. Bayer E. Lebensmittelung u. Forschung, 105, 1957, 77.
33. Haboucha J. Brass et Malt. Beige, 15, 1965, 108.
34. Mac Farlane W. D., Wye E., Grant H. L. Roc. EBC, 1955, 289.
35. Bate-Smith E. G., Lerner E. H. Biochens. J., 58, 1954, 126.
36. Harris G., Richetts R. W. Chem and Ind., 1958, 686.
37. Rollmann B., Vancraenenbrock R. Arch. Inter. Physiolog. et. Biochem., 74,
1966, 715.
38. Miskchik E. Mitteilungen Wien, 1963, 153.
39. Knorr F. Schweiz. Brau. Rdsch., 66, 1955, 13.
40. Hudson, Stewens, Wright J. Inst. Brewing, 68, 1960, 431.
41. Howard G., Slater A. J. Inst. Brewing, 63, 1957, 491.
42. Shimwell J. L. Wallers!. Lab. Comm., 8, 1945, 23.
43. Lhotsky A. Techn. kontrola slad. a pivov. vyroby, SNTL Praha, 1957.
44. De Clerck J. Brauwissenschaft, 14, 1968, 13.
45. Sauer Z., Kahler M. Kvasny promysl, 14, 1968, 13.
46. Pren H., Schilfahrt E. Alonatscher. Brau., 20, 1967, 22.
47. Vancura M. Zaver. zprava VUPS. Praha, 1961, 1962.
48. Narziss L., Reicheneder E., Hamacher H. Brauwelt, 109, 1969, 366.
49. Jansen V. J. J. Inst. Brewing. 69, 1963. 460.
50. Mostek J., Cepicka J. Kvasny provysl.
51. Howard G. A. Brewers Gard., 17, 1965.
52. Buttery R. G., Ling L. C. Brewers Digest, 71, 1966.
53. Righby F. L. Brewers Digest, 33, 1958, 50.
54. Silbereisen K-, Kruger E. Monatschr. Brau. 20, 1967, 184.
55. Sorm F., Vleziva J., Arnold Z., Pliva J. Coll. Czech. Comm, 14, 1969',.
699.
56. Jansen V. J. Nature, 196, 1962, 474.
57. Roberts J. B. J. Inst. Brewing, 68, 1962, 198.
58. Howard G. A., Stevens R. J. Inst. Brewing, 65, 1958.
59. Guadagni D. G., Buttery R. G., Okano S., Burr H. K. Nature, 200, 1963,
1285.
63;
ВОДА
Вода является в пивоваренной промышленности очень важ-
ным сырьем благодаря своему влиянию на качество пива и
широкому использованию ее в пивоваренном производстве. Про-
изводственная вода используется в солодовне, в котельной, для
охлаждения сусла в холодильниках и в конденсаторах холодиль-
ных машин, для мойки и чистки главным образом в бродильном
и лагерном отделениях, а также в моечном и разливочном отде-
лениях. Характерно, что для приготовления пива требуется не-
большая часть воды по отношению к общему количеству потреб-
ляемой воды, которое в 10 раз и более превосходит производство
пива в год.
СОСТАВ ОБЫЧНОЙ ВОДЫ
Природная вода •— это сильно разбавленные растворы солей,
иногда и некоторых газов, содержащие суспендированные неор-
ганические и органические вещества и микроорганизмы. Содер-
жание минеральных веществ в воде качественно зависит от гео-
логического характера местности, который определяет химиче-
ский состав слоев, через которые вода проходит. От физических
свойств этих слоев зависит и эффект естественной фильтрации
воды как с физической точки зрения (суспендированные вещест-
ва), так и с биологической (микроорганизмы).
Природная вода обычного состава содержит наряду с ионами
Н+ и ОН- катионы Са2+, Mg2+, Na+, К+, Fe2+ (реже Fe3+), Mn2+
и анионы НСО3-, SO42-, S1O32, Cl-, NO3~.
Кальций Са2+ и магний Mg2+ являются постоянными компо-
нентами любой природной воды. Кальций всегда преобладает, в
то время как содержание магния редко превышает 30 мг/л. Со-
держание натрия Na+ и калия К+ в воде сильно колеблется. Че-
хословацкие производственные воды содержат большей частью
только незначительные количества этих катионов. Железо в
обычных водах встречается почти исключительно как двухвалент-
ное, т. е. Fe2+. Ему, как правило, сопутствует алюминий А13+ и
иногда также марганец Мп2+. В хороших производственных во-
.дах должны содержаться только следы железа и главным обра-
зом марганца. Железо обычно допускается в количестве не-
>больше 0,3 мг/л; остаточное содержание железа после искусст-
венного удаления его из воды — от 0,05 до 0,10 мг/л.
Из анионов во всех природных водах содержится бикарбо-
нат-ион НСОз- и сульфат-ион SO42~, часто также хлор-ион С1~
(от 19 до 30 мг/л). Силикат-ион SiO42~ тоже является постоянным
компонентом природных вод в количестве от 10 до 30 мг/л.
Аммиак Н3 и аммониевые соединения NH4+ встречаются в
природных водах как местные загрязнения, образующиеся в ре-
зультате гниения азотсодержащих органических веществ. Дея-
<64
тельность нитрофицирующих бактерий ведет к окислению снача-
ла в нитриты NO2~, а потом в нитраты NO3~.
Из газов, содержащихся в воде, особое значение имеет угле-
кислый газ СО2, образующий с водой угольную кислоту Н2СО3,
под действием которой на известняковые породы вода приобре-
тает временную жесткость. Часть свободного углекислого газа
задерживают в растворе бикарбонаты едких земель, и такой уг-
лекислый газ называется равновесным, в то время как другие
части являются агрессивными известняковым материалам. Желе-
зу агрессивен весь свободный углекислый газ.
Почти все природные воды содержат определенное количест-
во органических веществ, количество которых определяется по-
требностью кислорода для их окисления. Нормальное содержа-
ние соответствует потреблению кислорода от следов до 2 мг/л;
наибольшее от 0 до 50 мг/л.
Остаток после выпаривания воды, высушенный при 105°С,
содержит все нелетучие неорганические и органические вещества
и называется сухой,остаток.
Обычные чехословацкие воды содержат 50—500 мг сухого
остатка на 1 л; внешний предел от 20 до 2000 мг/л.
При анализе вод, предназначенных для технических целей,
отдельные компоненты приводятся в миллиграммах ионов на
1 л воды. Иногда встречаются данные, пересчитанные на окислы
(катионы-основания) и ангидриды кислот (анионы): CaO, MgO,
Fe2O3 (или Fe), Na2O, SO3, SiO2, Na2O5, Cl и т. д. Наряду с этим
при оценке воды для пивоварения обычные данные приводятся в
мг-экв/л. Этот метод необходим при титровальных анализах, по-
скольку потребление любого реагента концентрацией 0,1 н. (в мл
на 100 мл воды) соответствует по величине количеству мг-экв/л.
При определении пригодности вод для технических целей важ-
ным критерием является так называемая жесткость воды. Источ-
ником жесткости воды являются ионы щелочноземельных метал-
лов Са2+, Mg2+, иногда также Сг2+ и Ва2+ [1]. С присутствующим
бикарбонат-ионом НСО3~ они реагируют при кипячении следую-
щим образом:
Саз+ + 2НСО7 = СаСОь + Н2О + СО2,
Mg2+ 4- 211СОГ = MgCO2 + Н2О + СО2.
Из приведенных уравнений реакций следует, что часть ионов
щелочноземельных металлов, эквивалентная бикарбонатным
ионам, присутствующим в растворе, выделяется в виде нормаль-
ных нерастворимых в воде карбонатов; освободившийся угле-
кислый газ при кипячении испаряется. Тем самым снижается
жесткость воды на ту часть жесткости, которая называется вре-
менной (карбонатной жесткостью). И, наоборот, ионы щелочно-
земельных металлов, эквивалентные присутствующим анионам
сильных неорганических кислот, т. е. SO2~, Cl-, NO~ , при кипя-
3—108
65
чении не реагируют один с другим и поэтому соответствующая
им часть жесткости определяется как жесткость постоянная
(некарбонатная).
Общая жесткость воды является суммой жесткости времен-
ной (карбонатной) и постоянной (некарбонатной).
В Средней и Восточной Европе единицей жесткости воды яв-
ляется немецкий градус (1°Н), который соответствует 10 мг СаО
или эквивалентной части MgO (иногда SgO и ВаО) в 1 л воды
1 мг Са = 1,4 мг СаО, 1 мг Mg = 1,65 мг MgO.
мг СаО/л
Кальциевая жесткость =------- °Н.
10
мг MgO/л -1,4
Магниевая жесткость =------------- °Н.
10
В настоящее время жесткость воды часто приводится прямо
в миллиграм-эквивалентах. 1 мг-экв = 28 мг СаО/л = 2,8°Н; 1°Н =
= 0,357 мг-экв/л.
Для производственных целей на пивоваренных заводах ис-
пользуются в зависимости от местных условий грунтовые, род-
никовые и поверхностные воды. Грунтовые воды обычно наиболее
чистые по биологическому составу, а именно потому, что при ин-
фильтрации в глубине задерживается большая часть микроор-
ганизмов. Если же они задерживаются в слоях, из которых не
могут выщелачивать много солей, то это лучшие питьевые и
производственные воды. Родниковые воды это тоже грунтовые
воды, однако при самопроизвольном выходе на поверхность они
могут перемешиваться с поверхностными водами или загряз-
няться другим путем. В табл. 5 приведена классификация воды
по общей жесткости.
Поверхностные воды питаются как родниковыми, так и ат-
мосферными водами. Их более высокая температура, а у теку-
Таблица 5
Показатели жесткости различных вод
Жесткость
Воды мг-экв/л Н
Очень мягкие 0—1,4 0—4
Мягкие 1,8—2,9 5—8
Умеренно жесткие 3,2—4,3 9—12
Средне жесткие 4,6—6,4 13—18
Жесткие 6,8—10,7 19—30
Очень жесткие Свыше 10,7 Свыше 30
66
ших и движение, увеличивают потерю углекислого газа, задер-
живающего компоненты временной жесткости в растворе, по-
этому эти воды бывают более мягкими. Их химический состав
очень подвижен. Кроме того, они бывают более или менее за-
грязнены, главным образом при прохождении через города и
промышленные центры. В бродильном производстве поверхно-
стные воды можно использовать в качестве производственных
только после предварительной обработки.
Чехословацкие пивоваренные заводы до недавнего времени
почти повсеместно снабжались обычной грунтовой водой из соб-
ственных источников, часто пригодной даже в исходном виде
для производства светлых сортов пива чешского типа. Недоста-
ток грунтовой воды, наблюдаемый в настоящее время, вызван,
с одной стороны, общим сокращением осадков в среднеевропей-
ском районе, и с другой — ростом потребления воды в промыш-
ленности, более высокими требованиями к гигиене и как след-
ствие повышенным потреблением воды населением. В последние
десятилетия уровень грунтовых вод постоянно падает и тем са-
мым уменьшается продуктивность скважин. В этих условиях
некоторые пивоваренные заводы вынуждены использовать так-
же и поверхностные воды, соответственно обработанные.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ВОДЫ
Вода, используемая в пивоварении, должна удовлетворять
требованиям, предъявляемым к питьевой воде по ЧСН 56.7900.
Необходимо, чтобы она обладала следующими основными свой-
ствами.
1. Общепринятые понятия
Питьевая вода должна иметь по возможности постоянные, не
изменяющиеся в течение года физические, химические, микро-
биологические и биологические свойства. Она не должна быть
загрязнена поверхностными или сточными водами; при употреб-
лении человеком не должна вызывать нарушений в организме.
2. Физические и химические свойства
Внешний вид
Окраска, не более
Вкус
Запах
Прозрачная жидкость; допустимое макси-
мальное помутнение — 5 мг суспензии
SiO2M,
среднегодовое — 3 мг SiO2M
20° по платиново-кобальтовой шкале *
Свежий, без несвойственного привкуса
Без какого-либо запаха; предельная вели-
чина степени запаха 2 балла **
* Основной раствор содержит в 1 л дистиллированной воды 2,49 г
K2PtCl6, 2,02 г СоСЬ-бНгО и 200 мл концентрированной НС1; 1 мл раствора
соответствует 1 мл Pt=l°.
** Т. е. запах, который различает специалист.
3*
67
pH
ХПК, мг 02/л, не более
Общая жесткость, °Н
Железо, мг/л, не более
Марганец, мг/л, не более
Сульфиты, мг/л
Сухой остаток при 105°С, мг/л
Магний, мг/л, не более
Нитраты, мг/л, не более
Фенолы
Остаточный хлор, мг/л, не бо-
лее
Хлориды, мг/л
Аммиак, фосфаты, сероводород,
нитриты
Фтор, мг/л, не более
Селен, мг/л, не более
Свинец, мг/л, не более
Мышьяк, мг/л, не более
Медь, мг/л
Цинк, мг/л, не более
Цианиды, ртуть, барий, хром
6—8; исключение 8,5
3
8—12; предел 2—40
0,3
0,05
60—80, но не более 250
До 500, но не более 1000
125
35
При хлорировании воды допустимо такое
количество, которое еще не дает хлорфе-
нольного запаха
0,2 у потребителя
До 50
Отсутствие
1,0
0,05
0,1
0,05
3,0
5,0
Отсутствие
Радиоактивность — предельно допустимая концентрация (в Ku/a)Ra22’ =
=2,6-10"13*, другие изотопы и их смеси 5,3-10~12*, Rn222=l • 10-9.
3. Микробиологические свойства
Питьевая вода не должна содержать возбудителей заболева-
ний. Вода для местного снабжения должна содержать в 1 мл не
больше 20 мезофильных и 10 психрофильных бактерий. Загряз-
нение колиформными микробами является отрицательным для
местного снабжения при показании в 50 мл воды, а для цент-
рального снабжения в 100 мл воды.
4. Биологические свойства
Питьевая вода не должна содержать никаких живых макро-
скопических или микроскопических организмов, которые опре-
деляют связь с поверхностными или сточными водами.
5. Микроскопически определяемые свойства
Центрифугат из 100 мл воды не должен содержать никаких
микроскопически определяемых органических остатков расти-
тельного или животного происхождения.
* Эти величины действительны тогда, когда в питьевой воде присутствуют
только вещества первой или второй групп. Если одновременно присутствуют
радиоизотопы обеих групп, то максимально допустимая концентрация умень-
шается для каждой группы так, чтобы сумма частей максимально допустимой
концентрации каждой группы была равна 1.
68
ВОДА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СУСЛА
Как один из основных видов сырья вода применяется во всем
производственном процессе и является важной составной частью
продукта. Ее влияние на ферментативные реакции при затира-
нии, а тем самым на свойства пива, проявляются в изменении
pH сусла, которые вызываются минеральными компонентами во-
ды. Независимо от pH компоненты воды могут непосредственно
изменять вкус пива.
ВЛИЯНИЕ ВОДЫ НА КИСЛОТНОСТЬ СУСЛА
И ПИВА
Естественную кислотность промежуточных пивоваренных про-
дуктов и конечных продуктов определяют фосфаты калия, содер-
жащиеся в солоде. При этом кислый первичный фосфат калия
КН2РО4 преобладает над вторичным фосфатом калия К2НРО4.
Оба действуют одновременно как буферные растворы. В водном
растворе этих солей дигидрофосфатные Н2РО4-, моногидрофос-
фатные НРО42-, а также фосфатные РО33- ионы находятся в рав-
новесии. Их соотношение зависит от pH; чем кислее раствор, тем
выше концентрация дигидрофосфатных ионов Н2РО4-.
По отношению к индикаторам растворы первичных фосфатов
в результате частичной ионизации дигидрофосфатного иона реа-
гируют кислотным образом:
Н2РО7 НРО2~ + Н+.
Вторичные фосфаты реагируют как слабощелочные, поскольку
ион гидрофосфата гидролизуется
НРО|~ + Н+ + ОН- 4; Н2РО7 4- ОН-.
Растворы нормальных фосфатов реагируют по той же причи-
не как сильнощелочные
РО3~ 4- Н+ + ОН" HPQj~ 4- ОН”.
Из минеральных компонентов воды карбонатные ионы НСО3
снижают естественную кислотность сусла пропорционально ще-
лочности. И, наоборот, ионы кальция Са2+ и магния Mg2+ повы-
шают кислотность, и тем самым частично парализуют вредное
влияние карбонатных ионов.
Снижение естественной кислотности (повышение pH) заторов,
сладкого сусла и сусла охмеленного с точки зрения технологиче-
ского процесса всегда отрицательно. Это проявляется в затруд-
нительном осахаривании заторов, медленной фильтрации сусла,
которое при этом недостаточно прозрачно, в более темных зато-
рах и сусле и менее интенсивном выделении бруха при кипяче-
нии сусла с хмелем, а иногда и в более низком выходе экстракта.
69
Пиво из сусла с более высоким pH бывает неприятно горьким и
склонным к биологической нестойкости.
Реакции, которые протекают между анионами и катионами,
поставляемыми, с одной стороны, солодом, с другой — водой, иду-
щей на приготовление пива в условиях затирания довольно слож-
ны. Поскольку они влияют на формирование вкусовых качеств
каждого сорта пива, на них издавна было сосредоточено внима-
ние теоретиков и практиков. По этому вопросу имеется обширная
библиография. Первые подлинные данные относятся к Виндишу
(1910), который решил всю проблему еще не будучи знаком с
теорией электролитической диссоциации; он пришел к следующим
выводам.
Первичный фосфат калия реагирует с бикарбонатом кальция
таким образом:
2КН2РО4 + Са(НСО3)2 = СаНРО4 4- К2НРО4 + 2Н2О 4- 2СО2.
Если пивоваренная вода богата бикарбонатом кальция, т. е.
имеет высокую временную жесткость, то реакция протекает так;
4КН2Р^ + ЗСа(НСО.,)2 = Са3(РО4)2 4- 2К2НРО4 + 6Н2О + 6СО2.
В обоих случаях из двух молекул первичного фосфата калия
образуется одна молекула вторичного фосфата, тем самым сни-
жается кислотность сусла. Вторичные фосфаты и нормальные
(третичные) фосфаты кальция выпадают из раствора в нераство-
римый осадок.
С бикарбонатом магния происходят следующие реакции:
2КН2РО4 + Mg(HCO3)2 = MgHPO4 + К2НРО4 + 2Н2О 4- 2СО2;
4КН2РО4 4- 3Mg(HCO3)2 = Mg3(PO4)2 4- 2К2НРО4 4- 6Н2О 4- 6СО2.
Здесь тоже образуется одна молекула вторичного фосфата ка-
лия, однако одновременно возникающий вторичный фосфат маг-
ния в отличие от фосфата кальция тоже растворим, а нормальный
(третичный) фосфат магния растворим частично.
С щелочными бикарбонатами протекает следующая реакция:
2КН2РО4 4- 2NaHCO3 = К2НРО4 4- Na2HPO4 + 2Н2О + 2СО2.
Следовательно, из каждой молекулы образуется эквивалент-
ное количество вторичного щелочного фосфата.
Из приведенных уравнений вытекает, что наиболее сильно
подщелачивают сусло щелочные бикарбонаты, потом магния и
менее всего кальция.
Нейтральные кальциевые и магниевые соли сильных кислот
реагируют с вторичным фосфатом калия следующим образом:
4К2НРО4 + 3CaSO4 = Са3(РО4)2 4- 2КН2РО4 4- 3K2SO4.
Три молекулы сульфата кальция (гипс) дают две молекулы
первичного фосфата калия. Одновременно возникший нормаль-
ный (третичный) фосфат кальция нерастворим и поэтому выпа-
70
дает из раствора. Тем самым кислотность сусла повышается (pH
понижается).
Эти основные реакции, сформулированные Виндишом, в пос-
леднее время были пересмотрены. Гонкинс и Амфлет [2] подтвер-
дили, что щелочное действие бикарбонатов возрастает по поряд-
ку Са, Mg, Na или К. Однако из их открытия вытекает, что при
обычных температурах затирания даже при перемешивании не
выделяется весь углекислый газ и поэтому реакции протекают
полностью только при кипячении затора и сусла. Однако и после
основательного устранения углекислого газа pH не поднимается,
а даже несколько падает. Эта аномалия объясняется реакциями
ионов Са2+ и Mg2+, которые повышают кислотность. При исполь-
зовании воды, бедной Са2+ и Mg2+, кислотность тоже несколько
возрастает, так как влияют Са2+ и Mg2+ из солода.
В противоречии с открытием Виндиша (по данным указанных
авторов) кислотность возрастает не при реакции ионов Са2+ и
Mg2+ с вторичным фосфатом кальция, а при реакции с органиче-
скими фосфатами, главным образом фитином, а возможно и с
белками
протеин Н + Са2+ =’протеннат = Са + 2Н+-
Реакции этого типа протекают без нагрева очень медленно.
Поэтому повышение кислотности в значительной мере проявляет-
ся только при кипячении.
По мнению Берглунда [3] снижение кислотности под влиянием
бикарбонатов щелочноземельных металлов является результа-
том взаимодействия систем карбонатного буфера (HCQf—СО2)
в воде и фосфатного буфера (НРО42+—НгРО*-) из солода. Кар-
бонатная система сдвигает pH фосфатной системы в щелочную
сторону, в то время как фосфатная система, наоборот, сдвигает
pH карбонатной системы в более кислую область. Результат за-
висит от молекулярных концентраций в среде, т. е. от буферной
способности. Эго понятие дополняет результаты Виндиша и уточ-
няет их в соответствии с современными научными данными.
В связи с вышесказанным можно сделать вывод, что подщелачи-
вающее действие воды на приготовления пива пропорционально
ее щелочности, определяемой титрованием по метиловому оран-
жевому. Нейтрализация не происходит в начале затирания, а про-
является постепенно по мере удаления углекислого газа, который
освобождается в результате разложения бикарбонатов:
НС07 р Н+ = Н2О + СОа.
В противоречии с приводившимися более ранними точками
зрения Берглунд доказывает, что вместо нормального (третич-
ного) фосфата кальция при осаждении из водных растворов всег-
да образуется его сдвоенное соединение с гидроксидом кальция
ЗСа3(РО4)2Са(ОН)2, называемое апатитом. Остальные фосфаты
71
кальция тоже постепенно гидролизуются в апатит, который яв-
ляется наиболее стойким соединением во всем диапазоне pH.
Вторичный фосфат кальция осаждается только при низких
температурах затирания. Тем самым раствор обедняется на мо-
ногидрофосфатные ионы НРО^", так что отношение НгРО^^РО2-
в фосфатном буфере возрастает в пользу дигидрофосфатных
ионов Н2РО~и кислотность раствора повышается (pH пони-
жается) .
Количественные отношения сформулировал Кольбах [4]. Би-
карбонатный ион НСО^,содержащийся в природных водах, повы-
шает pH, а ионы кальция Са2+ и магния Mg2+ снижают pH сусла.
M.g2+ снижает pH в 2 раза меньше, чем Са2+. Для компенсации
повышения pH, вызванного 1 эквивалентом НСО~, необходимо
3,5 эквивалента Са2+. Из этих зависимостей можно высчитать
остаточную щелочность, характеризующую изменение pH сусла
под влиянием воды. Эта часть общей щелочности не компенсиру-
ется ионами Са2+ и Mg2+. Для их расчета необходимо знать рас-
ход т 0,1 н. раствора НС1 для титрования 100 мл воды с метило-
вым оранжевым.
Процесс расчета виден из инструктивного примера, который
относится к воде пивоваренного завода в Бурбоне (по Ллойд
Хинду):
/я = 4,7 мл 0,1 н. раствора НС1 на 100 мл;
СаО = 345 мг/л;
MgO = 103 мг/л.
Общая щелочность 4,7 мг-экв/л, т. е. 4,7-2,8=13,2 °Н.
375 „ 375
Кальциевая жесткость—1— = 13,39 мг-экв /л, т. е. -------= 37,5°Н.
28 10
„ 103 103-1,4
Магниевая жесткость------= 5,15 мг-экв/л, т. е. ---------= 14,4°Н.
20 10
Поскольку снижение pH под влиянием магниевой жесткости в 2 раза
меньше, чем под влиянием кальциевой жесткости, то общее влияние воды на
снижение pH можно выразить одним числом:
показатель кальция = кальциевая жесткость +
магниевая жесткость
4-----------*----------= 3,39 +
= 15,97 мг-экв/л = 37,5-1-
Компенсация 1°Н общей щелочности требует 3,5 — показателя кальция.
Так что компенсированная щелочность =
показатель кальция 15,97 44,7
--------------------=-------- = 4,56 мг-экв/л или ---------= 12,8ЭН;
3,5 3,5 3,5
остаточная щелочность™ обща я щелочность — компенсированная щелочность™
4,71—4,56=0,15 мг-экв/л или 13,2—12,8=0,4°Н.
72
Остаточная щелочность 3,57 мг-экв/л = 10°Н повышает pH го-
тового сусла (12 мае.%) приблизительно на 0,3 по сравнению с
дистиллированной водой. Для производства светлых сортов пива
хорошо подходят воды, остаточная щелочность которых не пре-
вышает 0,357 мг-экв/л = 1°Н. При такой низкой остаточной ще-
лочности, которая получилась в приведенном примере, можно
предположить, что pH сусла из этой воды приблизительно такой
же, как при использовании дистиллированной воды.
Снижение pH под влиянием ионов Са2+ и Mg2+ проявляется в
готовом пиве, в то время как декарбонизацией воды снижается
только pH сусла. С точки зрения щелочности вода для приготов-
ления пива тем лучше, чем ниже щелочность по метиловому оран-
жевому и одновременно выше содержание Са2+.
ВЛИЯНИЕ ВОДЫ НА ВКУС ПИВА
Соли, содержащиеся в пивоваренной воде, если их много, от-
ражаются на вкусе пива, даже независимо от pH. Это важное
влияние однако изучено недостаточно.
В последнее время экспериментальные работы опубликованы
Де Клерком [5], далее Краусом с сотрудниками {6], а в ЧССР —
Салачем с сотрудниками [7].
Первый из авторов установил, что сульфатные ионы SO2-
дают пиво на вкус терпкое и исключительно горькое, в то время
как Виндиш утверждал, что такое пиво имеет жесткий вкус. От-
рицательное вкусовое влияние сульфатных ионов не наблюдается
вплоть до их содержания, соответствующего 20—30°Н постоянной
жесткости.
Силикатные ионы SiO^-оказывают влияние на вкус косвен-
ным путем тем, что могут помешать брожению уже в обычном
количестве от 10 до 30 мг/л и что способствуют образованию кол-
лоидного помутнения в пиве. Силикаты, содержащиеся в пиве,
происходят большей частью из солода, в то время как с водой
их попадает в пиво относительно немного.
Нитратные ионы NO3~ в больших концентрациях явно отри-
цательно влияют на вкус пива. Кроме того, нитраты при броже-
нии частично восстанавливаются в нитриты; нитритный ион NOy
токсически воздействует на дрожжи. Отрицательное вкусовое
влияние нитритов обнаруживается при концентрации от 25 мг/л.
Хлорные ионы С1~ придают пиву более тонкий и сладкий вкус.
Они считаются безвредными даже при высоких концентрациях.
Железо Fe2+ и Fe3+ может ускорять дегенерацию дрожжей.
В пиве легко возникает коллоидное помутнение. При высоких
концентрациях пиво имеет неприятный вкус, интенсивный цвет и
коричневую пену. Допускается от 0,2 до 0,5 мг Fe/л. Влияние
марганца такое же, однако намного сильнее.
73
Магниевые ионы Mg2’ при высоком содержании неблагопри-
ятно влияют на вкус. Граница колеблется около 15°Н магниевой
жесткости.
Натриевые ионы Na+ всегда оказывают неблагоприятное
влияние на вкус пива.
При определении влияния воды на вкус пива по Кольбаху [4]
необходимо принимать во внимание также соли из солода. Ла-
герное пиво из воды обычного состава содержит в 1 л приблизи-
тельно около 1960 мг золы; если использовать дистиллированную
воду, содержание золы снизится приблизительно до 1800 мг/л.
Краус и сотрудники доказали, что пиво из воды, полностью
освобожденной от солей, на вкус почти такое же, как пиво из
воды с общей жесткостью от 6 до 10°Н. Разница во влиянии
Са2+ и Mg2+ на вкус пива по мнению этих авторов незначительна.
Почти никакой разницы во вкусе не возникает под влиянием хло-
рида кальция и магния, сульфата кальция и магния или карбо-
ната кальция и магния. Хлорид кальция придает неприятно соле-
ный вкус уже при содержании, соответствующем больше 20°Н.
Магниевый ион вреден в той же концентрации. Кальциевый ион
вызывает неприятно горький вкус.
Из результатов исследований Салача и сотрудников вытекает,
что из чехословацких пивоваренных вод лучше всего мягкие воды,
по составу похожие на пильзенские воды. Было установлено, что
оптимальное отношение временной жесткости к постоянной 1:1,
при этом более существенным фактором, чем уровень общей жест-
кости, является содержание НСО~ Если пиво из мягкой и сред-
нежесткой воды не было удовлетворительным с точки зрения
вкуса, то это было вызвано менее благоприятным соотношением
Mg24-: Са2+ и одновременно более высоким содержанием NO".
Пиво из воды с отношением временной жесткости к постоянной
как 1:2с точки зрения вкуса лучше, чем пиво из воды с преоб-
ладающей временной жесткостью. Пиво из жесткой и очень
жесткой воды, удовлетворительно, если содержание Са2+ в не-
сколько раз превышает содержание Mg2+.
Различный состав вод, применяемых для приготовления пива,
проявляется в разной степени сбраживания его. Обычно наиболее
глубоко сбраживается пиво из воды с низким содержанием солей
(пильзенская вода), если не действуют одновременно другие
факторы; несколько меньше сбраживается пиво из воды с отно-
шением временной жесткости к постоянной как 1 : 1 и еще мень-
ше пиво из воды с преобладающим содержанием сульфитов.
По Гонкинсу и Амфлету {2], под действием сульфата кальция при
кипячении осаждается фитин; его компонент иноситол необходим
для дрожжей и недостаток его снижает бродильную активность.
Воды с преобладающей временной жесткостью способствуют
при варке сусла с хмелем образованию молекулярной формы
горьких хмелевых веществ, что проявляется в резком, горьком
вкусе пива.
74
ТИПИЧНЫЕ ВОДЫ ДЛЯ ПИВОВАРЕНИЯ
Из вышесказанного вытекает, что химический состав воды,
расходуемой для приготовления пива, оказывает влияние на ос-
новные свойства пива, главным образом на его вкус, цвет и стой-
кость. Поскольку химический состав воды зависит от геологиче-
ского характера местности, влияние воды следует рассматривать
как локальный фактор. Воды, используемые для производства
экспортных сортов пива, считаются типичными водами для пиво-
варения. Предполагается, что для производства пива типичных
сортов необходимо использовать воды соответствующего химиче-
ского состава. Типичными водами считаются воды пильзенская,
мюнхенская, дортмундская и венская [8].
В ЧССР основным продуктом является светлое пиво пильзен-
ского типа, которое должно изготавливаться из воды, близкой по
составу к пильзенской. Однако известно, что для этого подходят
и умеренно жесткие воды, в которых щелочное действие бикар-
бонатных ионов НСО~ удачно компенсируется ионами кальция
Са2+, так что они имеют низкую остаточную щелочность и содер-
жат немного солей, прямо влияющих на вкус пива.
Пиво из воды неподходящего состава по вкусу абсолютно не
соответствует данному типу. Такое пиво можно улучшить толь-
ко обработав воду, расходуемую на варку.
ИСПРАВЛЕНИЕ СОСТАВА ВОД.
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ПИВОВАРЕНИЯ
Для улучшения состава воды из обычных методов обработки
пригодны только те, которые позволяют устранить неподходящие
компоненты таким образом, что в воде не появляются никакие
другие ионы и не повышается содержание некоторых ионов, уже
имеющихся в исходной воде.
Лучше всего поддаются обработке карбонатные воды. Их
можно улучшить снижением временной жесткости, а именно де-
карбонизацией, нейтрализацией кислотами или частичной ком-
пенсацией вредного влияния карбонатов путем добавления гипса.
Только в последние годы в пивоварении стали применять ме-
тоды обессоливания воды ионообменниками, позволяющими уст-
ранить из воды любые катионы и анионы. Обработанная таким
образом вода подвергается дальнейшей обработке до требуемого
состава чаще всего путем перемешивания с исходной водой.
В настоящее время для обработки воды на пивоваренных за-
водах используются также непрерывно действующие автомати-
ческие установки, которые настолько надежны, что при хорошем
контроле не дают существенных отклонений в составе обрабаты-
ваемой воды.
75
Декарбонизация
При декарбонизации из воды устраняются компоненты времен-
ной жесткости путем осаждения нормального карбоната кальция
и магния или при кипячении, т. е. термически, или при добавле-
нии извести.
Термический метод. Это наиболее старый, в настоящее вре-
мя совсем забытый метод, основанный на разложении бикарбо-
ната щелочноземельных металлов при кипячении согласно сле-
дующим уравнениям:
Са(НСО3)2 = СаСО3 + Н2О + СО2;
Mg(HCO3)2 — MgCO3 -f- Н2О -{- со2.
Карбонат кальция почти нерастворим и поэтому устраняется
довольно хорошо. Однако карбонат магния выделяется медлен-
но, неполностью и при охлаждении воды снова частично раство-
ряется. Поэтому в производстве эффект смягчения воды зависит
от общего состава и колеблется в широком диапазоне в зависи-
мости от условий. Кипячение следует проводить относительно
долго, а это увеличивает эксплуатационные расходы. Только во-
ды с преобладающей временной кальциевой жесткостью и с не-
значительной магниевой жесткостью можно умягчить довольно
быстро до 2,5—3°Н.
Декарбонизация известью. Компоненты временной жесткости
при добавке извести осаждаются уже без нагревания по следую-
щим уравнениям:
Са(НСО3)2 -р Са(ОН)2 = 2СаСО3 -Р 2Н2О;
Mg(HCO3)2 + Са(ОН)2 = 2MgCO3 + 2Н2О.
Одновременно связывается также свободная окись углерода
СО2 -р Са(ОН)2 = СаСО3 + Н2О.
Весь добавленный гидроксид кальция снова выделяется в ви-
де карбоната, так что в умягченной воде не остается никаких
вновь образовавшихся продуктов реакции. Одновременно осаж-
дается почти все железо, если оно присутствует в виде бикарбо-
ната. Кроме того, седиментирующий осадок задерживает боль-
шую часть органических веществ и микроорганизмов. Недостат-
ком этого метода является то, что магниевую жесткость можно
устранить только большим избытком извести, который нельзя
использовать для воды, расходуемой на варку пива и поэтому
магний устраняется только частично. Этот метод в обычном
исполнении пригоден только для обработки вод с высокой вре-
менной жесткостью и с низкой магниевой жесткостью.
Для полного устранения магниевой жесткости кислый карбо-
нат магния надо перевести двойной дозой извести в гидроксид
по уравнению
Mg(HCO3)2 + 2Са(ОН)2 = Mg(OH)2 + СаСО3.
76
Один из методов, использующий эту реакцию, в зарубежной
литературе называется методом Splittreatment. Он состоит в том,
что вся доза извести добавляется сначала к 2/3 обрабатываемой
воды и только через час подается остаток исходной воды. Таким
образом, надежно устраняется хотя бы 2/з исходной магниевой
жесткости.
В практике вода, расходуемая на варку пива, декарбонизует-
ся известью или периодически, или чаще в устройствах непрерыв-
ного действия.
Для устранения временной жесткости воды известь следует
добавлять в количестве, эквивалентном временной жесткости и
свободной углекислоте. Поскольку более полное устранение маг-
ниевой жесткости требует двойной дозы извести, чтобы образо-
вался гидроксид магния, доза повышается на долю, эквивалент-
ную присутствующей MgO.
Если обозначить временную жесткость К, магниевую жест-
кость Mg и содержание свободной двуокиси углерода С, то доза
извести для устранения временной жесткости воды рассчитывает-
ся по уравнению
а) г СаО/м»= 10(K-f-Mg4-C),
если вместо К, Mg и С подставить величины в немецких градусах
,оттч тл А п МГ MgO/л „ мг СО2/л ,
( Н), т. е. К = 2,8 m, Mg=---—— -1,4 и С = ---------— 1,27;
v ’ 5 10 10
б) г СаО/м* = 28 (К 4-Mg 4-С),
если вместо К, Mg и С подставить величины в мг-экв/л.
Известь добавляют чаще всего в виде известкового молока
или насыщенной известковой воды, изредка в порошке. Содержа-
ние активного СаО определяют титрованием 0,1 н. раствора НС1
по метиловому оранжевому. Если вместо СаО имеется Са(ОН)г,
то количество СаО рассчитывают путем увеличения в соотноше-
56
нии-----•
74
При периодическом процессе воду обрабатывают в чанах ем-
костью, соответствующей количеству воды, затраченной на всю
варку и промывку. После добавления извести содержимое чана
должно быть хорошо перемешано с помощью сжатого воздуха,
центробежного насоса или мешалки, после чего образовавшуюся
карбонатную муть оставляют осаждаться (как правило, на 24 ч)
до образования крупных хлопьев. Воды с высокой временной
жесткостью и высоким содержанием нейтральных солей кальция
осаждаются, как правило, хорошо. Осаждению мешает присут-
ствие органических веществ: вместо осадка образуется только
помутнение. Образованию осадка способствует интенсивное пе-
ремешивание, нагрев и главным образом добавка карбонатного
осадка от предшествующего умягчения или небольшого количе-
ства сульфата алюминия.
77
Непрерывное проточное устройство. Известковую воду или
молоко отмеривают автоматически дозатором прямо в поступаю-
щую воду, с которой они хорошо перемешиваются. Осадок кар-
боната кальция седиментируется при пониженной скорости исте-
чения прямо в умягчителе. Время, необходимое для осаждения,
превышает, как правило, 2 ч. Чтобы устранить остатки осадка,
за осветлителем устанавливают закрытый песчаный фильтр, в
который умягченная вода поступает снизу.
Вода с преобладающей временной кальциевой жесткостью
(магниевая жесткость самое большее до 20%) хорошо и быстро
декарбонизуется в проточных реакторах конусного типа (обрат-
ного). Седиментационная часть умягчителя наполнена тонко зер-
нистым (диаметр до 0,25 мм) мрамором или кремниевым песком.
Вода с известковым молоком вводится снизу тангенциально, бла-
годаря чему быстро поступает по спирали вверх. При вихревом
движении в среде мелкого песка твердый карбонат кальция быст-
ро осаждается прямо на песчинках (осадок не образуется), раз-
мер которых увеличивается. Когда они достигнут размера около
2 мм, и заполнят всю седиментационную часть устройства, все
содержимое его должно быть заменено. При таком процессе нет
необходимости в продолжительной седиментации осадка. Замена
твердого содержимого реактора более удобна, чем устранение
осадка.
В практике известь нужно дозировать точно. Если добавляе-
мая известь не может связать всю свободную двуокись углерода,
то снова образуются бикарбонаты, так что временная жесткость
устраняется не полностью. Излишняя доза извести повысила бы
щелочность воды, что тоже является серьезным технологическим
недостатком. Поэтому необходим постоянный контроль, который
заключается в том, что в 100 мл воды титрованием определяют
щелочность по метиловому оранжевому (т) и кроме того по фе-
нолфталеину (/). При правильной дозировке извести 2f=m. Если
же 2f>m, то избыток извести и дозу следует уменьшить, если же
2f<m, то недостаток извести и дозу следует увеличить. Хорошо
декарбонизованная вода имеет временную жесткость около 3°Н.
Ее т не должно быть выше, чем 1 мл 0,1 н раствора НС1 на
100 мл = 1 мг-экв/л = 2,8°Н.
Декарбонизация с помощью извести довольно проста и деше-
ва. Благодаря ей можно существенно улучшить большую часть
карбонатной воды с низкой магниевой жесткостью, которую нель-
зя устранить обычным способом. Такие воды имеют после декар-
бонизации также низкую временную жесткость, однако главным
образом магниевую. Технологическое качество воды существенно
не улучшается.
Щелочные бикарбонаты при декарбонизации известью не
устраняются. Их можно выделить прежде всего на хлориды, а
именно добавкой эквивалентного количества хлорида кальция.
Са(НСО3)2, образующийся в результате реакции, устраняется
78
известью. Для такой обработки действительны следующие урав-
нения:
2NaHCO3 + СаС12 = Са(НСО3)2 + 2NaCl;
Са(СО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 + 2Н2О.
Вместо NaHCO3 обработанная вода содержит эквивалентную
долю хлорида натрия NaCl.
Нейтрализация
Неблагоприятное с технологической точки зрения влияние
щелочности воды можно отрегулировать также нейтрализацией
бикарбонатов кислотами. Из неорганических кислот чаще всего
используется серная кислота, реже соляная и фосфорная, из ор-
ганических— главным образом молочная.
Из бикарбонатов образуется нейтральная соль использован-
ной кислоты, это означает, что временная жесткость воды перей-
дет в постоянную жесткость. Реакция имеет следующий вид:
Са(НСО3)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2Н2О + 2СО2.
При всех реакциях нейтрализации освобождается углекислый
газ, который агрессивен и сильно корродирует резервуары и тру-
бопроводы. Поэтому часто вместо воды окисляют непосредствен-
но заторы. Однако при таком процессе нельзя нейтрализовать
воду, расходуемую на промывку пивной дробины, что является
недостатком с технологической точки зрения.
Обычно рекомендуется нейтрализовать около 2/з щелочности
воды. По Де Клерку, щелочность нейтрализуется по метиловому
оранжевому путем снижения на 0,4 часть эквивалента кальция.
Недостатком этого метода является то, что нейтральная соль
кислоты, использованной для нейтрализации, остается в раство-
ре. Значительные трудности возникают в производстве из-за кор-
родирующего влияния освободившейся двуокиси углерода. На-
конец, санитарные нормы не допускают использование всех на-
званных кислот. В ЧССР, например, без получения в исключи-
тельных случаях специального разрешения можно применять
только пищевую молочную кислоту.
С другой стороны, применение кислот удобно тем, что при
этом выделяются щелочные бикарбонаты, которые устраняются
с помощью хлорида кальция.
Гипсование
Гипсование, или буртонизация *, — это старый метод обработ-
ки карбонатных вод, использующий реакцию Са2+, добавляемого
в виде гипса, с помощью которого косвенно повышается кислот-
* По английскому пивоваренному заводу Burton-on-Trent, воды которого
имеют высокий процент гипса (SO|—907 мг/л).
7»
ность сусла. Однако известно, что добавка небольшого количест-
ва гипса дает незначительный эффект, в то время как большие
дозы неблагоприятно отражаются на вкусе и общем характере
пива и меняют также равновесие остальных солей. Поэтому гип-
сование не имеет значения как самостоятельный метод обработ-
ки вод, расходуемых на варку пива, и его используют большей
частью только для компенсации остаточной временной жесткости
вод, умягченных другим методом, или очень мягких карбонатных
вод. Для этого достаточно 5—8 г гипса/гл. В противном случае
доза гипса колеблется от 5 до 30 г/гл. В пивоваренной практике
используется гипс (обожженный), а не молотый минеральный.
Обессоливание
Обессоливание является новейшим методом обработки пивова-
ренных вод, который вытесняет классические химические методы
с того момента, как были получены синтетические ионообменные
смолы. В зависимости от исходного сырья ионообменные смолы
содержат или сульфогруппы HSO3, в этом случае они имеют кис-
лые свойства и задерживают катионы путем замены на ионы Н+
(Н-смолы-катиониты), или аминогруппы NH2, тогда они имеют
основные свойства и задерживают анионы, заменяя их на ионы
ОН- (ОН~-смолы-аниониты).
С помощью ионообменных смол можно теоретически очистить
воду от всех солей, включая щелочные бикарбонаты, простой
фильтрацией обрабатываемой воды. Для этого воду сначала про-
пускают через фильтр с катионитом, где происходят реакции
следующего типа:
Са(НСО3)2 4- Н2-смолы = Н2О 4- СО2 4- Са-смола;
CaSO4 4- Н2-смола = H2SO* 4- Са-смола.
После прохождения через катионит вода содержит свободные
кислоты, соответствующие анионам, имеющимся в исходной воде.
В следующем фильтре с анионитом протекает следующая
реакция:
2H2SO4 4- (ОН)2-смола = 8О4-смола 4- 2Н2О.
После фильтрации вода, как правило, имеет слабощелочную
реакцию и очень редко слабокислую. Если рекомендуется нейт-
ральная реакция обработанной воды, то устанавливается еще
один нейтрализующий фильтр, называемый обычно буферным
обменником.
Истощенные фильтры легко регенерируются, а именно кис-
лые— 5 %-ной соляной кислотой (НС1), а основные — 2%-ным
или 4%-ным раствором едкого натра (NaOH). После слива из-
бытка реагентов и прополаскивания водой фильтры можно снова
80
использовать. Буферные обменники нет необходимости регене-
рировать.
Недостатком этого метода является то, что углекислый газ,
освободившийся во время реакции с катионитом из бикарбонатов,
не связывается основной смолой и действует сильно корродирую-
ще. Чтобы обработанная вода снова не оказалась непригодной,
на поверхность металлического оборудования наносится покры-
тие из пластических масс и используются трубопроводы из того
же материала.
Вода, исправленная обессоливанием, становится пригодной
для варки пива только после дальнейшей обработки, которая со-
стоит в том, что она перемешивается с исходной необессоленной
водой в таком соотношении, чтобы был достигнут требуемый тех-
нологически наиболее подходящий солевой состав.
ОБЩИЕ СПОСОБЫ ИСПРАВЛЕНИЯ
ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
Поверхностные воды и некоторые родниковые воды поверх-
ностного характера нельзя использовать в пивоварении без соот-
ветствующей обработки. Они бывают загрязненными и не сов-
сем бесцветными, а иногда имеют слабый запах и почти всегда
бактериально загрязнены. Их обработка заключается в устра-
нении грубых и коллоидных суспензий фильтрацией, если нельзя
использовать естественную фильтрацию, например, организацией
так называемых прибрежных колодцев, и в стерилизации путем
хлорирования, обычно с последующим дехлорированием. При
такой обработке вода одновременно обесцвечивается и освобож-
дается от запахов. В широком смысле к общей обработке воды
относится удаление железа и марганца и раскисление.
Осветление и фильтрация
Обычно поверхностные речные и озерные воды осветляются
путем добавки химических реактивов, в результате реакции ко-
торых с компонентами временной жесткости воды образуются
крупные хлопьеобразные осадки. Эти осадки при седиментации
захватывают образующие муть вещества. Метод использует
трехвалентные ионы Al2+, Fe3+, которые по закону Шульца обла-
дают характерной особенностью осаждаться на коллоидных час-
тицах.
В качестве коагулянта используется сульфат алюминия, хло-
рид или сульфат железа, иногда сернокислое закисное железо
и окисляющий реагент. Реакция сульфата алюминия с бикарбо-
натом кальция протекает следующим образом:
Al2(SO4)a + ЗСа(НСО3)2 = 3CaSO4 + 2А1(ОН)3 + 6СО.
4—108
81
В качестве коагулянта используется также гидроокись алю-
миния (или железа), которая действует не только механически,
но одновременно адсорбирует частицы с противоположным элек-
трическим зарядом.
Полное осаждение обусловлено хорошим перемешиванием
обрабатываемой воды с коагулянтом и поддержанием оптималь-
ного pH. Гидроокись алюминия образует осадок в виде грубых
хлопьев при pH от 4 до 6. При pH ниже 4 — осадок из тонких
хлопьев; если pH превышает 8, то вместо гидроокиси образуется
Рис. 1. Схема водоочистительной станции:
/ — сборник; 2 —насосы для неочищенной воды; 3 —скоростное перемешивание неочищен-
ной воды с химическими реагентами; 4—осветлитель; 5—открытый песочный фильтр;
6 — резервуар для чистой воды; 7 — насос для чистой воды; 8 —напорный дехлоратор с
активированным углем; 9— хлорирование неочищенной воды; 10 — дозировка сульфата
алюминия; // — дозировка извести; 12 — хлорирование очищенной воды.
алюминат. Гидроокись железа хорошо осаждается при pH от 6
до 8; зависимость от pH не такая четкая, как у гидроокиси алю-
миния. У воды с очень низкой временной жесткостью коагуляцию
следует поддерживать путем добавки извести. При осаждении
сульфатом алюминия необходимо, чтобы снижение pH, вызван-
ное добавкой коагулянта, не было в отношении оптимума слиш-
ком большим. При осаждении солями железа добавкой извести
удерживается относительно высокий оптимальный pH. Низкая
температура воды замедляет коагуляцию.
Из химических уравнений реакций осаждения вытекает, что
при осветлении химикалиями часть временной жесткости воды
переходит в постоянную жесткость. Такая декарбонизация тех-
нологически выгодна.
Правильную дозировку коагулянтов необходимо установить
лабораторным путем. В практике на 1 м3 воды дозируется от 10
82
до 120 г сульфата алюминия или железа, или от 10 до 60 г хло-
рида железа. Добавка окисляющих реагентов (хлора, манганитй
калия, кислорода воздуха) улучшает вкус и цвет воды, устраняет
запах и часть органических веществ.
Установка для обработки воды (рис. 1) состоит из смесителя,
в котором поступающая на обработку вода перемешивается с
коагулянтом, хлопьеобразователя (флокулатора), в котором об-
разовавшаяся в смесителе муть собирается в большие хлопья, и
специального осветлителя, обеспечивающего осаждение грубых
хлопьевидных осадков с загрязнениями при пониженной скорости
истечения. В современных вертикальных осветлителях работают
с так называемым иловым облаком, которое при прохождении
воды снизу захватывает увлекаемый осадок и тем самым ускоря-
ет осветление.
Вместе с коагулянтами при современной обработке воды в
смеситель подают манганит калия, а также хлор для частичного
окисления органических веществ и стерилизации.
Установки для обработки поверхностных вод имеют автома-
тические дозаторы химических реактивов различных конструкций,
в частности, регулирующие или диафрагмовые насосы, диафраг-
мовые опрокидывающиеся весовые дозаторы для сухих веществ,
мерники для осаждающих растворов и соответствующие сату-
раторы.
Осветленная вода для промышленных целей фильтруется в
закрытых скоростных песочных фильтрах, дехлорируется и осво-
бождается от запахов (дезодорируется) путем фильтрации через
активированный уголь и собирается в резервуары.
Снижение кислотности
Большинство вод из природных источников и все воды, обра-
ботанные для осветления химическими реагентами, содержат на-
ряду с равновесной углекислотой и другие свободные фракции,
т. е. агрессивные угольные кислоты. Чтобы предотвратить корро-
зию водопроводных коммуникаций и резервуаров, воду следует
очистить от агрессивной части угольной кислоты.
Мягкие воды для пивоваренных целей лучше всего раскислять
химическим методом, а именно фильтрацией через мраморные
фильтры или известкованием.
В мраморном фильтре свободная угольная кислота связыва-
ется в карбонат кальция. Этот метод наиболее подходит для вод
с временной жесткостью от 2,5 до 75°Н. На каждые 10 мг Са2/л,
т. е. 10 г СО2/м3, жесткость повышается на 1,27°Н. Расход мра-
мора приблизительно 25 г на каждые 10 г СО2. За работой хоро-
шо рассчитанного мраморного фильтра не нужен специальный
контроль, поскольку карбонат кальция может растворяться толь-
ко в количестве, эквивалентном присутствующей свободной угле-
кислоте.
4*
83
Магниевые фильтры менее пригодны для раскисления воды,
расходуемой на пивоваренные цели, их наполнительный матери-
ал содержит MgO, так что при раскислении у воды кроме вре-
менной кальциевой жесткости повышается магниевая жесткость.
Временную жесткость воды повышают известкованием, а
именно на каждые 10 мг СО2/л на 0,64°Н; следовательно, расхо-
дуется 6,4 г (100%-ного) СаО, т. е. 8 г 80%-ного или 12,8 г 50% -
ного на каждые 10 г СО2/м3. Известь добавляют в виде прозрач-
ной известковой воды. Известковое молоко и известковую пыль
можно использовать только тогда, когда за раскислением следует
фильтрация воды.
Удаление из воды железа и марганца
Если железо присутствует в воде в виде бикарбонатов, его
можно легко перевести в нерастворимый гидроксид железа путем
простой аэрации. Кислород для окисления железистой соли в
железную можно добавить вместе с окислителем, например ман-
ганитом калия, хлора и т. п.
Гидроокись железа в этом случае выделяется довольно легко,
если вода имеет высокую временную жесткость и щелочную реак-
цию (pH 7). Выделение гидроокиси катализирует соприкоснове-
ние с гидроокисью железа, которая находится на материалах с
шероховатой поверхностью и острыми гранями (кокс, разные
керамические материалы и т. п.).
И, наоборот, выделение гидроксида железа довольно затруд-
нительно у вод с высоким содержанием органических веществ
(гуминовых) в присутствии щелочных бикарбонатов, если вода
имеет низкую карбонатную жесткость или высокое содержание
свободного углекислого газа, а также если железо связано как
сульфат. Поэтому у некоторых вод необходимо сначала устранить
органические вещества осветлением с помощью коагулятов или
энергичным окислением манганитом калия и хлором. Железо,
связанное как сульфат, выделяется после окисления только в
щелочной среде (добавка извести).
Точно также довольно легко устраняется марганец, связан-
ный как бикарбонат; если он присутствует в виде сульфата, то
устраняется с трудом. В первом случае следует связывать сво-
бодный углекислый газ добавкой извести и изменить реакцию
воды на pH от 7,5 до 8,0. Марганец, связанный в серной кислоте
или даже в органической кислоте, препятствует окислению и его
можно удалять только обезмарганцивающим фильтром с пиро-
люзитной прокладкой или с наполнением марганцевым пермути-
том (реагирует с манганитом калия).
Для удаления железа и марганца из воды используются оро-
сительные вентиляционные установки, или чаще закрытые ваку-
умные устройства. Это, как правило, песочные скоростные филь-
тры. К подводящему воду трубопроводу присоединен смеситель
84
для воздуха, поступающего от компрессора. В случае, если вода
имеет низкий pH, имеется подвод известковой воды или извест-
кового молока. Для устранения трудно осаждаемых форм мар-
ганца устанавливается специальный обезмарганцивающий
фильтр.
Стерилизация воды
Санитарная безвредность воды обеспечивается стерилизацией.
Технически подходящий метод стерилизации воды должен обес-
печивать лучшие результаты стерилизации, должен быть надеж-
ным и экономичным в части первоначальных и эксплуатацион-
ных расходов. Вода, которая выходит из стерилизатора, должна
как можно дольше сохранять бактерицидные свойства.
Лучше всего всем этим требованиям отвечает хлорирование
воды, которое в настоящее время в ЧССР является основным
методом стерилизации воды для пивоваренных целей. Стерили-
зованная вода должна дехлорироваться, так как остаточный хлор
придает пиву типичный привкус и кроме того его бактерицидное
действие препятствует использованию воды при промывке ею
технических культур пивоваренных дрожжей водой, а также хра-
нению их под водой.
Кроме очень неприятного вкусового влияния хлора недостат-
ком является также его ограниченное по времени действие, кото-
рое еще больше сокращается в результате дехлорирования. В то
же время преимущество его в том, что хлор действует быстро,
оборудование хлорирующего устройства простое, и первоначаль-
ные и эксплуатационные расходы довольно низкие.
Бактерицидное действие хлора преимущественно косвенное,
хлор образует с водой сначала хлорную кислоту, диссоциирован-
ную в незначительной степени, которая легко отщепляет высоко-
активный кислород, бактерицидно эффективный:
С12 + 2Н2О = 2НС1О + О2;
2НС1О = 2НС1 + О2.
Одновременно образующаяся соляная кислота (НС1) нейтра-
лизует компоненты временной жесткости воды; тем самым воз-
растает постоянная жесткость.
В качестве сильного окислителя хлор также окисляет органи-
ческие вещества до воды и углекислого газа. Тем самым несколь-
ко улучшается вкус и запах воды. Поэтому в практике следует
добавлять столько хлора, чтобы его концентрации хватило для
надежной стерилизации воды с учетом потребности на окисление
органических веществ. Это особенно важно в тех случаях, когда
хлор дозируют прямо в поступающую воду, как это имеет место
на водоочистных станциях при обработке поверхностных вод.
85
Если вода не содержит большого количества органических
или других веществ, способных к окислению, то добавляют обыч-
но от 0,2 до 0,3 г Cl/м3. Если результат стерилизации надежный,
то предпочитают главным образом при неустойчивом загрязнении
воды слабое перехлорирование. При избытке хлора от 0,5 до
0,7 мг/л вода приобретает неприятный запах хлора. Если в сырой
воде присутствуют следы фенолов, то при хлорировании возни-
кает неприятный хлорфенольный запах.
Для хлорирования воды в ЧССР используют исключительно
газообразный хлор, который дозируется автоматическим прибо-
ром (хлоратором). Если расход хлора не превышает 1 кг за 24 ч,
то для водоочистной станции пивоваренного завода достаточно
двух приборов обычного типа, из них один резервный.
Для дехлорирования стерилизованной воды на пивоваренных
заводах используются дехлорирующие скоростные фильтры с ак-
тивированным углем различной зернистости. Собственно дехло-
рирование— это химический процесс, который выражается урав-
нением
С + 2С12 + 2Н2О = СО2 + 4НС1.
Углерод окисляется хлором в углекислый газ (агрессивный)
при одновременном образовании соляной кислоты.
Одновременно с дехлорированием проявляются также адсорб-
ционные свойства активированного угля, выражающиеся в устра-
нении запаха (дезодорация) и улучшение цвета и вкуса воды.
Из специальных видов активированных углей для дехлориро-
вания в ЧССР используется Norit R II голландского производст-
ва и Hydraffin германского производства. Современный чехосло-
вацкий активированный уголь — это Desorex SH2.
Содержание остаточного хлора в дехлорированной воде колеб-
лется от 0,02 до 0,05 мг/л. Однако, если вода содержит следы
фенолов или их производных, то остаточный хлор должен устра-
няться полностью, иначе вода приобретает хлорфенольный запах
[9].
В ЧССР кроме газообразного хлора другие химические сред-
ства или физические методы (УФ-излучение, ультразвук), а так-
же контактная катадинация и электрокатадинация не применя-
ются. Только в исключительных случаях (например, после сти-
хийных бедствий) непродолжительное время применяются
олигодинамические препараты.
Известный за рубежом [10] способ стерилизации воды озони-
рованием из-за высоких первоначальных расходов рентабелен
только для крупных предприятий. В то же время эксплуатацион-
ные расходы при этом способе очень низки, установки относи-
тельно небольшие и требуется минимальное количество обслужи-
вающего персонала. Согласно последним данным, в Научно-
исследовательском институте электротехники в Беховицах скон-
струирован экономичный озонатор, который можно использовать
86
и на пивоваренных заводах. Действие озона мгновенно, однако
сохранение эффекта стерилизации ограничено временем. Вкусо-
вое влияние благоприятное.
При УФ-облучении также требуются большие первоначальные
расходы, этот способ сложен в обслуживании и ремонте. Стери-
лизация хотя и совершенна, однако ее результат зависит от коле-
баний скорости протекания воды и от осадка солей на стенках.
Повреждения выражаются главным образом в выходе из строя
источника УФ-излучения.
Стерилизация воды под олигодинамическим действием ионов
серебра и тяжелых металлов целесообразна при соблюдении ре-
комендуемого времени реакции, не влияет на вкус, вода сохра-
няет бактерицидные свойства вплоть до ее использования.
У фильтровальных способов (контактная катадинация) повыша-
ются первоначальные расходы из-за высоких цен на фильтро-
вальный материал. Установка простая и работает без поврежде-
ний и без контроля. У электролитических способов (электроката-
динация) первоначальные расходы гораздо ниже.
В ЧССР некоторое время использовали олигодинамические
препараты. Из препаратов отечественного производства приме-
няли Movidyn, который был эффективен при разбавлении от
1 : 50 000 до 1 : 200 000. Отмечается [9], что этот препарат, основой
которого является коллоидное серебро, быстро стареет при хра-
нении. Известное олигодинамическое средство Sagen по сути
дела является комплексным натриевосеребряным хлоридом.
В практике водоснабжения обычно достаточно [9] дозы 100 мг
на 1 г воды, т е. наименьшей товарной упаковки (10 г) с содер-
жанием 10 мг Ag на 1 м3 воды.
ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВОДА
Производственная вода используется в пивоварении главным
образом для охлаждения, мытья и чистки, а также для питания
паровых котлов. Хорошая вода образует наименьшее количество
отложений (инкрустов) в резервуарах, коммуникациях и других
потребителях как без нагрева, так и при нагреве. Поэтому она
не должна содержать суспендированных неорганических и орга-
нических веществ, большого количества соединений железа и
марганца, из которых при окислении выделяются гидроокиси,
должна иметь низкую временную жесткость, чтобы при нагреве
не образовывалась накипь, и не должна корродировать матери-
алы, главным образом металлы.
Охлаждающая вода должна иметь низкую температуру с не-
значительными колебаниями в течение года и особенно в летний
период. Поэтому предпочитают грунтовые воды перед поверхност-
ными. Жесткая вода в исходном состоянии не пригодна для
охлаждения охмеленного сусла на оросительных холодильниках
и в проточных холодильниках для охлаждения бродильных чанов
87
и даже для охлаждения оросительных конденсаторов холодиль-
ных машин, поскольку образует отложения, которые необходимо
часто устранять, чтобы не снизить теплопередачу.
Для получения теплой воды в нагревателях всех типов лучше
использовать мягкую, иногда умягченную питьевую воду. Если
при нагреве она стерилизуется, что зависит от температуры и
времени, то бактериальный состав исходной воды имеет второ-
степенное значение.
Вода для производства пищевого льда должна содержать наи-
меньшее количество растворенных веществ. Если она содержит
много солей, главным образом карбонатов, то лед не прозрачен;
при замерзании соли скапливаются внутри бруска и образуют
непрозрачное ядро. Соединения железа и марганца окрашивают
лед. Лед для пищевых целей изготавливается из питьевой воды.
Вода для мойки и чистки, если она используется в лагерных
отделениях, т. е. для мойки и ополаскивания бродильных чанов
и лагерных танков, для окончательной промывки транспортных
бочек и бутылок, для промывки и хранения дрожжей, прополас-
кивания трубопроводов, шлангов, насосов, разливочных машин и
другого оборудования в бродильном и лагерном отделениях, а
также для промывки фильтрационной массы должна быть с ги-
гиенической точки зрения безвредной. С технологической точки
зрения необходимо, чтобы в ней отсутствовали микроорганизмы,
способные загрязнять пиво. Химический состав этой воды имеет
второстепенное значение. Воды, не отвечающие гигиеническим и
биологическим требованиям, стерилизуют, чаще всего хлориро-
ванием.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Podle DIN 19640; ref. F. Heus: Brauwissenschaft, 13, 1960, 247.
2. Journ. Instil. Brew., 45, 1939, 365.
3. Cougr. intern, des Ind. de Fermentation, Gand, 1947.
4. Wochenschr. Brau, 58, 1941, 231 u souhrnny ref. Monatschr. f. Brauerei, 13,
1960, 77.
5. De Clerck J., Duganquier Ch. Bui. Ass. Anc. Etud. Louvain 42, 1964, 2, 64.
6. Krauss G., Waller H., Schmid R. Brauwelt, В 95, 1955, 617.
7. Salac V., Kotrla-Hapalova M., Vancura M. Kvasn^ promysl, 4, 1958 — priloha.
8. Brauwissenschaft, 14, 1961, 2.
9. Stuchlik H. Dezinfekce vody SNTL, Praha, 1958.
10. Brau.-Garungs- u. Kaltetechnik, 14, 1961, 102.
ПИВНОЙ КОЛЕР
Пивной колер — краситель для придания пиву более темного
цвета. Это темно-коричневый почти черно-коричневый сироп
плотностью около 70° Блг, сладковатый с приятно-горьковатым
вкусом, с высокой красящей способностью.
Колер изготавливают из сахаров (сахарозы, глюкозы, фрук-
тозы, инвертного сиропа) или желтых сахарных сиропов и крах-
88
мального сиропа (декстронера) путем нагревания до темпера-
туры карамелизации, без добавок или чаще всего с добавками.
Реакцию карамелизации облегчают щелочные добавки, а имен-
но или сода, гидроокись натрия (кодеры натроновые), или ам-
миак, карбонат аммония, карбамид (кодеры азотистые). Опти-
мальна.я температура карамелизации от 170 до 180°С. Если она
ниже, то продукт содержит большой остаток сбраживаемого
сахара. При высокой температуре (свыше 200°С) продукт имеет
более низкую степень окраски (разложение до углерода) хотя
на вкус и пригодный, но коллоидно-нестойкий, главным образом
в кислой среде,«и поэтому вызывает помутнение пива.
Хороший пивной колер должен иметь интенсивный цвет, не
вызывать помутнения пива и не придавать ему посторонний не-
приятный привкус. Он должен иметь реакцию слабокислую, самое
большое нейтральную. Водный раствор колера не должен мут-
неть от раскисления и быть биологически безвредным. Ниже при-
веден состав пивных колеров в %.
Вода 23—35
Экстракт 66—78
Сбраживаемый сахар 4—15
Зола 0,07—0,35
Кислотность (как молочная кислота) 0,88—2,40
Качественным признаком можно считать остаточное содержа-
ние сахара. Дир и Моштек [2] установили, что основных сахар-
ных компонентов глюкозы и фруктозы в колерах содержится
около 26%, и поэтому рекомендуется подкрашивать охмеленное
сусло, а не готовое пиво.
Требования к качеству установлены стандартом ЧСН 566635—
«Пиво».
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Dyr J., Haurar I. Chemie a technologie sladu a piva, I dil, SNTL, Praha, 1961.
2. Kvasny promasl, 5, 1959, 129.
Производство охмеленного
сусла
Пивное охмеленное сусло — это сахаристый полупродукт, об-
разующийся в первой фазе технологического процесса при про-
изводстве пива и содержащий экстрактивные вещества из со-
лода и хмеля. Важнейшим процессом при производстве охме-
ленного сусла является превращение нерастворимых компонентов
солода — основного крахмалистого сырья в растворимый экст-
ракт в результате ферментативных реакций, катализированных
гидролизирующими ферментами. Активные вещества хмеля, на-
оборот, переходят в раствор в результате физических и химиче-
ских процессов.
Для создания технически подходящих условий для основного
процесса необходимо работать с сырьем, предварительно меха-
нически обработанным дроблением, и в среде с достаточным
количеством воды.
Производство охмеленного сусла состоит из трех основных
процессов:
а) затирания, т. е. перевода экстрактивных веществ из пере-
рабатываемого крахмалистого сырья (солода) в раствор;
б) фильтрации осахаренного затора;
в) охмеления сусла путем кипячения его с хмелем.
Казалось бы, простые процессы, происходящие при производ-
стве сусла, являются результатом сложных биохимических про-
цессов, которые влияют на химический состав охмеленного сусла,
а от него зависит не только дальнейший технологический процесс,
но и качество пива.
Первоначально технологические процессы, применяемые при
производстве охмеленного сусла, главным образом в части гус-
тоты заторов, градации температур при затирании, кипячении
заторов и т. д., были выведены чисто эмпирическим путем и, по-
этому были в некоторой части излишне усложнены, что с совре-
менной точки зрения не всегда рационально. Благодаря дости-
жениям в области биохимии и коллоидной химии и других отрас-
лей науки стали возможны более совершенные методы управле-
ния пивоваренными процессами, и контроль за их прохождением.
Вместе с тем опыт, приобретенный на практике, и дальше нахо-
дит применение, если подтвердилась его верность.
90
ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ДРОБЛЕНИЕ
СОЛОДА
Выбору солода и его подготовке перед дроблением нужно
уделять определенное внимание. Солод с разными свойствами
смешивают в определенном соотношении, чтобы основное сырье
имело состав, обеспечивающий равномерное качество пива. Ос-
новную часть засыпи составляет солод гарантированного каче-
ства. Свежеприготовленный солод сначала добавляют небольши-
ми дозами, которые могут быть увеличены только после отлежки
солода. Солод старый, влажный, или с другими недостатками
добавляют осторожно, чтобы их плохое качество не отразилось
на готовом продукте. Раньше солод, предназначенный для дроб-
ления, отвешивали в бункер, в котором он перемешивался и по-
том поступал в дробилку. В настоящее время для этой цели ис-
пользуют смесители или дозаторы, однако всегда рекомендуется
подавать в дробилку солод выравненного качества, чтобы работа
дробилки была равномерной.
Солод, хранящийся на открытых площадках или в закрытых
солодохранилищах, всегда загрязнен пылью, которая образуется
в результате истирания зерна при транспортировке. На открытых
площадках в солод могут попасть и другие примеси, поэтому
перед дроблением его очищают от пыли и примесей. Для этой
цели используют простейшие очистительные машины, состоящие
из сотрясательных сит, сепаратора для пыли и магнитного при-
бора. Грубые примеси, камешки, обрывки мешковины, и т. д.
задерживаются на верхнем сите, в то время как солод проходит
на нижнее сито, где очищается от песка и других мелких приме-
сей. Пыль и легкие примеси отсасываются и собираются в пыле-
осадительной камере или другом пылеотделителе.
Для очистки солода можно использовать и обычные ростко-
отбивные машины, однако очистительные машины с ситами бо-
лее экономичны. Полировочные машины для очистки солода в
настоящее время не применяются. Из-за истирания и дробления
хрупкого зерна возникали ненужные потери зерна, и к тому же
содержание этих машин было слишком дорого.
Раньше солод перед дроблением обрызгивали водой, чтобы
оболочки увлажнялись и при дроблении меньше повреждались.
Это было немаловажно, так как солод дробили на мельничных
жерновах; однако и позже пытались увлажнять солод так же,
как на мельницах перед помолом увлажняют зерно. В последнее
время было введено запаривание солода непосредственно пе-
ред дроблением. На шнековом транспортере длиной 3 м солод
обрабатывается паром и умеренно увлажняется. Влажность со-
лода возрастает только на 0,05%, однако оболочки размягчают-
ся и лучше отделяются; оставаясь более крупными, частицы обо-
лочек образуют хороший фильтрующий слой. В ЧССР нет опыта
работы с таким оборудованием.
91
ОБОРУДОВАНИЕ ДРОБИЛЬНОГО ОТДЕЛЕНИЯ
Дробильное отделение, как правило, размещается над вароч-
ным отделением, чтобы транспортировка дробленого солода в за-
торные чаны была короче и можно было использовать самотек.
В дробильном отделении обычно имеются очистительные маши-
ны, автоматические весы для солода, дробилка и бункера для
дробленого солода. Размещение машин может быть различным,
обычно они размещены в два или три этажа. Устройство дробиль-
ного отделения, характерное для чехословацких условий, видно
из схемы, приведенной на рис. 2.
Производительность солододробилки выбирается так, чтобы
в смену дробилась засыпь только для двух варок. В зависимости
от этого выбирается и число бункеров для дробленого солода.
Бункера изготовлены из листовой стали, внутри они гладкие, а
внизу снабжены коническим выпускным отверстием. Дробленый
солод должен выпадать из бункеров без остатка. Бункера для
солода могут быть цилиндрические, призматические, стационар-
ные и укрепленные на тележках. Для загрузки 100 кг дробленого
солода они должны иметь объем от 2,7 до 3 гл.
Работа всех машин и транспортеров между машинами долж-
на быть синхронизирована, чтобы машины не перегружались.
Солод к солододробилке следует подавать равномерно, чтобы
загрузка дробилки не колебалась. Дробильное отделение должно
быть хорошо освещено и подход к отдельным машинам легкодо-
ступным. Машины в дробильном отделении необходимо хорошо
герметизировать, чтобы производство было беспыльным. Дро-
бильное отделение нужно связывать с остальными этажами и
первым этажом грузовым и пассажирским лифтом для облегче-
ния обслуживания и транспортировки специальных солодов или
заменителей.
Современные дробильные отделения на больших пивоварен-
ных заводах являются, как правило, частью варочного производ-
ства. Они полностью автоматизированы и управляются на рас-
стоянии варщиком, который следит за процессом дробления на
контрольном пульте, установленном в варочном отделении. Час-
то процесс решается так, что используют одну или несколько со-
лододробилок большой мощности и дробленый солод без приме-
нения бункера подают прямо в заторные чаны. Точно так же, как
дробление солода, автоматизировано дробление его замените-
лей — риса или кукурузы.
Управление и контроль за работой дробильного отделения
производится с пульта, устанавливаемого в варочном отделении.
Для удобства и наглядности схема соединения дробильного отде-
ления с солодохранилищами, дозирующими устройствами и пнев-
матическим транспортером вынесена на щит управления и конт-
роля варочного отделения (рис. 3).
92
Рис. 2. Схема дробильного отделения:
/ — смесительный бункер для солода; 2, // — поперечные шнековые транспортеры для
солода; 3, 12—продольные шнековые транспортеры для солода; 4 — транспортные подъем-
ники для солода; 5 — снто; 6 — распределительный шнековый транспортер для предвари-
тельно очищенного солода; 7 — очистительные машины для солода; 8 — магниты; 9 — весы
и дробилки; 10— бункера для дробленого солода; /3—резервуар для теплой воды; 14 —
отсасывание пыли из подъемников; 15 — закрытые пылевые фильтры.
Рис. 3. Щит управления
и контроля варочного отделения
(Херфогеилиош).
СОЛОДОДРОБИЛКИ
Жернова для дробления солода уже не применяются со вто-
рой половины прошлого столетия, когда начали использовать
двухвальцовые и многовальцовые дробилки. Развитие-конструк-
ций дробилок было очень разносторонним и в настоящее время
применяются исключительно четырех- или шестивальцовые дро-
билки. Двухвальцовые дробилки используются только на неболь-
ших пивоваренных заводах или для измельчения специального,,
главным образом жженого солода. Трехвальцовые дробилки с
разным диаметром вальцов полностью исчезли, пятивальцовые
изготавливаются в единичных случаях.
Двухвальцовая солододробилка состоит из стационарного чу-
гунного кожуха, воронки, подающего устройства и двух вальцов.
Кожух должен быть герметизирован, чтобы тонкая солодовая
мука не распылялась. Подающее устройство состоит из регули-
рующего клапана, разрыхлительного и подающего валиков. Риф-
леный подающий валик равномерно спускает солодовое зерно-
в горизонтальном положении между дробящими вальцами. В та-
ком положении меньше повреждаются оболочки. Вальцы изго-
товлены из закаленного йугуна и их поверхность хорошо отшли-'
94
фована и отполирована. Если валик испорчен (борозды, углуб-
ления), его следует вновь отшлифовать. Вальцы должны быть
расположены горизонтально и точно параллельно, зазор между
ними должен иметь по всей длине одинаковый просвет. Вал од-
ного вальца закреплен на неподвижных подшипниках, соединен-
ных с кожухом, вал другого вальца расположен на подвижных
подшипниках, чтобы можно было регулировать зазор между
вальцами. Вал прочно закрепленного вальца снабжен ременным
шкивом для приведения в действие вальца, второй валец приво-
дится в действие парой шестерен от первого вальца. Расстояние
между вальцами (зазор) можно устанавливать с помощью регу-
лировочных болтов или других регулирующих механизмов. Раз-
борку вальцов при чистке обеспечивает рычажное устройство,
разведение вальцов (при проникновении твердого предмета),
пружина, в старых системах противовес.
Диаметр вальцов двухвальцовых солододробилок равен от
250 до 300 мм, частота вращения от 180 до 240 оборотов в мину-
ту. Производительность двухвальцовых дробилок колеблется от
600 до 2000 кг/ч, на 10 см длины вальцов приходится 150—
200 кг/ч солода.
Рис. 4. Схема четырехвальцовой солододробилки М27/25 (ЗВУ):
1 — подающий валик; 2 — верхняя пара вальцов; 3, 7 — стопорные приспособления; 8 ~
скребки; 5 — сепаратор; 6—иижняя пара вальцов; Р — отверстие для взятия образцов.
ез
пара
5 —
Рис. 5. Четырехвальцовая солододробил-
ка TMS:
1 — подающее устройство; 2 — верхняя
вальцов; 3 — сита; 4— привод к ситам;
нижияя пара вальцов.
Четырехвальцовые дробилки лучше размалывают оболочки.
Их лучше устанавливать на более высокие мощности, чем дро-
билки двухвальцовые. Установка и привод вальцов такие же,
как и у двухвальцовых дробилок. В верхней паре вальцов соло-
довое зерно расплющивается и оболочка отделяется от эндоспер-
ма. На ситах или другом устройстве она освобождается от остат-
ков крупной крупки для лучшего размалывания на нижних валь-
цах. Четырехвальцовые солододробилки встречаются во многих
конструктивных решениях; два типа четырехвальцовых дробилок,
изготавливаемых в ЧССР, описаны более подробно.
Дробилка типа М27/25
имеет между верхней и ниж-
ней парой вальцов сортиру-
ющее устройство, которое
центробежной силой отбра-
сывает дробленый солод на
перфорированную стенку и
отделяет крупную крупку от
оболочки. Сортировка несо-
вершенна, однако устройство
работает надежно и не нуж-
дается в специальном обслу-
живании. Устройство приве-
дено на рис. 4. Производи-
тельность этих дробилок в
зависимости от длины валь-
цов колеблется от 1000 до
2400 кг/ч. Потребная мощ-
ность привода от 6 до 10 кВт.
. 5) снабжена между верхней
и нижней парой вальцов двумя сотрясательными ситами. После
сортировки на ситах мелкая крупка и мука выводятся из машины
и уже не попадают на нижнюю пару вальцов. Оболочка и круп-
ная крупка в результате колебательного движения соскальзыва-
ют на конец устройства и падают на нижнюю пару вальцов. Сита
чистят с помощью резиновых шариков. Дробилка изготавливает-
ся только одного размера производительностью 2000 кг/ч и сред-
ней частотой вращения неподвижно укрепленного вальца
220 об/мин, подвижного вальца 214 об/мин с потребной мощ-
ностью привода 10 кВт.
Шестивальцовые солододробилки работают в три этапа и по-
этому их производительность достаточно высока. Схематически
эти процессы изображены на рис. 6. С подающего устройства
солод попадает между дробящими вальцами аа, которые для
быстрого захвата зерна расположены по диагонали. Измельчен-
ный солод поступает на верхнее сотрясательное сито Ь, оболочки
с прилипшими к ним частицами эндосперма колебательным дви-
жением подаются ко второй паре вальцов сс, а крупная крупка
типа TMS
96
с колеблющегося сита Ьг к третьей паре дробящих вальцов; мел-
кая крупка (подрешетный продукт) с плоскости &з попадает на
колеблющуюся пластину d3, а с нее прямо в бункер. Оболочки,
раздробленные на второй паре вальцов, попадают на сотряса-
тельное сито d\, где отделяется крупная крупка; оболочки уже
не проходят через следующую пару вальцов и падают в бункер.
Крупная крупка с колеблющегося сита d2 снова колебательным
движением сита переводится к третьей паре вальцов. Подрешет-
ный продукт, мука и мелкая крупка с колеблющейся плоскости
di падают прямо в бункер. Оболочка 2, как обозначено на схеме,
Рис. 6. Шестивальцовая солододробилка Миаг:
/—вывод мелкой крупки; 2 — вывод оболочки; 3 — вывод крупки; 4—вывод муки и мел-
кой крупки; аа, сс, ее — три пары дробящих вальцов; b, d — сотрясательные сита; 61, 62>
d2 — колеблющиеся сита; b3, d3, ^ — колеблющиеся плоскости; f, f\, Л — части устрой-
ства для отбора образцов.
может задерживаться отдельно и отделяться от остальной части
дробленого солода. Благодаря тому что оболочки проходят толь-
ко через две пары вальцов, а мелкая крупка и мука отсортиро-
вываются уже под первой парой вальцов, обе нижние пары валь-
цов менее загружены и это повышает производительность дробил-
ки. В зависимости от длины вальцов от 400 до 1500 мм производи-
тельность шестивальцовых дробилок колеблется от 1800 до
97
6500 кг/ч, при производстве особенно тонкодробленого солода,
пригодного для фильтр-пресса, производительность их на 15—
20% ниже. Потребная мощность привода колеблется от 5 до
15 кВт.
Обычно необходимо, чтобы отдельные части внутри дробилки
были легко доступными. Кожух дробилки должен быть хорошо
герметизирован, снаружи и внутри гладкий. Углы внутри долж-
ны быть заполнены соответствующим материалом, чтобы в них не
осаждалась пыль и внутренность легко поддавалась чистке. Регу-
лировка вальцов должна быть легкой и хорошо контролируемой.
Следует обеспечить полную неподвижность, чтобы во время
эксплуатации положение вальцов не изменилось. Необходимо
также помнить о том, что следует брать пробы под каждой парой
вальцов и под общим выходом для дробленого солода.
ПРИНЦИПЫ ДРОБЛЕНИЯ СОЛОДА
При разрушении солодового зерна во время дробления
экстрактивные вещества становятся доступными для воды; тем
самым ускоряется процесс растворения и остальные химические
и физические процессы при затирании. Чем мельче частицы, тем
быстрее в них проникает вода, обеспечивая действие ферментов.
Однако солод нельзя дробить слишком мелко, поскольку тогда
возникли бы значительные трудности при дальнейших технологи-
ческих процессах.
Главные компоненты солодового зерна — это оболочки и эндо-
сперм. Они отличаются по своему составу, физическим свойствам
и функции в пивоваренном процессе.
Оболочка не имеет значения для получения экстракта. Она
состоит главным образом из нерастворимой целлюлозы, дубиль-
ных веществ, горьких веществ, пентозанов и небольшого количе-
ства других органических и минеральных веществ, которые ча-
стично переходят в раствор. При дроблении оболочки должны
остаться в виде больших частиц, с одной стороны, чтобы при
фильтрации они образовывали рыхлый легко проходимый филь-
трующий слой и, с другой — потому, что мелкораздробленные
оболочки лучше выщелачиваются и в пиво переходит больше ве-
ществ, которые придают'ему более резкий вкус. Оболочка эла-
стична и при дроблении оказывает большее сопротивление, чем
остальные части зерна; при дроблении хрупкого солода она не
слишком повреждается.
Эндосперм содержит экстрактивные вещества, которые пол-
ностью могут быть использованы в пивоваренном процессе. Это
прежде всего крахмал и другие сахариды и белки. Однако состав
этих веществ в различных частях зерна неодинаков. Уже отдель-
ные зерна крахмала имеют разную величину. Крупные зерна
крахмала содержат около 90% чистого крахмала, остаток состав-
ляют белки, клетчатка, жир и другие вещества, сосредоточенные
48
в оболочке крахмального зерна. У мелких крахмальных зерен
доля этих веществ выше. На физические свойства эндосперма
влияет растворение солода. Эндосперм хорошо растворенного
солода хрупкий и при дроблении легко измельчается. Фермента-
тивные процессы происходят в ячменном зерне при соложении,
как известно, от зародыша к кончику зерна, где растворение
происходит позднее. Также и распределение ферментов в эндо-
сперме не одинаково — края эндосперма богаче ферментами, чем
середина. Поэтому в эндосперме всегда имеются менее раство-
ренные и более твердые частицы, которые оказывают сопротив-
ление при дроблении, и хуже размалываются, чем хрупкие. Сере-
дина зерна в узком зазоре между вальцами обычно хорошо пере-
малывается; менее раздробленными остаются твердые кончики
зерна.
При дроблении каждое солодовое зерно должно быть расплю-
щено и содержимое его освобождено. Оболочки должны быть хо-
рошо перемолоты и очищены от твердых частиц эндосперма, ко-
торые обычно к ним прилипают и в таком состоянии труднодо-
ступны для воды и действия ферментов, вследствие чего могут
переходить в пивную дробилку неиспользованными. Крупная
крупка, образующаяся из твердых частиц зерна также с трудом
растворяется и медленно осахаривается. Ее доля должна быть
как можно меньше. Лучше всего происходит растворение и оса-
харивание мелкой крупки и муки. Мука — наиболее тонкая часть
дробленого солода, однако менее пригодна, так как дисперсия ее
частиц настолько значительна, что очень высокое содержание ее
в дробленом солоде вызывает трудности при фильтрации.
Пригодность состава дробленого солода устанавливается эм-
пирически в зависимости от оборудования варочного отделения.
Если используется фильтрационный чан, дробленый солод дол-
жен быть грубого помола; более тонкий помол можно использо-
вать для фильтр-пресса. Для того чтобы обеспечить равномерное
качество дробленого солода, ячмень перед солодоращением дол-
жен быть хорошо отсортирован, чтобы он содержал зерно при-
близительно одинакового размера. Загрузка солододробилки
тоже не должна колебаться; при перегрузке помол получается
слишком грубым и между вальцами могут проходить целые
зерна солода.
ДРОБЛЕНИЕ ПРИ СМАЧИВАНИИ
Стремление усовершенствовать дробление солода привело к
попыткам дробить солод, предварительно смоченный в воде. Об
этих опытах упоминает уже Гаузинг (1898). Предполагалось, что
при этом оболочки останутся неповрежденными и тем самым
улучшится фильтрация и повысится выход экстракта, кроме того,
при смачивании из оболочек будут удалены нежелательные горь-
кие вещества, дубильные вещества и кремниевая кислота и бла-
99
Рис. 7. Заторный автомат
Штайнекер (дробление во
влажном виде):
I — воронка для солода; 2 —
подающий валнк; 3 — валь-
цы; 4 — подача воды; 5 —
разбрызгиватель; 6 — вал;
7—насос; 8 — привод.
годаря этому улучшится вкус пива. В ЧССР в 1950 г. и позже по
инициативе пивовара Биттнера этот способ был проверен на
опытном производстве в Бранике. Было обнаружено, что при сма-
чивании выщелачивается от 0,5 до 1,0% экстракта и выход
экстракта не повышается даже при использовании для затирания
замочной воды. Незначительное ускорение фильтрации не ком-
пенсировало сложной операции, свя-
занной со смачиванием солода.
В последнее время были разработа-
ны аппараты (Штайнекер, Фрайзинг,
рис. 7) специально для дробления мок-
рого солода. У этого аппарата были
устранены некоторые недостатки, кото-
рые встречались ранее при дроблении
солода в смоченном виде. Солод, пред-
назначенный для переработки, посту-
пает с автоматических весов в бункер,
в котором с помощью душевого устрой-
ства смачивается водой, нагретой до
20—30°С. Вода собирается в коничес-
ком основании бункера; первые фрак-
ции воды могут быть выпущены, дру-
гие— циркулируют и являются частью
воды, используемой для затирания.
Спустя 10 мин солод начинает посту-
пать через подающий валик в высоко-
производительную двухвальцовую со-
лододробилку. При постоянной подаче
воды дробленый солод в смесителе
под дробилкой основательно перемеши-
вается с водой и перекачивается в за-
торный чан или заторный котел. Тем-
пература воды и густота заторной мас-
сы регулируется автоматически. Уст-
ройство не требует никакого обслужи-
вания; после окончания дробления все
устройство внутри интенсивно моется
остатками воды. По имеющимся данным [1] слой пивной дроби-
ны в фильтрационном чане можно повысить до 70 см, фильтрация
происходит быстро и выход экстракта хороший. В настоящее
время в эксплуатации находится около 20 таких автоматов про-
изводительностью от 1500 до 6000 кг/ч.
СОСТАВ ДРОБЛЕНОГО СОЛОДА
(КАЧЕСТВО ПОМОЛА)
Кроме влияний, о которых уже упоминалось, на состав дроб-
леного солода прежде всего влияет устройство дробилки, т. е.
установка зазора между вальцами. У большинства солододроби-
100
лок регулирующее устройство снабжено шкалой или классифика-
тором, согласно которому зазор сужается или расширяется.
Ширину зазора можно контролировать измерительной пластин-
кой различной толщины. Для шестивальцовых дробилок приво-
дятся [2] как подходящие следующие зазоры (в мм):
Между первой парой вальцов от 1,30 до 1,50
» второй » » » 0,70 » 0,90
» третьей » » » 0,30 » 0,35
Качество дробленого солода контролируется прежде всего
наружным осмотром среднего образца. Образец должен содер-
жать все составные части помола, отобранного из помола по всей
длине вальцов. В образце при осмотре определяется, все ли зерна
достаточно расплющены, определяется состояние оболочек, доля
муки и общий вид помола. Опытный работник уже при таком
осмотре хорошо ориентируется в составе помола. Приблизитель-
но тонкость помола определяется также по массе 1 гл или по объ-
ему, который занимает 100 кг помола. Обычные помолы весят
38—44 кг/гл, тонкие помолы — до 50 кг/гл. 100 кг солода с массой
гектолитра 56 кг имеют объем около 178 л, 100 кг солода с массой
1 гл 60 кг имеют объем около 166 л; 100 кг грубого помола зани-
мает около 280 л, тонкого — около 240 л или еще меньше.
Таблица 6
Сортировка дробленого солода на пфунгштадском решете
Сито Величина от- верстий, мм1 Количество отверстий иа 1 см8 Фракции Сортировка
грубый помол, % тонкий помол, %
1 2 3 4 5 Дно 1,27 1,01 0,547 0,253 0,152 36 64 196 961 2,704 Оболочка Крупная круп- ка I Крупная круп- ка II Мелкая круп- ка Мука Пудра 27,0 16,1 16,0 15,4 6,5 19,0 14,2 8,3 также об ломки пленки 22,8 18,0 10,1 26,6
Всего 100,0 100,0
Точно определить состав дробленого солода можно только,
просеивая его через соответствующие сита. Для этого может быть
использована система ручного просеивания на трех ситах с отвер-
стиями различной величины. Таким образом, получаются фрак-
ции оболочки, крупной крупки, мелкой крупки и муки. Однако
ручное просеивание не всегда точно, поэтому состав помола луч-
ше контролируется на пфунгштадском решете (табл. 6). На этом
101
Таблица 7
Доля отдельных частей помола (в %) в общем экстракте (по Леберле)
Фракции Состав помола Экстракт в отдельных частях Распределение экстракта в помоле
Оболочка 15 4,35 6,05
Крупная крупка 20 8,02 11,25
Мелкая крупка 30 23,10 32,50
Мука и пудра 35 35,74 50,50
Всего 100 71,21 100,00
устройстве с пятью ситами просеивается 100 г помола при
300 об/мин и фракции на ситах, так же как и подрешетный про-
дукт, взвешиваются на дне. Недостаток пфунгштадского решета
состоит в том, что отверстия в первых двух ситах не пригодны
для отделения крупной крупки от оболочки [3] для определения
качества производственного помола. Тем не менее пфунгштадское
решето широко используется не только для конвенционных ана-
лизов, но и для обычного контроля за производственными по-
молами.
Тонкий помол, приведенный табл. 6, получен из того же соло-
да, что и грубый помол, путем сужения зазора на четырехвальцо-
вой дробилке. По содержанию пудры в грубом помоле можно су-
дить, что солод был хорошо растворен; у плохо растворенного-
стекловидного солода содержание пудры было значительно ниже.
В табл. 7 приведено содержание отдельных частей помола в-,
общем экстракте (по Леберле).
В помоле хорошего состава должны преобладать фракции
тонких и легко перерабатываемых частей, т. е. мелкой крупки и
муки. Данные литературы об удовлетворительном составе помола
очень отличаются и невозможно определить для состава помола
повсеместно действующие нормы. Состав всегда зависит от каче-
ства использованного солода. Крупной крупки должно быть как
можно меньше, содержание оболочки должно отвечать требова-
ниям, предъявляемым к фильтрации. Солод из тонких ячменей
всегда имеет меньшую долю оболочки, чем солод из грубых ячме-
ней. В чехословацких производственных помолах доли оболочки
и крупной крупки колеблются от 30 до 40%, доли мелкой крупки,
муки и пудры от 60 до 70%. Для ориентации приводится класси-
фикация производственных помолов, проведенная в ВУПС в
Праге.
Некоторые помолы, приведенные в табл. 8, по своему составу
не отвечают обычным требованиям. Однако следует учесть, что-
многие недостатки помолов существенно не влияют на классиче-
ские процессы в варочном отделении.
102
Таблица 8
Примеры состава дробленого солода (качества помола)
Наименование Сито Фракция
тоикая обычная грубая
Оболочка 1 2,5 13,2 25,5 31,8 41,9 45,6
Крупная крупка 2+3 36,2 31,5 36,2 40,0 36,2 31,9
Мелкая крупка 4+5 34,8 23,3 19,1 17,3 14,4 14,0
Мука Дно 26,5 32,2 19,2 10,9 7,5 8,5
Кипячение густых заторов, частая перекачка и в целом про-
должительность трехотварочного, а частично и двухотварочного
способов благоприятствуют процессам растворения и осахарива-
ния и, следовательно, допускают обработку солода грубого помо-
ла. Большое значение имеет состав помола при укороченных про-
цессах затирания.
Следует как можно дольше придерживаться установленных
соответствующих производственным требованиям составов помо-
ла. Дробилку нужно регулировать заново только в том случае,
если изменяется качество солода или при контроле будет установ-
лено, что существенно изменился его состав.
ОТДЕЛЕНИЕ ОБОЛОЧКИ
В последнее время снова пытаются отделить оболочку от
•остальных частей помола и обрабатывать ее отдельно. Раньше
также пытались кипятить оболочку и крупную крупку самостоя-
тельно, прежде всего для того, чтобы повысить выход экстракта.
Качество при этом не принималось во внимание. На старых соло-
додробилках оболочку не могли отделять, для этой цели исполь-
зовались специальные сита, что было затруднительно. Только на
новых шестивальцовых дробилках с ситами для сортировки по-
мола можно было хорошо отделить оболочку; поэтому сейчас в
основном изучаются проблемы содержания дубильных и горьких
веществ в оболочке и их влияние на качество пива. Бункер для
помола бывает разделен на две части: в большей части собирает-
ся крупка и мука, в меньшей — оболочка, которая не кипятится,
а затирается в чане после спуска первого или второго затора.
Мнения относительно отделения и некипячения оболочки различ-
ны. Краусс [4] и Бозевейтц [5] проводили опыты и изучали при
различных способах затирания и кипячения оболочки, влияние
ее на качество пива. С вкусовой стороны они установили, что пи-
во из непрокипяченной оболочки тоньше, однако имеет менее чет-
кий и пустой вкус. Цвет такого пива светлее. Влияние дубильных
103
и горьких веществ на небиологическую стойкость пива изучали
также в исследовательском центре в Бранике. Было установле-
но, что раздельная переработка или исключение кипячения обо-
лочки не оказывают существенного влияния на небиологическую
стойкость пива. Отделение оболочки и некипячение ее практику-
ется на некоторых зарубежных пивоваренных заводах; в ЧССР
этот процесс не нашел применения.
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ПОМОЛА НА ПРОЦЕСС
ВАРКИ СУСЛА
Состав помола оказывает влияние на скорость фильтрации,
выход экстракта и до определенной степени на качество сусла.
При использовании фильтрационных чанов наиболее важно влия-
ние помола на скорость фильтрации. Грубые помолы с большой
долей неповрежденной оболочки обеспечивают быструю фильтра-
цию и промывку пивной дробины. Слой пивной дробины выше и
рыхлее и сусло быстро проникает через этот слой. Если помол
тонкий, слой пивной дробины слеживается. Тонкие части — мука
и пудра — заполняют проточные каналы и образуют на поверх-
ности труднопроходимый слой. Чтобы обеспечить сток первого
сусла или стекание промывной воды, слой пивной дробины при-
ходится разрыхлять или перелопачивать. Кроме того, что это
приводит к потере времени, частое рыхление также отрицательно
влияет на прозрачность первого сусла, а следовательно, и на ка-
чество сусла. Если заторы кипятятся и достигаются хорошие вы-
ходы экстракта, предпочтительнее грубые помолы с содержанием
25—30% оболочки, чтобы ускорить фильтрацию. Для заторных
фильтр-прессов можно пользоваться тонкими помолами. Однако
и здесь в зависимости от конструкции фильтра и материала сал-
феток выбирается такой состав помола, чтобы первое сусло и
промывная вода стекали прозрачными.
Для достижения более высоких выходов экстракта больше
подходят тонкие помолы. Однако прямой зависимости между
тонкостью помола и экстрактом не существует, поскольку выход
экстракта зависит еще от других факторов (от метода затирания,
качества использованного солода, степени промывки пивной дро-
бины и т. д.). Осахаривание и выщелачивание экстракта из пив-
ной дробины также зависит не только от тонкости помола, а
еще от многих других факторов.
Из излишне раздробленной оболочки может выделяться боль-
ше нежелательных дубильных и горьких веществ. На выщелачи-
вание этих веществ при неудовлетворительном составе помола
влияет также продолжительность фильтрации первого сусла и
промывной воды. Готовое сусло в таких случаях имеет повышен-
ный цвет, а пиво более резкий вкус.
104
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Steinecker Nachrichten, 13, 1959, 1.
2. Model Н. Schweizer Brauerei Rundschau, 67, 1956, 123.
3. Wieninger F. M. Wochenscher. f. Brauerei, 52, 1935, 381.
4. Krauss G. Brauwelt, 95,1955, 93.
5. Bosewitz G. Nahrung, 1, 2, 1957, 28.
ЗАСЫПЬ
От свойств использованного солода зависит вкус, цвет и в
определенной мере степень сбраживания и небиологическая стой-
кость пива. Поэтому солод следует тщательно подбирать и пра-
вильно определять необходимое соотношение частей засыпи. Со-
став засипи должен отвечать типу пива и технологическим ус-
ловиям.
Основным компонентом засыпи для светлого пива является
светлый солод с выравненными свойствами. Свежеприготовлен-
ный солод нужно добавлять постепенно после определенной от-
лежки, а старый, влажный или испорченный солод — только в
количестве, которое не может существенно повлиять на качество
пива (от 5 до 10%). Засыпь для светлых сортов пива следует
определять с учетом цвета продукта, поэтому ее устанавливают
по цвету лабораторного сусла. Если добавляется мюнхенский или
темный карамельный солод, то его нужно дробить первым, чтобы
остатки этого солода в дробилке и на транспортных устройствах
не подкрасили засыпь для следующей варки. Красящий солод
для подкрашивания светлых сортов пива вообще не используется
(резкий вкус); лучше исправить цвет с помощью хорошего
колера.
Основной компонент засыпи для темных сортов пива — это со-
лод мюнхенского типа. Светлый солод добавляют только в коли-
честве, необходимом для того, чтобы обеспечить требуемую
амилолитическую активность. С помощью специальных солодов
исправляют вкусовые качества и цвет. Обычно доля мюнхенского
солода колеблется от 60 до 80%, светлого солода от 10 до 20% и
10—15% приходится на специальные сорта солода. Карамельный
и меланоидиновый солод можно измельчать одновременно с
мюнхенским солодом, в то время как солод красящий и темный
карамельный дробят отдельно на специальной дробилке. Крася-
щий солод не следует кипятить, и поэтому его не затирают с
остальной засыпью, а добавляют в заторный чан только после
перекачки последнего затора.
Количество засыпи солода на варку зависит от экстрактивнос-
ти перерабатываемого солода и высчитывают по общей формуле
F F
У20аСо
- Rv ’
где S—засыпь солода, кг;
105
V2(fJ —объем холодного охмеленного сусла, л (V100o • 0,96);
Ед— концентрация охмеленного сусла перед откачкой, об. % (мае. % X
X плотность);
Rv— выход экстракта, % т. е. экстракт использованного солода в
первоначальной массе Е, уменьшенный на разницу экстракта по
данным лабораторий и варочного отделения ге\
Rv = Е— ге.
В практике результат округляют до килограммов на основную
единицу взвешивания на автоматических весах.
При переработке солода одного типа, но разной экстрактив-
ности, или при переработке солода разного типа обычно отдель-
ные компоненты засыпи пересчитывают на общую основу, которой
является использованный светлый солод, или чаще на стандарт-
ный (нормальный) солод, под которым подразумевают светлый
солод (пильзенского типа) с экстрактивностью 75% на воздушно-
сухое вещество.
ОБОРУДОВАНИЕ ВАРОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ
Оборудование варочного отделения, которое до сих пор ис-
пользуется для производства охмеленного сусла, возникло на
основе эмпирических сведений, полученных в период ремесленно-
го производства пива. Сначала оно состояло из деревянного за-
торного и одновременно фильтрационного чана, в котором затор
перемешивали вручную деревянными гребками, и из простого
четырехгранного медного котла с прямым обогревом для кипяче-
ния заторов и охмеленного сусла. Примитивные деревянные ре-
зервуары были позднее заменены цилиндрическими из листового
железа. Варочные агрегаты этого типа до недавнего времени ис-
пользовались во всем мире и в отличие от современных конструк-
ций они называются классическими.
Классические варочные агрегаты
Простейшее варочное оборудование состоит из двух посуд
из заторного и одновременно фильтрационного чана (без обогре-
ва) и из сусловарочного котла. Чан снабжен заторным устрой-
ством (предзаторник), разрыхлителем дробины, с помощью
которого дробина также выгружается, и пропеллерной мешалкой,
которая приводится в действие, если поднят разрыхлитель. В дне
чана имеются выходные отверстия, являющиеся началом отвод-
ных труб, снабженных фильтрационными кранами, расположен-
ными в лотке, а также отверстие для спуска затора и для вы-
грузки пивной дробины. Все дно чана покрыто фильтрационными
ситами (ложное дно). Варочный котел имеет внутри пропеллер-
ную мешалку, обогревается прямым огнем, паром или другим
способом. В котле имеется поплавковый указатель уровня, в
заторно-фильтрационном чане — регистрирующий термометр.
106
Кроме того, варочный агрегат снабжен насосами для перекачки
заторов и мутного сусла, хмелеотделителем и сусловым насосом.
Простейшее варочное устройство пригодно только для мелких
пивоваренных заводов. За 24 ч на нем можно получить только
две варки, так что обслуживающий персонал используется нера-
ционально. При затирании
под фильтрационное дно
проникают неосахаренные
части дробленого солода,
которые могут вызвать за-
труднения при осахарива-
нии или снизить выход эк-
стракта.
Для больших заводов
более прйгодны агрегаты,
состоящие из четырех по-
суд, так называемые пар-
ные варочные агрегаты,
которые в ЧССР использу-
ются наиболее широко.
Этот тип варочных отде-
лений состоит из заторно-
го чана и заторного котла,
фильтрационного чана и
сусловарочного котла. В
заторном чане и заторном
котле затирают и кипятят
затор. После перекачки
затора в фильтрационный
чан заторный чан и затор-
ный котел готовы для по-
следующей варки, а в это
время в другой половине
варочного агрегата проис-
ходит фильтрация и кипя-
чение сусла с хмелем. Уст-
Рис. 8. Схема сдвоенного варочного от-
деления (ЗВУ).
ройство варочного отделе-
ния такого типа изобра-
жено на рис. 8. Оба чана
обычно размещены на верхней платформе, чтобы использовать
самотек, главным образом при фильтрации сусла, их не обогре-
вают.
Котлы расположены на нижней платформе, насосы, хмелеот-
делитель и остальное вспомогательное оборудование размещает-
ся под платформой. На парном варочном агрегате можно прово-
дить 3—4 варки за 24 ч, главным образом в зависимости от вре-
мени фильтрации заторов и продолжительности кипячения сусла
с хмелем.
107
108
Парные варочные агрегаты часто дополняют еще пятой ем-
костью, так называемым сборником сусла. Фильтрация первого
сусла, промывка пивной дробины и кипячение сусла с хмелем
продолжаются дольше, чем затирание, и поэтому в сборнике
сусла собираются первые фракции стекающего сусла в то время,
когда в сусловарочном котле еще заканчивается кипячение сусла
с хмелем. Тем самым получается такой запас времени, что можно
и при затянувшемся затирании и кипячении сусла с хмелем еже-
дневно производить на одну варку больше.
В отдельных случаях используются варочные агрегаты с тре-
мя посудами, состоящими из котла, в котором одновременно
производится затирание и кипячение заторов, фильтрационного
чана и сусловарочного котла. Заторный котел обеспечивает по-
догрев заторной массы. По сравнению с простейшим варочным
агрегатом трехпосудные варочные агрегаты имеют некоторые
преимущества и более высокую производительность.
На больших пивоваренных заводах с варкой больше, чем
400 гл, часто используют пятипосудные варочные агрегаты, со-
стоящие из двух заторных котлов, двух фильтрационных чанов и
одного сусловарочного котла. Эта комбинация выбирается тогда,
когда диаметр требуемого фильтрационного чана превышает нор-
мальные размеры. Используя два фильтрационных чана, уско-
ряют процесс фильтрации.
109
Следующей комбинацией являются шестипосудные варочные
агрегаты. Состав посуд такой же, как в пятипосудных варочных
агрегатах, однако в них два варочных котла.
Каждый варочный агрегат дополнен соединительными трубо-
проводами, связывающими отдельные посуды, необходимыми на-
сосами, арматурой, мешалками, термометрами и т. д.
В современных варочных отделениях пусковые и контроль-
ные приборы сосредоточены на пульте управления, находящемся
в центре варочного отделения. Варщик с этого места управляет
всем оборудованием и одновременно контролирует ход техноло-
гических процессов. В варочный агрегат входит также заторный
котел для переработки крахмалистых заменителей (несоложено-
го сырья), хмелеотделить, иногда экстрактор и приемник для
охмеленного сусла. Если горячее охмеленное сусло центрифуги-
руется, тогда в приемник для охмеленного сусла в варочном от-
делении после отделения хмеля спускается вся варка и только
из него охмеленное сусло перекачивается в центрифугу.
Варочные отделения на пивоваренных заводах являются наи-
более представительными помещениями и поэтому их оснащению
уделяют большое внимание. В настоящее время они делятся бе-
тонной платформой на две части. В нижней части находятся при-
воды и вспомогательное оборудование, в верхней — над плат-
формой выступает только верхняя часть варочных агрегатов,
снабженных соответствующей изоляцией и медным или желез-
ным кожухами со стойким лакокрасочным покрытием. Стены
варочного отделения бывают облицованы плиткой или покраше-
ны масляной краской. Варочное, отделение должно хорошо вен-
тилироваться и хорошо освещаться. Оно не должно быть слиш-
ком большим, чтобы заторы и фильтрующее сусло излишне не
охлаждались.
Современное варочное оборудование
Стремление наиболее экономно использовать тепловую энер-
гию, сэкономить место и снизить строительные и монтажные
расходы привело к конструкции так называемых блочных вароч-
ных агрегатов. Они состоят из цилиндрических или четырехгран-
ных аппаратов. По опубликованным данным [1] для блочного ва-
рочного агрегата с цилиндрическими аппаратами производитель-
ностью 250 гл холодного охмеленного сусла требуются помещения
площадью 7,5X15 м и высотой 12 м. Расположение аппара-
тов в блоке значительно сокращает тепловые потери от излуче-
ния и одновременно дает экономию капиталовложений на строи-
тельные и монтажные работы. Новым типом является также вер-
тикальный варочный агрегат, разработанный машиностроитель-
ным заводом (ЗВУ) в Градце Кралове. Схема этого варочного
агрегата, установленного на пивоваренном заводе «Гамбринус»
в Пильзне, приведена на рис. 9, а, б.
ПО
Блочные варочные агрегаты конструкции Штеклера (рис. 10)
отличаются от классических варочных агрегатов существенными
изменениями в конструкции. Четырехгранные аппараты, разме-
щенные один над другим, занимают меньшую площадь, чем ци-
линдрические, однако при этом работа мешалок и разрыхлитель-
ного механизма более сложна. Заторный чан снабжен спиральной
мешалкой, которая лучше перемешивает заторную массу, чем
пропеллерная мешалка в цилиндрическом аппарате. В четырех-
Рис. 10. Схема блочного варочного агрегата Штеклер — Циманн:
Л 2 — заторные котлы; 3— фильтрационный чан; 4— сборник сусла; 5 — сусловарочный
котел; 6 — конденсатор; 7—предзаторник; 8—мешалки; 9— выпускной клапан; 10—на-
сос для затора; 11— регулирующие заслонки; 12 — фильтрационная батарея; 13— фильт-
рационный манометр; 14 — шнек для дробины; /5 —насос для сусла.
гранном фильтрационном чане (рис. 11) все ножи разрыхлитель-
ного механизма движутся с одинаковой скоростью и поэтому счи-
тается, что промывание пивной дробины происходит более равно-
мерно, чем в цилиндрических чанах, в которых ножи, размещенные
в центре чана, движутся медленнее, чем ножи, расположен-
ные по периметру. Выгрузка пивной дробины также происходит
быстрее. Дно четырехгранного сусловарочного котла имеет фор-
му горизонтального полуцилиндра. Нагревательная система, рас-
положенная в нижней части котла, обеспечивает повышение тем-
lit
пературы на 3°С в минуту (рис. 12). Блок варочного агрегата,
состоящий из пяти посуд производительностью 400 гл холодного
охмеленного сусла (7000 кг засипи), имеет следующие размеры:
длина 12 м, ширина 4 м, высота 16 м. Отдельные аппараты могут
быть сконструированы по-разному; фильтрационный чан может
быть заменен заторным фильтр-прессом, размещенным вне бло-
ка. Ряд варочных агрегатов такого типа находится в эксплуата-
Рис. 11. Заторный (а) и фильтрационный (б) чаны блочного варочного агре-
гата.
ции с 1959 г. Вплоть до фильтрации все процессы в таком ва-
рочном агрегате управляются на расстоянии, или автоматизиро-
ваны.
Другой попыткой модернизировать варочное оборудование яв-
ляется гидроавтоматизированный варочный агрегат системы
Штайнекер — Ленц (рис. 13). Он состоит из устройства для
дробления увлажненного солода, четырехгранных заторных и
и сусловарочных котлов и круглого фильтрационного чана. Аппа-
раты размещены один возле другого горизонтально и от поме-
112
щения для обслуживающего персонала отделены стеной. Они
снабжены смотровыми стеклами, через которые можно следить
за состоянием жидкости в них. Обслуживающий персонал управ-
Рис. 12. Варочное отделение пивоваренного завода в Смихове.
Рис. 13. Четырехрезервуарное варочное отделение Штайнекер — Ленц:
/ — автоматические весы; 2 — прополаскивание солода; 3—мокрое дробление солода; 4т-
заторный и сусловарочный котел; 5 — хмелеотделитель; 6 — фильтрационный чаи; 7-*-ав-
томатический смеситель воды; 8 — щит управления.
ляет и контролирует технологический процесс только на пульте
управления. Все процессы, включая фильтрацию, могут быть ав-
томатизированы. Котел снабжен наклонно расположенной систе-
мой для обогрева перегретой водой (гидрокотел). Преимуществом
такого варочного агрегата является дробление увлажненного со-
лода и ускоренная фильтрация заторов, а также общее распо-
ложение аппаратов, дающее возможность автоматизировать весь
процесс. Варочные агрегаты такого типа уже установлены на
ряде мелких и средних пивоваренных заводов.
5—108 113
Во всех описанных выше типах современных варочных агрега-
тов процессы варки протекают точно так же, как в классических
варочных агрегатах.
Компоновка варочных агрегатов
Варочное оборудование размещается в отдельном специально
предназначенном для этого корпусе. Над варочным отделением
обычно находится солододробильное отделение, а иногда также
и смесители. Станция охлаждения сусла также бывает
расположена над варочным отделением. Здание должно нахо-
диться вблизи котельной и бродильного отделения, чтобы подвод
пара, воды и электроэнергии были как можно короче и не возни-
кали трудности при транспортировке охмеленного сусла на хо-
лодильные аппараты, а из них в бродильное отделение. Вблизи
варочного отделения должно быть место для отвода пивной и
хмелевой дробины. Канализация варочного отделения должна
быть достаточных размеров и оборудована так, чтобы в канали-
зацию не попадали грубые частицы пивной дробины и хмеля, ко-
торые отрицательно влияют на качество сточных вод.
Производственная мощность варочного отделения устанавли-
вается так, чтобы набор сусла как можно лучше соответствовал
требованиям производства и по возможности обеспечивал непре-
рывное наличие сусла. Слишком большой набор сусла повышает
мгновенный расход пара и тем самым вызывает неравномерность
его отбора. Для пивоваренных заводов, изготавливающих много
сортов пива, более подходит небольшой набор сусла. На неболь-
ших заводах также предпочтительней меньший набор сусла, что-
бы в течение зимних месяцев не возникали слишком большие пе-
рерывы между варками. В Чехословакии обычно строят варочные
отделения, рассчитанные на 250—350 гл холодного охмеленного
сусла. К этому объему приспосабливается объем бродильных ча-
нов так, чтобы одного чана было достаточно на объем одной вар-
ки. Известно, что затирание, фильтрация и кипячение сусла с
хмелем протекают более благоприятно в меньших емкостях, чем
в емкостях свыше 500 гл и больше.
Объемы отдельных аппаратов должны быть взаимно увязаны
и соответствовать предполагаемой максимальной засыпи. Раз-
меры их обычно приводятся в описаниях отдельных аппа-
ратов.
Варочные агрегаты наиболее интенсивно используются в ве-
сенние месяцы, когда создается запас на летний период. Чтобы
обеспечить этот резерв, набор сусла должен быть установлен с
учетом этого напряжения, исходя из пятидневного цикла в не-
делю. Количество варок для шестидневного производства в не-
делю, на которые можно рассчитывать в ЧССР, приведено в.
табл. 9.
114
Таблица 9
Количество варок для шестидневного производства в неделю
(Фридрих, цит. по Леберле—Шустеру)
Варочный агрегат Количество варок в неделю при заторах
трех двух ОДНОМ
Двухпосудный 13 15 17
Трехпосудный 16 19 21
Четырехпосуднын 26 26 26
Пятипосудный 29 33 40
Шестипосудный 29 37 50
Последовательность варок можно также отразить в плане-гра-
фике варок, который является хорошим средством для контроля
за правильностью отбора пара. Пример такого плана-графика
для пятиэлементного варочного агрегата (Непустил — Хаазе)
приведен на рис. 14.
Р.ис. 14. График варок:
/—заторный чан; 2 — заторный котел; з — фильтрационный чан; 4 — сборник сусла; 5 —
сусловарочный котел.
Общая годовая мощность варочного отделения равна коли-
честву набора горячего охмеленного сусла, умноженному на
коэффициент 0,84 и число варок в год. Для двухпосудного вароч-
ного агрегата принимается две варки в сутки, для двойного
(четырехпосудного) четыре варки в сутки. Номинальное количе-
ство рабочих дней в году равно 306. Учитывая отклонения между
зимними и летними месяцами, этот расчет можно применять толь-
ко для оценки использования варочного агрегата.
ЗАТИРАНИЕ
НАБОР ЗАТОРА
1
Смешиванием дробленого солода с водой начинается вароч-
ный процесс. Действие ферментов и дальнейший технологический
.процесс зависят от способа, каким было проведено затирание.
5* 115
Дробленый солод должен тщательно перемешиваться с водой,
при этом в зависимости от типа изготавливаемого пива, качества
перерабатываемого солода и способа затирания принимается
густота затора и температура. Набор воды на затор должен вы-
бираться с учетом промывной воды, чтобы пивная дробина в до-
статочной степени промывалась и не надо было при кипячении
сусла с хмелем выпаривать слишком много воды.
При производстве светлого пива, как правило, берут более
жидкие заторы и отварки.. В жидких заторах амилолиз протекает
интенсивнее, чем в густых заторах и образуется больше мальто-
зы. Поэтому пиво из жидких заторов сбраживается глубже.
Экстракт, задержавшийся в пивной дробине, имеет более низкую
концентрацию и поэтому легче вымывается водой, так что объем
промывной воды может быть меньше. Это благотворно действует
на цвет, который становится более светлым, и на вкус — более
тонким. Более жидкий затор облегчает также переработку плохо
растворенного солода.
Для темного пива выбирается более густой затор. Учитывает-
ся более глубокое расщепление солода, которое при производстве
темного солода происходит во время проращивания и сушке.
Более интенсивное кипячение заторов, обычное при производстве
темного пива, и связанная с ним более сильная клейстеризация
крахмала, также допускают использование более густых затор-
ных масс. Темное пиво меньше сбраживается и неблагоприятное
вкусовое влияние промывных вод не проявляется у него так от-
четливо, как у светлого пива.
Объем воды, используемой на затирание (налив), высчитыва-
ется согласно требованиям для данного сорта пива и с учетом
местных условий (производственное оборудование, интенсив-
ность кипячения заторов и т. д.). При производстве отдельных
видов пива объем налива должен быть постоянным, чтобы не из-
менилось качество пива. Приблизительно на 100 кг засыпи для
светлого пива приходится 5—6 гл воды и для темного — 4—5' гл.
Концентрация первого сусла при производстве светлого пива на
2—4% выше, чем концентрация готового охмеленного сусла (со-
отношение от 1,2 до 1,4: 1), при производстве темного пива 6—
8% (соотношение от 1,6 до 1,8: 1). Объем налива определяют по
следующей формуле:
S Г / 100- EpRv \ 0 / 100- EpRv \ "]
М ------- ------ --------------------£—
100 \ Ер J 100 ( Ер J '
где Mv — объем воды для затора (налив), л;
S — засыпь солода, кг;
Ер — желательная концентрация первого сусла, мае. %;
Rv — выход экстракта, %;
Ог — испарение при кипячении заторов, %.
Общий объем затора M=MV (налив) + Sv (объем засыпи, л).
116
ЗАТОРНЫЙ ЧАН
Заторный чан — это стальная, реже медная, емкость цилинд-
рической формы с плоским днищем (рис. 15). Переход от цилинд-
ра к днищу должен быть закруглен, а днище должно иметь сла-
бый наклон к спускному отверстию. Чан не обогревается и пред-
назначен для получения заторной массы и хранения частей
Рис. 15. Заторный чан (ЗВУ).
затора при перекачке их на кипячение. Чтобы части заторов не
охлаждались, цилиндрическую поверхность чана теплоизолиру-
ют. Изоляция защищена стальным кожухом. Чан имеет сфериче-
скую крышку, а также вытяжную трубу. Крышка и кожух изоля-
ции в хорошо оснащенных варочных отделениях иногда изготов-
лены из меди. На крышке имеются раздвижные дверцы, которые
служат для наблюдения, а также в качестве лазов.
Для смешивания солода с водой и перемешивания заторов
раньше использовали сложные приспособления самых разных
117
конструкций. В настоящее время применяются простейшие про-
пеллерные мешалки, размещенные вблизи днища. Пропеллеры
соответствующей конструкции при частоте вращения 30—
40 об/мин перемешивают затор около стенок и отбрасывают в
центр чана. Перемешивание затора должно быть интенсивным,
однако осторожным, чтобы излишне не измельчалась оболочка и
тем самым не затруднялась фильтрация. Учитывая, что 100 кг
дробленого солода в воде занимают объем от 0,7 до 0,8 гл, объем
чана, например, при наборе воды (наливе) 5 гл на 100 кг засыпи
должен соответствовать 7—8 гл на 100 кг засыпи.
К чану крепится предзаторник, через который поступает
дробленый солод и вода. Теплая и холодная вода перемешива-
ются в смесителе, снабженном термометром, а часто и расходо-
мером. В современных варочных отделениях регулировка темпе-
ратуры заторной воды проводится автоматически. Заторный чан
должен иметь термометр и термограф.
Заторное устройство, или предзаторник, устанавливается на
линии подвода дробленого солода из бункера в заторный чан.
Предзаторники бывают разной конструкции. Как правило, в
предзаторнике вода разбрызгивается и смачивает дробленый
солод, чтобы тонкие фракции, главным образом пудра, не распы-
лялись. В некоторых конструкциях стекающая вода образует
цилиндрическую завесу вокруг солода, который падает в центре.
Предзаторник должен обеспечивать быструю регулировку подачи
солода и воды, чтобы излишне не удлинить процесс затирания.
Внутренность предзаторника должна легко очищаться, и в нем
не должны скапливаться остатки мокрого солода. Конструкция
простейшего предзаторника приведена на рис. 16. Были также по-
пытки сконструировать прибор, в котором бы более совершенно
перемешивался солод с водой. В Англии часто используется затор-
ное устройство Steel, изображенное на рис. 17. Однако заторные
устройства этого типа не нашли широкого применения.
На двухпосудных варочных агрегатах затирание проводится
прямо в фильтрационные чаны. В этом случае к обычному осна-
щению фильтрационного чана добавлена пропеллерная мешалка,
которая запускается при затирании и при перемешивании затора,
после окончания этих работ мешалка поднимается вверх к плечам
разрыхлителя над поверхностью затора. Чан снабжен также ком-
муникацией для подачи дробленого солода, иногда оборудован-
ной предзаторником, а в фильтрационном дне имеется отверстие
для спуска заторов. Кроме двух скоростей для разрыхления и
выгрузки пивной дробины коробка передач комбинированного
фильтрационного чана должна быть снабжена еще третьей ско-
ростью для пуска пропеллерной мешалки.
Вместо заторных чанов в последнее время часто используются
заторные котлы. Их оснащение и объем такие же, как у заторных
чанов. Однако дно приспособлено для обогрева паром так, что
затор может подогреваться. Для регулировки и поддержания
118
температуры это удобно; иногда подогревом затора заменяется
кипячение отварок.
В США в связи с укороченным процессом затирания при одно-
временной переработке больших количеств крахмалсодержащих
заменителей солода большое внимание уделяется тщательному
Рис. 17. Заторное
устройство Ште-
ель:
/ — подача солода;
2 — подача воды; 3 —
приводы шнека и ме-
шалки; 4 — шнековый
транспортер; 5 — ме-
шалка.
Рис. 16. Предзаторник (Фермаин):
1 — подача солода; 2— крышка очисти-
тельного отверстия; 3 — подача воды;
4— клапанный затвор выпускного от-
верстия.
перемешиванию заторов. Кроме
комбинированных мешалок, при-
менявшихся и в ЧССР, там ис-
пользуются также горизонталь-
ные заторные аппараты. На валу
в центре цилиндра укреплены спи-
ралевидные плечи, из которых
наружные приводят затор в вих-
ревое движение в одном направ-
лении, а внутренние — в противо-
положном (double-spiral mixing).
Движение медленное и осторож-
ное и затор при этом хорошо пе-
ремешивается. Нижняя часть ци-
линдра имеет паровую рубашку
и может подогреваться.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ЗАТИРАНИЯ
Как уже отмечалось, объем набора воды (налива), состав и
масса засыпи для затирания определяется в зависимости от типа
изготавливаемого пива. Температура заторной воды устанавли-
вается в зависимости от способа затирания. По этой температуре
заторы делятся на заторы в холодной, теплой и горячей воде.
Перед началом затирания в заторный чан наливают столько
воды, чтобы мешалка была почти закрыта. Потом мешалка при-
водится в действие и дробленый солод начинает медленно посту-
119
пять в предзаторник, в котором он перемешивается с водой. Сна-
чала затор должен быть густым, чтобы солод лучше перемешал-
ся с водой и не образовались комки. Остаток воды добавляют
только после затирания всей засыпи. Потом затор еще некоторое
время перемешивается, чтобы температура выравнялась во всем
его объеме. После затирания в котел спускают первую отварку и
начинают кипячение. Никогда не следует излишне ускорять зати-
рание, для основательного перемешивания требуется 15—20 мин.
Заторы из светлых солодов имеют молочный цвет и темнеют
только под действием ферментов и кипячения затора; запах их
чисто солодовый. Заторы из темных солодов темнее и имеют
ароматный запах. На ход процесса затирания и на результат
влияет перемешивание затора, время и температура затирания.
Современным требованиям хорошо отвечает пропеллерная ме-
шалка, расположенная вблизи дна, обеспечивающая подъем тя-
желых осаждающихся частиц. Затор должен вращаться так,
чтобы он поднимался к периметру чана и падал в середину. При-
менявшиеся ранее сложные ротационные мешалки требовали
большей подводимой мощности и хуже чистились. Однако нельзя
не заметить, что некоторые старые устройства перемешивали
дробленый солод с водой очень хорошо. Они были лучше, чем
более поздние лопастные мешалки, которые приводили затор
только в ротационное движение. Их эффективность повышалась
с помощью решеток, укрепленных на корпусе чана, однако при
этом хотя решетки и улучшали перемешивание, они часто излиш-
не дробили оболочки.
Время и температура при собственно затирании не оказывают
существенного влияния на образование экстракта, потому что
ферментативные реакции только начинаются. Виндиш и сотруд-
ники [2] изучали влияние температуры и времени в заторе плот-
ностью 100 кг засыпи на 4 гл воды. Результаты, которые они по-
лучили, приведены в табл. 10.
Таблица 10
Влияние температуры и продолжительности затирания на действие ферментов
Наименование Количество экстракта и белков, г на 100 г в зависимости от времени затирания, мин
0 15 30 60 0 15 30 60
Температура 20°С Температура 40°С
Весь экстракт 16,2 17,4 17,6 18,3 16,2 19,4 20,7 22,8
Сбражив аемый экст - ракт 9,3 10,1 10,2 10,4 9,3 11,3 12,1 13,4
Растворимые белки 2,58 2,71 2,71 2,85 2,85 2,88 3,08 3,38
Стойкорастворимые белки 1,75 1,81 1,81 1,92 1,75 1,99 2,16 2,41
120
Из данных, приведенных в табл. 10, ясно, что не только при
затирании, но и в остатке заторной массы после спуска первой
отварки влияние времени на образование экстракта довольно
незначительно. Кроме веществ, присутствие которых определяет
количество и состав экстракта, при затирании в раствор перехо-
дят и другие вещества, которые могут повлиять на вкус и пени-
стость пива.
Этим объясняется известное из практики положительное влия-
ние затирания холодной водой, при котором некоторые из этих
веществ переходят в раствор.
Холодный затор доводят до требуемой температуры путем на-
гревания. Часть воды, необходимой для анализа, спускают в ко-
тел и нагревают до кипения. После окончания затирания дробле-
ного солода затор нагревается за счет того, что в него при
постоянном перемешивании подают горячую воду. При этом она
должна поступать медленно, чтобы при местном перегреве не
повреждались ферменты солода. Объем горячей воды для нагре-
вания определяют по ранее приведенной формуле расчета объема
налива. Чтобы компенсировать охлаждение содержимого чана и
потери, возникающие при перекачке горячей воды, на практике
всегда нагревают несколько большее по сравнению с расчетным
количеством воды.
Небольшие отклонения в температуре заторной массы и объ-
еме налива не имеют значения.
Раньше затирание проводили холодной водой и при трехотва-
рочном способе нагревание доводили до 35—38°С. Однако при
нагревании всегда теряется время, поэтому в настоящее время
затирание ведут в воде, нагретой до 35°С, и нагревают только
при двухотв арочном способе до 50—52°С.
Холодное затирание применяли при переработке темного со-
лода и главным образом при переработке плохо растворенных
солодов, если предполагалось, что это облегчает активацию фер-
ментов и тем самым компенсируются недостатки, возникшие при
проращивании. Иногда затирание растягивают на 8—12 ч. Такое
продолжительное затирание, называемое экстрагированием, по-
вышает выход экстракта. По Леберле, при экстрагировании выход
экстракта повышается на 2%, но из них только около 1% прихо-
дится на крахмал и белки, а остаток на вещества, влияние кото-
рых на пиво отрицательно и проявляется в резком вкусе и более
интенсивном цвете пива (пентозаны, горькие вещества из оболо-
чек и т. д.). При экстрагировании должна удерживаться темпе-
ратура затора ниже 20°С, иначе существует опасность инфекции.
При высоком требовании к качеству современных солодов экстра-
гирование не применяется. Более подробно о направлениях даль-
нейшего совершенствования процессов затирания будет изложено
ниже при описании процессов осахаривания заторов.
121
ПОДГОТОВКА КРАХМАЛИСТЫХ
ЗАМЕНИТЕЛЕЙ СОЛОДА
Крахмалистые заменители солода (если их применять свыше
10% к массе затора) нельзя затирать одновременно с солодом,
так как они могут неосахариться. Ячмень, пшеница, рис и другие
несоложеные зернопродукты содержат крахмал в первоначаль-
ной высокомолекулярной форме, поэтому осахарить его под дей-
ствием солодовых амилаз можно только после предварительной
клейстеризации. Температура клейстеризации разных видов
крахмала различна и колеблется даже у крахмалов одного про-
исхождения в зависимости от структуры зерна. Поэтому у крах-
малов из несоложеных материалов температура клейстеризации
в зависимости от использованного вида несоложеных материалов
колеблется от 55 до 85°С. Самую высокую температуру клейсте-
ризации имеет рисовый крахмал, зерна которого наиболее мел-
кие. Некоторые его виды клейстеризуются по Ле Корвайзье толь-
ко при температуре выше 80°С; следовательно, обычно применяе-
мая температура 75°С не является эффективной. Подобные
выводы были сделаны и в ЧССР, поэтому необходимо при пере-
работке несоложеных материалов соблюдать некоторую осторож-
ность.
Чтобы облегчить доступ воды к зернам крахмала, крахма-
листые заменители нужно измельчать в тонкую крупку или гру-
бую муку. Грубая крупка или более крупные части эндосперма
хуже смачиваются и тем самым задерживают клейстеризацию и
последующее разжижение и осахаривание.
Однако клейстеризации отдельных заменителей солода путем
нагрева с водой технически затруднительна. Образующийся гус-
той клейстер легко подгорает и этому нельзя помешать даже ин-
тенсивным перемешиванием. Поэтому при затирании заменителей
добавляют 10—20% солода с хорошей амилолитической актив-
ностью и разжижающей способностью. Разжижающий компонент
солодовой а-амилазы постепенно разжижает крахмальный клей-
стер, образующийся в виде вязкого геля, и затор из несоложеных
материалов тем самым разжижается. Однако разжиженный клей-
стер осахаривается лишь в незначительной мере. Необходимо
еще, чтобы затор из несоложеных материалов был жидким, для
чего к 100 кг засыпи добавляют не менее 5 гл воды.
Если несоложеные материалы перерабатывают в количестве
от 8 до 10% всей засыпи, то их можно добавлять в первый затор
без предварительной обработки. Потом затор нагревают не-
сколько медленнее и интенсивнее кипятят 30 мин. Если исполь-
зуют указанное, относительно небольшое количество заменителей
солода, то заторная масса при дальнейшем затирании, как прави-
ло, полностью осахаривается. При использовании большого ко-
личества несоложеных материалов самостоятельный затор.их не-
обходимо предварительно подвергать тепловой обработке. Перед
122
затиранием солода приготавливают затор из несоложеных мате-
риалов с добавкой 15—20% солода. Несоложеные материалы
вместе с солодом затирают в заторном котле сначала в воде, на-
гретой до 35—37°С. Заторную массу делают сначала густой, что-
бы дробленый солод лучше перемешивался с водой, а потом
медленно разбавляют водой так, чтобы на 100 кг засыпи прихо-
дилось 5 гл воды. Потом затор медленно нагревают (около 2°С
в 1 мин). В выдержке при температуре белковой паузы нет необ-
ходимости. При достижении температуры 75—80°С, т. е. макси-
мальной температуры для деятельности ферментов, затор выдер-
живают 10 мин; предполагается, что при достижении этой темпе-
ратуры почти весь присутствующий крахмал клейстеризуется,
потом затор быстро доводят до кипения и кипятят 30 мин. Про-
кипяченным затором несоложеных материалов нагревают приго-
товленный тем временем солодовый затор. При проверке этого
процесса в экспериментальном центре Прага — Браник были
получены хорошие результаты.
Для подготовки риса Ле Корвайзье рекомендует процесс
изменять таким образом, чтобы рисовый затор нагревался снача-
ла до 85—90°С, тем самым обеспечивается клейстеризации крах-
мала. Потом затор охлаждается до 70—75°С, добавляется солод,
с помощью которого крахмальный клейстер очень быстро разжи-
жается, и затор кипятится еще раз. Этот процесс в разных вари-
антах с успехом использовали в ЧССР.
С учетом современного баланса солода и по экономическим
соображениям выгодно применение несоложеного ячменя. Не-
большие доли этого заменителя, по составу близкие солоду, мож-
но перерабатывать прямо в дробленом виде или в виде хлопьев.
В последнее время Цуржин и Фактор в ПВС Браник [24] разрабо-
тали процесс переработки несоложеного ячменя запариванием в
заторном котле и прямым использованием запаренной массы.
Как оптимальный, с точки зрения пивоваренной технологии, они
предложили следующий процесс.
В заторный котел наливают необходимое количество горячей
воды (2,5 гл на 100 кг ячменя) и в нее засыпают дробленый яч-
мень, предназначенный для переработки. Потом содержимое на-
гревают паром, подводимым снизу при открытом продувочном
вентиле за 5—10 мин до кипячения. Приблизительно спустя
10 мин после начала кипения (когда воздух выпущен) продувоч-
ный вентиль закрывают и подачу пара снизу устанавливают так,
чтобы избыточное давление поднималось на 0,1 МПа (1 атм) в
течение 15 мин. После достижения избыточного давления 0,3 МПа
(3 атм), т. е. через 45 мин открывают подачу пара сверху настоль-
ко, чтобы избыточное давление поднялось за 5 мин до 0,38 МПа
(3,8 атм). Потом оба подвода пара закрываются и масса тут же
начинает перекачиваться. Время запаривания нужно соблюдать,
поскольку при удлинении процесса ячменный крахмал начинает
карамелизоваться.
123
Рис. 18. Резервуар для обработки
заменителей солода (Циманн).
/ — подача несоложеного сырья; 2 —
обогреваемое коническое дно с мешал-
кой на средние и скорые обороты; 3 —
выпускное отверстие; 4 — затвор для
поднятия давления в котле.
В качестве лучшего варианта авторы рекомендуют добавлять
запаренную массу в воду для затирания, где легко можно испра-
вить температурные отклонения. При добавке запаренного ячме-
ня к первому затору сначала спускают часть затора, в которую
выпускают содержимое заторного котла, после чего его дополня-
ют до требуемого объема, одна-
ко конечная температура зато-
ра в этом случае колеблется.
Авторы рекомендуют заме-
нять солод несоложеным ячме-
нем до 15% в пересчете на стан-
дартный солод. При переработ-
ке предварительно запаренного
несоложеного ячменя не возни-
кает никаких трудностей. Един-
ственным отклонением являет-
ся несколько неспецифический
запах затора в начальной фазе
варочного процесса, который
постепенно исчезает и уже в
охмеленном сусле при его пере-
качке незначителен.Переработ-
ка несоложеного предваритель-
но запаренного ячменя сущест-
венно не влияет на качество
конечного продукта. Здесь не
имеют места ни терпкий прив-
кус, ни резкая горечь, которые
обычно образуются при экстра-
гировании горьких веществ из
оболочек при прямой перера-
ботке дробленого ячменя. Од-
нако пиво имеет более низкую
степень сбраживания и более
низкое содержание азотистых
веществ.
В варочных отделениях с не-
сколькими агрегатами при не-
прерывном производстве целесообразно использовать для приго-
товления заменителей специальные емкости, предназначенные
только для этой цели, чтобы было больше времени для проведе-
ния требуемых процессов. Для этой цели используются простей-
шие аппараты, снабженные подогревательным устройством и ме-
шалкой (рис. 18). Раньше использовали также закрытые запароч-
ные котлы, чтобы крахмалистое сырье можно было кипятить при
повышенном давлении. Таким образом, можно было сократить
время кипячения и время приготовления заменителей солода.
При этом выход их в некоторых случаях был выше. Запарочные
124
котлы использовали во время- войны прежде всего для перера-
ботки кукурузы. Однако кипячение под давлением неблагоприят-
но отражается на вкусовых качествах, что вероятнее всего связа-
но с тем, что кукуруза не была хорошо очищена от ростков, со-
держащих много жира. В настоящее время такие запарочные
аппараты не используют и несоложеные материалы перерабаты-
вают методами, которые были указаны выше. Аппараты для под-
готовки заменителей солода размещают в варочных отделениях,
как правило, под платформой.
В последнее время ряд авторов исследуют также возможность
применения зеленого (несушеного) солода для производства
охмеленного сусла. Этой проблематикой в ЧССР подробно зани-
мались Моштек и Дир {33, 34]. Они установили, что охмеленное
сусло для темного пива, изготавливаемое при использовании зе-
леного солода вместо сушеного, содержит больше азотистых
веществ и экстрагируемых хлороформом горьких веществ. Саха-
ристость и сбраживаемость экстракта зависят от степени измель-
чения зеленого солода и от действительного использования
активности ферментов солода. При изготовлении темного пива
с использованием 50% зеленого солода это влияние на вкус и
запах установлено не было, пиво имело хорошую коллоидную
стабильность, было резким, органолептически стойким и отлича-
лось исключительной пенистостью и стабильностью пены.
Карел [35, 36] решает вопрос переработки зеленого солода на
светлое пиво, пытаясь заменить эффект сушки солода кратковре-
менной выдержкой сусла, полученного из зеленого солода и яч-
меня, при высокой температуре и высоком давлении с резким
сбросом давления, и имел в виду в результате этой операции по-
лучить пиво по вкусу и аромату, соответствующее обычному
пиву.
Эти попытки, однако, не вышли за рамки исследований.
Стремление заменить сушеный солод зеленым, например, зеле-
ным солодом короткого ращения, преследует главным образом
экономические цели.
ВАРОЧНЫЕ КОТЛЫ
Котлы, входящие в варочные агрегаты, служат для кипячения
заторов и для варки сусла с хмелем. Обычно это цилиндрические
аппараты с плоским, полукруглым или вогнутым внутрь дном,
которые можно обогревать. Форма дна различна в зависимости
от способа обогрева и конструкции котла. Котлы изготавливают
из стали или из меди, иногда со стальным цилиндром и медным
дном. Медь является лучшим проводником тепла и лучше фор-
муется. Котлы покрывают сферическими крышками, снабженны-
ми вытяжной трубкой и дверцами. Крышки внутри быстро кор-
родируют и поэтому их тоже часто изготавливают из меди.
125
Вытяжная труба должна быть хорошо рассчитана, чтобы обеспе-
чить правильную тягу и выпаривание; ее диаметр должен соот-
ветствовать */зо или 'До площади поверхности. Внизу вытяжная
труба снабжена желобком для улавливания конденсата, который
отводится с помощью трубки для отходов (он не должен стекать
в затор или сусло). Тепло вторичных паров, уходящих через вы-
тяжную трубу сусловарочных котлов, используют в испаритель-
ных конденсаторах. Однако надо иметь в виду, что из-за несовер-
шенства конструкции конденсатора может снижаться тяга в вы-
тяжной трубе.
Заторный котел так же, как заторный чан, снабжен пропел-
лерной мешалкой (25—35 об/мин), с помощью которой заторы
перемешиваются при нагревании, иногда и при кипячении, чтобы
не подгорали. У котлов, обогреваемых паром, мешалка приводит-
ся в действие электромотором снизу через коробку передач.
В сусловарочном котле, в который поступает только прозрачное
сусло, мешалка не нужна. Тем не менее и в сусловарочных кот-
лах часто монтируют мешалку, чтобы можно было перемешивать
хмель, главным образом при перекачке сусла или для того, чтобы
при движении сусла повышалось испарение.
В двухпосудных варочных агрегатах один котел служит для
кипячения заторов и варки сусла. В спареных варочных агрега-
тах объем заторных котлов из-за меньшего объема заторов мень-
ше; обычно котлы рассчитывают на 3—4 гл на 100 кг засыпи.
У сусловарочных котлов, которые должны вмещать весь объем
сусла до кипячения (первое сусло и промывные воды), принима-
ют объем 7—9 гл/100 кг засыпи. Если вырабатывают более сла-
бые сорта пива, то лучше рассчитывать объем котла на объем
готового холодного сусла. Однако при этом надо учитывать, что
объем горячего сусла по сравнению с объемом холодного сусла
почти на 4 % больше и, кроме того, в процессе кипячения подле-
жит испарению 12—15% от первоначального объема набранного
сусла. Необходимо также предусмотреть свободное пространство
над поверхностью сусла в котле при интенсивном кипячении его
примерно 20% от объема котла. В результате практически пол-
ный объем сусловарочного котла должен на 40—50% превосхо-
дить объем готового холодного сусла. Чтобы сусло хорошо про-
кипятилось, оно не должно быть в котле в слишком высоком слое.
В старых варочных порядках его слой не превышал обычно 1,50 м,
и поэтому всегда хорошо коагулировали горячие взвеси (брух)
и было хорошее испарение. Сейчас требуется, чтобы высота слоя
сусла была не больше радиуса котла и соотношение высоты слоя
сусла к диаметру котла было 1 : 2.
Варочные котлы должны быть снабжены термометром и тер-
мографом.
Объём затора или сусла определяется с помощью поплавково-
го уровнемера. Обычно внутри котла в верхней части цилиндра
ближе к дверцам закреплено также направляющее устройство
V№
для измерительной штанги для контроля объема сусла, независи-
мо от поплавкового уровнемера. Размещение остальной арматуры
и общее устройство котла приводятся на рис. 19.
Важно, чтобы в варочных котлах достигалось интенсивное ки-
пячение, которое обычно контролируется по пароотделению. Оно
зависит от способа обогрева, размера обогреваемой поверхности
и конструкции котла. Котлы, используемые в ЧССР, имеют паро-
Рис. 19. Заторный сусловарочный котел (ЗВУ).
отделение 5—8%/ч, высокопроизводительные котлы с дополни-
тельными обогревательными элементами — 12—15%/ч. Кипяче-
ние сусла с хмелем должно быть вихревым, чтобы в сусле хорошо
коагулировали горячие взвеси и сусло получалось с блеском. Это
обеспечивается линзообразной формой дна или всего котла, мест-
ным подогревом и т. д. (рис. 20).
Варочные котлы можно обогревать или непосредственно огнем
(уголь, масло, газ) или паром, иногда перегретой водой. Раньше
использовалось исключительно отопление прямым огнем. Однако
этот способ неэкономичен, поскольку нужно одновременно обо?
гревать топку и кладку котла. Другим его недостатком является
427
то, что после перекачки затора котел нельзя быстро охладить,
обслуживание его трудоемко и дно быстро прогорает так, что по-
вышаются расходы на ремонт. При прямом сжигании использу-
ется только 40—50% калорийного эквивалента угля. Улучшения
нельзя добиться даже путем использования тепла дымовых газов
Рис. 20. Сусловарочиый котел с отопительной линзой.
в подогревателях или циркуляторах теплой воды, не говоря уже
о том, что эти устройства быстро корродируют и их нужно часто
чистить. Отопление углем, кроме того, можно использовать толь-
ко для котлов небольшого объема (до 300 гл), поскольку пло-
щадь обогрева нельзя увеличивать пропорционально объему кот-
ла. Обогреваемая площадь отвечает при прямом нагреве огнем
у медных аппаратов от 0,1 до 0,16 м2/гл объема котла, у стальных
от 0,13 до 0,20 м2/гл. Используя масло или газ, прямой нагрев
упрощают, и им легче управлять. Однако стоимость, рассчитывае-
мая на калорийный эквивалент, превышает у этих двух видов
топлива стоимость угля, и поэтому их используют только там,
где для этого существуют благоприятные условия. По этим же
причинам не нашел распространения обогрев электричеством, ко-
128
торый имеет, кроме того, такой же недостаток, как и отопление
прямым огнем, т. е. нагревательная система аккумулирует тепло
и слишком медленно охлаждается. У газовых котлов новой кон-
струкции можно достичь к. п. д. 78% при испарении 11,7 гл/ч
(Циеманн).
Рис. 21. Отопление сусловарочиого котла жидким топливом (Циемани):
/—5 — вытяжная труба н крышка котла; 6 — дверцы: 7 — смотровое стекло; 8 —• термо-
метр; 9 —изоляция; /0—воздушные каналы и отвод газов сгорания; 11 — мешалка; 12—
ударная пластина; 13 — лестница; 14 — предохранительный клапан; 15— масляная горел-
ка; 16 — выпускное отверстие; 17 — регулировка выпуска.
Два разных способа обогрева варочных котлов жидким топли-
вом и газом схематически изображены на рис. 21 и 22.
Более экономичным, а также технически более выгодным яв-
ляется нагрев паром. Подачу пара легко регулировать, сусло
можно легко довести до кипения и, если прекратить подачу пара,
кипение быстро прекращается. Конструкция паровых котлов бо-
лее простая, обслуживание легче и тепло используется лучше.
У котлов современной конструкции с возвратом конденсата в
паровой котел пар используется на 90—95%. При расчете потерь,
возникающих при производстве пара, использование тепла паро-
12»
вых котлов колеблется от 65 до 67%. Подвод тепла варочных
котлов с паровым обогревом лучше, чем у котлов с нагревом
огнем; обогреваемая поверхность у медных аппаратов составляет
от 0,05 до 0,08 м2/гл объема, у стальных от 0,07 до 0,11 м2/гл.
С технологической точки зрения предпочтительней обогрев
прямым огнем. У старых четырехгранных котлов прямо над топ-
Рис. 22. Газовый варочный агрегат (ЗВУ):
1 — изоляция котла; 2— котел; 3—рама с инфракрасным обогревателем; 4 — предохрани-
тельный клапан; 5 — распределение газа в инфракрасных обогревателях; 6 — газовая ар-
матура; 7 —отведение сусла; 8 —• управляемый на расстоянии клапан.
кой возникал местный перегрев, вызывающий интенсивное дви-
жение охмеленного сусла, кипятящегося в котле. Испарение в
этих котлах очень большое, сусло имеет грубый брух и получает-
ся с блеском. У топок новейших конструкций подвод тепла рас-
пределен лучше для того, чтобы дно котла так быстро не прого-
рало. Дно котла для прямого огня было первоначально прямым;
новейшие конструкции имеют сферическое дно, умеренно вогну-
тое внутрь. Для лучшего использования тепла у котлов с прямым
подогревом огнем обогревается также низ цилиндрической части
котла.
По данным разных авторов, температура непосредственно под
дном котла колебалась в пределах 700°С (в некоторых случаях
около 1000°С), в цилиндрической части около 400°С. Возникло
130
предположение, что высокие температуры являются причиной
частичной карамелизации сахаров, с чем связан более полный
вкус и более темный цвет сусла, сваренного в этих котлах. Одна-
ко охмеленное сусло перемещается над дном и поэтому его тем-
пература только на несколько градусов (1—3°С) выше, чем тем-
пература остального сусла. Высокие температуры в топке не
могут быть причиной карамелизации, а могут вызывать только
более интенсивное кипение сусла [3]. Иначе действует прямой на-
грев в заторном котле. В нем дно и стенки цилиндра пустого или
частично наполненного котла после откачки затора перегревают-
ся в результате выделяющегося тепла из кладки топки. При по-
вторном спуске затора первые части его, приходящие в непосред-
ственное соприкосновение с перегретыми местами, могут быстро
испариться и подвергнуться другим изменениям, главным обра-
зом в цвете и вкусе. Эти изменения, хотя и несущественны, явля-
ются причиной того, что некоторые пивоваренные заводы
(«Праздрой» в Пильзене) еще придерживаются прямого отопле-
ния котлов. А вообще от подогрева прямым огнем отказываются,
и на больших заводах им пользуются в редких случаях.
Техника обогрева котлов паром постоянно совершенствуется
и отыскиваются способы, лучше всего удовлетворяющие техноло-
гическим требованиям. Первоначально при переходе на подогрев
паром в старых котлах устанавливались медные обогревающие
змеевики, в которые впускали пар, а из них отводили конденсат.
Использование тепла при применении змеевиков хотя и очень
хорошее, однако сусло нагревалось медленно и даже при кипяче-
нии с хмелем не прогревалось по всему объему равномерно, и
должно было перемешиваться мешалкой. До тех пор, пока вся
нагревательная система не оказывалась погруженной в сусло,
грозила опасность, что затор или сусло подгорят даже при пере-
мешивании. Испытывали также отопление вращающейся паровой
спиралью из медных трубок диаметром 60—90 мм, однако этот
способ не оправдал себя. Варочные котлы, обогреваемые одним
только паровым змеевиком, в ЧССР не применяются; иногда
змеевик служит только для дополнительного подогрева сусла при
кипячении.
В трубки пар может подводиться под более высоким давлени-
ем, следовательно, и при более высокой температуре.
Дно котла, обогреваемого паром, обычно сферическое или
вогнуто внутрь; оно сдвоенное и состоит из собственно дна и
наружного кожуха. Обе части прочно соединены заклепками и
снабжены чугунным центром, через который проходит вал ме-
шалки, а сферическое дно имеет также выпускное отверстие.
К паровой рубашке подводится пар избыточным давлением от
0,15 до 0,25 МПа (1,5—2,5 ат), чему соответствует температура
от 127 до 138°С. При впуске пара в паровую рубашку воздух
выводится через соответствующий продувочный вентиль. Конден-
сат отходит в специальный улавливатель, паровая рубашка долж-
131
на быть снабжена предохранительным клапаном для случая, если
давление поднимается выше допустимого максимума.
Для повышения эффективности паровую рубашку и дно котла
иногда изготовляют в виде линзы; в этих случаях паровая ру-
башка делится на две части: в нижнюю часть подводится пар низ-
Рис. 23. Сусловарочный котел с перколято-
ром.
Рис. 24. Отопление котла напорной (перегре-
той водой (Штайнекер).
Рис. 25. Различные спо-
собы обогрева котла
(Циеманн).
ким избыточным давление 0,15—0,2 МПа (1,5—2 ат), в вогнутую
часть (линза) пар давлением 0,4—0,5 МПа (4—5 ат) и темпера-
турой 164°С. Разница в температуре дна и линзы вместе с вогну-
тостью дна приводят к тому, что кипящее сусло «перекатывает-
ся», тем самым облегчается подвод тепла и предотвращается
перекипание сусла.
Варочные котлы, главным образом их дно, должны быть хо-
рошо изолированы, чтобы предотвратить потерю тепла. В вароч-
ных котлах большой емкости (500 гл и более) слой сусла бывает
132
таким высоким, что при подогреве только снизу оно не могло бы
достаточно прокипеть. Поэтому в центре котла монтируют раз-
личные дополнительные устройства (цилиндры, спирали), в кото-
рые подводится пар более высокого давления. Особенно часто
такие устройства (перколяторы) используются в США, где, как
правило, котлы имеют емкость 700 гл (рис. 23).
Новым способом является отопление котлов перегретой водой.
Ко дну котла приваривают трубки, по которым циркулирует
перегретая вода. При избыточном давлении 0,4—0.7 МПа (4—
7 ат) вода имеет температуру 130—160°С и закачивается прямо
из парового котла в систему, обогревающую дно варочного кот-
ла. Умеренно охлажденная вода потом снова возвращается в па-
ровой котел. При хорошей изоляции дна и всей системы коэффи-
циент использования тепла довольно высокий и регулировка
температуры не представляет трудностей. Расходы несколько воз-
растают из-за перекачки перегретой воды из котла в систему и
обратно. Разные варианты отопления и формы котлов представ-
лены на рис. 24 и 25.
ЦЕЛЬ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ
ЗАТИРАНИЯ
Целью затирания является перевод в водный раствор нераст-
воримых частей засыпи, главным образом всего крахмала и части
белков. Для расщепления этих высокомолекулярных соединений
зернового эндосперма на растворимые используются реакции, ка-
тализированные ферментами солода. При затирании водой про-
исходит также экстрагирование небольшого количества раствори-
мых компонентов засыпи (самое большее 15—17%).
Сущность затирания состоит в основном в том, что затор или
чаще его части постепенно нагреваются до температуры осахари-
вания. В практике различается два основных типа затирания —
инфузионное и декокционное.
Инфузионное затирание использует одновременно все фер-
менты, содержащиеся в обрабатываемом солоде таким образом,
что весь затор постепенно нагревается до температуры осахари-
вания без дальнейшего кипячения. Этот простой способ исполь-
зуется в настоящее время только при производстве пива верхо-
вого брожения. В ЧССР он совсем исчез в связи с переходом на
низовое брожение.
На чехословацких пивоваренных заводах в настоящее время
применяется декокционное затирание. Общим признаком всех
декокционных процессов является медленный подогрев от одной
до трех частей заторов (отварок) до температуры осахаривания
и кипячение (декокция) осахаренного затора. При этом объем
каждой отварки выбирается так, чтобы при перекачке прокипя-
ченной отварки к остатку температура всего затора поднимается
до требуемой. Для декокционных процессов характерно постепен-
133
ное снижение концентрации ферментов путем кипячения заторов.
Кроме инактивирования всех ферментов при кипячении клейсте-
ризуются остатки неосахаренного крахмала и позднее это облег-
чает их доосахаривание.
Ферментативное расщепление при затирании прямо связано
с гидролитическими процессами, начавшимися при солодораще-
нии. Однако при проращивании в среде, содержащей только
необходимую вегетационную воду, и при низких температурах
реакции протекают медленно и неполно. И наоборот, в варочном
отделении они протекают прямо в воде и при оптимальных тем-
пературах, так что эти реакции быстрее и в определенном смысле
полнее, главным образом, если речь идет о действии на крахмал.
В практике при затирании следует выбирать такой процесс,,
при котором продукты расщепления крахмала и белка, образую-
щие главную долю растворимого экстракта, имели бы состав,
качественно отвечающий характеру изготавливаемого пива. Од-
новременно нужно обеспечивать более высокий выход экстракта
из перерабатываемого сырья.
Качественный состав экстракта сусла зависит от состава при-
меняемой засыпи. Прямое влияние имеет также химический со-
став используемой на затирание воды и технологический процесс
при затирании.
Состав засыпи изменяется в зависимости от изготавливаемого
типа пива и иногда от особых требований к его вкусу, цвету, пе-
нистости и стойкости. Наряду с чисто солодовым пивом часто
изготавливают пиво из смеси солода с заменителями. Чем больше
активных ферментов содержит солод и чем лучше он растворен,,
тем легче протекает гидролитическое расцепление при затирании.
Крахмалистые заменители солода или, как их называют, несоло-
женые материалы,-—это всегда продукты растительного проис-
хождения с минимальным содержанием ферментов, которые не
могут осахарить крахмал, содержащийся в них. Поэтому их не-
обходимо перерабатывать вместе с солодом, богатым фермента-
ми. Содержание и активность ферментов в перерабатываемом
сырье играют основную роль при выборе процесса затирания.
Влияние применяемой при затирании воды на каталитиче-
скую эффективность солодовых ферментов может быть отрица-
тельным и положительным. Известно, что карбонатные воды ней-
трализуют кислые соли из солода, тем самым повышается pH
заторов относительно оптимума солодовых амилаз, который рас-
положен в более кислых областях, а поэтому скорость реакций
снижается. Сульфаты щелочноземельных металлов, наоборот,
повышают кислотность. Отрицательное влияние карбонатных вод.
можно несколько выравнять применением выдержки при темпе-
ратуре 35°С; если это не дает результата, состав воды, идущей
на затирание, должен быть откорректирован так, чтобы были
устранены вредные компоненты. Повышение pH отрицательно
влияет не только на ход ферментативных реакций, но ухудшает
133
и эффект фильтрации (более медленная фильтрация и низкая
прозрачность) в связи с ограниченным расщеплением белков.
Кроме того, пиво из слишком щелочной воды имеет более темный
цвет, неприятно горький вкус и менее стойко.
Ферментативное расщепление при затирании должно происхо-
дить глубоко, однако излишнее расщепление приносит больше
вреда, чем пользы. Это относится в первую очередь к белкам, из-
быток которых снижает стойкость пива. Стойкость коллоидных
веществ (продуктов расщепления белков, декстринов и т. д.) в
практике определяется по прозрачности сусла при фильтрации.
По существующим данным отрицательное влияние имеет так-
же слишком большая аэрация сусла (охмеленного), которая по-
вышает цвет и ухудшает вкус пива.
ФЕРМЕНТЫ СОЛОДА И ИХ СУБСТРАТЫ
Ферменты, расщепляющие крахмал
Гидролитическое расщепление крахмала (амилолиз) при за-
тирании катализируют амилозы солода. Кроме них солод содер-
жит несколько ферментов из групп амилоглюкозидаз и трансфе-
раз, которые атакуют некоторые продукту расщепления крахма-
ла; однако по количественному соотношению они имеют при за-
тирании только второстепенное значение.
При затирании природным субстратом является крахмал, со-
держащийся в солоде. Так же как любой природный крахмал, он
не является единым химическим веществом, а смесью, содержа-
щей в зависимости от происхождения от 20 до 25% амилозы и
75—80% амилопектина.
Молекула амилозы образует длинные, неразветвленные, епи-
ральносвернутые цепочки, состоящие из молекул а-глюкозы,
взаимно связанных глюкозидными связями в положении а-1,4.
Количество глюкозных молекул различно и колеблется от 60 до
600. Амилоза растворима в воде и окрашивается йодным раство-
ром в синий цвет. По Мейеру [1], амилоза под действием (3-ами-
лазы солода полностью гидролизуется до мальтозы.
Молекула амилопектина состоит из коротких разветвленных
цепочек. Наряду со связями в положении а-1,4, в разветвленных
местах встречаются также связи а-1Д Глюкозных единиц в мо-
лекуле насчитывается около 3000. Ячменный амилопектин содер-
жит их, по Мак Леоду [2], от 24 до 26, в то время как солодовый
только 17—18. Амилопектин без нагрева нерастворим в воде, при
нагреве образует клейстер.
Солод содержит две амилазы, расщепляющие крахмал до
мальтозы и декстринов. Одна из них катализирует реакцию, при
которой быстро исчезает синяя окраска с йодным раствором, од-
нако мальтозы образуется относительно мало; эта амилаза назы-
вается декстринирующей или а-амилазой (а-1,4-глюкан-4-глюка-
135
ногидролаза, EK 3.2.1.1.)- Под действием второй амилазы синяя
окраска с йодным раствором исчезает только тогда, когда обра-
зуется большое количество мальтозы; это амилаза осахариваю-
щая или ^-амилаза (|3-1,4-глюканмальтогидролаза, ЕК 3.2.1.2) *.
Декстринирующая а-амилаза. Она является типичным компо-
нентом солода. а-Амилаза активизируется при солодоращении,
однако в ячмене Кнеен обнаружил ее только в 1944 г. [3]. Она ка-
тализирует расщепление а-1,4 глюкозидных связей. Молекулы
обоих компонентов крахмала, т. е. амилозы и амилопектина, при
этом неравномерно разрываются внутри; только конечные связи
не гидролизуются. Происходит разжижение и декстринизация,
проявляющаяся в быстром снижении вязкости раствора (разжи-
жение затора). Разжижение крахмального клейстера является од-
ной из функций солодовой а-амилазы. Представление об участии
другого разжижающего фермента (амилофосфатазы) в настоя-
щее время не считается обоснованным. Характерно, что а-амила-
за вызывает исключительно быстрое снижение вязкости крах-
мального клейстера, восстанавливающая способность которого
при этом возрастает очень медленно. Синяя йодная реакция
крахмального клейстера (т. е. раствора амилопектина) под дей-
ствием u-амилазы быстро изменяется через красную, бурую до
ахроической точки, а именно при низкой восстанавливающей спо-
собности.
В естественных средах, т. е. в солодовых экстрактах и зато-
рах, а-амилаза имеет температурный оптимум 70°С; инактиви-
руется при 80°С. Оптимальная зона pH равна от 5 до 6 с четким'
максимумом на pH-кривой. Она стабильна в диапазоне pH от 5»
до 9. а-Амилаза очень чувствительна к повышенной кислотности
(является кислотонеустойчивой); инактивируется окислением до»
pH 3 при 0°С или до pH 4,2—4,3 при 20°С.
Осахаривающая (3-амилаза. Она содержится в ячмене и ее-
объем при соложении (проращивании) сильно возрастает. (1-Ами-
лаза обладает высокой способностью катализировать расщепле-
ние крахмала до мальтозы. Она не разжижает нерастворимый
нативный крахмал и даже крахмальный клейстер.
Из неразветвленных цепочек амилазы р-амилаза отщепляет
вторичные а-1,4 глюкозидные связи, а именно от невосстанавли-
вающихся (неальдегидных) концов цепей. Мальтоза постепенно-
отщепляет от отдельных цепочек по одной молекуле. Расщепле-
ние амилопектина происходит также, однако фермент атакует-
разветвленную молекулу амилопектина одновременно в несколь-
ких пространственных цепочках, а именно в местах разветвле-
ния, где находятся связи а-1,6, перед которыми расщепление-
прекращается.
Вязкость крахмального клейстера под действием а-амилазы
снижается медленно, в то время как восстанавливающая способ-
* Обозначения а и (3 относятся к оптической форме образующегося caxapai
(а-мальтоза или 0-мальтоза).
136
ность возрастает равномерно, йодная окраска переходит из си-
ней очень медленно в фиолетовую, а потом в красную, однако
ахроической точки вообще не достигает.
Температурный оптимум р-амилазы в солодовых экстрактах
и заторах находится при 60—65°С; она инактивируется при 75°С.
Оптимальная зона pH равна 4,5—5, по другим данным — 4,65
при 40—50°С с нерезким максимумом на рН-кривой.
Общее действие а- и р-амилазы. Амилаза (диастаза), содер-
жащаяся в солоде обычных типов и в специальном диастатиче-
ском солоде, является природной смесью а- и р-амилазы, в кото-
рой р-амилаза количественно преобладает над а-амилазой.
При одновременном действии обеих амилаз гидролиз крахма-
ла намного глубже, чем при самостоятельном действии одного из
названных ферментов, и мальтозы при этом получается 75—80%.
Осахаривание амилозы и конечных групп амилопектина
Р-амилаза начинает с конца цепочек, в то время как а-амилаза
атакует молекулы субстрата внутри цепочек.
Низшие и высшие декстрины образуются наряду с мальтозой
под действием а-амилазы на амилозу и амилопектин. Высшие
декстрины образуются также под действием р-амилазы на ами-
лопектин. Декстрины являются разновидностью эритрогрануло-
зы и а-амилаза разрывает их вплоть до а-1,6 связей, так что об-
разуются новые центры для действия р-амилазы. Тем самым
а-амилаза повышает активность р-амилазы. Кроме того, а-ами-
лаза атакует декстрины типа гексозы, образующиеся под дейст-
вием р-амилазы на амилозу.
Декстрины с нормальными прямыми цепочками осахаривают-
ся обеими амилазами. При этом р-амилаза дает мальтозу и не-
много мальтотриозы, а а-амилаза — мальтозу, глюкозу и маль-
тотриозу, которая дальше расщепляется до мальтозы и глюкозы.
Декстрины с разветвленными цепочками рвутся до мест развет-
вления. При этом образуются низшие декстрины, иногда олиго-
сахариды, главным образом трисахариды и изомальтоза. Таких
разветвленных остаточных продуктов, которые ферменты дальше
не гидролизуют, насчитывается около 25—30% и они называются
конечными декстринами.
Разницу температурного оптимума а- и р-амилазы на практи-
ке используют для регулировки взаимодействия обоих фермен-
тов тем, что подбором правильной температуры поддерживают
деятельность одного фермента в ущерб другому.
Амилоглюкозидазы солода, например а- и р-глюкозидаза,
Р-/г-фруктозидаза, — это гидролизующие ферменты, реагирую-
щие точно так же, как амилазы, которые, однако, гидролизуют не
крахмал, а только некоторые продукты расщепления.
Трансглюкозидазы, скорее негидролизующиеся ферменты,
однако механизм катализированных ими реакций подобен меха-
низму гидролаз. В солоде содержатся трансглюкозидазы, фосфо-
рилирующие или фосфорилазы, и нефосфорилирующие, напри-
137
мер циклодекстриназа, амиломальтаза и др. Все эти ферменты
катализируют перенос сахарных радикалов. Их технологическое
значение второстепенное.
Ферменты, расщепляющие белковые
вещества
Расщепление белков (протеолиз) катализируют при затира-
нии ферменты из группы пептидаз или протеаз (пептид гидролаз,
ЕК 34), гидролизующие пептидные связи = СО = МН = . Они де-
лятся на эндопептидазы, или протеиназы (пептид пептидогидро-
лазы, ЕК 3.44) и экзопептидазы или пептидазы (дипептид гидро-
лазы, ЕК 3.4.3).
В заторах субстратами являются остатки белкового вещества
ячменя, т. е. лейкозина, эдестина, гордеина и глютелина, частич-
но измененного при соложении (например, коагулированного
при сушке) и продукты их расщепления, т. е. альбумозы, пептоны
и полипептиды.
Некоторые белковые вещества образуют открытые цепи свя-
занных пептидными связями аминокислот со свободными конце-
выми аминными группами = НН2 и карбоксильными группа-
ми =СООН. Кроме них в молекуле белков могут находиться ами-
ногруппы диаминокарбоновых кислот и карбоксильные группы
дикарбоновых кислот. До тех пор пока некоторые белки имеют
пептидные цепи, замкнутые в кольца, они не имеют конечных
аминных и карбоксильных групп.
Ячмень и солод содержат один фермент из группы эндопеп-
тидаз (протеиназ) и не менее двух эксопептидаз (пептидаз). Их
гидролизующее действие взаимно дополняется.
Эндопептидаза (протеиназа). Как настоящая протеиназа, яч-
менная и солодовая эндопептидаза гидролизует внутренние
пептидные связи протеинов. Макромолекулы белков при этом
расщепляются на меньшие частицы, т. е. полипептиды с меньшей
молекулярной массой. Точно так же, как остальные протеиназы,
ячменная и солодовая протеиназа действуют активнее на изме-
ненные белки, например денатурированные, чем на белки на-
тивные.
По своим свойствам ячменная и солодовая протеиназы отно-
сятся к ферментам типа папаина, очень распространенным в рас-
тениях. Их оптимальная температура находится между 50—60°С,
оптимум pH колеблется от 4,6 до 4,9 в зависимости от субстрата-
Протеиназа относительно стабильна при высоких температурах
и тем самым отличается от пептидаз. Наиболее стабильна она в
изоэлектрической области, т. е. при pH от 4,4 до 4,6. По Кольба-
ху, активность фермента в водной среде снижается уже спустя
1 ч при 30°С; при 70°С через 1 ч он полностью разрушается.
Гидролиз, катализированный солодовой протеиназой, проте-
кает постепенно. Между, белками и полипептидами было выделе-
138
но несколько промежуточных продуктов, из которых важнейши-
ми являются пептоны, называемые также протеозы, альбумозы
и т. д. Это высшие продукты расщепления коллоидного характе-
ра, которые имеют типичные свойства белков. Они осаждаются
в кислой среде танином, однако при биуретовой реакции (т. е.
реакции с сернокислой медью в щелочном растворе белка) окра-
шиваются в розовый цвет вместо фиолетового. При кипячении
пептоны не коагулируют. Растворы имеют активную поверхность,
они вязки и при встряхивании легко образуют пену.
Последнюю степень расщепления белков, катализированных
солодовой протеиназой, представляют полипептиды. Они только
отчасти являются высокомолекулярными веществами с коллоид-
ными свойствами. Нормально полипептиды образуют молекуляр-
ные растворы, легко диффундирующие. Как правило, они не реа-
гируют как белки и не осаждаются танином. Полипептиды явля-
ются субстратом пептидаз, которые дополняют действие протеи-
назы.
Экзопептидазы (пептидазы). Комплекс пептидаз представлен
в солоде двумя ферментами, однако допускается наличие и
Других.
Пептидазы катализируют отщепление терминальных остатков
аминокислот от пептидов, причем сначала образуются дипепти-
ды и, наконец, аминокислоты. Пептидазы характеризуются суб-
стратной специфичностью. Среди них имеются и дипептидазы,
гидролизующие только дипептиды, и полипептидазы, гидролизу-
ющие высшие пептиды, содержащие в молекуле не менее трех
аминокислот. В группе пептидаз различаются аминополипепти-
дазы, активность которых обусловливает присутствие свободной
аминогруппы, и карбоксипептидазы, требующие присутствия
свободной карбоксильной группы.
Все солодовые пептидазы имеют оптимальный pH в слабоще-
лочной области между pH .7 и 8 и оптимальную температуру око-
ло 40°С. При pH 6, при котором протекает протеолиз в прораста-
ющем ячмене, активность пептидаз ярко выражена, в то время
как при pH 4,5—5,0 (оптимум протеиназ) пептидазы инактиви-
руются. В водных растворах активность пептидаз снижается уже
при 50°С, при 60°С пептидазы быстро инактивируются.
Ферменты, расщепляющие сложные эфиры
фосфорной кислоты
При затирании большое значение придается ферментам ката-
лизирующим гидролиз сложных эфиров фосфорной кислоты.
Отщепление фосфорной кислоты технически очень важно из-
за ее непосредственного влияния на кислотность и буферную
систему пивоваренных полупродуктов и пива.
Природным субстратом солодовых фосфоэстераз являются
сложные эфиры фосфорной кислоты, из которых в солоде преоб-
139
ладает фитин. Это смесь кальциевых и магниевых солей фитино-
вой кислоты, которая является гексафосфорным сложным эфи-
ром инозита. В фосфатидах фосфор связан как сложный эфир с
глицерином, в то время как нуклеотиды содержат фосфорный
эфир рибозы, связанный с пиримидиновым или пуриновым осно-
ванием.
Важнейшей солодовой фосфоэстеразой является фитаза (ме-
зоинозитгексафосфатфосфогидролаза, ЕК 3.1.3.8). Она очень
активна. От фитина фитаза постепенно отщепляет фосфорную
кислоту. При этом образуются различные фосфорные сложные
эфиры инозита, которые в конце концов дают инозит и неоргани-
ческий фосфат. Наряду с фитазой были описаны также сах^ро-
фосфорилаза, нуклеотидпирофосфатаза, глицерофосфатаза и пи-
рофосфатаза.
Оптимальный pH солодовых фосфатаз находится в относи-
тельно узком диапазоне — от 5 до 5,5. К высоким температурам
они чувствительны по-разному. Оптимальный температурный
интервал 40—50°С очень близок к температурному интервалу
пептидаз (протеаз).
ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ
ЗАТИРАНИИ
Крахмал
Под действием обеих амилаз солодовый крахмал при затира-
нии гидролизуется до мальтозы и декстринов по следующим ос-
новным реакциям:
(С6Н10Оь)п -> (C6H10O5)х.
162 г 162 г
крахмала декстринов
(СвНшОб),, Ц- — Н2О -* — Cj2H22Ou
162 г 171 г
крахмала мальтозы
Конечный результат этих реакций на практике зависит от ус-
ловий осахаривания.
При осахаривании изменяется, с одной стороны, соотношение
концентраций обеих амилаз в зависимости от исходного сырья, а
с другой — их активность, на которую оказывает влияние темпе-
ратурный интервал и pH. Важным фактором является различная
стойкость обоих ферментов к высоким температурам; (J-амилаза
более чувствительна и инактивируется быстрее, чем а-амилаза.
140
Отношение декстринов к мальтозе в охмеленном сусле важно
как с технической, так и с экономической точек зрения по сле-
дующим причинам. Мальтозы из сухого вещества крахмала обра-
зуется на 5,5 мае. % больше, т. е. на количество воды, связанной
при гидролизе, в то время как при образовании декстринов мас-
са не увеличивается. Высокое содержание декстринов снижает
выход экстракта.
Большое количество декстринов затрудняет фильтрацию и
выщелачивание дробины, в которой задерживается больше экст-
ракта. Это происходит в результате того, что декстрины являются
гидрофильными коллоидами с высокой вязкостью.
Декстрины в условиях пивоваренного брожения большей
частью не сбраживаются (под действием трансглюкозидазы
только небольшая часть их переходит в сбраживающиеся), по-
этому конечная степень сбраживания сусла, богатого декстрина-
ми, низкая. Образованию декстринов способствуют высокие тем-
пературы осахаривания (свыше 70°С), которые ограничивают
действие осахаривающей р-амилазы в пользу декстринирующей
а-амилазы.
Практически весь крахмал, содержащийся в сырье, должен
осахариться. Кроме того, осахаренный затор не должен содер-
жать декстрины, дающие цветную реакцию с йодом. Это требо-
вание обусловлено, с одной стороны, тем, что неполное осахари-
вание может снизить выход экстракта и тем самым отрицательно
повлиять на вкус пива, а с другой — чувствительность плохо оса-
харенного пива к так называемым сарциновым (т. е. педиококко-
вым) инфекциям снижает его биологическую стойкость.
Расщепление крахмала на продукты, которые не дают с йод-
ным раствором цветной реакции, называется осахариванием
крахмала. Оно протекает в три стадии: клейстеризации, разжи-
жение и собственно осахаривание.
Клейстеризации крахмала. Она происходит при нагреве сус-
пензии крахмала в воде. Зерна крахмала при медленном нагре-
вании набухают и при определенной температуре из амилопекти-
на образуется вязкий гель, называемый крахмальным клей-
стером.
Технологическое значение имеет прежде всего температура
клейстеризации солодового крахмала, который является субст-
ратом для действия амилаз при затирании. По Гейнтцу [4], тем-
пература клейстеризации солодового крахмала колеблется в за-
висимости от климатических условий, при которых происходит
рост и созревание пивоваренного ячменя. Солодовый крахмал
из ячменей, выращенных в холодных областях, начинает клей-
стеризоваться при 50—52°С, в умеренно теплых областях — при
52—53°С и в теплых — при 54—57°С.
Для остальных видов крахмала Ле Корвазье [4] приводит
следующие температуры клейстеризации (в °C).
141
Крахмал Температура клейстеризации, °C
картофельный 55—60
пшеничный 60—85
кукурузный 65—75
ячменный 75—80
рисовый 80—85
Температура клейстеризации не является постоянной. Она ко-
леблется и у крахмала одного происхождения в зависимости от
структуры зерна, образуемого сферокристаллами, состоящими из
множества мицелл, и далее в зависимости от некоторых физиче-
ских и физико-химических факторов. Чем медленнее нагревается
суспензия крахмала, тем лучше набухают зерна и клейстериза-
ция происходит при более низкой температуре. На поглощение
воды влияет также плотность зернового слоя и степень конден-
сации крахмального вещества. Влияние размера зерна иное: мел-
кие зерна, по Нейману, клейстеризовать хуже, чем крупные [3].
Присутствие электролитов (ионов) влияет на температуру
клейстеризации и действует или положительно, или отрицатель-
но. Низкие концентрации кислот затрудняют клейстеризацию,
высокие — ее ускоряют. Здесь уже сказывается химическое влия-
ние Н-ионов. Щелочи, как правило, способствуют клейстери-
зации.
Разжижение крахмала (крахмального клейстера). Разжиже-
ние крахмального клейстера при осахаривании является резуль-
татом ферментативной реакции. Согласно старым представлени-
ям, разжижение клейстера обусловливает гидролиз сложного
фосфорного эфира амилопектина, катализированного амилофос-
фатазой. Когда было обнаружено, что солодовая амилофосфата-
за не гидролизует амилопектин зернопродуктов, а только карто-
фельные амилопектины, то утвердилось мнение, что разжижение
крахмального клейстера при осахаривании связано с декстрини-
рующим действием а-амилазы солода. Поэтому данный эффект
считается одной из функций а-амилазы.
В присутствии довольно большого количества разжижающего
фермента крахмальный клейстер в заторах разжижается при оп-
тимальной температуре с большой скоростью. И наоборот, раз-
жижение неклейстеризованного крахмала требует продолжитель-
ного воздействия ферментов, так что маловероятно, чтобы этот
процесс полностью проходил при осахаривании.
Оптимальная температура разжижения крахмального клей-
стера в заторах 65—70° при оптимальном pH 4,6. Фермент инак-
тивируется при 80°С.
При переработке крахмалистых заменителей солода в соот-
ветствующий затор перед кластеризацией добавляется неболь-
шое количество разжижающего фермента в виде солодовой дро-
бины. За границей разжижение крахмала из заменителей облег-
чается путем добавки амилазы другого происхождения, напри-
мер бактериальной а-амилазы.
142
Собственно осахаривание. Расщепление крахмала до мальто-
зы и декстринов, катализируемое солодовыми амилазами, назы-
вают осахариванием.
Затор может осахариваться только после разжижения крах-
мального клейстера.
В практике заторы осахариваются после медленного нагрева-
ния до температуры осахаривания с выдержкой, начатой при
этой температуре.
Технологически важными температурами (температурные ин-
тервалы) являются следующие:
60—65°С — низшая температура осахаривания, которой под-
держивается действие осахаривающей р-амилазы (образуется
больше мальтозы, однако затор полностью не осахаривается);
70—75°С — высшая температура осахаривания, которой под-
держивается действие декстринирующей а-амилазы (образуется
больше декстринов);
78°С — максимальная температура осахаривания, при кото-
рой активной является только декстринирующая а-амилаза.
Заторы всегда осахариваются постепенно в связи с тем, что
большая молекула крахмала постепенно распадается на мень-
шие.
Процесс осахаривания и степень достигнутого осахаривания
контролируют реакцией по йодному раствору. Это очень чувстви-
тельная цветная реакция, ее дает водный раствор йода в йодис-
том калии с крахмалом и некоторыми декстринами.
Крахмал (нативный, растворимый и крахмальный клейстер)
окрашиваются йодом в темно-синий цвет. При осахаривании мо-
лекулы крахмала постепенно уменьшаются. Сначала образуются
продукты, окрашивающиеся йодом в синий и фиолетовый цвет,
они называются амилодекстринами. Потом образуются эритро-
декстрины, которые окрашиваются йодом в фиолетово-бурый и
красно-бурый цвет. Как только затор перестанет давать цветную
реакцию (желтый цвет йодного раствора не изменяется), это
значит, что появились ахродекстрины — расщепление достигло
ахроической точки и затор считается осахаренным.
Согласно конвенции, «осахаривание» считается удовлетвори-
тельным, если капля затора и капля 0,02 н. раствора йода в
йодистом калии (2,5 г J2 и 5 г KJ на 1л воды) дают на пластинке
чистое желтое пятно.
При конвенционных анализах солода определяется «длитель-
ность осахаривания», т. е. время от достижения температуры
70°С в заторе вплоть до полного расщепления крахмала на йодо-
нормальные продукты. Учитывая то, что на практике чисто жел-
тая окраска обычно недосягаема, определение временного мо-
мента конца осахаривания в значительной степени зависит от
субъективной оценки. Для устранения этого недостатка Зилбе-
райзен рекомендовал две модификации конвенционного ме-
тода.
143
Метод 1
Приготавливают гипсовые пластинки из 135 г гипса и 100 мл
воды. Пластинки толщиной 2—3 мм нужно высушивать на возду-
хе или в сушилке. Непосредственно перед достижением темпера-
туры 70°С пластинки насыщают 0,04 н. раствором йода (5 г J2 и
10 г KJ на 1 л воды) и легким помахиванием высушивают (к на-
чалу испытания они должны иметь сухую поверхность). Из зато-
ра с помощью стеклянного стержня переносят на пластинки по
одной капле затора через 1, 2 и 3 мин. Если в течение 30 с прсле
нанесения капли на внешней стороне ее появится синее кольцо, то
затор еще не осахарился, если не появится, значит — осахарился.
Поскольку йодный раствор с пластинки испаряется, рекомен-
дуется для солодов, осахаривающихся очень медленно (более
20 мин), через 15 мин пропитать йодом следующую пластинку и
работать с ней.
Метод 2
В этом методе капля затора с йодом сначала восстанавлива-
ется, а потом окисляется. Еще неосахаренные заторы дают чисто-
синюю окраску, довольно устойчивую.
Каплю затора наносят на гипсовую пластинку и с помощью
стеклянного стержня добавляют каплю 0,02 н. раствора йода
(2 г J2 и 6 г KJ на 1 л воды). На пятно тотчас наносят каплю
0,01 н. раствора тиосульфата натрия (2,5 г Ы252Оз-5Н2О в 1 л
воды), после чего синяя окраска исчезает. При следующем добав-
лении капли перекиси водорода (30%) на пятно у неосахарив-
шихся заторов в течение 30 с образуется чисто-синяя окраска, у
осахаренных — никогда. Пятно у них бывает только светло-жел-
той окраски, очень резко отличающееся от синей окраски пятна
неосахаренного затора.
С помощью обоих методов можно определять конец осахари-
вания с точностью до 1—2 мин. Для точного определения дли-
тельности осахаривания рекомендуется реакцию на йод повто-
рить с двухминутными интервалами и работать первым, более
простым методом.
Однако распространенное определение реакции на йод как ре-
акции осахаривания не совсем точно и подвергалось критике в
литературе, поскольку был объяснен механизм действия обеих
амилаз.
а-Амилаза расщепляет молекулу крахмала до декстринов, ко-
торые не дают с йодом цветной реакции (ахродекстрины), а
мальтоза образуется медленно. р-Амилаза гидролизует крахмал
до мальтозы и декстринов, дающих с йодом фиолетовую реак-
цию, а те в свою очередь расщепляются а-амилазой до ахродек-
стринов. При осахаривании крахмала цветная реакция на йод
исчезает главным образом при действии а-амилазы, так что
144
реакция на йод является собственно показателем активности этой
амилазы. Следовательно, установившийся термин «осахарива-
ние» означает стадию ферментативного расщепления крахмала,
при которой исчезает цветная реакция с йодом, что свидетель-
ствует о наличии наряду с мальтозой только ахродекстринов.
Правильный выбор температуры осахаривания и полнота оса-
харивания заметно влияют на качество продукции. До недавних
пор считали, что несбраживающиеся декстрины придают светло-,
му пиву полноту вкуса. Это мнение в последнее время пересмот-
рено (Де Клерк) на основе точно проведенных сравнительных
испытаний пива с высоким содержанием декстринов, которое при
дегустационных испытаниях было определено как более пустое,
чем пиво с высоким содержанием спирта. Тем самым было вновь
подтверждено положительное влияние спирта на вкус пива. Его
содержание зависит от соотношения декстринов к мальтозе в ис-
ходном охмеленном сусле.
Белки (азотистые вещества)
Расщепление белков, катализируемое солодовыми протеаза-
ми, при затирании происходит не полностью, расщепляется толь-
ко ограниченное количество (от ’/з до 2/s)- Более важным, чем
количество белков, перешедших в раствор, является соотношение
отдельных фракций, которое должно удовлетворять условиям,
наиболее благоприятным для качества пива.
При температурах, применяемых при затирании, и при
обычном pH заторов действует главным образом протеиназа.
Поэтому образуются преимущественно высокомолекулярные про-
дукты расщепления белков, которые протеиназа при благопри-
ятных условиях частично расщепляет на среднемолекулярные.
Характерным является тот факт, что из нерастворимых белков
солода, т. е. из остатков эдестина, гордеина и глютелина во вре-
мя затирания в среднем образуется больше стойкорастворимых
фракций, чем при солодоращении. Общая доля растворимых бел-
ков, образующихся при солодоращении и затирании, соответ-
ствует приблизительно соотношению 1 : 1. Однако между ними
имеется существенное качественное различие главным образом в
том, что растворимые фракции, образовавшиеся при солодораще-
ни, содержат около 40% формольного азота, а фракции, обра-
зовавшиеся при затирании, содержат его только 20%. Поэто-
му недостаточное растворение белков при солодоращении нельзя
компенсировать их более интенсивным расщеплением при зати-
рании.
При переработке недостаточно растворенного солода издавна
применяют пептонизирующую (белковую) паузу при температу-
ре от 45 до 55°С. Известно, что тем самым устраняют или умень-
шают различные технологические трудности, особенно при
фильтрации и брожении. При переработке перерастворенного со-
6—108 145
лода, наоборот, эту выдержку при температуре пептонизации по
возможности исключают, чтобы обеспечить пеностойкость и со-
хранить полный вкус пива. Вместе с тем эти сведения являются
эмпирическими и до сих пор не были объяснены однозначно.
И хотя сегодня влияние расщепления белков считается положи-
тельным, объяснить его можно только с теоретической точки зре-
ния. Необходимо также учитывать, что в интервале температур
от 45 до 55°С находятся оптимальные температуры для действия
ряда других ферментов. Например, при этих температурах про-
исходит ферментативный гидролиз пентозанов, ксиланов
(Люерс), амилана (Пиратский), смолистых веществ и органиче-
ских сложных эфиров фосфорной кислоты. В этой связи особен-
но важную роль играет гидролиз амилана, который как слизи-
стое, высокомолекулярное, коллоидное вещество очень затрудня-
ет фильтрацию. В недостаточно растворенных солодах остается
много амилана в первоначальной форме, который расщепляется
только при осахаривании. Следовательно, не исключено, что по-
ложительное воздействие паузы в интервале от 45 до 55°С обус-
ловлено расщеплением коллоидных веществ небелкового харак-
тера.
Наряду с белками, перешедшими в раствор под действием
ферментов, другая их часть растворяется при высоких темпера-
турах под влиянием присутствующих солей. И наоборот, раство-
ренные белки частично осаждаются в результате кипячения зато-
ров и реакции белков с дубильными веществами оболочек соло-
да. Эти процессы осаждения очень важны с технологической
точки зрения.
Растворы белков имеют типичные свойства гидрофильных
коллоидов. Они очень чувствительны ко всем физико-химическим
воздействиям, при которых изменяется их коллоидное равнове-
сие и существенно изменяются свойства. Нативные белки, раст-
воримые в воде, при кипячении превращаются в нерастворимые и
осаждаются (коагулируют). Этот процесс протекает в две ста-
дии. Сначала происходит денатурация белков, т. е. химическое
изменение, вызванное внутренней перегруппировкой в молекуле,
при которой молекулы переходят из состояния гидратированного
(лиофильного) в дегидратированное (лиофобное). На следующей
стадии происходят коллоидно-химические изменения денатуриро-
ванного белка, результатом которых является осаждение (коагу-
ляция) дегидратированных мицелл. Первичные частицы соединя-
ются с вторичными, образуется грубая суспензия, которая выпа-
дает из раствора.
Процесс расщепления белков при затирании невозможно
контролировать непосредственно. С помощью аналитического
анализа может быть определен стойкорастворимый азот в гото-
вом охмеленном сусле, который выражается в процентах к азоту
в солоде (Кольбах), так как содержание стойкорастворимого
азота зависит не только от условий затирания, но также от
146
содержания его в солоде. Число Кольбаха можно определить
также при лабораторном осахаривании. Сравнительным критери-
ем интенсивности производственного затирания является сравне-
ние данных, полученных при производственном и лабораторном
затирании, при условии, что выход белков при лабораторном за-
тирании принимается за 100.
Кислотность
Кислотность оказывает на ферментативные реакции при оса-
харивании косвенное влияние, которое вытекает из зависимости
активности ферментов от кислотности среды.
Естественную кислотность пивоваренных заторов создают
фосфорнокислые соли калия и аминокислоты солода. Непосред-
ственно после затирания солода затор имеет pH от 5,7 до 5,8.
Если производственная вода имеет карбонатную жесткость, то
pH может повыситься до 6,0 и более. При затирании pH сни-
жается в среднем на 0,3—0,5, с одной стороны, в результате от-
щепления фосфорной кислоты от фитина, амилопектина и нукле-
иновых кислот, и с другой— за счет образующихся полипепти-
дов и аминокислот из белков. Кроме того, кислотность заторов
может возрасти в результате действия молочных бактерий.
Зона оптимального pH большинства ферментов солода в про-
изводственных заторах смещена несколько дальше к кислой об-
ласти. Она не только различна у разных ферментов, но зависит
также от состава среды и от температуры.
На практике важно поддерживать pH затора как можно бли-
же к значению естественной кислотности перерабатываемого со-
лода. Тем самым обеспечивают не только нормальное течение
ферментативных реакций при затирании, но также более
благоприятное прохождение процессов осаждения и брожения;
кроме того, это улучшает вкусовые качества пива.
Остальные процессы
С технологической точки зрения при затирании важными
являются минеральные вещества, попадающие в технологический
процесс вместе с производственной водой и солодом. Даже, при-
сутствуя в незначительном количестве, они существенно влияют
на pH заторов и сусла.
Фосфорнокислые соли калия (гидрофосфат и дигидрофосфат)
в пивоваренном процессе играют роль буферных растворов. Ор-
ганические фосфаты растворимы в воде в незначительной степе-
ни, однако при затирании они расщепляются в результате
реакции, катализируемой фитазой, на инозит и фосфорную кис-
лоту. Неорганические и органические фосфаты при затирании
большей частью осаждаются ионами кальция и магния, содержа-
щимися в воде и солоде. Оставшиеся неорганические фосфаты
6* 147
используются в процессах фосфорилирования, которыми начи-
нается спиртовое брожение. Инозит считается важным веществом
роста дрожжей [7]. При работе с производственной водой с вы-
сокой постоянной жесткостью и при искусственном гипсовании
карбонатных вод возникает опасность, что излишнее осаждение
фосфатов может вызвать трудности при брожении.
Пентозаны растворяются при обычных процессах довольно
незначительно. Больше их переходит в раствор при холодном
экстрагировании.
Дубильные вещества из оболочек способствуют подкрашива-
нию сусла тем, что окисляются в красно-бурый флобафен. Они
отрицательно влияют на вкус пива, так же как горькие вещества
из оболочек, которые мало растворимы и тем не менее могут при-
дать пиву неприятный привкус.
Подкрашивание происходит при кипячении заторов в резуль-
тате окисления и частично карамелизации. По Юсту [8], подкра-
шивание не связано с ферментативными процессами.
Пектиновые вещества и гемицеллюлозы переходят в раствор
только при кипячении.
РЕГУЛИРОВАНИЕ СОСТАВА ЭКСТРАКТА
Химический состав экстракта охмеленного сусла зависит от
исходного сырья и технологического процесса его переработки.
Так как показатели качества пива зависят от экстракта, то пиво
должно иметь состав, отвечающий отдельным его сортам.
Количество и качество экстракта, получаемого при перера-
ботке одного и того же вида сырья, можно регулировать в опреде-
ленных пределах путем изменения условий затирания. На
качество экстракта наиболее влияет температура и продолжи-
тельность ее действия, затем концентрации и pH затора.
Влияние изменений температуры
и продолжительности ее действия
Скорость ферментативных реакций возрастает с увеличением
температуры и достигает максимума при оптимальной темпера-
туре. При дальнейшем повышении температуры скорость реакции
в результате инактивации ферментов быстро падает почти до
нуля. Оптимальная температура не постоянна и колеблется в
зависимости от продолжительности реакции. Например, осахари-
вание крахмала, катализируемое амилазами, при кратковремен-
ном воздействии (5 мин) наиболее интенсивно при температурах
около 75°С, а при долговременном воздействии (2 ч) лучший
результат был получен при температуре около 60°С.
Расщепление крахмала при осахаривании зависит от темпера-
туры и качественно и количественно. Это вызвано тем, что дек-
148
стринирующая а-амилаза при высоких температурах осахарива-
ния более стойка, чем осахаривающая 0-амилаза. В производст-
венных заторах а-амилаза имеет температурный оптимум около
70°С, а 0-амилаза от 60 до 65°С. Следовательно, на практике с
помощью выдержек при различных температурах можно до опре-
деленной степени изменять соотношение сбраживаемых сахаров
и несбраживаемых декстринов в охмеленном сусле.
Больше всего мальтозы образуется при осахаривании в ин-
тервале температур от 60 до 65°С. Кольбах [9] отмечал, что основ-
ная часть мальтозы образуется при указанной температуре под
действием 0-амилазы в течение 15 мин, хотя затор дает с йодом
цветную реакцию и позже. Следовательно, в этот короткий пери-
од в целом достигается состав сусла, соответствующий конечной
степени сбраживания, которая позднее повышается уже незна-
чительно под действием амилаз на прокипяченную часть затора
и в результате доосахаривания в остатке после спуска последнего
затора. При температурах 75—78°С под действием а-амилазы на
остатки неосахаренного крахмала образуются почти одни декст-
рины, так что на конечную степень сбраживания это уже не от-
ражается.
Чтобы на практике получить охмеленное сусло с высокой сте-
пенью сбраживания, целесообразно стимулировать деятельность
0-амилазы введением выдержки (от 15 до 20 мин) при низкой
температуре осахаривания (от 60 до 65°С); при последующем
нагреве до 70—75°С затор осахаривается в течение нескольких
минут. Часто осахаривание проводят и при постепенном подогре-
ве (ГС за 2 мин) затора в интервале температур осахаривания,
например, между 65 и 72°С. Если же, наоборот, надо понизить
конечную степень сбраживания охмеленного сусла, то следует
стимулировать действие а-амилазы в ущерб 0-амилазе осахари-
ванием при более высоких температурах (свыше 70°С). Если
осахаривание проводится при температуре от 68 до 72°С, то одно-
временно действуют обе амилазы. При этом образуется достаточ-
ное количество мальтозы, хотя и меньше, чем при 60—65°С;
одновременно довольно быстро происходит декстринизация, так
что затор осахаривается быстро, т. е. не дает с йодом цветной
реакции.
При переработке хорошего солода, как правило, нет необхо-
димости применять осахаривающую выдержку при переработке
второй отварки (иногда второй и третьей отварки). Затор осаха-
ривается в соответствующем интервале температур при медлен-
ном нагревании (ГС за 1 мин). Продолжительность осахарива-
ющих выдержек при осахаривании обычно определяется време-
нем, необходимым для достижения полного осахаривания.
Ошибкой является осахаривание заторов при высоких темпе-
ратурах осахаривания (около 75°С). Хотя в результате того, что
заторы осахариваются быстро и это дает экономию во времени;
охмеленное сусло содержит много декстринов и имеет низкую
149
конечную степень сбраживания; в пиве образуется мало спирта,
вкус его пустой и в целом менее приятный. Следовательно, эконо-
мия во времени в данном случае не оправдана, так как получает-
ся пиво худшего качества. Наоборот, время расходуется впустую,
если осахаривающая выдержка применяется'после того, как ис-
чезла цветная реакция на йод.
Согласно существующему мнению расщепление белков про-
исходит при температуре от 40 до 70°С. Оно не ограничено так
называемой температурой пептонизации 45—55°С, при ней оно
лишь происходит интенсивнее. В практике это означает, что бел-
ки расщепляются при температурах затирания до 70°С, таким
образом оба процесса протекают не только последовательно, но
и одновременно. Было доказано [10], что при выдержке при 70°С
выравнивается соотношение фракций азотистых веществ. Этот
факт снижает практическое значение так называемой темпера-
туры пептонизации, при которой только при особо благоприятном
pH под действием пептидаз солода может образоваться неболь-
шое количество низкомолекулярных продуктов расщепления бел-
ка (формольный азот). Во всем же интервале температур прояв-
ляется преимущественно действие протеиназ, под действием ко-
торых образуются высоко- и среднемолекулярные продукты рас-
щепления белков; содержание стойкорастворимого азота тем са-
мым возрастает. По английским источникам (Гопкинс и Краузе,
1-936) более выгодно проводить пептонизирующую выдержку при
60°С, чем при 50°С, как это принято в ЧССР. Протеиназа инакти-
вируется в заторах при 60°С в течение 1 ч, а при 70°С очень бы-
стро.
Активность пептидаз солода при классических способах за-
тирания отражается на заторе и отдельных его частях. Мак-
симальную активность имеют пептидазы в осахаренной первой
отварке перед кипячением. Это объясняют освобождением свя-
занных пептидаз при температурах осахаривания. При ускорен-
ном способе затирания при температуре 61—63°С, наоборот,
условия неблагоприятны для протеолиза. Активность пептидаз
солода снижается вскоре после осахаривания его. Однако, не-
смотря на это, не существует большой разницы в соотношении
отдельных фракций азотистых веществ в готовом охмеленном
сусле.
При переработке нормально растворенных солодов происхо-
дит удовлетворительное с количественной точки зрения расщеп-
ление белков главным образом в остатке после спуска первой
отварки в двухотварочных способах затирания, иногда после
спуска второй отварки при трехотварочном способе. Только в
случае, если был использован недостаточно растворенный солод,
при переработке первой отварки применяют пептонизирующую
выдержку при 50°С. Если нужно добиться, более основательного
расщепления, то эта выдержка должна быть достаточна продол-
жительной.
150
Из сказанного выше вытекает, что на состав азотистых ве-
ществ в готовом охмеленном сусле существенное влияние оказы-
вает не температура затирания, а степень растворения белков
в солоде. При затирании соотношение отдельных фракций
выравнивается независимо от градации температур. При перера-
ботке недостаточно растворенного солода введение выдержки
при так называемой температуре пептонизации (от 45 до 55°С)
дает возможность устранить ряд технологических трудностей.
Степень расщепления белков в охмеленном сусле существенно
влияет на физико-химическую стойкость пива. Однако при за-
тирании невозможно непосредственно контролировать расщеп-
ление белков или управлять им так, чтобы образовалось как
можно меньше фракций, которые позже образуют муть с дубиль-
ными веществами солода и хмеля, или с нуклеиновыми кислота-
ми солода и продуктами их расщепления. Поэтому выбирается
косвенный способ, заключающийся в том, что в ходе всего техно-
логического процесса стимулируется коагулирование фракций,
вызывающих образование мути. Этим обеспечивается хороший
брух охмеленного сусла, коагуляция мути в грубой форме, хоро-
шее осветление пива при дображивании и т. д.
Наконец, пиво стабилизируют дополнительным снижением со-
держания высокомолекулярных белков путем осаждения, адсорб-
цией или расщеплением препаратами, содержащими активные
пептидазы.
Влияние изменения концентрации
При низких температурах результат ферментативных реакций
обычно зависит от концентрации фермента, субстрата и образую-
щихся продуктов распада. При высоких температурах ферменты
в более жидких заторах сильнее инактивируются, чем в заторах
более густых, более концентрированных.
Концентрация затора оказывает определенное влияние на ко-
личество и качество экстракта, образующегося под действием
амилаз. Содержание суммарного и сбраживаемого экстракта по-
вышается при разбавлении затора. Более высокую активность
амилаз в жидких заторах используют при переработке плохих,
трудноосахаривающихся солодов и при переработке большой до-
ли крахмалистых заменителей вместе с обычным солодом. Доля
сбраживаемого экстракта в общем экстракте зависит от концент-
рации затора. Экстракт из более густых заторов содержит боль-
ше мальтозы, чем экстракт из заторов более жидких. Это вероят-
нее всего связано с повышенной стойкостью р-амилазы в более
густых заторах, в которых она действует дольше, чем в более
жидких заторах.
Активность пептидаз в отличие от . амилаз снижается с раз-
бавлением затора. В густых заторах в раствор переходит не-
сколько больше стойкорастворимого азота, чем в жидких зато-
151
pax, формольного азота охмеленное сусло из густых заторов со-
держит также больше, чем из жидких. По Кольбаху, путем под-
бора концентрации затора в узком диапазоне можно регулиро-
вать соотношение высоко- и низкомолекулярных фракций.
Влияние изменения pH
При затирании pH постепенно снижается. Сдвиг в более кис-
лую область зависит от температурного режима, количества от-
варок и интенсивности их кипячения. Нормальный pH затора ко-
леблется от 5,7 до 5,8, первое сусло обычно имеет pH от 5,5 до 5,7.
Общее снижение pH при затирании неодинаково и зависит
главным образом от системы буферов. В результате повышенной
диссоциации электролитов в заторах при высоких температурах
концентрация водородных ионов (Н+) повышается, а поэтому их
pH ниже; при 50°С pH в среднем на 0,2, а при 70°С на 0,3 ниже,
чем при обычной температуре.
Зона оптимального pH большинства солодовых ферментов
смещена в производственных заторах несколько дальше к кис-
лой области. На практике наблюдается стремление поддержать
pH заторов на величине, соответствующей естественной кислот-
ности солода. Колебания pH, происходящие при затирании в ре-
зультате колебаний химического состава производственной воды
из естественных водоемов, как правило, незначительны, и влия-
ние их не имеет значения. Несущественны также и колебания pH
заторов, зависящие от естественной кислотности разных партий
солода одного и того же типа.
И наоборот, неправильная дозировка реагентов при химиче-
ской обработке воды для варочного отделения, главным образом
переизвесткование, всегда имеет сильное отрицательное влияние.
Чрезмерное повышение кислотности в результате деятельности
бактерий при вынужденной остановке производства по техниче-
ским причинам также может поставить под угрозу осахаривание
затора вследствие ингибирования активности а-амилазы.
На практике прямое регулирование pH заторов ограничива-
ется поддержанием деятельности фитазы, температурный опти-
мум которой лежит в интервале расщепления белков, т. е. в диа-
пазоне 45—55°С. Однако эффект этот не имеет существенного
значения, не говоря уже о том, что интенсивное расщепление
белков часто нецелесообразно.
При таких условиях в практике в необходимых случаях поль-
зуются косвенным процессом. Чаще всего это корректировка хи-
мического состава производственной воды путем снижения кар-
бонатной жесткости или более глубоким вмешательством, в ре-
зультате которого существенно снижается общее содержание со-
лей в воде. Менее часто, главным образом в ЧССР, используют
непосредственное подкисление воды органической или неоргани-
ческой кислотой, например молочной, серной и т. д.
152
СПОСОБЫ ЗАТИРАНИЯ
Процессы затирания, которых известно довольно много,
были разработаны на основе практических данных. Только позд-
нее стали приниматься во внимание соображения теоретического
характера, а именно при желании получить из солода как можно
больше экстракта в виде первого сусла и охмеленного сусла,
состав которых наиболее соответствовал бы изготавливаемому
типу пива. По этим же причинам выбранный способ затирания
изменяется в деталях в зависимости от типа и качества соло-
да, состава производственной воды, производственного оборудо-
вания и т. п. При переработке одинакового сырья и воды с по-
мощью различных способов затирания можно получить пиво
различного качества. Поэтому нельзя проводить затирание по
шаблону, однако, с другой стороны, нет необходимости изменять
без видимых причин оправдавший себя способ затирания.
Декокционные способы
На начальной стадии ремесленного производства пива экст-
ракт получали только путем настаивания при различной темпера-
туре. Точно неизвестно, когда в ЧССР начали кипятить отдель-
ные части затора. В первом чешском пивоваренном документе,
каким является трактат «О пивоварении» (из хозяйственных
книг Крыштофа Фишера 1679 г., переведенных с латинского язы-
ка Яном Барнером), изданный в 1706 г., есть только упоминание
о кипячении трех или четырех частей затора, однако это еще не
был отварочный процесс, а только вынужденный шаг, связанный
с недостаточным объемом тогдашних котлов. Точное описание
трехотварочного способа опубликовал Поупье только в 1794 г. Он
первым привел также температуры отдельных отварок, а именно
величины 37, 55, 58 и 63° R, которые немного отличаются от тем-
ператур, позднее научно обоснованных. Поупье был решитель-
ным сторонником кипячения заторов, которое он обосновывал по-
вышением выхода экстракта, улучшением качества и другими
преимуществами. Вполне вероятно, что в это время на некоторых
пивоваренных заводах еще применяли инфузионный способ.
Трехотварочный способ затирания. Этот классический спо-
соб сохранился до наших дней и является основой разработан-
ных позднее способов затирания. Он дает надежные резуль-
таты и при переработке некачественного солода, поскольку при
постепенном повышении температур проявляется действие всех
важнейших ферментов, а кипячение густых частей заторов облег-
чает и переработку недостаточно растворенного солода. Однако
этот способ требует много времени, что повышает расходы.
При трехотварочном способе дробленый солод затирается хо-
лодной водой и заторная масса запаривается горячей водой до
37—38°С. Этот процесс в основном применяется только при про-
153
изводстве темных сортов пива. Для светлого пива затирание про-
водят прямо в теплую воду так, чтобы температура заторной мас-
сы составила 37—38°С. Тем самым затирание сокращается за
счет времени, необходимого для запаривания, и весь процесс
продолжается 20—25 мин. Сразу же после окончания смешивания
около 7з затора спускают в заторный котел. Необходимо, чтобы
эта первая часть затора была наиболее густой консистенции.
Остальная часть затора остается в заторном чане, если он имеет
хорошую теплоизоляцию при 35—37°С на все время переработки
первой отварки, т. е. на 1,5—2 ч. При этой относительно низкой
температуре не происходит существенных ферментативных про-
цессов, однако кислотность медленно возрастает, отчасти в ре-
зультате деятельности кислотообразующих микроорганизмов.
При опытах с разной производственной водой был обнаружен
рост кислотности в пределах, соответствующих снижению pH на
0,1—0,3.
Первая отварка между тем нагревается в котле приблизитель-
но на 1°С за 1 мин. Между 50—55°С раньше вводили выдержку
расщепления белков, так называемую пептонизирующую вы-
держку, продолжающуюся около 10 мин. Однако в ней нет необ-
ходимости, поскольку оставшаяся в заторном чане после пере-
качки второй отварки часть затора находится при указанной тем-
пературе довольно долго. При затирании плохо растворенного
солода при достижении температуры 68—72°С или еще выше вво-
дят следующую выдержку, при которой ожидают пока затор
полностью не осахарится. При переработке хорошо растворенно-
го солода и эту выдержку можно исключить, однако, несмотря
на это осахаривание контролируют реакцией на йод. После дос-
тижения 7 5° С отварку быстро доводят до кипения. При перера-
ботке темного солода первую отварку кипятят, как правило,
30 мин, а в отдельных случаях и дольше, у светлого солода 20—
30 мин. Дальнейшее кипячение при производстве темных сортов
пива облегчает доосахаривание заторов и одновременно способ-
ствует более полному вкусу пива. При производстве светлых сор-
тов пива, наоборот, интенсивность окрашивания должна быть
ниже, а менее продолжительное кипячение заторов способствует
также улучшению вкусовых качеств пива. При кипячении затора
в результате коагуляции выделяется часть белков, уничтожаются
все присутствующие ферменты и микроорганизмы, и несколько
повышается кислотность затора.
После кипячения первой отварки оставшаяся в чане часть хо-
рошо перемешивается и к ней перекачивают прокипяченную
часть затора. Перекачивание нельзя вести быстро, чтобы затор
частично не запарился, а тем самым не были разрушены имею-
щиеся в нем ферменты. Перекачка длится обычно 10—15 мин.
После основательного перемешивания температура затора в чане
повышается до 50—54°С. Если он перемешан так, что вся часть
прокипяченного затора пришла в соприкосновение с жидким
154
остатком, содержащем ферменты, в заторный котел из чана сно-
ва перекачивают !/з затора, самую густую (вторая отварка).
Оставшиеся 2/з затора оставляют в чане при 50—52°С на 1 или
1,5 ч; важно, чтобы температура не снижалась ниже указанного
предела. При этой температуре прежде всего действуют проте-
азы, однако начинается и расщепление крахмала. Температуры
около 50° С благоприятны также для фосфатаз, из которых дей-
ствует главным образом фитаза; при продолжительной выдержке
кислотность затора возрастает и образуются буферные растворы,
присутствие которых положительно влияет на течение дальней-
ших технологических процессов.
Вторую отварку нагревают в котле приблизительно при тех
же условиях, что и первую. Однако разжижение и осахаривание
крахмального клейстера происходит быстрее, поскольку вторая
отварка содержит прокипяченные части первой отварки, а также
следующую непрокипяченную часть затора с активными фермен-
тами. Подогрев идет сначала медленно до 75°С, а потом темпера-
туру быстро доводят до кипения. Осахаривание контролируют
реакцией на йод и, если процесс проводить правильно, нет необ-
ходимости дожидаться полного осахаривания.
При производстве темных сортов пива вторую отварку ки-
пятят 30 мин, для светлых сортов-— 15—20 мин. Еще до оконча-
ния кипячения второй отварки в заторном чане включают ме-
шалку и только в хорошо перемешанную массу медленно перека-
чивают прокипяченную вторую отварку. Температура должна
подняться до 64—65°С. Когда температура всего затора в чане
выравняется, мешалку останавливают и в заторный котел из чана
перекачивают необходимое количество жидкой третьей отварки.
Объем первой и второй отварки достаточно определять при-
близительно; обычно выпускают около '/з общего объема. При
этом не является недостатком, если при перекачивании прокипя-
ченной отварки в чане достигается необходимая температура, а
в котле еще есть небольшой остаток. У котлов с прямым обогре-
вом даже необходимо, чтобы дно осталось закрытым. А вот тре-
тью отварку нужно перекачивать в чан из заторного котла без
остатка, и поэтому необходимо определять ее объем более точно.
Для этого используют следующую формулу:
м~ 100 — /
где м — определяемый объем части затора, спущенного в котел, гл;
М — общий объем заторной массы в чане, гл;
Т — температура, которая должна быть достигнута при перекачивании
прокипяченной части затора;
t — начальная температура.
Температура Т обычно бывает на 2—3°С выше, чтобы компен-
сировать тепловые потери при перекачивании. Можно также учи-
155
тывать и температуру прокипяченного затора, но вместо 100°С
только 90°С, так что формула примет следующий вид:
М (Т — о
м = ---------
90 — t
В заторном чане после выпуска третьей отварки в заторный
котел на 1—1,5 ч остается часть затора при оптимальной темпе-
ратуре для осахаривающей р-амилазы (60—65°С). Твердые части
солода при кипячении в обоих предшествующих отварках стали
доступными для действия фер-
ментов, и поэтому при перера-
ботке плохо растворенного со-
лода образуется избыток маль-
тозы. Это проявляется внешне
в потемнении поверхности за-
торной массы.
Жидкая третья отварка мо-
жет нагреваться в котле быст-
рее, так как содержит только
небольшое количество неоса-
харенного крахмала и кипятит-
ся обычно 10—15 мин. При ки-
Рис. 26. Диаграмма трехотварочного пячении происходит разруше-
способа осахаривания: ние ферментов и приостанавли-
1 — котел; 2 — чан. вается их дальнейшее действие.
После перекачки третьей от-
варки из заторного котла в чане должна быть достигнута темпе-
ратура 75—78°С. Более высокие температуры непригодны, по-
скольку инактивируются оставшиеся ферменты и тем самым не
обеспечивается доосахаривание остатков крахмального клейсте-
ра, которые освобождаются из солодовых оболочек. В чане за-
торная масса основательно перемешивается, чтобы по всему
объему выравнялась температура, и перекачивается в фильтра-
ционный чан или фильтр-пресс. Тем самым заканчивается осаха-
ривание, которое у трехотварочного способа продолжается 5,5 и
6,5 ч. Температурные изменения графически представлены на
рис. 26.
Трехотварочный способ имеет некоторые технологически важ-
ные преимущества. Основательное перемешивание и кипячение
заторов ускоряет процессы растворения. Продолжительные вы-
держки, при которых заторная масса и отварки остаются в за-
торном чане, благоприятны для химических и ферментативных
реакций. Изменяя соответствующим образом в^емя и темпера-
туру при этих выдержках, а также время кипячения, можно ре-
гулировать действие ферментов и тем самым изменять состав
охмеленного сусла главным образом до достижимой степени
сбраживания (отношение сахаров к несахарам) и степени рас-
щепления белков. При затирании дробленого солода холодной
156
водой и удлинением в связи с этим процесса затирания в раствор
переходит больше веществ из оболочки (каучукообразных и ду-
бильных), которые влияют на вкус и пенистость пива. При трех-
отварочном способе можно перерабатывать дробленый солод
грубого помола, а также плохо растворенный солод без снижения
выхода экстракта. Грубый помол облегчает фильтрацию сусла и
дает лучшие результаты при выщелачивании дробины. Отмеча-
ется, что после перекачки прокипяченной первой отварки снижа-
ется активность ферментов на 77% по сравнению с заторной мас-
сой, второй отварки — на 56% и после третьей — на 26%. Однако
этот факт не является решающим, поскольку ферменты действу-
ют также в период выдержек в затором чане и прокипяченная
третья отварка может осахариться и при пониженном действии
ферментов. Большим недостатком трехотварочного способа яв-
ляется трудоемкость, продолжительность и повышенное потреб-
ление энергии. Для современных солодов высокого стандартного
качества, получаемых из тонких селекционных ячменей, не требу-
ется трехотварочный способ затирания.
Двухотварочный способ затирания. Двухотварочный спо-
соб наиболее приемлем при производстве светлых сортов пива.
При затирании в теплую воду и кипячении двух отварок вместо
трех получают сусло более светлого цвета и тонкого вкуса.
Двухотварочный способ более выгоден, чем трехотварочный и
имеет несколько вариантов.
Как правило, затирание проводят в теплой воде от 35 до 37°С,
а затор нагревают до 50—52°С. Первую часть затора (первая
отварка) объемом несколько больше ’/з всей массы спускают в
заторный котел и медленно нагревают на 1°С за 1 мин. до 70—
74°С. После осахаривания затор доводят до кипения и кипятят
20—30 мин. Остаток затора в чане тщательно перемешивают и
при постоянном перемешивании к нему медленно перекачивают
прокипяченную первую отварку с таким расчетом, чтобы была
достигнута требуемая температура 64—70°С (регулируется объ-
емом отварки). После выравнивания температур в заторный ко-
тел спускают вторую, тоже густую часть затора (вторая отвар-
ка). Если в котле остался остаток от первой отварки, его нужно
охладить холодной водой, чтобы помешать инактивации фермен-
тов в спущенной в котел второй отварке. Вторую отварку можно
нагревать быстрее, а если осахаривание удовлетворительное, то
быстро доводят ее до кипения и кипятят 15—20 мин, а затем пе-
рекачивают в заторный чан и выдерживают при 75—78°С.
Биохимические процессы носят такой же характер, как и при
трехотварочном способе осахаривания. Весь процесс продолжа-
ется от 4 до 4,5 ч. Ход затирания в две отварки виден из ди-
аграммы на рис. 27.
При переработке солода короткого ращения плохо растворен-
ного лучше проводить затирание в холодной воде и медленно
нагревать до 50—52°С. В зависимости от необходимости для пер-
157
вой отварки можно применять удлиненную пептонизирующую
выдержку, выдержку на осахаривание для этой отварки также
можно удлинять и, наконец, отварку в заторном котле можно
нагревать медленнее. Одновременно в заторном чане тем самым
удлиняется время выдержки оставшейся части затора, которая
стимулирует процесс растворения. Если перерабатывать хорошо
растворенный солод и необходимо ограничивать расщепление
белков, то выдержку в чане при 50—52°С можно сократить. Под-
держивая температуру в интер-
вале 62—72°С для перекачки
первой отварки, можно изме-
нить соотношение сахаров и
несахаров. Механическому со-
ставу дробленого солода для
двухотварочного способа сле-
дует уделять больше внимания.
Дробленый солод не должен
содержать большие фракции
крупной крупки; их присутст-
вие затрудняет осахаривание и
может стать причиной низкого
выхода экстракта. Двухотва-
рочный способ применяется для
производства светлых сортов;
пива не только в ЧССР, но и во
Рис. 27. Диаграмма двухотварочного
способа затирания:
1 — котел; 2 — чан.
всех европейских странах.
Одноотварочный способ затирания. Одноотварочный спо-
соб затирания рекомендовал и подробно описал Баллинг уже
в 1854 г. Этот способ заключался в следующем: 100 кг дроблено-
го солода затирали в 420 л воды, нагретой до температуры
62,5°С; температуру заторной массы снижали после затирания
до температуры 58°С. Около половины густого затора спускали в
котел и медленно нагревали до температуры 75°С. Потом дово-
дили до кипения и кипятили 30 мин или больше. После кипячения
отварку добавляли к затору в заторном чане и затор выдержива-
ли при температуре 75°С. В качестве еще одной возможности
Баллинг рекомендует проводить затирание половины солода
(соотношение 50 кг на 210 л воды) в заторном чане при темпера-
туре 62,5°С и вторую половину в котле (снова соотношение 50 кг
солода на 210 л воды) при температуре 50—62,5°С. Заторную
массу при постоянном перемешивании медленно нагревают до'
75°С и потом доводят до кипения; время кипячения и последую-
щей выдержки затора такие же, как и в первом варианте.
Способ, предложенный Баллингом, рекомендовали с неболь-
шими изменениями известные пивовары Ержичка и Ходоунский.
Но этот способ в ЧССР не прижился и только спустя 50 лет был
применен на практике берлинским профессором. Виндишом, как
сокращенный способ затирания с высокими температурами.
158
Одноотварочный способ затирания имеет несколько вари-
антов. Дробленый солод затирать в чане в холодной воде и на-
гревать до температуры 50°С или сразу затирать в теплой воде.
Около половины густой части затора спускают в заторный котел
и нагревают сначала до температуры осахаривания 65 и 68°С, по-
том до 75°С и доводят до полного осахаривания. Затор кипятят
30 мин, перекачивают к остатку заторной массы, находящейся в
чане, весь затор выдерживают при температуре 75—78°С.
При другом способе дробленый солод затирают прямо в за-
торный котел при температуре 50°С. Если это необходимо, то вво-
дят пептонизирующую выдерж-
ку 15—20 мин, потом заторную
массу нагревают до температу-
ры 75°С, и оставляют до осаха-
ривания и осаждения дроби-
ны. Затем около половины от-
стоявшегося сусла сливают с
поверхности котла в заторный
чан как диастатическую вытяж-
ку. Оставшуюся в заторном
котле густую часть затора на-
гревают до кипения и кипятят
30—45 мин. Между тем диаста-
тическую вытяжку в чане не-
сколько охлаждают. ПрОКИПЯ- /-котел; 2 — чан.
ченный затор медленно добав-
ляют к ней так, чтобы температура не превысила 78°С (рис. 28).
Хорошего выхода экстракта при таком процессе можно добиться
только в случае переработки хорошо растворенного солода или
солода перерастворенного. Общее время процесса затирания
при одноотварочном способе недостаточно для того, чтобы про-
цессы растворения при переработке плохо растворенного или
плохо измельченного солода протекали правильно. Одноотвароч-
ный способ затирания используют во многих странах глав-
ным образом при одновременной переработке заменителей соло-
да, о чем будет сказано далее.
Способ раздельного затирания составных частей дробле-
ного солода. Эти способы обеспечивают раздельную переработку
оболочки крупной крупки и муки. Наиболее известен способ Ку-
бесса, направленный в первую очередь на переработку крупной
крупки, которая создает наибольшие трудности при затирании.
Крупку затирают в заторный котел при температуре 48°С и мед-
ленно нагревают. Можно вводить пептонизирующую выдержку
или нагревание проводить сразу до температуры 70°С и затор
осахаривать 20 мин. Поскольку крупка оседает на дно, при на-
гревании нужно интенсивно перемешивать. Затор кипятят 30 мин.
Между тем в чане в теплую или холодную воду затирают оболоч-
ку, основательно перемешивают и затем к ней добавляют проки-
159
пяченную крупку. Температура тем самым поднимается до 70—
75°С и клейкостеризованные части прокипяченной крупки осаха-
риваются под действием амилаз из затора оболочки. Третья часть
дробленого солода, т. е. мелкая крупка и мука разжижаются и
осахариваются очень быстро. Ее можно добавлять или в сухом
виде к обеим частям затора, находящегося в чане, или после
спуска первых двух частей затора в котел, затирать с водой в ча-
не и после этого спускать в котел. Объединенные три части затора
при постепенном перемешивании нагревают в котел до темпера-
туры осахаривания 75—78°С и осахаренный затор перекачивают
в фильтрационный чан. Благодаря тому что оболочку не кипятят,
она меньше повреждена и образует хорошо проходимый филь-
трующий слой.
В результате необходимости сортировки и отдельного хране-
ния трех составных частей дробленого солода требуется опреде-
ленная перестройка обычного оборудования и весь процесс стано-
вится сложнее, чем обычное осахаривание. На современных шес-
тивальцовых дробилках можно получать солод, в котором нет
крупной крупки такого размера, которая вызывала бы трудности
при затирании. Оболочка, измельченная осторожно и хорошо, лег-
ко отделяется. Поэтому можно поступать так, что при дроблении
от остального дробильного солода отделяется только оболочка.
Основную часть дробленого солода перерабатывают обычным спо-
собом, а оболочку затирают в чане только после спуска последне-
го затора в котел, основательно перемешивают и при температуре
около 60°С быстро насыщают водой; если оболочка хорошо из-
мельчена, то имеющиеся в ней остатки крахмала при обычно
принятых температурах и паузах клейстеризуются и осахарива-
ются. Вопрос некипячения оболочки имеет много сторонников.
Как уже говорилось, улучшается фильтрующая способность дро-
бины и в сусло переходит меньше дубильных веществ и веществ,
придающих пиву резкий вкус. Однако вещества этого типа пере-
ходят в сусло и при выщелачивании дробины, и поэтому отде-
ление оболочки не имеет большого значения, особенно при пере-
работке солодов из тонкопленочных ячменей, как это имеет мес-
то в ЧССР. Варочные процессы с затиранием по способу Кубесса
и подобному ему способу Мерца в последнее время про-
водил Бозевитц [4]. Он пришел к выводу, что в случае отделения
оболочки пиво имеет более пустой вкус, отличающийся от вкуса
пива обычных типов.
Остальные способы затирания. При укороченном способе
затирания (по Виндишу), который приведен только для пере-
работки хорошо растворенных солодов, затирание проводят
при температуре 62°С в хорошо изолированном чане или затор-
ном котле, чтобы удерживалась высокая температура заторной
массы; тем самым ограничивается действие протеаз. Густую
часть затора кипятят только 5 мин, что считается достаточным
для хорошо растворенных солодов. После перекачки первой от-
160
варки температура в чане поднимается до 70—72°С, после пере-
качки второй отварки — до 75—78°С.
Затирание по Шмитцу обеспечивает фильтрацию первого
сусла и промывной воды при температурах 95—98°С; тем самым
процесс фильтрации ускоряется, поскольку горячее сусло имеет
более низкую вязкость. Однако сусло в котле.должно доосахари-
ваться. После затирания солода дают осесть оболочке вместе с
остальными грубыми частями дробленого солода и во вспомога-
тельную емкость отводят около 3% ее от общего объема затора в
виде диастатической вытяжки. Потом затирание проводят
нормально, т. е. весь затор спускают в котел и медленно нагрева-
ют до температуры пептонизации и потом до температуры осаха-
ривания, наконец, доводят до кипения и кипятят от 40 до 60 мин.
Кипящий затор перекачивают в фильтрационный чан и после
отстаивания фильтруют. Дробину выщелачивают горячей водой.
При таком способе весь процесс фильтрации сокращается напо-
ловину. При стекании в котел первое сусло и промывная вода
охлаждаются водой в специальном устройстве до температуры
75°С; к охлажденному суслу из дополнительной емкости добавля-
ют диастатическую вытяжку. Перед нагреванием до кипения надо
выждать пока полностью осахарится первое сусло и промывная
вода; тем самым экономия во времени, достигнутая при фильтра-
ции, несколько сокращается.
Кроме названных способов затирания известны и другие
способы, а главным образом их варианты. Например, включают
белковые паузы различной продолжительности, чтобы добиться
более глубокого расщепления белков. Выдержки при низких или
высоких температурах осахаривания существенно сокращают
или удлиняют, чтобы увеличить долю мальтозы или декстринов.
Дробленый солод из солодов короткого ращения или труднопе-
рерабатываемых солодов предварительно замачивают на 6—10 ч:
в холодной воде (так называемое экстрагирование), чтобы облег-
чить переработку и повысить выход экстракта. По этим же при-
чинам заторы иногда кипятят под давлением.
Затирание всегда- должно быть приспособлено к местным
условиям, и поэтому для него не могут быть разработаны повсе-
местно действующие инструкции. Используя некоторые указан-
ные способы можно улучшить процесс затирания, однако не-
которые мероприятия, такие, как предварительная замочка дроб-
леного солода, или кипячение заторов под давлением, можно
использовать только в особых случаях, поскольку они часто отри-
цательно влияют на вкусовые свойства пива.
Подкисление заторов. При производстве стойких экспортных
сортов пива в последнее время большое внимание уделяется pH
заторов и сусла. При повышении кислотности (снижением pH)
ускоряются ферментативные процессы при осахаривании и улуч-
шается фильтрация сусла и брух охмеленного сусла. Оптималь-
ных величин pH, т. е. от 5,5 до 5,4 у заторов и 5,2 у охмеленного
161
сусла, нельзя достигнуть при работе с карбонатными водами или
при переработке плохих, бедных ферментами солодов. В таких
случаях добавка только кислотообразующей выдержки недоста-
точна. Необходимо или обработать производственную воду для
снижения ее временной жесткости или искусственно повысить
кислотность затора.
На практике кислотность затора повышают или путем добав-
ления протеолитического солода, или за счет получения в заторе
биологическим путем молочной кислоты, или прямой добавкой
минеральных кислот.
При биологическом подкислении молочную кислоту получают
таким образом, что необходимый объем первого сусла или прямо
затор сбраживают чистой культурой Lactobacillu delbrucku. Бро-
жение проводят при 45—47°С, так что кислый затор содержит
приблизительно 1 % молочной кислоты (это продолжается мак-
симум 24 ч), потом необходимую часть добавляют прямо к затор-
ной массе. Этот способ сложный и его использовали только в
Германии.
В Бельгии и Франции при применении этого способа кислоту
добавляют непосредственно. При этом используют серную, соля-
ную и молочную кислоты. По Де Клерку, серная кислота придает
пиву более резкий вкус, в то время как при использовании соля-
ной или молочной кислот вкус пива становится более мягким.
Дозу кислоты для изменения pH устанавливают титроваль-
ным методом (колориметрическим или электрометрическим) пу-
тем определения количества 0,1 н. раствора кислоты, необходи-
мой для сдвига pH до требуемой величины.
Добавка относительно небольшого количества кислоты к за-
тору или отварке не составляет трудности. Кислота быстро ней-
трализуется в результате реакции с щелочными компонентами
производственной воды. Однако подкисление всегда является не-
естественным вмешательством и его результат будет проблема-
тичен, если в случае добавки кислоты образуется слишком мно-
го солей, которые остаются в сусле. Непосредственное использо-
вание кислот в некоторых государствах запрещено (ФРГ).
В ЧССР с гигиенической точки зрения допустимо подкисление
только пищевой молочной кислотой.
Затирание с заменителями солода (несоложеными мате-
риалами). В разделе о приготовлении заменителей уже говори-
лось, что небольшие их количества (до 10% от общей засыпи)
можно затирать прямо в котле после спуска первой отварки.
Большие количества заменителей лучше затирать с определенной
частью солода отдельно и после кипячения этот затор использо-
вать для нагревания солодовой заторной массы. При переработке
заменителей всегда надо соблюдать осторожность. При нагреве
до кипения затор должен находиться в постоянном движении,
чтобы крахмал не подгорал. За осахариванием надо следить бо-
лее внимательно.
462
Особенно большое количество заменителей перерабатывают в;
США. Солода, изготавливаемые в США преимущественно из
шестирядных ячменей с плотной оболочкой и для выработки
очень светлых сортов пива, которое там пользуется наибольшим
спросом, менее пригодны. Однако эти солода характеризуются
высокой амилолитической активностью и осахаривают большие
количества (30—40%) заменителей. Для переработки больших
частей заменителей был разработан способ, который использу-
ется иключительно на американских пивоваренных заводах и ко-
торый вполне оправдал себя. The Practical Brewer приводит этот
рабочий процесс.
Сначала дробленый солод затирают в воде, нагретой до 35—
45°С. На 1 барел воды (около 120 л) берут 45—56 кг солода, так
что солодовый затор относительно густой. После затирания за-
торную массу интенсивно перемешивают еще 15—30 мин, а по-
том оставляют в покое.
Заменители солода (измельченный рис или кукуруза) зати-
рают с 10—20% дробленого солода в воде, нагретой до 38—
50°С. На 120 л воды берут 33—45 кг засыпи. После тщательного
перемешивания (около 30 мин) затор нагревают до 70—75°С и
при постоянном перемешивании выдерживают 30 мин. Затем бы-
стро доводят до кипения и кипятят под давлением около 10 мин,
без давления •— около 90 мин. После кипячения затор из замени-
телей медленно перекачивают в солодовый затор, температура-
всего затора поднимается до 67—68°С. При этой температуре за-
тор выдерживают 15—30 мин, а потом при постоянном перемеши-
вании нагревают до температуры осахаривания 72—75°С.
В этом способе, названном Double Mash Methol (двухотва-
рочный способ), частично используется инфузия (солодовый за-
тор) и частично декокция (затор с заменителями). Путем под-
держания низких или высоких температур осахаривания, медлен-
ным или быстрым подводом прокипяченного затора из замените-
лей в солодовую часть затора можно изменять соотношение саха-
ров и несахаров в получаемом сусле и тем самым регулировать
конечную степень сбр'аживания пива. Все осахаривание по этому
способу длится от 2 до 3,5 ч.
Инфузионные способы
Инфузионный способ — это наиболее простой способ получе-
ния экстракта из солода. Вплоть до минувшего столетия его ис-
пользовали и в ЧССР для производства светлого пшеничного пи-
ва. Оборудование для инфузионного способа производства было
очень простое; достаточно было простого чана с мешалкой, филь-
тровальным и оросительным устройством и котла.
При инфузии солод выщелачивают теплой водой и не кипя-
тят. Поэтому необходимо, чтобы солода были хорошо растворен-
ными и имели хорошую амилолитическую активность. Инфузион-
ное сусло имеет более светлый цвет и менее выразительный вкус,
чем сусло декокционное. Пиво из этого сусла обычно сбражива-
ется глубоко.
При нормальном инфузионном процессе солод затирают в во-
де, нагретой до температуры 60—62°С, и оставляют при этой тем-
пературе и при постоянном перемешивании на 30—45 мин. Потом
добавляют горячую воду, пока температура не поднимется до
70°С, перемешивают еще 15—20 мин, после чего всю заторную
массу оставляют на 30 мин в покое (пауза). После этого начина-
ют фильтрацию.
Можно поступать и таким образом, что солод затирают в ко-
тел при температуре 45—50°С, выдерживают 1 ч, потом при пе-
ремешивании нагревают до температуры 62°С, опять выдержива-
ют 30—35 мин и температуру снова повышают до температуры
70—75°С. После паузы (20—30 мин) начинают фильтрацию.
Менее обычен способ, называемый нисходящей инфузией. При
этом способе солод перемешивают в механическом заторном ап-
парате с водой, нагретой до температуры 70°С, и выпускают в
чан, в котором вода имеет температуру 75—80°С. После затира-
ния, при котором температура всегда несколько снижается, вся
заторная масса должна иметь температуру 70°С. При этой тем-
пературе перемешивают затор около 30 мин, а затем содержимое'
оставляют на 30 мин — 1 ч в покое, после этого начинают фильт-
рацию. Этот способ используют только для переработки солодов
долгого ращения с высокой амилолитической активностью, так
как уже в начале процесса амилазы под действием высоких тем-
ператур частично инактивируются, солода короткого ращения в
таких условиях не осахарились бы.
В настоящее время инфузия применяется только в Англии из-
за специфических требований при производстве пива верхового
брожения. В Англии солода обычно получают при холодном ре-
жиме долгого ращения, и большей частью они перерастворенные.
Переработка таких солодов инфузией вполне оправдана при про-,
изводстве традиционных сортов английского пива типа Ale и
Stout.
Влияние затирания на состав экстракта и
на качество пива
Суть и цель процесса затирания состоят в том, чтобы с
помощью простейших средств получить как можно больше экс-
тракта требуемого состава.. На технологические возможности, с
помощью которых можно влиять на расщепление крахмала и об-
разование сахаров, указывалось выше. Некоторые авторы, осо-
бенно в прошлые годы, дополнили имевшиеся в этой области све-
дения.
Пиндл [26] изучал образование отдельных сахаров в водных
экстрактах солода, полученных при разных температурах. Для
164
изучения хода главного брожения он кипятил сусло с хмелем и
полученное таким образом охмеленное сусло сбраживал сильно
сбраживающей расой дрожжей. Он пришел к следующим выво-
дам: при низких температурах растворяется мало экстракта, при
50—55°С экстракта прибавляется и максимум его достигается
при 67—70°С. Оптимальный интервал — 60—70°С, с 72°С прирост
растворенного экстракта снова снижается. Общая картина этого
процесса видна на рис. 29.
Растворимые экстрактивные вещества образуются при зати-
рании под действием комплекса ферментов с разными оптималь-
Рис. 29. Температуры осахаривания, полученный экстракт и конечная степень
сбраживания.
ными температурами и таким образом, поддерживая определен-
ную температуру, можно вызывать активность определенного
фермента. Следовательно, можно изменить состав экстракта, из-
меняя температуру при затирании. На рис. 29 приводятся данные
степени сбраживания охмеленного сусла, полученные при разных
температурах. Сбраживание достигает максимума при 62° С; это
действительно для всех солодов, так что температура 62° С явля-
ется решающей для достижения высокой конечной степени сбра-
живания. Это особенно важно для определения данной темпера-
туры у отдельных заторов в варочном отделении. Для достиже-
ния такого же эффекта при умеренно высоких температурах
(63—66°С) требуется значительное увеличение температурной
выдержки почти в 3 раза.
В этом охмеленном сусле были обнаружены также гексозы,
сахароза, мальтоза, низшие и высшие декстрины; результаты
приведены на рис. 30.
На содержание гексоз существенное влияние могут оказывать
температуры при затирании, особенно в области низких темпе-
165
ратур. Кроме фракции глюкозы и фруктозы, содержащейся уже
в солоде, гексозная фракция увеличивается в интервале темпера-
тур 50—60°С. С технологической точки зрения очень важно воз-
действовать на образование гексоз, так как они являются началь-
ным источником непосредственно сбраживаемых сахаров для
разбраживания. Для быстрого разбраживания необходимо высо-
кое содержание гексоз. Сахароза, содержащаяся уже в солоде,
переходит в раствор непосредственно при затирании, так что на
ее объем невозможно воздействовать технологически.
70
О
55 50 60 65 70 75
45 55 62,5 67,5 72,5 80 t,°C
55 50 60 65 70 75
45 55 62,5 67,5 72,5 80 b,°C
<3 §
& §
cs
55 50 60 65 70 75 К^.20
45 55 62,5 67,5 72,5 80 5,°C
'55 50 60 65 70 75
45 55 62,5 67,5 72,5 80 t,°C
|30
ГЯ7-
"0
Рис. 30.
нов.
10
55 50 60 65 70 75
45 55 62,5 67,5 72,5 80 t,°C
Температуры осахаривания и фракции отдельных сахаров н декстрн-
Об образовании мальтозы при осахаривании уже говорилось
подробно. Высокие величины конечного сбраживания связаны с
высоким содержанием мальтозы. Около 4/s сбраживаемого экс-
тракта образуется в результате активности р-амилазы, Vs —
а-амилазы. Поэтому требование к высокому и выравненному со-
держанию амилолитических ферментов при определении солода
очень важно.
Содержание мальтотриозы в охмеленном сусле можно в не-
значительной степени изменять при осахаривании, изменяя тем-
пературу. Образование мальтотриозы более заметно между 50—
60°С, высшая точка находится между 62—65°С; при высоких тем-
пературах она в значительной мере сохраняется. Относительное
выравненное образование мальтотриозы в диапазоне температур
60—80°С свидетельствует б том, что в ферментативном расщеп-
166
лении крахмала до мальтотриозы принимают участие 0- и а-ами-
лаза. При низких температурах мальтотриоза образуется глав-
ным образом в результате активности амилазы, при высоких тем-
пературах а-амилаза быстрее расщепляет только крахмал, одна-
ко активность р-амилазы уже снижена в результате инактивации.
В солоде декстрины еще не встречаются. При затирании при
температурах выше 50°С их образование сильно возрастает и ос-
тается практически одинаковым вплоть до температуры 72°С, в
интервале 75—80°С происходит дальнейшее повышение.
Пиндл приводит в цитируемой работе результаты, получен-
ные при главном брожении сусла (в опытном масштабе), приго-
товленного из экстрактов солода при температуре 62, 67, 72 и
75°С. На основании этих результатов можно сделать следующий
вывод.
Сусло, полученное при низких температурах, сбраживается
•быстрее и достигает высокой степени сбраживания, в то время
как сусло, приготовленное при высоких температурах, наоборот.
В результате этой связи Пиндл замечает, что многие технологи
опасаются, что пиво из глубокосброженного сусла имеет боль-
шую разницу между видимым и конечным сбраживанием и ут-
верждают, что при использовании физиологически активных и
глубокосбраживающих дрожжей и при достаточной аэрации это
сусло сбраживается довольно глубоко. Сусло, полученное при
низких температурах, быстро разбраживается, образование угле-
кислого газа высокое и продолжительное, дображивание интен-
сивное. Достаточное содержание гексоз и мальтозы важно для
индукции ферментов и тем самым для достижения бродильной
способности дрожжей. Если это так, то высокое содержание
мальтотриозы не должно вызывать затруднений при дображива-
нии. Также и эффективность дрожжей относительно выше при
главном брожении сусла, приготовленного при низких темпера-
турах.
Влияние состава сусла на размножение дрожжей значитель-
но. В сусле, приготовленном при низких температурах, они осаж-
даются при брожении позже, высокое содержание мальтозы в
этом сусле обеспечивает полную деятельность дрожжей, клетки в
сбраживаемом сусле дольше остаются рассеянными и при розли-
ве в лагерные танки попадает больше активных клеток. В сусле,
полученном при низких температурах осахаривания, pH при бро-
жении снижается быстрее и молодое пиво имеет более высокую
кислотность.
Нарцисс и Хейсингер [27] в новой работе возвращаются к вли-
янию многоотварочных способов затирания на свойства пива.
Они изучали способ осахаривания при высоких температурах,
двух- и трехотварочный способы. Кроме стандартного проведения
были существенно увеличены выдержки при температурах 62 и
70°С при затирании при высоких температурах и при 50 и
60°С при двухотварочном способе затирания или трехотвароч-
167
ном. «Затиранием при высоких температурах» авторы называ-
ют в сущности двухотварочный способ с отваркой при темпера-
туре 62°С и температурой 70°С в чане после перекачки первой от-
варки. Из приведенных результатов можно сделать следующий
вывод.
Снова подтвердилось, что при трехотварочном способе полу-
чают более высокий выход экстракта, а при затирании при
высоких температурах более низкий. Удлинение температурных
выдержек всегда повышает выход экстракта. Осветление сусла
перед сбраживанием было более совершенно при двух- и трех-
отварочном способах. Кроме того, в этих случаях удлинение па-
уз также улучшает осветление. Однако эта же зависимость не
подходит к оценке конечной степени сбраживания. При двухот-
варочном способе получали пиво с самой высокой конечной сте-
пенью сбраживания, потом при трехотварочном способе и, нако-
нец, при затирании (высокие температуры). Удлинение
выдержек естественно повышает сбраживание. Имеющиеся в лите-
ратуре данные о высокой конечной степени сбраживания пива
из сусла, полученного путем затирания при высоких темпера-
турах, нельзя обобщить, они обусловлены применением солода
с высоким содержанием ферментов. Ход главного брожения и
даже видимое сбраживание готового пива в отдельных процессах
не имели существенного различия.
Сусло, полученное при двухотварочном способе, имеет более
высокое содержание растворимого азота, чем сусло, приготовлен-
ное при двух остальных процессах. Удлинение пауз в интервале
низких температур отражается главным образом на повышении
содержания в сусле растворимого азота. В двух- и трехотвароч-
ных способах удлинение пауз при температуре 50°С способство-
вало преимущественно повышению образования низкомолеку-
лярных фракций, при выдержке 65°С возникали фракции высоко-
и среднемолекулярные. Цвет сусла возрастает, начиная от
осахаривания при высоких температурах и повышается во всех
процессах с каждым удлинением пауз. Низкая температура зато-
ров и отварок повышает цвет сусла. Существенное увеличение вяз-
кости сусла происходит в результате выдержки при температуре
70°С, небольшое снижение вязкости вызывается увеличением па-
уз при температуре 65°С, сильное снижение — удлинением пауз
при температуре 50°С. Содержание буферных систем тем меньше,
чем выше температуры удлиненных пауз; поэтому при затира-
нии при высоких температурах снижается буферная способ-
ность, pH возрастают с удлинением выдержки при низких тем-
пературах. Пенистость пива уменьшается при удлинении пауз
при температуре 50°С. Продолжительное затирание и интен-
сивное кипячение заторов придает вкусу пива полноту, что про-
является и у пива из заторов с удлиненными паузами.
Расщеплением крахмала при осахаривании в зависимости от
объема ферментов и растворения солода занимались Кольбах и
168
Шилфарт [28]. Физиологическое и технологическое значение са-
харов в сусле, солоде и ячмене при главном брожении исследова-
ли Вуллингер и Пиндл [29]. О влиянии отдельных сахаров на ход
главного брожения написано в отдельной работе Пиндла [30].
ФИЛЬТРАЦИЯ ЗАТОРА И
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ДРОБИНЫ
После окончания процесса осахаривания сусло, а позже так-
же и промывные воды следует отделять от нерастворенных час-
тиц солодовой дробины. Этот на первый взгляд простой физиче-
ский процесс по времени очень трудоемкий и в практике часто
связан с трудностями. Необходимо, чтобы сусло и промывные во-
ды стекали в сусловарочный котел прозрачными и не увлекали
с собой мелкие нерастворенные частицы, такие, как осажденные
белки (муть), кусочки оболочки или другие суспендированные
вещества, которые мешают в ходе дальнейшего производства,
главным образом при брожении и фильтрации готового пива.
Выщелачивание дробины тоже должно быть совершенным, а
промывные воды прозрачными. Из дробины необходимо вымыть
как можно больше вымываемого экстракта.
При отделении дробины можно поступать по-разному. Наи-
более распространенный и применяемый в ЧССР способ — это
фильтрация в фильтрационном чане. За границей используются
также фильтр-прессы. Оба способа имеют свои определенные
преимущества, однако фильтрация в чане проще, и поэтому в по-
следние годы многие современные пивоваренные заводы (Tuborg
в Дании и др.) при реконструкции снова перешли на фильтраци-
онные чаны. Не получили распространения центрифуги, вакуум-
ные фильтры и подобное оборудование. Автоматизация процес-
са фильтрации и непрерывная фильтрация до сих пор находятся
в стадии опытов.
ФИЛЬТРАЦИОННЫЙ ЧАН
Для успешной фильтрации очень важна правильная конст-
рукция чана и собственно фильтрационного устройства. Мнения
относительно конструкции чана и главным образом его фильтра-
ционного дна менялись со временем. Однако в настоящее время
эти мнения установились настолько, что между конструкциями
фильтрационных устройств на отдельных предприятиях разницы
практически не существует.
Фильтрационные чаны (рис. 31) •— это стальные цилиндры,
сконструированные так, чтобы они не деформировались при боль-
шом диаметре. Чан должен быть установлен горизонтально и
иметь ровное дно. Цилиндрическая часть чана имеет высоту от
1,5 до 2 м и к дну прикреплена угольником, ее верхний край то-
же снабжен угольциком. Цилиндрическая часть чана должна
169
быть хорошо изолирована, а изоляция защищена металлическим
кожухом во избежание повреждений. Хорошая изоляция чана
нужна для того, чтобы содержимое его при фильтрации не охла-
ждалось. Размер чана зависит от массы засыпи. На 1 м2 фильт-
рующей поверхности приходится 150—200 кг засыпи. В зависи-
мости от механического состава дробленого солода слой дробины
Рис. 31. Нормальный фильтрационный чан (ЗВУ).
имеет высоту от 30 до 45 см. При более высоком слое фильт-
рация происходит медленнее и дробина труднее выщелачивается.
Слишком низкий слой дробины, наоборот, легко прорывается и
фильтрация бывает несовершенной.
Дно чана имеет несколько отверстий, которые выведены в от-
водные трубки. Обычно на 1,5 м2 фильтрующей поверхности при-
ходится одна отводная трубка. Отверстия должны быть располо-
жены так, чтобы на каждое отверстие приходилась приблизи-
тельно одинаковая зона фильтрации. В дне чана имеется также
отверстие для выгрузки дробины.
170
Важнейшей частью фильтрационного чана является фильтра-
ционное сито и фильтрационная система. Фильтрационное сито
занимает всю поверхность дна чана. В настоящее время фильтра-
ционное сито изготавливают из фосфористой бронзы толщиной
от 3,5 до 4,8 мм. Оно состоит из отдельных сегментов, из которых
каждый имеет площадь приблизительно 0,75 м2. Эти сегменты по
периметру чана опираются на тонкий борт, а посредине — на по-
верхность, через которую проходит вал разрыхлителя. К дну они
крепятся винтами с плоскими шайбами. В зависимости от диа-
метра отверстии для отводных трубок сегменты снабжены нож-
ками разной высоты, которые определяют высоту зазора между
фильтрационным ситом и дном
чана и одновременно препятст-
вуют прогибанию сегментов.
Правильное соотношение меж-
ду высотой зазора и диаметром
отверстий важно для ламинар-
ного стока сусла. Обычно счи-
тают, что высота зазора долж-
на соответствовать 74 диаметра
Рис. 32. Рифление фильтрационного
дна.
отверстий, т. е. при диаметре
отверстия (сечение трубки)
32 мм — около 8 мм, при
40 мм — около 10 мм и т. д.
Однако в практике оказалось, что лучшие результаты получают-
ся при большем расстоянии между дном и фильтрационным си-
том, а именно при диаметре 32 мм, например, 12 мм, при 40 мм—
16 и даже 20 мм.
Фильтрационное сито раньше изготовляли также из стали и
живое сечение создавали круглые отверстия диаметром от 0,8 до
1 мм, расширяющиеся книзу в виде конуса. Однако эти отверстия
легко засорялись, с трудом очищались и живое сечение такого
сита было небольшим (около 2%). Современные бронзовые сита
имеют узкие щелевидные отверстия от 0,6 до 0,7 мм шириной и от
30 до 40 мм длиной. Поскольку сито изнашивается, щели должны
иметь глубину хотя бы 1 мм и только потом расширяться на 3—
4 мм (рис. 32). На 1 м2 поверхности приходится около 2500 от-
верстий и живое сечение должно составлять 6—8% от общей по-
верхности сита.
Собственно фильтрационное устройство изготавливают из ме-
ди; оно состоит из отводных трубок с кранами и сборного лотка.
Каждая отводная трубка заканчивается в лотке фильтрационным
краном для регулирования скорости стока сусла. Уклон трубок
должен быть умеренным, чтобы при быстром истечении не по-
вышалось всасывание.
Кран должен быть сконструирован так, чтобы при пропуске
кранов сусло могло быстро стекать и при фильтрации не попа-
дал в него воздух.
171
Кран обычной конструкции изображен на рис. 33. При про-
пуске кранов сусло стекает через дно крана; вращением пробки
крана прозрачное сусло переводят в изогнутую трубку, через ко-
торую оно протекает без доступа воздуха, тем самым ограничи-
вается и окисление. Количество фильтрационных кранов различ-
но. Раньше предпочитали большее число кранов (от 12 до 20), с
одной стороны, чтобы при пропуске кранов из-под фильтрацион-
ного сита быстрее устранялись мутные фракции, с другой—пред-
полагалось, что при большем количестве кранов фильтрация идет
равномернее. Теперь обычно выбирают больший диаметр отвод-
ных трубок и принимают количество кранов от 6 до 8. Очень
важно, чтобы скорость истечения при фильтрации не превышала
0,25 м/с. Для прохождения через краны и трубки воды или пара,
они соединены с горизонтальной трубкой (батареей), в которую
можно подводить горячую воду или пар. Устройство лотка и
фильтрационной батареи приведены на рис. 34.
Для рыхления и выгрузки дробины в фильтрационном чане
имеется разрыхлительный механизм, состоящий из двух массив-
ных плечей с вмонтированными в них ножами. Плечи укреплены
на вертикальном валу, который проходит через дно и внизу окан-
чивается поршнем, движущимся в гидравлическом цилиндре, ку-
да нагнетается масло. Благодаря этому плечи с ножами подни-
маются над поверхностью дробины. При медленном выпуске мас-
ла в масляный сборник разрыхлительный механизм опускается и
своим движением разрезает слой дробины. При рыхлении ножи
устанавливаются в направлении движения механизма, а при вы-
грузке дробины они поворачиваются рычажным механизмом по-
перек движению. Для лучшего рыхления дробины к ножам иног-
да приваривают пропашники.
Расположение ножей над фильтрационным ситом можно оп-
ределять по указателю высоты, который должен размещаться
так, чтобы обслуживающий персонал мог легко контролировать
работу механизма. Разрыхлительный механизм приводится во
вращение электродвигателем снизу и имеет две скорости; для
Рис. 34. Фильтрационная батарея:
/ — фильтрационный желоб; 2 — фильтрационный кран; 3 — отборная труба; 4 — вентили
для подачи пара и воды; 5 — выпускное отверстие.
рыхления от ’/з до ’/2 об/мин и для выгрузки дробины от 10 до
15 об/мин.
Для выщелачивания дробины служит промывной аппарат,
размещенный над разрыхлительным механизмом. Это по сути
дела сегнерово колесо, состоящее из цилиндрического сосуда,
который размещен посреди чана над валом; в сосуде закреплены
две латунные трубки, закрытые на концах. Эти трубки по всей
длине против направления вращения снабжены отверстиями.
Промывной аппарат закреплен под сосудом на шариковом под-
шипнике. Он приводится во вращение впуском воды в сосуд.
Вращение должно быть медленным, чтобы вода не разбрызгива-
лась и равномерно орошала всю поверхность дробины (около
5 об/мин). Иногда промывной аппарат укрепляют прямо на раз-
рыхлительном механизме. Но в этом случае он может орошать
только тогда, когда механизм находится в действии.
Отверстие для выгрузки дробины расположено в дне чана и
имеет откидной затвор с резиновой прокладкой. Открывается оно
вручную с верхней площадки. Под отверстием находится жестя-
ная воронка, через которую дробина отводится в приемник или
173
в шнек. Воронка и транспортные устройства должны быть глад-
кие, легко поддающиеся чистке.
Иногда фильтрационный чан бывает снабжен фильтрацион-
лым манометром. Это три вертикальные трубки (указатели уров-
ня) , размещенные обычно рядом с желобом (рис. 35). Первый
указатель соединен прямо с фильтрационным чаном, второй —
с пространством под фильтрационным ситом и третий — на од-
ной из отводных трубок. Если чан наполнен и фильтровальная
•система находится в покое, то уровень во всех указателях оди-
наковый (а, Ь, с). При фильтрации уровень b в указателе II не-
сколько падает, а именно в за-
висимости от сопротивления
слоя дробины. В указателе III
высота уровня с зависит от ско-
рости истечения сусла. Ход
фильтрации определяется по
разнице между t и s в указате-
лях II и III по сравнению с ука-
зателем I. Отношение между
течением сусла, слоем дробины
и фильтрационным ситом и ме-
жду стоком сусла можно изме-
нять путем регулировки стока.
В практике фильтрационный
манометр имеет прежде всего
ориентировочное значение. Из-
менять процесс фильтрации по
данным манометра довольно затруднительно из-за различных
влияний которые действуют при фильтрации.
К оборудованию фильтрационного чана относится небольшой
насос, предназначенный для перекачки мутного сусла и промыв-
ных вод обратно в чан. Далее фильтрационный чан имеет термо-
метр, термограф, мерный стержень для определения объема за-
торов, соответствующую арматуру и соединительный трубо-
провод.
Комбинированные фильтрационные чаны имеются в отдель-
ных варочных агрегатах, где они одновременно служат в качест-
ве заторных чанов (рис. 36). Чан дополнен предзаторником, от-
верстием для спуска затора и мешалкой. При перемешивании
разрыхлительный механизм поднимается и подвешивается на
борту крышки чана; перемешивание производится только ме-
шалкой (пропеллерной). При рыхлении и выгрузке дробины раз-
рыхлительный механизм опускается, в то время как мешалка
поднимается и задвигается перпендикулярно к плечам машины,
где и закрепляется.
Коробка скоростей комбинированного чана имеет три скорос-
ти: две на рыхление и выгрузку дробины, третья (25—30 об/мин)
для пуска мешалки.
174
Для интенсификации работы чана и фильтрационного устрой-
ства разработаны различные приспособления. Чтобы увеличить
фильтрующую поверхность, в чан помещали коробкообразные
элементы из жести с таким же количеством отверстий, как в
фильтрационном сите. Они были погружены в дробину и должны
были обеспечить так называемую вертикальную фильтрацию
Рис. 36. Комбинированный фильтрационный чан (ЗВУ).
(Якоб), при которой нижний слой дробины не оказывал бы боль-
шого сопротивления. Якоб разделил пространство под фильтра-
ционным ситом на самостоятельные зоны всасывания для каждо-
го фильтрационного крана. Однако позже оказалось, что наибо-
лее целесообразно единое пространство под фильтрационным
ситом и центральная регулировка стока. На этой основе возникли
так называемые автоматические или центральные способы филь-
трации. Наиболее распространенным является способ Шматца и
Циеманна. В принципе речь идет об использовании вертикаль-
175
ного спуска сусла и промывной воды в приемники, размещенные
в 2—4 м под фильтрационным чаном. Более тяжелое сусло бы-
стрее опускается к дну и его осахаривание при стоке до опреде-
ленной степени выравнивается автоматически. Из приемников
сусло перекачивается в сусловарочный котел через контрольные
и регулирующие устройства по одной трубке (один кран). Коли-
чество спусков, как правило, совпадает с нормальным количест-
вом фильтрационных кранов. Пропуск кранов в фильтрационной
батарее осуществляется нормальным способом и только прозрач-
ное сусло спускается через трехходовой кран в приемник. Такой
способ фильтрации используется в разных вариантах.
Рис. 37. Фильтрация по Штайнекер — Ленц:
/ — дроссельный клапан; 2— регулировка фильт-
рации; 3— сборник сусла; 4 — разделитель; 5 —
выпуск в котел.
При центральной
фильтрации, которую
применяет фирма «Гуп-
пман», непосредственно
под дном чана распола-
гается шарообразный
приемник, в который
выводятся отдельные
отводные трубки. Сусло
или промывная вода от-
водятся из приемника в
котел через регулирую-
щее устройство снова
по одной трубке; преи-
муществом этого реше-
ния является относи-
тельно небольшой объ-
ем приемника. Прием-
ник легко освобождает-
ся и это особенно важно, если в него при прорыве фильтрующего
слоя проникает муть.
Фильтрационный чан системы Штайнекер — Ленц (рис. 37)
приспособлен для дробленого солода, получаемого при дробле-
нии в увлажненном виде. Отверстия в фильтрационном сите
больше (ширина 1 мм) и слой дробины может быть высотой до
60 см. Разрыхлитель имеет привод сверху и постоянно остается
погруженным в дробину. Ножи имеют специальную конструкцию
и могут соскабливать дробину, прилегающую к фильтрационно-
му ситу. Дно чана имеет уклон к центру и отводное отверстие
скошено так, чтобы сток был наиболее плавным. Чан имеет мень-
ший диаметр, чем обычно, так что сусло в нем находится в высо-
ком слое и удалять сусло можно также и сверху. Обе фракции су-
сла перемешивают в приемнике и откачивают в котел через конт-
рольное устройство.
Чан должен иметь по всей высоте крышки смотровые стекла,
через которые можно следить за высотой уровня и осаждением
дробины.
176
Значительные преимущества имеют фильтрационные чаны,
применяемые в США. Они внедрены на большей части пивова-
ренных заводов и им отдается предпочтение перед фильтр-прес-
сами. Особенностью этих чанов является корытообразное дно
(Radial Vallery Bottom) и ряд конструктивных решений, в ре-
зультате которых значительно сокращается время, необходимое
для решения вспомогательных задач, таких, как выгрузка дроби-
ны, вымывание осадка и т. д.
Конструкция чана фирмы «Акме» (Орлеан) имеет дно, раз-
деленное на 24 сегмента (рис. 38), которые лучеобразно расши-
ряются от центра. Каждый сегмент является самостоятельным
Рис. 38. Лотковый фильтрационный чан (Акме).
гидравлическим лотком, высшая точка которого находится в
центре на 20 мм, а низшая у периметра чана на 70 мм под фильт-
рационным ситом. Лучеобразное расположение сегментов и сток
в самом низком месте по периметру чана обеспечивают быструю
и равномерную фильтрацию при отличном использовании фильт-
рующей поверхности (по периметру больше, чем в центре). Кро-
ме того, в верхних точках сегментов под фильтрационным ситом
размещены распылители для устранения осадков сильной струей
воды. Сток сусла в этих чанах решается по-разному.
В конструкции фирмы «Акме» используются нормальные
фильтрационные батареи или система Schok — Gusmer, имею-
щая приемник и сток с одним регулирующим, краном. Выгрузка
7—108 177
дробины ускорена и продолжается не более 10 мин; фильтраци-
онное сито между варками не поднимается, осадок хорошо уст-
раняется вымыванием. В проспектах американских фирм указы-
вается, что фильтрация, включая все вспомогательные операции,
может быть проведена за 140—160 мин и чан можно использо-
вать до 10 раз в день.
ФИЛЬТРАЦИЯ В ЧАНЕ
Перекачка затора в фильтрационный чан и последующее
осаждение нерастворенных частиц затора являются первыми фа-
зами фильтрационного процесса. Прежде чем начнется перекач-
Рис. 39. Диаграммы седиментации
дробины:
1 — тонкие взвеси; 2 — дробина.
ка, в чан следует ввести снизу
горячую воду, чтобы прогреть
дно и устранить воздух из про-
странства под фильтрационным
ситом. Уже при закачке затора
в чан могут возникнуть помехи,
которые оказывают отрицатель-
ное влияние на фильтрацию.
Якоб [5], который очень подроб-
но занимался проблемами
фильтрации, указывал, что ско-
рость истечения затора по тру-
бопроводу .равна 2—4 м/с; од-
нако при свободном стоке ско-
рость затора достигает 6—
10 м/с. Центробежные силы,
действующие при таких скоро-
стях, могут стать причиной от-
деления оболочки от более лег-
ких частиц, а тем самым при-
чиной неравномерного распре-
деления фильтрующего слоя.
Поэтому затор заставляют па-
дать на перегородки, чтобы его
скорость уменьшилась и быст-
рее установился уровень. В
практике затор обычно тотчас
после перекачки разрыхляют, чтобы слой выравнялся. После это-
го поднимают разрыхлитель.
При пребывании затора в покое нерастворенные частицы по-
степенно осаждаются. Преимуществом фильтрационного чана яв-
ляется то, что осаждение в нем протекает естественно, без вме-
шательства извне. Более тяжелые частицы, такие, как оболочка с
остатками эндосперма, крупка и большие комки мути, быстро опа-
дают на дно и в несколько минут образуют относительно высокий
фильтрующий слой. Над этим слоем осаждаются легкие частицы,
178
тонкие частицы оболочки, нерастворенные частицы эндосперма,
остатки пленок из алейронового слоя, зародышевые листки и
набухшие комья высокомолекулярных белков, которые образуют
слой грубой суспензии. Этот слой тестообразный, плохо проходи-
мый и в зависимости от расположения в дробине более или менее
затрудняет фильтрацию. Над этим слоем осаждаются только
тонкие суспензии, так называемое тесто, состоящее преимущест-
венно из коагулированных белков. Тонкая суспензия является
наиболее легкой нерастворимой частью затора; из-за своего не-
большого количества и специфического состава она не имеет та-
кого существенного влияния на фильтрацию, как грубые
суспензии.
На седиментацию частиц затора оказывает влияние механиче-
ский состав дробины, температура и густота затора. При более
высоких температурах осаждение происходит быстрее, у более
густых заторов с высокой вязкостью — медленнее.
Вопросом осаждение заторов занимались ПВС в Бранике [6].
Из диаграмм на рис. 39, а, б видна зависимость скорости седи-
ментации частиц от качества солодов и их помола.
Спуск первого сусла
Задачей фильтрации является отделение в возможно корот-
кий срок сусла от нерастворенных частиц солода (дробины). Су-
сло должно спускаться прозрачным; перешедшие в сусло суспен-
зии коагулированных белков, частиц оболочки и т. д. могут стать
причиной плохого осветления пива и возникновения помутнений,
ухудшают брух сусла и вкус пива. Собственно фильтрация на-
чинается обычно после получасового периода покоя, когда обо-
лочка и крупные частицы дробины и большая часть обоих слоев
суспензий полностью осели. Экстракт в сусле и в фильтрующем
слое практически уравнялся. Прозрачное сусло, слой дробины и
жидкость под фильтрационным ситом находятся в равновесном
состоянии; различно действует в глубоком слое только гидроста-
тическое давление. В некоторых современных способах фильтра-
ции время периода покоя сокращается или он полностью опус-
кается.
При пропуске кранов и начале процесса фильтрации в равно-
весии жидкостей над слоем дробины и под фильтрационным си-
том происходят существенные изменения. При прохождении сус-
ла через дробину захватываются и перемещаются в основном
тонкие частицы суспензии, и тем самым постепенно снижается
проходимость фильтрующего слоя. Кроме того, дробина, сначала
облегченная жидкостью, в процессе фильтрации прилегает в за-
висимости от интенсивности стока более или менее плотно к
фильтрационному ситу, забивает отверстия в сите и тем самым
снижает его пропускную способность. По Якобу, дробина и при
нормальной фильтрации так плотно прилегает к дну, что для сво-
7* 179
бодного прохождения остается едва ли 1 % от общей поверхности
фильтрационного сита. Действительная проходимость является
только частью теоретической возможности. На 1 м2 фильтрую-
щей поверхности при нормальном количестве отверстий прихо-
дится около 600 см2 живого сечения, через которое теоретически
могло бы протечь 265 л/с. Якоб рассчитывает на один кран (с
фильтрующей поверхности 1,25 м2) истечение 0,1 л/с; только в
особо благоприятных условиях может быть достигнуто истечение
0,2 л/с. Следовательно, с учетом этого при 20 кранах истечение
сусла колебалось бы в пределах 72—144 гл/ч.
На ход фильтрации влияют свойства сусла, состав фильтру-
ющего слоя и способ фильтрации. Наиболее экстрактивное сус-
ло более вязко и поэтому стекает медленнее. Якоб изучал вяз-
кость при 75°С и определил следующие величины (табл. 11).
Таблица И
Значение вязкости сусла при 75°С (по Якобу)
Экстракт, мае. % Время истечения, <з Вязкость, МПа
0 (вода) 85 1
10 108 1,27
15 122 1,44
20 147 1,73
25 187 2,20
По Люерсу, при повышении температуры на ГС вязкость сни-
жается на 0,2%, следовательно, чем горячее сусло, тем лучше
оно фильтруется. По данным того же автора, при фильтрации pH
должен быть в пределах от 5,75 до 5,50.
Химический состав сусла также влияет на скорость фильтра-
ции. По данным Пиратского [7], трудности вызывают главным
образом очень вязкие амиланы, однако и другие вещества, такие,
как декстрины и белки, могут замедлить фильтрацию. Небольшие
отклонения температуры и состава сусла не имеют значения.
На формирование и фильтрующую способность слоя дробины
влияют механический состав дробленого солода, качество солода
и распределение слоя дробины на фильтрационном сите. Осо-
бенно важен состав дробленого солода, который должен соответ-
ствовать используемому технологическому оборудованию. Гру-
бый помол имеет больший объем, поэтому образует более высо-
кий и более проходимый фильтрующий слой, чем тонкий помол.
Хорошо растворенные солода имеют меньшую плотность, их обо-
лочка лучше размалывается, оставаясь в виде крупных частиц,
и облегчает фильтрацию; солода короткого ращения, наоборот,
плохо дробятся, оболочка излишне измельчается и на ней оста-
ются частицы эндосперма. Кроме того, доля крупки и тяжелых
частиц в помоле из солодов короткого ращения больше и дроби-
180
на из них образует более компактный слой, менее проходимый.
Свежеприготовленные солода или солода с очень низкой влажно-
стью при дроблении слишком измельчаются, дробина из таких
солодов содержит большую долю муки, которая засоряет каналы
в фильтрующем слое и затрудняет фильтрацию.
Трудности при фильтрации возникают и в том случае, если
Слой дробины распределен неравномерно, и слишком высокий
или низкий, если оболочка смещена к краю чана и отдельные ча-
стицы дробины неравномерно разделены. Слишком быстрый
сток сусла в начале фильтрации и тем самым повышенное всасы-
вание отдельных кранов ведет к тому, что дробина прилегает к
фильтрационному ситу и затрудняет фильтрацию. Неправильные
операции с разрыхлителем, главным образом перемешивание
дробины с суспензиями из-за преждевременного разрезания слоя
дробины, могут привести к забивке каналов и замедлить фильт-
рацию.
Практика фильтрации
Во время периода покоя сусло медленно образует брух, сус-
пензии осаждаются, поверхность сусла темнеет и приобретает
почти черный цвет. Хороший брух свидетельствует о хорошем ка-
честве перерабатываемого солода и о правильно проведенном
осахаривании. Такое сусло обычно стекает быстро и при фильт-
рации не бывает трудностей. Если суспензии осаждаются мед-
ленно и брух недостаточный, то поверхность сусла имеет красно-
коричневый цвет и фильтрации должно уделяться особое
внимание. Причиной этого чаще всего бывают недостаточно раст-
воренные солода.
Фильтрацию начинают с так называемого пропуска кранов.
Обычно два соседних крана несколько раз попеременно открыва-
ют и закрывают. Таким образом постепенно открывают все кра-
ны, это делается для того, чтобы осадки поднялись и быстрым
оттоком попали в отводные трубки. Затем ждут, пока сусло от-
стоится. Мутное сусло центробежным насосом снова перекачи-
вают в чан. Выход трубы, подводящей мутное сусло, должен
быть выведен в крышку чана так, чтобы поступающее сусло не
нарушало слой дробины. Если перед перекачкой затора под
фильтрационное сито была впущена вода, под него проникает не
слишком большое количество осадка и все пространство при про-
пуске кранов быстро очищается.
После осветления краны закрывают и ожидают, пока мутное
сусло будет перекачано, и только после этого краны открывают и
сток из лотка переключают на сусловарочный котел. Сначала
необходимо контролировать прозрачность сусла у каждого крана
и только после выравнивания прозрачности установить сток от-
дельных кранов на требуемую скорость истечения. Сусло, назы-
ваемое первым, должно стекать быстро и с сильным блеском.
181
Правильная регулировка истечения фильтрационных кранов
затруднительна. По Леберле, фильтрация в чане управляется оп-
ределенным принципом непрерывности и представляет собой мед-
ленно изменяющееся («текущее») равновесное состояние, кото-
рое определяет количество сусла, протекающего через фильтра-
ционный слой и стекающего из лотка в сусловарочный котел. При
нарушении этого соотношения фильтрация затрудняется.
При чрезмерном открывании кранов, когда в котел стекает
сусла больше, чем может пропустить слой дробины, происходит
засасывание; дробина прилегает к фильтрационному ситу, тесто
засасывается в слой дробины, забивает каналы и фильтрация
становится невозможной. Следовательно, необходимо в начале
фильтрации поступать очень осторожно, чтобы сток проходил
правильно. Соотношение давлений при фильтрации изменяется
как в слое дробины, так и под фильтрационным ситом; оно зави-
сит от многих факторов и не изучено достаточно.
Истечение из кранов должно быть отрегулировано так, чтобы
первое сусло стекало без необходимости применения разрыхли-
тельного механизма. Некоторые фильтрационные батареи снаб-
жены приспособлением у каждого фильтрационного крана для
постоянного контроля степени осахаривания стекающего сусла.
Однако это устройство применяется только при выщелачивании
дробины. Обычно же контролируется только прозрачность стека-
ющего сусла; если сусло из какого-либо крана стекает мутным,
то этот кран прикрывают до меньшего истечения.
Стекание первого сусла заканчивается через 90—120 мин. Од-
нако иногда оно продолжается и дольше. Если первое сусло сте-
кает слишком медленно, включают разрыхлитель и слой теста и
мути проникает на глубину 10 см. За положением разрыхлителя
нужно следить по указателю. Ножи должны быть расположены
в направлении движения на расстоянии 20 см один от другого,
при меньшем расстоянии они откидывали бы дробину. Поскольку
ножи на другом плече взаимно не совпадают, то разрыхлитель-
ный механизм прорезает в дробине борозды на расстоянии 10 см.
При прорезании дробины ход разрыхлителя медленный, около
0,5 об/мин; обычно достаточно, если механизм дважды пройдет
через слой (2 об/мин). Иногда разрыхлительный механизм за-
пускают глубже, на 10 см от сита, чтобы внизу остался ненару-
шенный фильтрующий слой. Если этого недостаточно, то меха-
низм следует опускать до самого дна, чтобы соскоблить слой
дробины. При очень медленном вращении разрыхлителя фильт-
рация не должна прерываться; сусло мутнеет незначительно и
после подъема разрыхлительного механизма быстро становится
прозрачным. Если первое сусло стекает очень плохо, то дробину
надо полностью перемешать. Первоначально это делали гребком,
позже для этих целей было приспособлено одно плечо разрыхли-
теля. В современных аппаратах в этих случаях разрыхлитель
включают со скоростью, предназначенной для выгрузки дроби-
182
ны, слой основательно перемешивают, оставляют в покое и по-
том снова проводят пропуск кранов как в начале фильтрации.
Перемешивание дробины с мутью и тестом ухудшает фильтру-
ющую способность дробины и поэтому, если в этом нет крайней
необходимости, то лучше избегать эту операцию.
Автоматические или центральные способы фильтрации, о
которых упоминалось, несколько облегчают фильтрацию. Введе-
нием приемника и регулировкой истечения с помощью одного кра-
Рис. 40. Фильтрационный автомат (ПВС в Бранике):
/ — фильтрационный чан; 2 — отводные трубки; 3—сборник; 4— роторный насос; 5 — на-
порный трубопровод; 6 — сусловарочный котел; 7 — маностат; 8 — регулирующий клапан;
9 — указатель давления; 10 — смотровые стекла; // — указатель протекания; 12— фото-
метр; 13— трехходовой кран; 14 — сигнализирующее устройство; 15 — расходомер.
на уменьшается опасность прилипания дробины к ситу и засасы-
вания теста в фильтрующий слой. Однако практическое исполь-
зование этого устройства, дополненного рядом измерительных и
контрольных приборов, проблематично потому, что при фильтра-
ции в каждой варке имеют место свои факторы, которые следует
учитывать. При изучении автоматической фильтрации в ПВС в
Бранике применяли некоторые элементы автоматизации и был
разработан проект фильтрационного автомата, который должен
был регулировать под фильтрационным ситом сток сусла и конт-
ролировать его прозрачность [6]. Схема и функции этого устрой-
ства приведены на рис. 40. При испытании этого устройства в
полузаводском масштабе были получены удовлетворительные ре-
зультаты, в то время как измерительные и контрольные приборы
были мало чувствительны и не реагировали достаточно быстро на
изменения, происходящие в фильтрационной системе.
Декантация сусла
Фильтрацию можно ускорить, проводя осаждение и осветле-
ние сусла вблизи поверхности, откуда декантируют прозрачное
сусло. Обычно на поверхность спускают поплавковое устройство,
183
которое удерживает устье отводящей трубки (сифон) на уровне
5 см под поверхностью. Трубку наклоняют с помощью шарнирно-
го механизма в зависимости от того, как снижается уровень. При
пуске трубка вначале наполняется водой и переключением трех-
ходового крана всасывается сусло. Сусло стекает в лоток или
прямо в котел. В некоторых фильтрационных системах оно стека-
ет одновременно с суслом, проходящим через слой дробины, в
общий приемник. Спуск для декантируемого сусла имеет смот-
ровое стекло или другое устройство, через которое контролируют
прозрачность сусла. В некоторых системах сусло декантируют
через горизонтальное отверстие в цилиндрической части чана и
его сток регулируют специальным устройством, или же спуск
проводят через полый вал разрыхлительного механизма в центре
чана (Циеманн). При хорошей работе этих устройств сверху мо-
жно декантировать до 1/з от общего объема сусла.
Против декантации сусла имеются различные возражения.
Главным образом указывается на то, что при декантации часто
захватывается и муть, которая недостаточно осела, а вместе с ней
также и легкие частицы, плавающие по поверхности (шелуха,
зародышевые листки, частицы эндосперма). Для предотвращения
захватывания крупных частиц в устье трубки вкладывают сито,
однако оно забивается и возникают новые трудности. Предпола-
гается также, что при прохождении первого сусла через слой
дробины выщелачиваются некоторые вещества, важные для вку-
са и пенистости пива, и поэтому предпочитают фильтрацию через
дробину.
Выщелачивание дробины и фильтрация
промывных вод
Воды, использованные путем пропуска их через слой дроби-
ны для выщелачивания ее, т. е. для извлечения экстракта, остав-
шегося в дробине, называются промывными водами.
Фильтрация промывных вод протекает при иных условиях,
чем фильтрация первого сусла. Осахаривание промывных вод
при фильтрации постепенно снижается, дробина выщелачивается
и изменяется ее консистенция. Солодовый экстракт задерживает-
ся в дробине, с одной стороны, на поверхности частиц, с другой—
внутри частиц. Оболочка задерживает на 100 г сухого остатка
200—300 г раствора, а плотные осадки — от 400 до 500 г. Чем по-
мол мельче, т. е. его частицы меньше, тем больше дробина задер-
живает экстракта. Сусло, задержавшееся в дробине, не опускает-
ся на дно, поскольку на него действует сцепление (адгезия) и
внутримолекулярные силы притяжения (когезия), которые за-
держивают экстракт. Принимая во внимание требования к каче-
ству, этот экстракт нельзя получать прессованием или центрифу-
гированием, и предпочитают выщелачивать экстракт водой. Экс-
184
тракт диффундирует в воду со скоростью, зависящей от адгезии
и когезии.
Общеизвестно, что промывные воды должны стекать прозрач-
ными и быстро, чтобы оболочка не соприкасалась слишком дол-
го с водой. Дробина должна выщелачиваться так, чтобы в сус-
ло поступал только ценный экстракт, и притом в таком разбав-
лении, которое из-за необходимости выпаривать избыточную воду
еще экономично. Промывные воды стекают быстрее, чем сусло,
поскольку они более разбавлены и менее вязки. Однако они не
должны стекать слишком быстро, так как для диффузии экстрак-
та требуется определенное время. Диффузия ускоряется движе-
нием, и поэтому оправдано перекапывание дробины, применяе-
мое в практике. Экстракт выщелачивается быстрее чистой водой,
и поэтому важно, чтобы при этом вода поступала на поверхность
сусла и не перемешивалась с экстрактом. Вода с меньшей плотно-
стью остается на поверхности и потом проходит через дробину,
слой которой внизу становится все более рыхлым. Поскольку ме-
ханический состав дробины в слое над фильтрационным ситом не
бывает одинаков, то из отдельных фильтрационных кранов про-
мывные воды стекают с разной степенью осахаривания. Через
слой оболочки вода протекает быстрее и выщелачивает меньше
экстракта, а там, где дробина смешана с осадком, она протекает
медленнее, и промывные воды содержат больше экстракта.
Физическое и главным образом химическое влияние процесса
фильтрации при выщелачивании дробины проявляется гораздо
ярче, чем при фильтрации сусла. Разбавляя постепенно промыв-
ные воды, изменяют условия для растворения отдельных компо-
нентов, азотистых соединений, сахаридов, дубильных веществ,
цветных и минеральных веществ. Важен и химический состав
выщелачивающей воды. Карбонатные воды повышают раствори-
мость общего азота и особенно фракции, осаждаемой сульфатом
магния, усиливают растворение полифенольных (дубильных) и
горьких веществ из оболочки, т. е. всех компонентов с неблаго-
приятным влиянием на стойкость, вкус и цвет пива. pH также
влияет на выщелачивание дробины.
Разница в составе первого сусла и промывных вод ясно вид-
на из данных, полученных при изучении фильтрации в ПВС в
Бранике (табл. 12).
По Люерсу, первые фракции промывных вод имеют pH около
5,83, а последние 6,49, а при работе с неподходящей водой и вы-
ше. При pH больше 6,0 возрастает растворимость осаждаемых
белков, при низком — падает. Высокий pH стимулирует выщела-
чивание кремниевой кислоты и окисление дубильных веществ.
Промывные воды обычно повышают долю высокомолекулярных
азотистых веществ, которые в результате инактивации протеоли-
тических ферментов при высокой температуре выщелачивающей
воды не могут дальше расщепляться. Учитывая приведенное от-
рицательное влияние, нельзя излишне увеличивать объем про-
185
Таблица 12
Состав первого сусла и промывных вод
Показатели Первое сусло Промывные воды после фильтрации Последние промывные воды
*/* 1/г
Экстрактивность, мае. % 15,90 7,45 1,80 1,10
Мальтоза в 100 г, г 11,37 4,99 1,22 0,75
Декстрины в 100 г, г 2,53 1,72 0,60 0,32
Отношение сахаров к не- 1:0,39 1:0,49 1:0,47 1:0,47
сахарам Общий азот в 100 г, мг 134,6 61,7 20,7 19,2
Дубильные вещества в 160,2 90,7 70,7 50,9
1000 г, мг Фураногенные вещества в 1086,0 284,0 85,0 50,0
1000 г, мг SiO2 в 1000 г, мг 252,0 221,0 153,0 321,0
Р2О5 в 1000 г, мг 1305,0 613,0 140,0 83,0
мывных вод. Испытывали также способы, обеспечивающие улуч-
шение качества промывных вод, например добавкой активиро-
ванного угля для адсорбции веществ, ухудшающих вкус, цвет и
стойкость пива, однако в практике они не нашли широкого при-
менения. При переработке солодов из тонкопленочных ячменей,
которые культивируются в ЧССР, в таких способах нет необхо-
димости.
Практика выщелачивания
После спуска первого сусла фильтрующий слой дробины ста-
новится компактнее; муть забивает тонкие каналы и образует
вместе с тестом непроходимый слой на поверхности дробины. По-
этому дробину следует разрыхлить, слой осадка разрезать и тем
самым подготовить воде доступ к отдельным частицам дробины.
При выщелачивании дробины все чаще используют новые дан-
ные об условиях диффузии экстракта, о вреде аэрации дробины
и т. д., и поэтому на этом участке технологический процесс силь-
но изменился. Раньше первое сусло спускали досуха, потом дро-
бину несколько раз тщательно перемешивали (переслаивали) с
водой и после пропуска кранов спускали первую промывную во-
ду. Этот процесс повторяли до 4 раз, он был трудоемкий и про-
мывные воды не всегда стекали прозрачными.
Теперь, как правило, поступают следующим образом: первое
сусло спускают до тех пор, пока не обнажится дробина. Потом
фильтрационные краны прикрывают и дробину орошают водой.
Движение оросительного устройства должно быть медленным,
чтобы вода равномерно распределялась и не слишком перемеши-
валась с экстрактом. Температура воды не должна превышать
80°С, чтобы не выщелачивались остатки неосахаренного крахма-
186
ла, которые в котле уже не осахарятся. Одновременно в дейст-
вие приводится разрыхлитель и прорезается верхний слой дро-
бины на глубину 10—15 см. Положение разрыхлительного меха-
низма (высота ножей над фильтрационным ситом) контролиру-
ется на указателе, а у фильтрационных кранов контролируется
прозрачность стекающих промывных вод и краны с мутными
промывными водами прикрываются или закрываются полностью.
После прорезывания верхнего слоя дробины разрыхлительный
механизм останавливается и поднимается, закрытые фильтраци-
онные краны снова открываются. Ороситель продолжает нахо-
диться в действии, подача воды регулируется так, чтобы она со-
ответствовала стоку и над дробиной удерживался слой воды вы-
сотой 10—15 см, который спускался бы при стекании последних
промывных вод. Контроль за выщелачиванием дробины требует
определенного опыта. Проходимость дробины не во всем слое
одинакова, в некоторых местах промывные воды протекают бы-
стрее и бывают прозрачны, в некоторых — осветление продолжа-
ется дольше. В зависимости от этого должно регулироваться ис-
течение отдельных кранов. Краны, из которых вытекают мутные
промывные воды, должны прикрываться. Однако даже тогда,
когда вытекают прозрачные промывные воды, не должна быть
превышена определенная граница, поскольку при быстром про-
хождении выщелачивание дробины менее совершенно.
В практике осахаривание обычно определяют по цвету стека-
ющих промывных вод, однако это не совсем точно. Регулировка
стока в зависимости от степени осахаривания тоже имеет свои не-
достатки и часто удлиняет процесс фильтрации. При фильтрации
промывных вод хорошо оправдали себя способы центральной
фильтрации, которые автоматически выравнивают концентрацию
стекающих промывных вод.
Если при фильтрации промывных вод поступать осторожно,
то их следует спускать после одного прорезывания слоя дробины.
Если же промывные воды стекают медленно, весь процесс следу-
ет повторить, иногда спустить разрыхлитель прямо на фильтра-
ционное сито и соскоблить прилипшую дробину. Если у ножей
подходящая конструкция и движение разрыхлителя медленное,
эту операцию можно проводить не прерывая фильтрации. Слой
дробины, прилипшей к ситу, можно поднять и другим образом:
под фильтрационное сито ввести воду или пар. Однако эта опера-
ция не очень эффективна, так как слой дробины поднимается не-
равномерно и быстро падает. В особо трудных случаях фильтра-
цию прерывают, слой дробины полностью перемешивают и снова
пропускают краны.
Для напуска воды на поверхность сусла вместо оросителя
иногда используют поплавок Гоффмана. Горячая вода, как более
легкая, остается на поверхности, медленно проходит через дро-
бину и вытесняет сусло. Поплавок Гоффмана — это тарелка с
отверстиями с несколькими перепадами, поддерживаемая на
187
поверхности четырьмя поплавками. В центр тарелки поступает во-
да, которая через отверстия и перепады стекает, не возмущая по-
верхности. При полном перемешивании дробины поплавок необ-
ходимо извлекать из чана, что является недостатком этого спо-
соба. Фильтрационные чаны новых конструкций имеют на плечах
разрыхлителя лоток, в который поступает промывная вода. Кон-
струкция разрыхлителя и ножей и скорость его движения подо-
браны так, что движение разрыхлителя и подача воды постоянны
при непрерывной фильтрации. Постоянным рыхлением дробины
ускоряется диффузия экстракта и сокращается время выщелачи-
вания.
Дробину следует выщелачивать основательно в самое корот-
кое время и наименьшим количеством воды. Промывные воды,
главным образом последние, ухудшают качество пива, и поэтому
при производстве высококачественных сортов пива выщелачива-
ние прерывается в тот момент, когда содержание экстракта в
промывной воде составляет 1—1,5%, а иногда и больше. В обыч-
ном пиве промывные воды имеют экстрактивность около 0,5%.
Спуск более разбавленных промывных вод неэкономичен; выпа-
ривание избыточной воды — трудоемко и не компенсируется сто-
имостью полученного экстракта. В настоящее время воду, остав-
шуюся после окончания промывки дробины, иногда вместе с по-
следними промывными водами используют в качестве заторной
воды для следующей варки.
Выщелачивание дробины продолжается 1,5—2,5 ч. Используя
фильтрационное оборудование подходящей конструкции, это вре-
мя можно существенно сократить.
ФИЛЬТРАЦИОННЫЙ чан штраинмастер
Фильтрационный чан Штрайнмастер (рис. 41) сконструирован
и испытан на пивоваренном заводе Anheuser-Busch (St. Louis
США, 1961). В Европе его стали использовать только в последние
годы. Это заслуживающая внимания новинка для ускоренного
отделения сусла от дробины [30, 31].
Чан представляет собой резервуар прямоугольного сечения
с нижней частью, сужающейся к выходным отверстиям в дне. По
направлению вниз слоями один над другим подвешены трубча-
тые фильтрационные элементы, через которые вытекают первое
сусло и промывные воды. Фильтрационные элементы (свечи)
имеют трехугольное сечение и расположены горизонтально вбли-
зи один от другого. Эта трубчатая система образует своеобраз-
ную дренажную систему в пространстве для дробины. После пе-
рекачивания осахаренного затора внутренность трубок вакууми-
руют и тем самым внешний осадок образует на их поверхности
собственно фильтрующий слой.
Чан изготовлен из нержавеющей стали, имеет высоту (около
5 м) и ширину (около 3 м), длина изменяется в зависимости от
188
требуемой производительности. Чан не имеет разрыхлительного
механизма. Он работает на нормальном помоле как обычные
фильтрационные чаны. После заполнения чана тотчас пропуска-
ют краны и фильтруют, начиная с верхнего ряда фильтрацион-
ных элементов. Как только уровень затора в чане снизится до
нижнего ряда фильтрационных элементов, дробина начинает вы-
щелачиваться путем орошения водой. Сток сусла из каждого ря-.
да фильтрационных элементов регулируется вмонтированными
насосами и одновременно
контролируется экстрак-
тивность. Это позволяет
постепенно сверху вниз
закрывать отдельные
фильтрационные ряды по
мере осахаривания про-
мывных вод.
После выщелачивания
дробину удаляют из чана
вымыванием струей воды
через несколько люков,
расположенных в дне
чана.
С помощью этого же
устройства чан чистят.
В фильтрационном ча-
не Штрайнмастер весь
процесс фильтрации и вы-
Рис. 41. Фильтрационный чан Штрайнмас-
щелачивания продолжает- тер.
ся около 105 мин, так что
можно профильтровать 12 варок за 24 ч. Степень прозрачности
полученного сусла по опубликованным данным хорошая.
Высокая производительность фильтрационного чана Штрайн-
мастер обусловлена тем, что по сравнению с классическим чаном
в нем фильтрующая поверхность в 4 раза больше и, кроме того,
скорость фильтрации увеличивают отсасывающие сусло из
отдельных рядов фильтрационных элементов насосы, которые
создают вакуум, соответствующий 0,3 МПа (3 атм). Фильтрация
и выщелачивание в этом чане непрерывные, без простоев, и име-
ются предпосылки для высокого выхода экстракта. Указывается,
что данные о хорошей прозрачности пива надо принимать с ого-
воркой. Недостатком этих чанов является и то, что дробина вы-
гружается вместе с большим количеством воды.
ЗАТОРНЫЙ фильтр
Стремление ускорить и механизировать фильтрацию привело
к конструкции разных устройств, из которых в широком масшта-
бе распространился только фильтр-пресс,-
189
При его использовании значительно ускоряется фильтрация,
можно перерабатывать тонкий помол и тем самым повысить вы-
ход экстракта, а также применять большее количество несоло-
женых материалов, которые затрудняют нормальную фильтра-
цию в фильтрационном чане. Однако первоначальные расходы
выше, чем при использовании фильтрационных чанов, обслужи-
вание и ремонт (включая мойку салфеток) более дороги, и поэ-
тому фильтр-пресс пригоден только на больших заводах с не-
Рис. 42. Фильтр-пресс (Циманн):
/ — регулировка подачи; 2 — смотровое отверстие в заторном канале; 3—манометр; 4 —
затвор отвода воздуха; 5 — кран отвода воздуха; 6—заторный канал; 7—отвод воздуха
из канала для сусла; 8 — выпускной клапан сусла; 9 —выпуск прмывной воды; 10 — ка-
нал для сусла; 11— канал для промывных вод; 12 — фильтрационный кран; 13 — кран
для закрытой фильтрации; 14 — расходомер промывной воды; /5 — транспортер дробнны«
прерывным производством, на которых можно полностью ис-
пользовать преимущества сокращенной фильтрации.
Конструкция фильтр-пресса схематично представлена на
рис. 42. Он имеет массивную чугунную подставку, на
которой расположены чугунные рамы и плиты. На обоих
концах фильтр закрыт торцовыми плитами, внутренняя стенка
которых сделана также, как все остальные плиты. Плиты и ра-
мы зажимаются между торцовыми плитами стяжными винтами
вручную или гидравлически. Раньше плиты и рамы были круг-
лые, теперь стали только квадратные с сечением от 800 до
1500 мм в зависимости от размера фильтра.
Фильтрация идет через фильтрационные салфетки, и слой
дробины в камерах (рамах) достигает только 6—7 см. Исполь-
190
зуя салфетки, увеличивают фильтрационную площадь в 4 раза,
благодаря чему фильтрация значительно ускоряется. Нижний
слой дробины также лучше и скорее выщелачивается, чем в
фильтрационном чане. Фильтр-прессы разных фирм отлича-
ются конструкцией рам,
плит и вспомогательного
оборудования. Обычно
рамы и плиты изготовля-
ют из чугуна. Форма та-
ких рам и плит видна на
рис. 43.
Каждая рама имеет
наверху круглое отвер-
стие, из которого узкий
канал ведет внутрь рамы.
Отверстия с двух сторон
снабжены резиновой про-
кладкой и после затягива-
ния фильтра образуют по
всей длине сплошной ка-
нал, по которому затор
втекает в отдельные ра-
мы. Между двумя рама-
ми всегда находится риф-
леная плита, на которую
натянута салфетка.
Фильтрация сусла и
выщелачивание дробины
схематически изображе-
ны на рис. 43. При пе-
рекачке затора дробина
осаждается в камере, а
сусло протекает через
салфетки. По вертикаль-
ным ребрам плит сусло
стекает к фильтрацион-
ным кранам, которые вы-
ходят в фильтрационный
лоток. Краны некоторых
новых конструкций можно
переключать на централь-
Рис. 43. Рама и плита фильтр-пресса:
А — входной канал; В — рамы для дробины; С —
рамы с решетчатым вкладышем; D — салфетки;
Е — резиновые прокладки; К — расширенные вход-
ные отверстия; a, сц, а2, аз — каналы для выще-
лачивающей воды; т — ннжний отборный канал с
кранами; а\т, п — переходные каналы; bmb пфг-
каналы поперечного рифления.
ное выпускное отверстие
(закрытая фильтрация). После фильтрации первого сусла сразу
же начинается выщелачивание дробины. Фильтрационные кра-
ны закрывают и выщелачивание идет обратным процессом. Го-
рячая вода, нагретая до температуры 78—80°С, поступает в каж-
дую нечетную плиту, проходит через салфетки и слой дробины
в камере до вертикальных ребер четной плиты. Как только каме-
191
ры полностью заполнятся водой и весь воздух из них вытеснится,
открывают краны у каждой четной плиты и начинают выщела-
чивание. Поскольку вода втекает в каждую нечетную плиту, при
фильтрации может быть открыт только каждый второй кран (см.
рис. 43). Выщелачивание проходит при постоянном притоке во-
ды до тех пор, пока плотность промывных вод снизится до тре-
буемой величины.
В комплект фильтр-пресса входит гидравлическое устройство
для затягивания фильтра, манометр для контроля давления в
фильтре, ареометр, сахарометр, вмонтированный в выпускное
отверстие для сусла и промывных вод, а под фильтром желоб со
шнековым транспортером для отвода дробины.
Фильтрация первого сусла и промывных вод
Разобранный фильтр-пресс перед фильтрацией опрыскива-
ют водой и в него закладывают салфетки. Большие фильтры с
прижимом с обеих сторон заполняют от центра, фильтры мень-
ших размеров с задней неподвижной торцовой плитой — от этой
плиты. В каждую плиту с двух сторон закладывают салфетки и
плиту прижимают к раме. Рамы и плиты имеют резиновые про-
кладки, после сборки их затягивают стяжными винтами вручную.
Фильтр должен быть герметичен и во время работы герметич-
ность не должна нарушаться. Перед первым заполнением для
прогрева фильтра в него вводят горячую воду. При непрерывном
производстве фильтр остается теплым и не должен специально
подогреваться. Потом избыточным давлением около 0,2 МПа
(2 атм) проверяют герметичность фильтра; если он герметичен,
то выпускают горячую воду и в фильтр начинают подавать за-
тор. Осахаренный затор закачивают в фильтр из заторного чана
или котла при постоянном перемешивании. Необходимо, чтобы
затор до конца перекачки был одинаковой густоты и дробина в
камерах распределялась равномерно.
Воздух из фильтра выпускают через краны, находящиеся на
каждой плите, или через верхний канал плит. Подача затора не
должна быть слишком быстрой, чтобы дробина не сжалась, регу-
лировать ее следует соответственно стоку. У некоторых фильт-
ров обеспечивается переток избыточного затора снова в чан. При
перекачке затора в фильтр-пресс избыточное давление не долж-
но превышать 0,05 МПа (0,5 атм); слишком сжатая дробина вы-
щелачивается с трудом. Первые части сусла, протекающие через
салфетки, не совсем прозрачные. Осветление начинается тогда,
когда на салфетках образуется фильтрующий слой из коагуля-
та и дробины. Прозрачность сусла контролируют у кранов или
через смотровое стекло в трубке для стока сусла в котел.
При фильтрации первого сусла действуют приблизительно те
же факторы, что и при фильтрации в фильтрационном чане. По-
мол может быть тонкий, однако не слишком; он не должен содер-
192
жать больше 15—18% тонкой муки (подрешетный продукт). Ка-
чество солода при фильтрации проявляется в том, что заторы из
хорошо растворенных солодов фильтруются лучше и сусло из
них имеет более сильный блеск, чем из солодов короткого раще-
ния. Нормально фильтрация первого сусла должна заканчивать-
ся одновременно с перекачкой затора, т. е. приблизительно через
30—40 мин.
Выщелачивание дробины начинают непосредственно после
окончания фильтрации первого сусла, т. е., как правило, сразу
после стекания первого сусла. Воду, нагретую до температуры
78°С, накачивают в плиты через верхний и нижний каналы. Кра-
ны или общий спуск сусла должны быть закрыты. Ожидают, пока
из камер будет полностью устранен воздух, и через дробину про-
пускают воду. Потом открывают краны четных плит и при посто-
янном притоке воды проводят выщелачивание. Важно, чтобы ра-
мы (камеры) были равномерно заполнены дробиной. Если бы
над дробиной осталось свободное пространство, то вода прохо-
дила бы через эту часть быстрее, чем через слой дробины и она
выщелачивалась бы недостаточно. Поэтому объем фильтра дол-
жен соответствовать массе используемой засыпи, на 100 кг кото-
рой приходится 120 л пространства (емкости) фильтра. В зави-
симости от этого определяется число рам. Однако в производстве
всегда следует проверить возможные варианты, поскольку меха-
нический состав дробины влияет на объем дробленого солода и
дробины. Вместо того чтобы изменять число рам, лучше регули-
ровать наполнение рам, изменяя объем засыпи. Не рекомендует-
ся вводить пустые плиты.
При удовлетворительном составе помола из хорошего солода
дробина выщелачивается при таком же избыточном давлении,
как и при фильтрации первого сусла, т. е. от 0,03 до 0,04 МПа
(0,3—0,4 атм). При работе со старыми, забитыми салфетками, а
также к концу фильтрации следует повысить избыточное давле-
ние. Однако нельзя превышать давление 0,1 МПа (1 атм), чтобы
не образовались каналы, через которые вода протекает быст-
рее, чем выщелачивается дробина. При высоком давлении неко-
торые салфетки могут прорваться, а из фильтров старых конст-
рукций плиту с порванной салфеткой на ходу нельзя устранить.
Прозрачность промывных вод контролируется через смотровое
стекло, плотность — сахарометром, юстированным при 75°С в
специальном проточном устройстве, чтобы контроль мог быть не-
прерывным. Дробина находится в фильтре в тонком слое (6—
7 см), и поэтому выщелачивается меньшим объемом воды, чем
в фильтрационном чане. Можно добиться также более низкой
плотности последних промывных вод, однако обычно не выщела-
чивается ниже 0,5 мае. %.
Последние промывные воды из фильтра удаляют паром или
воздухом. После окончания выщелачивания гидравлическое дав-
ление снижается или ослабляются зажимные винты и торцовая
193
плита оттягивается от рам и плит. Потом постепенно отдельные
рамы и плиты устраняют и дробину выколачивают в лоток под
фильтром, из которого она поступает на шнековый транспортер.
Салфетки снимают и помещают в стиральную машину. Фильтр
ополаскивают сильной струей воды и после закрепления чистых
салфеток подготавливают к следующей фильтрации.
ПВС в Бранике изучало скорость фильтрации в фильтраци-
онном чане и фильтр-прессе на двух предприятиях при использо-
вании приблизительно одинакового сырья и проведения одина-
кового способа затирания. Полученные величины приведены в
табл.13.
Таблица 13
Скорость фильтрации в фильтрационном чане и фильтр-прессе
Показатели Фильтрационный чан Фнльтр-пресс
Пауза 30 мнн 3 мин
Первое сусло стекало 100 мин, с сильным блеском, 25 гл, в сред- нем 15,15 мае. % 45 мин, прозрачное, 95 гл, в среднем 16,15 мае. %
Промывная вода стекала 105 мин, с сильным блеском, 185 гл (пос- ледняя 1,10 мае. %) 75 мин, прозрачная, 165 гл (последняя 1,15 мае. %)
Время фильтрации Скорость фильтрации,. л/мин первого сусла промывной воды в среднем 205 мин (всего 310 гл) 125 176 151 120 мин (всего 260 гл) 211 220 217
Современные конструкции фильтр-прессов отличаются раз-
личными усовершенствованиями, ускоряющими фильтрацию и
облегчающими условия обслуживания. Тяжелые чугунные пли-
ты заменяют легкими, вместо сплошных ребер используют решет-
ки, через которые сусло и вода протекают быстрее. Подвод про-
мывной воды осуществлен по-разному, однако так, чтобы можно
было выщелачивать сверху вниз, и наоборот. Затор подводят с
обеих сторон, чтобы дробина распределялась равномерно. Поло-
жение кранов обеспечивает фильтрацию непосредственно или
централизованно. Объем оттекающего сусла и промывных вод
контролируется расходомером, прозрачность—фотометром. Сжа-
тие плит и рам обеспечивается червячной передачей с электромо-
тором, автоматически отключающимся. Устройство предназначе-
но одновременно для отвода торцовых пластин после окончания
фильтрации.
Фильтрация с помощью фильтр-прессов до сих пор находится
в стадии развития. Правда, первое сусло и промывные воды, от-
фильтрованные в чане, имеют более сильный блеск, однако в хи-
194
мическом составе сусла нет разницы. Современный фильтр-
пресс — это технически усовершенствованное устройство, одна-
ко, требующее внимательного обслуживания и ремонта. Явными
преимуществами фильтр-пресса являются экономия времени, бо-
лее высокий выход экстракта и возможность перерабатывать и
плохо растворенные солода и большие доли заменителей. Недос-
таток его — это трудоемкость при обслуживании, расходы на за-
готовку салфеток и работы, связанные с их промывкой, и, нако-
нец, большие предварительные расходы на все оборудование.
Разница в потреблении электрического тока и тепловой энергии
между современным фильтр-прессом и чаном несущественна и,
как правило, компенсируется.
Мойка и содержание салфеток для
фильтрации
Салфетки, предназначенные для фильтрации сусла, должны
иметь достаточную фильтрующую способность и одновременно
задерживать тонкие коагуляты (муть). Необходимо также, чтобы
они были достаточно стойки к механическому износу (амортиза-
ция при затягивании рам, при промывке и давлении). Раньше
салфетки были льняными, теперь они, как правило, хлопчатобу-
мажные, а в последнее время их изготавливают также из искус-
ственного волокна. По Ферману, хлопчатобумажные салфетки
должны быть из ткани с массой 400—450 г/м2. В практике успеш-
но используются также более легкие салфетки. После каждого
употребления салфетки нужно хорошо прополаскивать для очи-
стки от веществ, задержавшихся при фильтрации.
Салфетки прополаскивают в простейших моечных машинах,
размещенных вблизи фильтра. Моечная машина состоит из двух
барабанов из оцинкованной жести: наружный — прочно закреп-
лен на подставке, внутренний — вращается попеременно в обе
стороны. Он имеет отверстия и внутри черпаки, на которых уло-
жены салфетки. Оба барабана имеют дверцы. Во внешний бара-
бан подводится теплая вода и пар. При промывке вода протекает
через салфетки в разных направлениях и тем самым очищает их.
В обычном производстве салфетки промывают только водой и тут
же снова используют. Излишняя сушка способствует возникно-
вению инкрустации, которые забивают салфетки. Обычно в прак-
тике салфетки, которые были использованы 40—50 раз, замачи-
вают в 2%-ном растворе щелочи натрия с добавлением препара-
та Р3 и после этого хорошо прополаскивают. Хорошие салфетки
при правильном уходе можно использовать 300—400 раз. Для
старых, плохо промытых салфеток требуется при фильтрации
более высокое давление и длительная фильтрация. Стирка сал-
феток продолжается около 1 ч.
195
ДРУГИЕ СПОСОБЫ ОТДЕЛЕНИЯ ДРОБИНЫ
Пока не удалось найти удовлетворительный способ отделения
дробины, который бы полностью заменил процесс в фильтраци-
онном чане или фильтр-прессе. Испытывали современные цент-
рифуги с автоматической выгрузкой дробины, однако и при ис-
пользовании этих центрифуг из-за большого количества дроби-
ны возникают трудности. Центрифуги должны иметь большую
мощность, а при более быстром процессе сусло не получается
прозрачным. Выщелачивание дробины также затруднено: снача-
ла надо отделить сусло, а потом выщелачивать дробину. Испы-
тывали и ротационное сито, на котором отделялась дробина и
сусло осветлялось в центрифуге. По Шульпу — Берндту [8], эти
опыты не были успешными. Однако автор цитирует случай из
практики, когда первое сусло и промывные воды спускали из чана
быстро, однако они были мутные и их осветляли на центрифугах.
Опыты с вакуумными фильтрами или с коническими шнеками,
в которых дробина прессуется, а сусло и промывные воды фильт-
руются или центрифугируются, также не дали результатов, ко-
торые удовлетворяли бы требованиям практики. Другие способы
фильтрации, применяемые в Англии (Davis и Pollock APV) опи-
саны в разделе о непрерывных способах производства сусла.
ВЫГРУЗКА И ТРАНСПОРТИРОВКА ДРОБИНЫ
После окончания фильтрации дробина должна быть удалена
как можно быстрее, чтобы оборудование можно было использо-
вать для следующей варки. После выпуска последней промывной
воды дробину выгружают из чана разрыхлителем с косо постав-
ленными ножами. Выгружаемая дробина попадает в воронку, а
из нее на шнековый транспортер, с помощью которого передает-
ся к месту назначения. При транспортировке на большие рассто-
яния следует использовать насос или монтежю. Монтежю — это
цилиндрическая емкость с коническим дном, рассчитанная на всю
засыпь; и поэтому довольно большая по объему. Дробина посту-
пает в монтежю, который потом закрывается, и под действием
пара выгружается из него. Часто в нижнюю часть монтежю вво-
дят воду, чтобы выгрузка дробины была постепенной. Монтежю
использовали главным образом тогда, когда еще конструкция на-
сосов не была совершенна и насосы быстро изнашивались. В на-
стоящее время предпочитают насосы, которые имеют соответст-
вующую конструкцию и изготовлены из хорошего материала. Об-
служивание насосов проще, чем монтежю.
Солодовая дробина — это нерастворимые остатки солода,
оболочки, неосахаренный крахмал и другие нерастворимые ве-
щества из эндосперма, а также вещества, которые при затирании
коагулировали и задержались в слое дробины. Из 100 кг солода
получается, как правило, ПО—120 кг дробины с влажностью
196
75—85%. По виду дробины можно определять правильность ве-
дения процессов дробления и затирания, а также качество соло-
да. В дробине не должно быть целых или малодробленых зерен.
Оболочка должна быть хорошо измельчена и не образовывать не-
проходимые комки. Сухая, хорошо стекшая дробина свидетельст-
вует о хорошем качестве солода и правильном ведении процесса
затирания.
Дробина должна быть хорошо выщелочена. В литературе ука-
зывается, что содержание вымываемого экстракта в мокрой дро-
бине не должно превышать 0,5%. В обычной практике в ЧССР
дробину не вымывают так сильно, чтобы ограничить выщелачи-
вание веществ, отрицательно влияющих на вкус пива. Содержа-
ние общего оставшегося в сырой дробине экстракта не должно
быть выше 1,25%. Для ориентации в табл. 14 приведено несколь-
ко цифровых данных.
Таблица 14
Состав солодовой дробины, %
Показатели Исходная Сухой остаток
Влажность Экстракт 74,5 77,9 83,9 —- 3,08 —
вымываемый 1,04 0,68 0,80 4,08 5,20
весь 1,52 1,31 1,20 5,93 5,89 7,30
из неосахарен- ного крахмала 0,47 0,63 0,40 1,85 2,81 2,10
Сырая дробина в свежем виде теплая и содержит вещества,
подвергающиеся быстрой порче. Поэтому ее нужно немедленно
вывозить с территории пивоваренного производства для исполь-
зования в сыром виде или для консервирования.
Сырая дробина из варочного отделения транспортируется или
во двор в специальные емкости, или прямо в емкости, в которых
•отвозят. На больших предприятиях дробину часто передают в
специальное помещение, находящееся вне основного производст-
ва, главным образом в силосы, из которых отпускают потреби-
телям.
В настоящее время дробину передают чаще всего насосами
особой конструкции, часто добавляют к ней воду или пар, чтобы
быстрее транспортировать.
Силосы для дробины бывают бетонные или стальные, внизу
они снабжены дозирующим устройством для отпуска дробины.
Транспортирующее устройство для дробины и место, где она хра-
нится, должны содержаться в постоянной чистоте и не только
потому, чтобы предохранить дробину от порчи, но главным обра-
зом с учетом требования санитарии пивоваренного производства.
197
СУШКА ДРОБИНЫ
Больше всего дробины вырабатывают в весенние и летние
месяцы, когда уже достаточно зеленого фуража, и поэтому сбыт
ее несколько задерживается. Если сбыт не обеспечен, то дробину
следует консервировать сушкой или иным способом, чтобы она
не испортилась.
Для сушки дробины чаще всего используют простейшие ба-
рабанные сушилки разных конструкций. Старые сушилки пред-
ставляют собой желоб с двойным кожухом, который закреплен
на подставке. В желобе размещен вращающийся барабан тоже
с двойным кожухом. Пар низкого давления около 0,05 МПа
(0,5 атм) поступает сначала в кожух желоба, а потом в кожух
вращающегося барабана. Дробина подводится в барабан, при
вращении в нем перекидывается и постепенно смещается к его
противоположному концу, где попадает в желоб. На периметре
барабана спиралевидно размещены лопатки, которые при враще-
нии барабана перекидывают в желобе дробину и, наконец, ее
выгружают. Сухая дробина попадает на транспортер, которым
отводится в закрома или силосы. Поскольку сухая дробина лег-
кая, ее можно транспортировать также воздухом с помощью вен-
тилятора. Преимуществом этого способа является то, что дроби-
на при транспортировке охлаждается и не складируется теплой.
Другие конструкции сушилок работают при высоком давле-
нии отопительного пара, и поэтому двойные кожухи заменены у
желоба чугунными деталями, а у барабана — вращающимся пуч-
ком ровных трубок, которые выдерживают избыточное давление
до 0,5 МПа (5 атм).
Барабанные сушилки бывают длиной 6—10 м и могут быть
снабжены приспособлением для отсасывания пара или простым,
но хорошо рассчитанным вытяжным устройством. Сушилки сле-
дует хорошо изолировать для снижения потребления пара и гер-
метизировать с целью ограничения пылевыделения. Поверхность
нагрева сушилок выбирают так, чтобы во временном диапазоне
между отдельными варками можно было высушивать дробину со
всей засыпи.
На выпаривание 100 кг воды в час при избыточном давлении
0,05 МПа необходимо около 3 м2 поверхности нагрева, при избы-
точном давлении 0,5 МПа — около 2 м2. Для выпаривания 100 кг
воды нужно около НО кг острого пара или 130 кг ретурного пара.
Из 100 кг мокрой дробины получают около 20 кг сухой.
Чтобы частично освободить дробину от воды перед сушкой,
обычно перед сушилкой устанавливают пресс для дробины. Это
устройство аналогично шнековому транспортеру. В конически
сужающийся кожух с отверстиями шнеком подается дробина, из
которой при переходе через узкую часть выжимается избыточная
вода. Объем воды, таким образом, снижается на 40—50%; одна-
ко при этом дробина лишается экстрактивных веществ, содержа-
щихся в вытекающей воде.
198
Кроме барабанных сушилок используют также скоростные
сушилки, применяемые для сушки зеленого фуража. Дробина в
них сушится противотоком горячего воздуха. Этот способ сушки
не очень экономичен.
Сухая дробина является высококачественным кормом. По со-
держанию белков она приближается к бобовым, крахмальных
веществ в ней больше, чем в отрубях. Козак [9] приводит для су-
хой дробилки следующие величины (в %): объем воды 9—10,
грубого протеина 21—23, усваиваемых белков 12—14, волокнис-
той массы 15—16, жиров 5—6, экстрактивных безазотистых ве-
ществ 42, крахмальных единиц 50.
КИПЯЧЕНИЕ СУСЛА С ХМЕЛЕМ
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
При кипячении сусла с хмелем получают охмеленное сусло.
Этот полупродукт далее перерабатывают в пиво путем брожения.
Кипячение сусла с хмелем сопровождается важными с техниче-
ской точки зрения физическими и химическими превращениями,
большей частью взаимосвязанными. По сравнению с исходным
суслом охмеленное сусло несколько более концентрировано, оно
стерильно и не содержит никаких активных ферментов. С хими-
ческой точки зрения оно беднее коагулированными белками, об-
разующими при кипячении так называемый брух, и содержит вы-
щелоченные и частично измененные вещества из хмеля. Указан-
ные изменения количественно зависят от продолжительности и
интенсивности кипячения, перемешивания и степени упаривания,
а также от pH и присутствующих дубильных веществ. Эти факто-
ры влияют на осаждение (коагуляцию) белков, на образование
комплексных соединений белков с дубильными веществами, на
растворимость и химические превращения горьких хмелевых
веществ, на цвет охмеленного сусла, на образование восстанав-
ливающих веществ (редуктонов) и на изменения некоторых дру-
гих веществ сусла второстепенного значения. Упариванием полу-
чают требуемую экстрактивность готового охмеленного сусла.
Выпаривание избыточной воды неизбежно, поскольку объем сус-
ла увеличивается на воду, необходимую для выщелачивания
дробины.
Стерилизация и инактивирование всех ферментов кипячением
имеет основное значение при дальнейшей переработке охмелен-
ного сусла брожением.
Стерильность готового охмеленного сусла является необхо-
димым условием биологической чистоты главного брожения и
дображивания и биологической стойкости готового пива. При
слабокислой реакции и в присутствии антисептических компонен-
тов хмеля сусло стерилизуется кипячением очень быстро. Чтобы
уничтожить все микроорганизмы, включая стойкие споры бакте-
19»
I
рий, достаточно по старым данным (Моррис) сусло кипятить
15 мин.
Приблизительно за то же время кипячением инактивируются
все ферменты. При производстве пива это технологически необ-
ходимо, так как из практики спиртовой промышленности извест-
но, что амилазы обладают способностью в присутствии живых
дрожжей расщеплять декстрины до мальтозы. Раньше это объяс-
нялось присутствием особого вещества в дрожжах, который при-
дает амилазам способность расщеплять декстрины. Согласно же
новейшему объяснению [1] предполагается взаимодействие ами-
лаз с дрожжевой а-1,6-амилоглюкозидазой, которая, расщепляя
связи а-1,6, делает доступными для действия амилаз другие
связи. В настоящее время указанный феномен приписывается пре-
дельной декстриназе, которая расщепляет декстрины при броже-
нии лучше, чем при затирании, где она ингибируется присутству-
ющей мальтозой, концентрация которой при брожении снижает-
ся [2]. В таких условиях декстрины в охмеленном сусле постепен-
но расщеплялись бы до мальтозы, которая сбраживалась бы.
Точно также под действием активной протеиназы образовалось
бы слишком много ассимилированного азота. Такие условия при
производстве пива не пригодны.
Азотистые вещества
Простейшие белки (протеины), альбумины и глобулины, рас-
творенные в сусле, при кипячении с хмелем осаждаются (коагу-
лируются) и образуют так называемый брух. Осаждение и устра-
нение белков, осажденных при кипячении, должно быть совер-
шенным, поскольку их остатки могут помешать брожению и
образовать в готовом пиве муть.
Уже указывалось, что осаждение (коагуляция) белков кипя-
чением протекает в две стадии. Молекулы белков в результате
частичной потери воды (дегидратации) переходят сначала из со-
стояния лиофильного в лиофобное, т. е. денатурируются. В рас-
творе (суспензии) их удерживает только электрический заряд.
Денатурацию поддерживает присутствие электролитов. Потом
происходит собственно осаждение (коагуляция), при которой де-
гидратированные мицеллы образуют хлопья (агломеризуются).
На коагуляцию белков в охмеленном сусле влияют pH и кон-
центрация сусла, продолжительность и интенсивность кипячения
и присутствующие полифенольные (дубильные) вещества.
Белки во время кипячения лучше всего коагулируют при
pH, соответствующем изоэлектрической точке отдельных белков.
Ячменный альбумин (левкозин) имеет изоэлектрическую точку
при pH 5,75, ячменный глобулин (эдестин) а, р и у при pH 5,0,
4,9 и 5,7. Из разности этих величин вытекает, что все присутст-
вующие виды белков при кипячении нельзя осаждать в равной
200
степени полно. Тем не менее pH 5,2 считается оптимальным для
образования бруха. При этом pH-кипячение наиболее эффек-
тивно.
Влияние концентрации сусла на коагуляцию белка проявляет-
ся при наибольшем содержании осаждаемого азота в разбавлен-
ном сусле. Следовательно, за одно и то же время кипячения
осаждается относительно больше белков из сусла низшей кон-
центрации. Поэтому сильно концентрированное сусло следует
кипятить дольше, чем менее концентрированное, если должен
быть обеспечен одинаковый эффект. По Люэрсу [3], коагуляция
белков в концентрированном сусле замедляется при более вы-
сокой вязкости и наибольшем содержании защитных коллоидов
(декстринов и т. д.). Абсолютное количество бруха в более кон-
центрированном сусле больше, чем в менее концентрированном.
При длительном кипячении количество бруха обычно возрас-
тает. В первые 25 мин коагуляция протекает наиболее интенсив-
но. Кипячение сусла с хмелем в течение 1 ч считается для обра-
зования бруха оптимальным. Однако в практике кипячение обыч-
но затягивают, чтобы обеспечить хороший брух у сусла, сварен-
ного на щелочных и очень мягких водах, бедных электролитами.
Чтобы лучше использовать хмель, на чехословацких заводах сус-
ло кипятят обычно 2 ч; варка не должна продолжаться менее
1,5 ч, или более 2,5 ч. Слишком продолжительное кипячение не-
экономично, а также нецелесообразно потому, что часть образо-
вавшегося бруха может снова раствориться; оно не повышает
стойкости пива и не способствует улучшению его вкуса.
Интенсивность кипячения поддерживает коагуляцию, а на
денатурацию белков не оказывает влияния. Продолжительный
нагрев до температуры, близкой к точке кипения (99—100°С),
не ведет к образованию в сусле бруха, а только мути. Интенсив-
ность кипячения проявляется в том, что поверхностно-активные
белки собираются на поверхности пузырьков образующегося во-
дяного пара и при достижении определенной степени концентра-
ции легче образуют хлопья. Если мицеллы денатурированных
белков удерживаются в суспензии электролитическими зарядами
и действие поверхностного напряжения превышает электроста-
тическое отталкивание, происходит образование комков и флоку-
ляция. О влиянии температуры подтверждает тот факт, что при
кипячении сусла с хмелем при высоком давлении у охмеленного
сусла бывает более богатый брух.
На образование бруха при кипячении положительно влияют
также полифенольные вещества, а именно как дубильные веще-
ства из солодовой оболочки, так и из хмеля. Полифенольные ве-
щества образуют комплексные соединения не только со сложны-
ми высокомолекулярными белками, но и с высшими продуктами
ферментативного протеолиза, альбумозами и пептонами. Дубиль-
ные вещества —это коллоидные вещества с отрицательно заря-
женными частицами и с дегидратирующими свойствами. Поэтому
201
I
они реагируют преимущественно с положительно заряженными
азотистыми веществами, дегидратируют их, поддерживают обра-
зование хлопьев, а следовательно, осаждение.
Технологически имеет значение то, что только окисленное ду-
бильное вещество хмеля, т. е. флобафен, образует с белками
соединения, нерастворимые при нагреве. Комплексные соедине-
ния белков с неокисленными дубильными веществами хмеля при
нагреве растворяются и осаждаются только на холоду; в пиве
образуют холодное помутнение.
Неполное осаждение белков может помешать главному бро-
жению тем, что частицы холодной мути осаждаются на дрожже-
вых клетках. В их присутствии молодое пиво плохо осветляется,
готовое пиво плохо фильтруется и в нем легко образуется колло-
идное помутнение.
Количество азота, осажденного при кипячении, соответствует
в среднем 5—6% от всего азота, находящегося в сусле. Отклоне-
ния могут быть довольно значительные и зависят от объема и
интенсивности кипячения заторов. Хорошо прокипяченное гото-
вое охмеленное сусло содержит при осветлении 1—3% осажден-
ного азота.
Технологически необходимое полное осаждение азота могло
бы произойти только при определенном pH. Оптимальный pH
коагуляции, выведенный из изоэлектрических точек разных фрак-
ций белков, равен 5,2 [2]. При этом pH при кипячении образуется
наиболее богатый брух, сусло менее окрашивается и из него
получается выравненное пиво с приятным горьковатым вкусом.
Хотя это влияние значительно, однако в практике обычным
способом почти никогда нельзя получить охмелённое сусло с та-
ким низким pH. Приближение pH сусла к оптимальной величине
хотя бы в конце кипячения облегчается тем, что при варке pH на
0,2—0,3 ниже, чем после охлаждения. Однако при обычных усло-
виях pH охмеленного сусла перед концом варки бывает едва
ниже 5,5. Больше снизить pH можно только корректировкой пи-
воваренной воды или искусственным окислением.
В практике правильность осаждения белков определяют по
бруху сусла. Хороший брух проявляется в опытной пробирке в
виде крупных хлопьев, суспендированных в абсолютно прозрач-
ном охмеленном сусле.
Хмелевые смолы
Относительно небольшое производственное использование
горьких веществ хмеля при кипячении сусла связано с их низкой
растворимостью и обратным выделением определенной части.
Еще в 1927 г. было обнаружено [4], что гумулон переходит при
кипячении в раствор в виде изомера. Только 20 лет спустя Вер-
цель и Говарт [5] выделили изомер и идентифицировали его как
изогумулон. Рэгби и Бетум [6] установили, что все известные гомо-
202
логи гумулона и лупулона переходят при кипячении хмеля в рас-
твор в виде соответствующих изосоединений. Наиболее важные—
это изосоединения гумулона и его гомологов, т. е. изогумулон,
изокогумулон, изоадгумулон, иногда изопрегумулон и изопостгу-
мулон, которые придают пиву основную долю горечи. А изолупу-
лон, изоколупулон, изоадлупулон, иногда изопрелупулон и изо-
постлупулон влияют на горечь пива очень незначительно.
Использование хмелевых смол зависит главным образом от
состава горьких кислот и дозируемого количества хмеля, от дос-
тигнутой степени изомеризации, от обратного выделения изоме-
ров вместе с брухом, от времени кипячения и его интенсивности
и от pH.
Разница в составе хмелевых смол у хмеля разного происхож-
дения весьма значительна. Чешский хмель, по Ванчуре [7], харак-
теризуется высоким содержанием гумулона (80%), а в иност-
ранных сортах часто преобладает когумулон (от 20 до 50%).
Адгумулону и другим, до сих пор не определенным гомологам,
исследователи уделяли небольшое внимание, так как их общее
содержание в хмеле очень незначительно.
Удалось установить [8], что три основные изосоединения име-
ют приблизительно одинаковую горечь. Тем не менее при кипя-
чении хмеля возникает разница в том, что гумулон и гомологи не
обладают одинаковой способностью образовывать изосоединения.
Гумулон изомеризуется при кипячении сусла с хмелем от 35 до
41 %, когумулон от 38 до 59%, а адгумулон от 41 до 67% [9]. Со-
гласно этому гумулон придает относительно меньше горечи, чем
оба другие гомолога. Однако, хотя у чешских сортов хмеля пре-
обладает гумулон, горечь чешского пива происходит от изогуму-
лона. При переработке хмеля иностранных сортов с преобладаю-
щим содержанием когумулона пиво содержит главным образом
изокогумулон. Возможно, что качественная разница в составе
исходных а-кислот является одновременно причиной известной
разницы в качестве горечи, которая бывает очень существенной.
Степень изомеризации зависит также от дозы хмеля. Халл [10]
обнаружил половинную изомеризацию при четырехкратной дозе
хмеля. В Бельгии [11] установлено, что выход изомеров снижает-
ся на 10%, если доза хмеля повышается на 45%.
Причины значительных потерь изосоединений при кипячении
полностью объяснить не удалось. Наибольшие потери возникают
в начале варки. Тролль и сотрудники [12] пытались объяснить их
образованием гумулиновой кислоты, которая является обычно
основным негорьким продуктом, однако ее присутствие в охме-
ленном сусле не было доказано.
Существенные потери происходят далее в результате осажде-
ния изосоединений гумулонов вместе с брухом сусла. И хотя они
значительны, однако всегда ниже, чем общие потери.
Изомеризация гумулонов зависит также от продолжительно-
сти кипячения сусла с хмелем, и повышается сначала быстро,
203
потом медленнее [13]. Умеренно повышенное давление при кипя-
чении ( температура свыше 100°С) ускоряет изомеризацию, а
высокое снижает. Была установлена оптимальная температура
106°С [9], при которой выход изогумулонов выше на 40%.
Значительное влияние на изомеризацию горьких кислот имеет
также pH среды, при увеличении которого (т. е. сдвиг в щелоч-
ную область) изомеризация ускоряется. Клоппер [13] установил,
что при сдвиге pH от 5,2 до 5,5 изомеризация возрастает на 25%,
а при дальнейшем сдвиге pH на 5,8 — на 40%. В нормальном
диапазоне pH от 5,1 до 5,3 не были обнаружены заметные раз-
личия.
Если участие изосоединений гумулона и гомологов изучено
довольно подробно, до сих пор имеются пробелы в сведениях об
участии в процессах остальных компонентов хмеля главным обра-
зом мягких смол. Имеются данные, что мягкие смолы участвуют
в образовании горечи только на 5—10% [12], а у старого хмеля
эта доля может возрастать до 75% [13].
Интенсивность и качество горечи сусла и пива зависят не
только от исходного состава и степени окисления горьких веществ
в использованном хмеле, а также от других превращений, проте-
кающих при самом кипячении сусла с хмелем.
На окончательное формирование интенсивности и качества
горечи при варке значительно влияет окисление и изменения pH.
При окислении во время кипячения с доступом воздуха горечь
всегда возрастает, однако пиво приобретает неприятный вкус.
По данным Де Клерка [14], ухудшение вкуса вызвано, вероятно,
окислением не только изогумулонов, но и дубильных веществ.
Следует указать, что до сих пор окончательно не изучено влияние
на вкус изолупулонов, нерастворимой, неизомеризованной фрак-
ции a-горьких кислот и продуктов их окисления в мягкие, а по-
том в твердые смолы.
Несмотря на то, что увеличение pH среды ускоряет изомери-
зацию хмелевых смол практически способ изменения pH трудно
использовать, поскольку искусственно подщелаченное сусло име-
ет плохой брух, интенсивный цвет и неприятную горечь. Поэтому
пытались выщелачивать хмель в щелочной среде еще до кипя-
чения сусла с хмелем. Первоначальный метод (Кольбах, Виндиш
и Дитрих, 1922) состоял в том, что хмель варили в 0,05 н. рас-
творе соды. С тех пор в разных странах было предложено много
технологических и конструктивных решений проведения процес-
са предварительной изомеризации в щелочной среде, в резуль-
тате чего возникло несколько модификаций этого процесса, в том
числе и в ЧССР (Салач, 1956), однако эти методы не нашли рас-
пространения в практике.
Для характеристики горечи сусла и пива Салач и сотрудники
предложили индекс горечи, выражающий отношение горьких
хмелевых веществ, связанных в коллоидах, к веществам, присут-
ствующим в молекулярной форме.
204
Полифенольные (дубильные) соединения
Полифенольные вещества, из них главным образом хмелевые
дубильные вещества, имеют особое технологическое значение,
вытекающее из их реакции с белками. Известно, что хмелевые
дубильные вещества постепенно окисляются в флобафен, который
является типичным компонентом старого хмеля. С белками при
кипячении хмеля реагируют исходные дубильные вещества и
окисленные (флобафен), однако продукты этих реакций имеют
разные физико-химические свойства. В процессе осаждения
снижается не только содержание белков, но и количество дубиль-
ных веществ.
Хмелевые дубильные вещества (неокисленные) растворяются
в воде и в сусле при нагреве и без него. С белками, не осажден-
ными при кипячении, они образуют комплексные соединения, рас-
творимые при нагреве, которые однако выделяются при охлаж-
дении сусла. Дубильно-белковые соединения этого типа, в обра-
зовании которых принимает участие также р-глобулиновая
фракция, являются источником холодного помутнения. При бро-
жении они выделяются; однако даже при продолжительном добра-
живании и при очень низких температурах холодная муть не
осаждается полностью, в результате определенная часть ее все-
гда переходит в пиво. В готовом пиве холодное помутнение посте-
пенно переходит в устойчивую коллоидную муть. Ее интенсив-
ность возрастает со степенью окисления хмлевых дубильных
веществ. В связи с этим окисление значительно способствует
образованию коллоидного помутнения, которое в практике назы-
вают просто мутью [15].
Флобафен образует с белками комплексные соединения, нера-
створимые при нагреве и без него; поэтому при кипячении с хме-
лем эти комплексные соединения коагулируют и выделяются в
сусле вместе с брухом. В охмеленном сусле из старого хмеля при
охлаждении образуется меньше холодного помутнения, посколь-
ку большая часть дубильных веществ при старении окислилась в
флобафен.
При кипячении хмеля кроме хмелевых дубильных веществ
проявляются также дубильные вещества из солодовой оболочки.
Их влияние на реакцию осаждения и на органолептические свой-
ства сусла и пива полностью еще не выяснены. Однако замечен-
ная структурная разница в строении отдельных полифенольных
веществ оболочки позволяет предполагать отклонение в их пове-
дении при кипячении с хмелем. Гартонг [15] считает, что хмеле-
вые дубильные вещества имеют с белками большее сродство, чем
солодовые дубильные вещества. Поэтому они осаждают меньше
белков сусла и, кроме того, неблагоприятно действуют на вкус
пива.
Влияние хмелевых и солодовых дубильных веществ на
коллоидное помутнение пива также изучено еще недостаточно.
205
В связи с этим Де Клерк цитирует опыты Вейя и Мак Фарла-
на [16], которые обнаружили, что поливинилпирролидон (ПВП)
адсорбирует из сусла при нагреве больше мути, чем ее образуется
при охлаждении.-Из этого они делают вывод, что ПВП задержи-
вает дубильные вещества, связанные с полипептидами, более рас-
щепленными, чем белки, которые коагулируют при нагреве. С по-
липептидами присутствующие дубильные вещества совершенно
не соединяются. Тем не менее при кипячении сусла с хмелем со-
держание свободных дубильных веществ постепенно снижа-
ется.
Указанные авторы далее обнаружили, что сусло содержит
меньше антоцианогенов, чем пиво, которое получилось из них
при брожении. Поскольку пивоваренные дрожжи не образуют ан-
тоцианогены, то предполагают, что их освобождает возникаю-
щий углекислый газ из их соединений с полипептидами.
Цвет
Основной цвет как неохмеленного, так и охмеленного сусла,
определяется цветом перерабатываемого сырья, главным обра-
зом солода. Кипячение заторов и варка сусла с хмелем всегда
повышают цвет охмеленного сусла. Цветовые вещества образу-
ются при карамелизации сахаров в результате меланоидиновой
реакции и при окислении полифенольных (дубильных) веществ.
Подкрашивание играет роль не только в цвете пива, которое у
каждого вида должно удерживаться в определенных пределах,
но также в формировании вкуса пива из-за вкусового влияния
образующихся красящих веществ. У светлого пива более силь-
ная окраска влияет и на зависящее от нее изменение вкуса, а у
темного пива оттенки и интенсивность цвета даже менее важны,
чем вкусовое влияние красящих веществ.
Кроме интенсивности и времени кипячения на окрашивание
влияет также экстрактивность и pH сусла. Более плотное сусло
при кипячении сильнее окрашивается, чем слабое; однако при
этом окрашивание не прямо пропорционально экстрактивности
[17]. Влияние pH существенно. Окрашивание всегда тем сильнее,
чем выше pH [18], т. е. чем ниже кислотность сусла.
Окрашивание за счет карамелизации сахаров может происхо-
дить также в котлах с прямым обогревом, главным образом в
первых частях заторов, пока они соприкасаются с разогретым,
неприкрытым водой или остатком затора дном. Недостаточное
перемешивание при нагреве густых заторов также может повы-
сить цвет.
При кипячении в результате реакции сахаров с аминокислота-
ми кроме продуктов карамелизации сахаров образуются коричне-
во окрашенные меланоидины. Наряду с небольшим количеством
флавонов, каротиноидов и ксантофилинов меланоидины являют-
ся основным красящим компонентом солода и пива. Цвет сусла и
206
пива зависит от концентрации меланоидинов и может быть от
золотисто-желтого до темно-красно-коричневого.
Другой причиной окрашивания сусла является окисление по-
лифенольных (дубильных) веществ во флобафен кислородом
воздуха при кипячении сусла с хмелем. Этому окислению не под-
вергаются вещества, окисленные уже перед кипячением с хмелем.
При повышенном давлении сусло окрашивается сильнее. Од-
нако не известно, происходит ли повышение цвета в результате
окисления воздухом, который остался в котле над поверхностью
сусла в момент повышения давления, или из-за образования ме-
ланоидинов при более высокой температуре.
Наконец, цвет сусла независимо от условий кипячения может
повысить сам хмель, особенно плохо сохранившийся и окислен-
ный, содержащий растворимые твердые смолы и флобафен.
Большое влияние на цвет оказывает время кипячения сусла с
хмелем. Де Кларк и Ван Каувенберг [19] обнаружили следующее
окрашивание, мл 1 н. раствора йода: после 1 ч варки 0,19 (4,25
ЕБК), через 2 ч —0,33 (5,5 ЕБК) и после 3 ч —0,43 (7,0 ЕБК).
Редуктоны
Одним из важнейших только в последнее время обнаружен-
ных эффектов при кипячении сусла с хмелем является образова-
ние редуцирующих веществ, называемых редуктонами. Значение
веществ этого типа состоит в том, что они быстро связывают
кислород воздуха и тем самым защищают готовое пиво от окис-
ления. Таким образом не только удлиняется биологическая, но
и небиологическая стойкость пива, которая зависит от образова-
ния коллоидной мути.
Редуктоны в собственном смысле—это а-альдоны и а-кетоны,
стойкие в эндиоловой (диэноловой) форме и сильно редуцирую-
щие. В процессе пивоварения участвуют ациредуктоны, способ-
ные редуцировать в кислой среде. Их редуцирующая способность
обусловлена дегидратацией (окислением) эндиоловой группы в
группу дикарбонильную:
— С = С——С—С—
II
он он о о
По Эулеру [20] редуктон имеет общую формулу С3Н4О3 и это
энол гидроксиметилглиоксаля:
СНаОН-СО-СОН НСОН—СОН—СОН
Гидроксиметил- Редуктон
глиоксаль (энол тартронового диальдегида)
Вещества, содержащие эндиоловую или дикарбонильную
группу, можно считать начальными членами гомологического
207
тартронового ряда (гидроксималомового), в которых возможно
частичное или полное замещение.
Сусло и пиво содержат кроме собственно редуктонов ряд дру-
гих веществ, способных вызывать такие же изменения окисли-
тельно-восстановительных систем, как редуктоны; поэтому эти
вещества тоже считаются редуктонами в широком смысле слова.
Это [21]:
а) меланоидины и промежуточные продукты, образовавшие-
ся при реакции сахаров с аминокислотами главным образом при
сушке солода и при кипячении сусла с хмелем;
б) белки, содержащие сульфгидрильные группы-SH и иногда
продукты их расщепления;
в) полифенольные (дубильные) вещества группы катехинов,
а именно левкоантоцианы (антоцианогены), например левкоци-
анидин и левкоделфинидин. Левкоантоциан имеет следующую
вероятную структуру:
X — может быть Н или сахарный компонент; левкоцианидин
R' и R" это ОН, R'" и X — это Н; левкоделфинидин R', R" и R'"—
это ОН, X — это Н;
г) горькие хмелевые вещества (изогумулоны и неспецифичес-
кие мягкие смолы).
На практике в качестве редуктона к пиву добавляют (обычно
перед заливкой в транспортные цистерны) /-аскорбиновую кис-
лоту или с?-изоаскорбиновую кислоту, реже натриевые соли этих
кислот.
Все редуктоны, образующиеся при кипячении с хмелем, име-
ют в пиве функцию антиокисляющих веществ, которые связыва-
ют кислород воздуха. Продукты окисления редуктонов в пиве не
портят его вида. Образование их при кипячении неизбежно,
однако учитывая, что продукты окисления редуктонов окрашива-
ют сусло, необходимо заботиться о том, чтобы концентрация ре-
дуктонов главным образом, если речь идет о меланоидинах, бы-
ла технологически удовлетворительная.
Хмелевые эфирные масла
Учитывая то, что хмелевые эфирные масла улетучиваются с
водными парами, сусло, полученное обычным технологическим
путем содержит очень немного хмелевых эфирных масел. Чтобы
пиво сохранило хотя бы слабый хмелевой запах, последнюю до-
208
зу кипятят очень недолго; некоторые пивовары добавляют в кон-
це кипячения немного хмеля. Однако пиво низового брожения не
должно иметь слишком выразительный хмелевой аромат. Чтобы
он был тонким, для последней дозы отбирают хмель лучшего ка-
чества.
Старый, плохо сохраняемый хмель, наоборот, следует кипя-
тить как можно дольше, чтобы продукты окисления с неприят-
ным запахом сыра улетучивались. По Салачу [22] при окислении
высококипящих фракций хмелевых эфирных масел образуются
продукты смолистого характера, по вкусу напоминающие смоля-
ной лак.
Результаты научных исследований свидетельствует о том, что
при определенных условиях значительно возрастает влияние
хмелевых масел на качество пива. Де Клерк считает [23], что су-
ществующий опыт свидетельствует о том, что пиво может иметь
вкус хуже, если эфирные масла не смогут улетучиваться при ки-
пячении сусла с хмелем. В связи с этим указывается на то, что
хмелевые масла, которые конденсируются в вытяжной трубе
вместе с парами воды, окисляются здесь во влажной и теплой
среде. Если такой конденсат снова стекает в сусло, то вкус пива
может ухудшиться. Это зависит от вида обогрева котла, интен-
сивности и времени кипячения, от наличия приспособлений для
устранения конденсированной воды из вытяжной трубы суслова-
рочного котла, а также от доступа воздуха к суслу, который мож-
но регулировать открыванием или закрыванием люков.
Из указанного вытекает, что хмелевые эфирные масла оказы-
вают большее влияние на качество пива, чем предполагалось до
сих пор.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Meyer К. Н., Bernfeld Р. Helv. Chim. Acta, 25, 1942, 399.
2. De Clerk I. Cours de Brasserie 2 vyd., 1963, 423.
3. Lflers H. Die wissensch. Grundlagen von Malzerei u. Brauerei, 1950, 447.
4. Windisch W., Kolbach P., Schleicher R. Wochenschr. F. Brau., 44, 1927, 453.
5. C. R. Congr. Ind. Ferment., Gand, 1947, 297.
6. Journ. Amer. Chem. Soc., 77, 1955, 2828; Citovano podle 2.
7. Vancura M. Kvasny promysl, 8, 1962, 28.
8. Rigby A. L„ Bethume J. L. Proc. A. S. В. C„ 1952, 98.
9. cit podle 2, 491.
10. Hall R. D. Congr. E. В. C. Copenhague, 1957, 314.
11. Van Cauwenberge H. Bull. Anc. E. Brass., Louvain, 57, 1961, 45.
12. Meilgaard M., Moldtke A. B., Trolle В. C. R. Congr. E. В. C. Baden-Baden,
1955, 109.
13. Klopper W. J. Wallerst, Lab. Comm, 20, 1957, 109.
14. 1. c. 2, 494.
15. Hartong B. D. Wochenschr. F. Brau, 46, 1928, 543.
16. C. R. Congr. E. В. C., Copenhague, 1957, 299.
17. Kolbach P., Wilharn G. Wochenschr. F. Brau, 66, 1940, 154.
18. Windisch W., Kolbach P. Wochenschr. F. Brau, 44, 1927, 65.
19. De Clerk L, Van Cauwenberge H. Bull Anc, Et. Brass. Louvain, 52, 1956, 61,
125.
20. Euler H. Liebigs Ann. d. Chemie, 73, 1933, 505; citovano podle 2.
8—108 209
21. Mikschik H. Brauwiss., 16, 1963, 49.
22. Salac V. Kvas, 64, 1936, 303.
23. De Clerck J. Brauwiss., 14, 1961, 48.
24. Cufin I., Faktor I. Kcasny promysl, 14, 1968, 254.
25. Silbereisen K., Kruger E., Wagner B. Monatschr. f. Brau., 22, 1969, L
26. Piendl A. Brauwelt, 108, 1968, 418—425.
27. Narziss L., Heissinger H. Brauwiss., 22, 1969, 353—361.
28. Kolbach P., Schilfahrt A. Brauwiss., 19, 1966, 171—174.
29. Wullinger F., Piendl A. Brauwiss., 19, 1966, 187—195.
30. Piendl A. Brauwiss, 21, 1968, 133—143.
31. Lejsek T. Kvasny promysl, 15, 1969, 43.
32. Brauwelt, 108, 1968, 853.
33. Mostek I., Dyr I. Brauwiss., 19, 1966, 358.
34. Mostek I., Dyr I., Procha I. Sbornik VSCHT, 25, 1969, 23, 39.
35. Karel V. Kvasny promysl, 13, 1967, 3.
36. Karel V. Kvasny promysl, 16, 1970, 74.
СПОСОБЫ ОХМЕЛЕНИЯ СУСЛА
На вкус пива значительное влияние оказывает не только ка-
чество и количество хмеля, использованного для варки, но также
способ его переработки. Хмель является самым дорогим пивова-
ренным сырьем, которое, однако, технологически используется
недостаточно. Кроме этого продуктивность хмеля снижается в ре-
зультате естественного старения в зависимости от условий хра-
нения. Поэтому кипячение сусла с хмелем с точки зрения качества
и экономики является очень важной производственной опера-
цией. Это особенно относится к производству светлого пива пиль-
зенского типа, которое при варке сильно охмеляют с целью полу-
чения пива с выразительным и приятно горьким вкусом.
Определение дозировки хмеля
Дозировка хмеля зависит прежде всего от вида изготавливае-
мого пива. Светлое пиво обычно охмеляют больше, чем темное,
а крепкое—больше, чем слабое. Причиной этого до определенной
степени является более низкое содержание осаждаемых белков в
слабом сусле, так что при варке хмеля потери горьких веществ
в виде бруха меньше. На интенсивность и качество горечи влия-
ют проведение варки сусла с хмелем и условия при брожении и
дображивании. Существенное влияние имеет химический состав
производственной воды. Мягкие воды с низким содержанием кар-
бонатов требуют большей дозы хмеля, горечь такого пива прият-
нее, тоньше. Пиво же из твердых карбонатных вод отличается
при более низком охмелении резкой и грубой горечью. Наконец,
при охмелении следует учитывать то, что свежий, хорошо сохра-
нившийся хмель более продуктивен, чем старый. При определе-
нии дозировки хмеля не в последнюю очередь учитываются тре-
бования потребителей к горечи отдельных сортов пива.
Раньше в практике дозу хмеля рассчитывали на 1 гл холодно-
го сусла, позже на 100 кг засыпи, иногда на 1 гл° (Лензе). В нас-
210
тоящее время в ЧССР норму потребления хмеля выражают в
граммах на 1 гл готового пива.
При расчете потребления хмеля 77 в кг для любого объема из-
готавливаемого сусла I в гл следует учитывать объемные потери
V (в %) в варочном отделении и на стадии охлаждения сусла.
Если норма потребления хмеля выражается в q в г на 1 гл гото-
вого пива, то всю дозу хмеля 77 (в кг) на варку высчитывают по
уравнению
В последнее время было рекомендовано (Де Клерк) конт-
ролировать и регулировать дозировку хмеля по величинам горе-
чи перерабатываемых видов хмеля, определяемых по формуле
Вельмера a-f- — • При использовании этого способа норму за-
дачи хмеля вычисляют как сумму произведений из весовых коли-
честв и величин горечи отдельных используемых видов хмеля,
выраженную на 1 гл сусла (или готового пива). Отклонения, вы-
текающие из различных свойств хмеля в зависимости от вида и
года урожая, выравниваются путем изменения нормы задачи так,
чтобы общая величина горечи оставалась неизменной.
Если например на 1 гл готового пива дозируют всего 240 г
хмеля, из которого 160 г приходится на хмель Жатецкий с вели-
чиной горечи 6,1 и 80 г на хмель Тршицкий с горечью 5,4, то об-
щая величина горечи будет
(160 -6,1)+ (80 • 5,4) = 976 4- 432 = 1408.
Если бы вместо Тршицкого хмеля использовали, например,
Уштецкий хмель с горечью 5,9, то, чтобы сохранить существую-
432
щую общую величину горечи, достаточно было бы----------- =73 г
5,9
Уштецкого хмеля вместо 80 г Тршицкого хмеля.
Когда обнаружилось, что в образовании горечи пива прини-
мают участие наряду с общим комплексом мягких смол также
растворимая фракция твердых смол, т. е. б-смол, Ванчура пред-
ложил [12, 13] определять норму задачи хмеля на варку диффе-
ренцированно, с учетом этой фракции.
При определении нормы задачи хмеля учитывают содержание
эффективных веществ, представленное суммой содержания мяг-
ких смол и б-смол. Содержание б-смол определяют из общего со-
держания твердых смол расчетом по следующим уравнениям:
log У — 0,65402
’’ Х~ 0,05341
где х — это содержание смол, % от всех смол;
у — содержание твердых смол, % от всех смол (log у берут нз таблицы);
<8* 211
СР
100
где а — действительное содержание S-смол, %;
х — содержание 8-смол в % от всех смол (высчитаны по уравнению 1);
СР—содержание всех смол в исходном образце хмеля.
Пример. Пивовар обнаружил, что пиво имеет требуемую горечь при нор
ме 30 кг хмеля следующего состава:
Смолы В исходном хмеле, % % от всех смол
Все 14,0 —
Мягкие 12,0 —
Твердые 2,0 14,3
Расчет содержания 6-смол:
log у — 0,65402 log 14,3 — 0,65402
Е Х= 0,05342 = 0,05341 =
1,15534 — 0,65402 _ 0,50132
0,05341 ~ 0,05341
Общее содержание эффективных веществ (в%):
Мягкие смолы + 12,0
+ 8-Смолы 1,3
Всего 13,3
В этом случае из использованных 30 кг хмеля получено
0,133-30 = 3,99» 4,0 кг эффективных веществ, объем которых пи-
вовар хочет поддерживать постоянно.
Если хмель из других партий содержал 14,5% эффективных
веществ, то в такой же дозе (30 кг) содержалось бы 0,145-30 =
= 4,35 кг эффективных веществ. Чтобы сохранить такую же го-
речь пива как в предшествующем случае, норму задачи этого
хмеля следует снизить в отношении --- • Общая норма рас-
4,35
хода хмеля с содержанием 14,5% эффективных веществ будет
30 - = 27,56 27,6 кг.
0,435
Производственные испытания подтвердили, что описанный
процесс позволяет хорошо поддерживать неизменную горечь пи-
ва, которая является предпосылкой устойчиво хорошего качества
пива. Критерием для определения горечи является содержание
изосоединений (изогумулонов) в пиве, определяемое по Клоппе-
ру, или индекс горечи по Салачу.
Этот способ регулировки горечи пива облегчает сохранение
равномерной горечи, и если перерабатывают свежий хмель, то
при использовании хмеля с высшей величиной горечи можно
212
сэкономить его. Однако учитывая то, что на конечную горечь пи-
ва влияют и другие факторы (производственная вода, интенсив-
ность и время кипения, влияние окисления, время дображива-
ния), нельзя, учитывая разную степень проявления этих влия-
ний, использовать общую величину горечи как общепринятую
норму. При неизменных же производственных условиях одного
завода установление нормы величины горечи, как описано выше,
дает удовлетворительные результаты.
Охмеление
Хмель, необходимый для варки, обычно добавляют частями,
в ЧССР, как правило, в исходном виде. С точки зрения более
полного использования хмеля и качества пива важен временной
график охмеления и весовые доли отдельных доз.
Если хмель добавляли дважды, то первую, по массе меньшую
часть, добавляли вначале часто уже к первому суслу, а вторую —
за час до окончания кипячения хмеля с суслом. При обычной до-
зировке в три приема поступают тарфке, только третью, наимень-
шую часть добавляют за 30 мин до конца кипячения. Количество
отдельных доз по массе выбирали раньше, как правило, в зави-
симости от местных традиций и требований к охмелению пива.
В ЧССР старый хмель обычно добавляют сначала, чтобы при
продолжительном кипячении улетучивались вещества с неприят-
ным запахом (изовалериановая кислота).
Сусло кипятят с хмелем 2 ч. Удлинение варки большей частью
не улучшает вкус пива и может вызвать частичное растворение
образовавшегося бруха. Сокращение варки до времени менее
1—1,5 ч снижает полноту использования хмеля.
Если в пиво переходит только 20% технологически важных
компонентов хмеля, то такое применение хмеля является неэко-
номичным. В связи с этим большое внимание уделяется вопросам
рационального использования хмеля. В ЧССР классические про-
цессы охмеления с этих точек зрения оценил Салач [1] и предло-
жил процесс, который теперь применяется повсеместно.
По Салачу, горькие хмелевые вещества лучше всего исполь-
зуются в том случае, если хмель добавляют в три приема. В на-
чале кипячения добавляют только ’Д от общего количества хме-
ля, поскольку его горькие вещества вместе с коагулированными
белками большей частью переходят в горькую муть. Вторую до-
зу, соответствующую 1/2 от общего количества хмеля, добавляют
спустя 30 мин после начала кипения. Эту часть хмеля использу-
ют наиболее полно; горькие вещества глубоко гидролизуются и
лучше всего перерабатываются. Последнюю часть, соответствую-
щую снова *Д от всей нормы задачи хмеля, добавляют за 40 мин
до конца варки. Горькие вещества этой части, главным образом
их коллоидную часть, придают пиву приятную горечь и необхо-
димый аромат. В этом процессе хмель не только лучше исполь-
213
зуется, но и обеспечивает также уравновешенный состав экстрак-
та пива и тем самым выравненный его вкус.
Исследование возможности лучшего применения хмеля позд-
нее было расширено в результате изучения влияния изомериза-
ции горьких веществ за счет изменения pH, варки под давлением,
а также использования ультразвука [2]. Из проведенных испыта-
ний вытекало, что при изомеризации можно лучше использовать
горькие вещества даже при снижении задачи хмеля на 20%. При
изомеризации за счет изменения pH лучше всего выщелачивать
хмель в течение 30 мин кипящей водой в экстракторе. Изомери-
зация горьких веществ кипячением при повышенном давлении
также экономически целесообразна. При этом способе в начале
хмель 30 мин выщелачивают, а затем экстракт выдерживают в
автоклаве в течение 30 мин при 0,5 МПа (5 атм). Такая изоме-
ризация способствует растворимости горьких веществ и тем са-
мым кипячение сусла с хмелем сокращается на 1/3.
При использовании ультразвука лучшие результаты были
достигнуты при отдельной обработке хмеля ультразвуком в хо-
лодной воде (20°С) в течение 20 мин. При дальнейшем удлине-
нии времени обработки ультразвуком растворимость горьких
веществ не возрастает. При температуре 5°С больше всего горь-
ких веществ было обнаружено спустя 15 мин обработки ультра-
звуком, при удлинении этого времени их объем умеренно сни-
жался. При обработке хмеля ультразвуком прямо в котле изме-
нялся также состав белков в сусле, а это в свою очередь повлияло
на связь горьких хмелевых и дубильных веществ. Брух сусла
был богаче и грубее, содержание общего азота и высших фрак-
ций белков снизилось. В связи с этим увеличивались потери горь-
ких веществ и позже уменьшалось также содержание дубильных
веществ.
Кипячение сусла
В практике важно, чтобы охмеленное сусло было надлежа-
щим образом прокипячено, поскольку известно, что пиво из хоро-
шо прокипяченного сусла лучше на вкус и более стойко. Практи-
ческим признаком хорошего кипячения является грубый и бога-
тый брух в сусле удовлетворительного цвета с сильным блеском.
Брух образуется преимущественно в результате коагуляции азо-
тистых соединений, т. е. физико-химических процессов, течение
которых поддерживает интенсивное кипячение, сопровождаемое
образованием большого количества пузырьков водяных паров.
На их большой поверхности белки концентрируются адсорбцией
и это поддерживает реакцию осаждения. В практике интенсив-
ность кипячения определяют по количеству воды, испарившейся
из котла в течение 1 ч.
Старые варочные котлы, как правило, были объемом не боль-
ше 100 гл и обогревались прямым огнем. Пузырьков водяных па-
214
ров в этих котлах образовывалось очень много, они быстро и
почти в непрерывном потоке поднимались со дна к поверхности,
где вспенивали сусло так быстро, что пена лопалась как гейзеры
над поверхностью. Интенсивность кипячения поддерживал не
только тепловой подогрев и сильное перемешивание сусла за
счет течения, вызванного неравномерным обогревом дна котла
при прямом обогреве. Испарение в этих котлах по часам колеба-
лось около 10% при используемой глубине котла от 1 до 1,3 м.
С увеличением объема и глубины варочных котлов и главным
образом с переходом к паровому обогреву интенсивность кипяче-
ния существенно снизилась. По сравнению с кипячением в кот-
лах, обогреваемых прямым огнем, она уменьшилась из-за недос-
таточного перемешивания кипящего сусла. В связи с этим котлы
такого типа имели меньшее испарение. Чтобы повысить его, ва-
рочные котлы снабжали дополнительными нагревательными
элементами. Однако существенного улучшения добивались толь-
ко тогда, когда одновременно повышали и интенсивность кипяче-
ния. Позже удалось обеспечить сильное перемешивание сусла
также и в котлах, обогреваемых паром путем изменения формы
дна, иногда и формы всего котла. В настоящее время можно ут-
верждать, что в современных котлах с конструкцией дна, обеспе-
чивающей хорошую конвекцию, сусло кипятится и без дополни-
тельных нагревательных элементов также хорошо, как в котлах с
прямым обогревом. Тем не менее, например в США, до сих пор
широко применяют дополнительные нагревательные элементы,
так называемые перколяторы. При интенсивном кипячении в
обогреваемых паром варочных котлах старой конструкции за 1 ч
выпаривается не менее 5%, а в новых — 8—12%.
Варочные котлы должны иметь правильно рассчитанную вы-
тяжную трубу, поскольку быстрый отвод водяных паров повыша-
ет интенсивность кипения. Важна также глубина варочного кот-
ла. В литературе указывается, что высокое гидростатическое
давление у дна глубоких варочных котлов повышает окрашива-
ние сусла, однако одновременно улучшает брух. Колебание точ-
ки кипения сусла в зависимости от барометрического давления
на заводах ЧССР не имеет большого значения. По Де Клерку, на
пивоваренных заводах, расположенных высоко над уровнем мо-
ря, хороший брух сусла может быть обеспечен кипячением при
умеренно повышенном давлении.
При кипячении сусла с хмелем перемешивание его за счет
конвекционных потоков, сопровождающих интенсивное кипение,
проявляется также в механическом воздействии на выщелачива-
ние хмеля, т. е. на изомеризацию горьких веществ и в дальней-
шем на осаждение белков (образование бруха).
За границей сусло иногда кипятят с хмелем при повышенном
давлении. Сначала работали при давлении 0,2 МПа (2 атм), что
обеспечивало температуру от 105 до 107°С. В настоящее время
по Якубу, чаще используют низкое избыточное давление 0,02 МПа
215
(0,2 атм). Понятно, что более высокое давление способствует ко-
агуляции белков, однако при этом часто не достигают предпола-
гаемых результатов. Люерс приводит данные о том, что сусло
интенсивно кипит только короткий промежуток времени до того,
как в котле возникает требуемое давление. После этого интен-
сивное кипение переходит в спокойное при ограниченном коли-
честве пузырьков водяного пара, о значении поверхностного дей-
ствия которых указывалось выше. Поэтому выгоднее работать с
низким избыточным давлением, которое действует кратковремен-
но (от 15 до 30 мин).
В настоящее время по практическим соображениям для обог-
рева варочных котлов используют преимущественно пар. Обслу-
живание парового обогрева легче, им можно управлять на рас-
стоянии и применять программное управление. Однако за грани-
цей распространен и способ обогрева прямым огнем — газом или
жидким топливом. Метод обогрева перегретой водой под давле-
нием Steincker не нашел широкого применения.
В качестве материала для изготовления варочных котлов ис-
пользуют, как правило, медь. В стальных котлах нагревательная
система изготавливается из меди. Де Клерк [3] доказал возмож-
ность медленного растворения меди в сусле, вредное влияние ко-
торой на коллоидную стабильность пастеризованного пива из-
вестно. В неблагоприятных случаях это проявляется в том, что
большая часть меди снова осаждается и задерживается коллоид-
ной мутью и на дрожжах. Оставшиеся ионы меди ухудшают ста-
бильность пива гораздо сильнее, чем ионы железа.
В практике в варочном котле температуру 70—75°С поддер-
живают вплоть до окончания сбора промывных труб, чтобы до-
осахаривались незначительные количества крахмального клей-
стера, вымытые из дробины при фильтрации, за счет использова-
ния промывной воды более теплой, чем 78°С. Чтобы сэкономить
время, сусло (первое) иногда нагревают до кипения уже при сбо-
ре промывной воды. При этом становится невозможным дооса-
харивание, однако устраняется воздух и предотвращается окис-
ление сусла при температуре ниже точки кипения.
При нагреве сусла до кипения следует постоянно перемеши-
вать его; когда будет достигнуто кипение и сильное течение сус-
ла, мешалку выключают. Обычно перемешивание уменьшает
опасность перекипания, которое наиболее вероятно в начале ки-
пения.
НЕПРЕРЫВНЫЙ СПОСОБ
ПРОИЗВОДСТВА ОХМЕЛЕННОГО
СУСЛА
Прогресс в этой области непрерывного производства сусла,
который должен был бы предшествовать переводу на непрерыв-
ный процесс всего производства пива, пока невелик. Причиной
216
этого являются, с одной стороны, трудности, связанные с реше-
нием этой задачи, с другой, — то, что современные варочные аг-
регаты высокомеханизированы и частично автоматизированы,
ручной труд ограничен наблюдением за работой оборудования.
Поэтому с экономической точки зрения существенных выгод от
непрерывного производства сусла не ожидается. Бесспорным
преимуществом классического варочного процесса является то,
что он позволяет легко поддерживать и изменять условия фер-
ментативных реакций, особенно при изменении качества сырья.
Состав сусла, полученного непрерывным способом, не должен
отличаться от состава сусла, изготовленного из такого же сырья
периодическим способом.
Классический процесс может быть разделен на три стадии:
растворение экстрактивных веществ и осахаривание кра-
хмала;
отделение сусла от дробины и выщелачивание ее;
кипячение сусла с хмелем.
Невозможно перечислить все факторы, от которых зависят
эти процессы, и, тем более при непрерывном способе. Поэтому
некоторые исследователи занимаются решением только частич-
ных проблем: непрерывное затирание, непрерывное кипячение
сусла с хмелем и т. д.
Наиболее далеко продвинулись опыты, начатые после второй
мировой войны в Англии, а позже в Канаде. В обоих государст-
вах принят инфузионный способ получения сусла, который легче
приспособить к непрерывному производству, чем декокционный.
Проблемы непрерывного производства были решены прежде все-
го в институте пивоварения в Нутфильде (Англия), где исследо-
ватели Давис и Поллок разработали аппаратуру для непрерыв-
ного затирания и фильтрации сусла [4]. Позже по предложению
Поллока [5] это оборудование было заменено на заторное и филь-
трационное устройство в кругообразном чане с вращающимися,
веерообразно расположенными секциями. Одновременно на за-
воде APV (Aluminium Plant Vesselco) был разработан непрерыв-
ный способ варки сусла с хмелем [4], оба эти устройства после
определенного усовершенствования были использованы в непре-
рывном варочном агрегате, описанном выше.
В США Малей [6] предложил линию для непрерывного произ-
водства пива, основной частью которой является устройство для
непрерывного производства охмеленного сусла. Заторное и филь-
трационное оборудование состоит из двух расположенных одна
над другой узких ванн общей длиной 8,25 м и шириной 0,63 м.
Через ванны проходит ленточный транспортер, который на опре-
деленных участках работает как фильтрационное сито. В верхней
ванне происходит затирание и фильтрация, а в нижней — выще-
лачивание. Солод перемешивается с определенной частью воды
(налив) и пропускается вместе с ней через дробилку. Раздроб-
ленный солод образует густой затор, который поступает на лен-
217
точный транспортер в верхней ванне и перемещается со скоро-
стью 4,2 см/мин через участок затирания, где постепенно нагре-
вается с помощью обогревателей. Для лучшего выравнивания
температуры затор перемешивается лопастным механизмом.
Затем нагревание на определенном участке приостанавлива-
ют и выдерживают, после чего температуру повышают до темпе-
ратуры осахаривания, при которой затор проходит через участок
покоя, где дробина медленно осаждается на ленточный транспор-
тер. Между транспортером и дном ванны на участке затирания
имеется зазор 3 мм, в фильтрационном и выщелачивающем —
25 мм. Фильтрационные и выщелачивающие участки разделены
на четыре секции так, чтобы на первых участках мутные фрак-
ции могли откачиваться обратно, а в последующих — прозрачные
стягиваться. Сусло стягивается сверху и снизу. Прозрачное сусло
и промывание воды соединяются и непрерывно стекают в прием-
ник и далее в котел. На последнем участке нижней ванны выще-
лоченная дробина выгружается и транспортер перед входом в
верхнюю ванну автоматически очищается.
Кипячение сусла с хмелем проводится в горизонтальном ци-
линдрическом резервуаре с хорошо изолированной рубашкой.
Обогревающая поверхность расположена по всей длине резер-
вуара и достигает половины его высоты. Через центр резервуара
проходит вал с лопатками и щетками, которые, с одной стороны,
приводят сусло в винтообразное движение, с другой — очищают
стены. Резервуар разделен на четыре отделения: в верхней части
перегородок имеются отверстия, через которые сусло с хмелем
может проходить в следующее отделение. Ударное действие
пластин лопаток препятствует возвращению сусла. В первом от-
делении сусло доводится до кипения и кипятится без хмеля, во
втором и последующих отделениях автоматически добавляется
хмель обычными дозами. После окончания кипячения (2 ч) сусло
и хмель из варочного резервуара, после отделения в экстракторе
или хмелевом фильтре, который задерживает также и коагулян-
ты, медленно протекает через охлаждающее устройство. Произ-
водительность опытной установки в зависимости от необходи-
мой плотности сусла колеблется от 6 до 12 гл сусла в 1 ч и, по
литературным данным, может быть увеличена за счет увеличения
ширины ванн при той же длине. У этого способа производства
представляет интерес непрерывная транспортировка затора и
дробины на ленточном транспортере и непрерывное движение
сусла в варочном резервуаре (сусловарочном котле).
В пивоваренном институте в Вальдкирхене (ФРГ) Рейгер
проводил опыты по непрерывному затиранию и фильтрации по
способу B-I-W (Brauerei — Institut WaldKirch) [7]. При этом ис-
пользуется дробленый солод тонкого помола и применяется ин-
фузионный способ так же, как конвенционный метод при анали-
зе солода. Затирание и осахаривание проводится в системе четы-
рех сосудов и дробина отделяется в вакуумном фильтре. Опыт-
218
ное оборудование имеет производительность 4,5 гл сусла в 1 и.
Опыты, проводившиеся с вакуумными фильтрами в других ин-
ститутах, до сих пор не дали хороших результатов.
В СССР еще в 1957 г. было разработано оборудование для
непрерывного производства сусла по проекту Е. А. Вовка. Более
подробно оно описано в Kvasnem prumyslu [4]; основными эле-
ментами этой установки является смеситель, осахариватель и
проточный сусловарочный резервуар. Хмель добавляется в
сусловарочный резервуар измельченным; для отделения дробины
используют центрифугу с экстракцией дробины. Для
отделения вываренного хмеля, а также для осветления сусла и
промывных вод — сепаратор. Оборудование использовали для ис-
пытаний в полузаводском масштабе. Это оборудование работа-
ло удовлетворительно и согласно сообщениям в принятой схе-
ме существенных изменений не было проведено.
В последнее время схему непрерывного производства сусла
разработал М. Д. Джамалов [8]. По этой схеме оболочка перера-
батывается отдельно. По имеющимся данным, при этом способе
производства в засыпе могут быть увеличены доли несоложеного
ячменя. До сих пор не было опубликовано подробных данных об
используемом оборудовании.
В ЧССР опыты по непрерывному декокционному затиранию в
системе соединенных сосудов проводят Дир и Моштек [9]. Форма
и объем сосудов рассчитаны так, чтобы были достигнуты эффек-
тивные проточные объемы. Часть густого затора и сусла кипя-
тят в отдельных сосудах. Дир и Моштек изучают изменения сос-
тава заторов и сусла, главным образом сахаров и азотистых ве-
ществ. Результаты сравнивают с величинами, полученными при
классическом способе, и выясняют возможности практического
использования.
В Исследовательском институте пивоварения в Праге также
проводятся опыты по непрерывному производству сусла. По про-
екту Карла отварку и позднее заторы кипятят, чтобы в проточ-
ной среде быстро расщеплялись и растворялись экстрактивные
вещества. В настоящее время в Англии на четырех заводах ра-
ботают полузаводские непрерывные варочные отделения произво-
дительностью 8 гл сусла в 1 ч. Теоретически в каждом варочном
отделении можно было бы изготовить около 73 000 гл 12%-ного
сусла в год. Затирание ведут по способу, разработанному сов-
местно Научно-исследовательским институтом в Нутфельде и за-
водом APV. Для кипячения сусла с хмелем используют непре-
рывный способ APV, а в целой системе применяют также проек-
ты пивоваренных заводов A. Guinnes и Courage — Barclay — Si-
monds Ltd. (Лондон). На рис. 44 изображена схема компоновки
оборудования по проекту завода APV.
Очищенный солод и подготовленные заменители его поступа-
ют в бункера 1, из которых автоматически отбираются. Солод
проходит через дозатор 2 и попадает в двухвальцовую дробил-
219
ку 3, и далее в заторное
устройство 4. Заменители
(дробленый рис или куку-
руза) проходят через объ-
емный дозатор 5 и попада-
ют прямо в заторное уст-
ройство 4, соединенное с
насосом. В заторное уст-
ройство подается вода;
температура и объем ее
регулируются автоматиче-
ски. Затор перекачивается
в конвентор 6 насосом, ко-
торый вводит в него точно
определенную дозу.
Конвентор представля-
ет собой систему трубок,
погруженных в водяную
баню; в них затор медлен-
но нагревается и постепен-
но осахаривается. После
этого осахаренный затор
проходит через специаль-
ный обогреватель 7, в кото-
ром нагревается до темпе-
ратуры, необходимой для
быстрой фильтрации, и по-
ступает в ротационный
фильтр 8. Это кругообраз-
ный сосуд, разделенный вну-
три на 10 самостоятельных
секций, расположенных ве-
ерообразно, и вращающихся
по кругу; они имеют дно с
фильтрационными отверсти-
ями, сусло в них отфильтро-
вывается, а дробина выще-
лачивается в противотоке.
Жидкие промывные воды из
последней секции проходят
через невыщелоченную дро-
бину в предыдущих секци-
ях. Выщелоченная дробина
из последней секции автома-
тически выгружается на
шнековый транспортер.
220
Первое сусло и промывные воды собираются в приемнике 9,
из которого насосом перекачиваются в полунепрерывную сусло-
варочную систему. Она состоит из бункера хмеля, соединенного с
дозатором 10, и двух горизонтальных цилиндрических резервуа-
ров 11, в которых проводится кипячение сусла с хмелем. Сусло-
варочные резервуары в нижней части снабжены обогревательной
системой. Заполняются они попеременно; когда первый резер-
вуар наполнен, содержимое нагревается до кипения, добавляется
хмель и проводится кипячение сусла с хмелем. Между тем запол-
няется второй варочный резервуар. После кипячения сусла с хме-
лем прокипяченное сусло спускается в хмелеотделитель 12, в ко-
i тором оно отделяется от хмеля и выщелачивается хмелевая дро-
। бина. Охмеленное сусло перекачивается в следующий прием-
I ник 13. Экстрапар из обоих варочных резервуаров поступает в
конденсаторы 14 и используется для нагрева производственной
воды. Из приемника 13 сусло перекачивается в прибор 15,
в котором автоматически корректируется плотность путем
добавки кипяченой воды с учетом установленного объема экс-
тракта.
В Англии готовое сусло дополнительно проходит через изме-
рительную систему 16, в которой определяется объем, темпера-
тура и плотность сусла.
Готовое сусло собирается в приемнике 17, из которого непре-
рывно перекачивается через два теплообменника 18 и охлажден-
ным поступает в бродильные чаны.
Управление перекачиванием продукта, регулирование темпе-
ратуры и большая часть всех других операций осуществляется
централизованно с пульта.
Контрольные и регистрирующие приборы находятся на щите
управления.
Поверхности, соприкасающиеся с продуктом, изготовлены из
нержавеющей стали. В решении сложных узлов установки, в час-
ти управления, регистрации и измерения параметров процесса
принимали участие несколько специализированных английских
фирм.
Как видно из описания, сусловарочное устройство не работает
полностью непрерывным способом, однако из последнего прием-
ника сусло вытекает непрерывно и постоянно в одном и том же
количестве.
Введением за конвентором дополнительного элемента можно
отделить часть затора и после кипячения снова вернуть его в
конвентор. Таким образом можно приблизить процесс к декокци-
онному процессу.
При проведении сравнительных анализов в опытах по непре-
I рывному производству сусла, полученного классическим спосо-
бом, не были отмечены существенные изменения в химическом
•составе сусла.
221
НЕПРЕРЫВНЫЙ СПОСОБ УСКОРЕННОЙ
ФИЛЬТРАЦИИ ЗАТОРА ПО СИСТЕМЕ ПАБЛО
В этом способе используется принцип, известный из других
отраслей промышленности, который заключается в том, что сусло
отделяется от дробины центрифугированием в непрерывном мно-
гоступенчатом процессе. Дробина выщелачивается на первых ста-
диях в противотоке суслом низкой концентрации, а водой промы-
вается только на последнем этапе. В отличие от фильтрации в
Рис. 45. Схема разделитель-
ного процесса на ситовом
барабане.
Рис. 46. Разрез экстрактора:
1— подача затора; 2— впускной бак; 3 — впускной!
патрубок; 4 — распределитель затора; 5 — перфо-
рированный барабан; 6 — цилиндрический кожух;
7 — разделительная перегородка; 8 — распредели-
тельные трубки; 9 — трубки; 10 — разбрызгиваю-
щие форсунки; 11— вал; 12 — затрубное простран-
ство; 13 — выпуск сусла; 14 — выпуск разбавлен-
ного сусла; 15 — внутреннее пространство, 16 —
футмср.
обычном фильтрацион-
ном чане здесь нет раз-
ницы между первым
суслом и промывными
водами, только концен-
трация сусла устанав-
ливается так, что из
фильтрационной бата-
реи для дальнейшей
переработки выходит
сусло требуемой ко-
нечной концентрации.
Существенной ча-
стью непрерывно рабо-
тающей фильтрацион-
ной батареи является специальный экстрактор, в котором нахо-
дится вращающийся конический ситовой барабан.
В настоящее время выпускают экстракторы с часовой произ-
водительностью 100, 170 и 250 гл сусла в день и более.
На рис. 45 изображена схема разделительного процесса на
ситовом барабане [14, 15]. Осахаренный затор подводится череэ
отверстие М и втекает во вращающийся конический ситовой ба-
222
рабан. Через форсунки D в противотоке подается сусло низкой
концентрации. Тем самым тормозится сдвиг дробины, которая
интенсивно выщелачивается. Жидкость отделяется с помощью
центробежной силы и выщелоченная дробина выводится из экст-
рактора со стороны, противоположной входному отверстию.
На рис. 46 представлен экстрактор в разрезе. На этом рисун-
ке видно, что в центре ситового барабана проходит вал, изготов-
ленный как двойной полый вал, на который насажен форсуноч-
ный барабан. К форсуночному барабану прикреплены трубки
с форсунками на концах.
В центре кожуха, в который заключен ситчатый барабан, рас-
положено перпендикулярное кольцо разделительной стенки, пол-
ностью отделяющее две первые камеры фильтра. Каждая каме-
ра имеет свой собственный сток. Конический ситовой барабан
прикрывает первую и вторую камеру и выходит в камеру для
дробины. Вал имеет сдвоенные, взаимно разделенные каналы
для жидкости. Форсуночный барабан вращается с другой часто-
той, чем ситовой барабан.
Компоновка и функции оборудования
На рис. 47 изображена схема фильтрационного устройства
Пабло. Слева вверху виден заторный котел, соединенный трубо-
проводом с входным патрубком экстрактора I. На рисунке схе-
матически изображены I и II экстракторы.
Под каждым экстрактором расположены два приемника для
стекающего сусла из каждой камеры. Из каждого приемника
поступающее сусло откачивается насосом. Кроме того, под экс-
трактором I размещена емкость с мешалкой 6, куда из него по-
ступает частично выщелоченная дробина. Дробина в этой ем-
кости перемешивается с водой и шнековым насосом перекачи-
вается на вторичное выщелачивание к входному патрубку экс-
трактора II. Под экстрактором II расположен или шнековый
«ли ленточный транспортер 12, которым выщелоченная полно-
стью дробина удаляется из экстрактора.
На рисунке слева внизу два сепаратора для осветления сус-
ла. Сусло, вытекающее из первой камеры (I стадия фильтра-
ции) экстрактора I, направляется к одной из центрифуг, чтобы
освободиться от мути. Из сепаратора осветленное сусло посту-
пает на кипячение с хмелем в проточно работающий суслова-
рочный котел.
Муть, отделенная на первом сепараторе, попадает в отдель-
ный резервуар с мешалкой, куда добавляется определенное ко-
личество воды. Эта смесь перекачивается во второй сепаратор.
Отделенная жидкость поступает в емкость для сусла 4, а оста-
ток направляется в отходы.
Экстрактор II работает следующим образом.
Частично выщелоченный затор подается шнековым насосом
но входной патрубок экстрактора II, попадает в ситовой барабан
223
(Ill стадия), где орошается и выщелачивается суслом низкой кон-
центрации. Выщелоченная суслом низкой концентрации дроби-
на затем поступает на IV стадию, где остатки экстрактивных
веществ выщелачиваются чистой водой. Центрифугированный
сток собирается в емкость для разбавленного сусла, а дробина
попадает на ленточный транспортер и выгружается из устрой-
ства. Промывные воды из емкости для разбавленного сусла пе-
рекачиваются через двойной полый вал в экстрактор II (III
Рис. 47. Схема фильтрационного устройства Пабло:
1— заторный котел; 2 — емкость для затора; 3 — фильтрационная центрифуга; 4 —емкость
для сусла; 5 — камера с разбавленным суслом; 6—дробина; 7 — вода; 8 — сепаратор; 9 —
приемник для взвесей; 10 — сепаратор для взвесей; 11— сусловарочный котел; 12— транс-
портер дробины; 13 — сборник взвесей.
стадия), где находящийся в ней затор выщелачивается и тем
самым отфильтрованная жидкость, обогащенная экстрактив-
ными веществами, вместе с промывными водами направляется
в экстрактор I (II стадия) и встречается со слоем дробины, ко-
торая перемещается по экстрактору I из первой стадии во вто-
рую. После выщелачивания дробины отделенная жидкость, до-
полнительно обогащенная экстрактом, поступает в емкость для
затора 2 и оттуда снова через двойной полый вал в экстрактор I
(I стадия).
На I стадии из затора сначала отделяется сусло высокой кон-
центрации, а потом дробина выщелачивается суслом низкой кон-
центрации из II стадии. Сусло высокой концентрации стекает
224
вместе с суслом низкой концентрации из I стадии в емкость для
сусла и потом в первый сепаратор. Сусло, вытекающее из филь-
трационной батареи, еще содержит тонкие частицы мути, кото-
рые проходят через сито барабана (отверстия 50 мкм), и поэто-
му мутнее, чем сусло при обычном процессе. При дальнейшем
центрифугировании обеспечивается требуемая прозрачность сус-
ла, и оно содержит от 1,1 до 1,2 г/л мути.
Дробина из I стадии смещается по ситовому барабану далее-
на II стадию, где снова выщелачивается, как уже было сказано,
суслом низкой концентрации из III стадии. Следовательно, про-
цесс, почти непрерывный. Можно работать с заранее определен-
ным объемом и низкой концентрацией сусла из II стадии; конеч-
ную концентрацию сусла можно установить на требуемую вели-
чину и сохранять постоянной. Конечная концентрация удержива-
ется постоянной от начала фильтрации до тех пор, пока предна-
меренно не нарушится непрерывность процесса. Если подача за-
тора остановится, то все сусло низкой концентрации в отдельных
стадиях стекает до тех пор, пока устройство не опорожнится.
После окончания фильтрации через трубки по всей аппарату-
ре прокачивается горячая вода, иногда с добавлением моющего-
средства, пока аппаратура не станет чистой.
На опытной установке только с двухступенчатым экстракто-
ром можно получить выход 72—73% экстракта. Предполагается,
что на полном четырехступенчатом оборудовании выход экстрак-
та будет соответствовать выходу экстракта, получаемого на со-
временном периодическом варочном оборудовании. Количество
антоцианогенов и дубильных веществ, содержащихся в пиве, по-
лученном описанным способом, ниже, чем в пиве, полученном при
обычном разделении затора на фильтр-чане.
При производительности аппарата 100 гл/ч сусла требуется
всего 25—30 м2 площади. Экстракторы в случае необходимости
можно разместить рядом, один под другим или один за другим и
даже в двух отдельных помещениях; они должны быть соединены
соответствующими трубопроводами.
При работе с дробленым солодом лабораторного помола до-
статочно одной шаровой мельницы. Процесс фильтрации не за-
висит от механического состава дробленого солода, но тонкий по-
мол позволяет сократить затирание не менее чем на 50%. Соло-
да, богатые ферментами, можно затирать 45 мин, что позволяет
экономить энергию.
По сравнению со временем фильтрации в чане собственна
время фильтрации сокращается на 75%. Нет необходимости вы-
гружать дробину, поскольку она отводится непрерывно. Сусло
тоже вытекает непрерывно и с требуемой конечной концентра-
цией от начала до конца фильтрации. Контроль за выщелачива-
нием непрерывный и обеспечивает тщательное выщелачивание
дробины. Нет трудностей, связанных с переработкой неотлежав-
шегося солода, а также возможных ошибок при фильтрации на
225.
обычных фильтрах. Кроме того, при этом способе возможна пере-
работка заменителей солода.
Время кипячения сусла сокращается благодаря тому, что нет
«еобходимости испарять его до требуемой концентрации, так как
оно поступает в котел уже заданной концентрации.
Нет необходимости в ручной чистке фильтрационного чана,
поскольку в данном случае машины только споласкивают горя-
чей водой.
При применении этого способа фильтрации заторов возможен
переход на непрерывное кипячение и увеличение за счет этого
производительности варочного отделения без расширения площа-
дей его.
Концентраты охмеленного сусла
В Канаде и США испытываются разные способы концентра-
ции сусла, с одной стороны, для того, чтобы лучше использовать
мощность варочного отделения в зимние месяцы, с другой — для
снабжения суслом нескольких малых пивоваренных заводов из
одного варочного центра. Канадские пивовары (Canadian Brewe-
ries Ltd. Toronto) разработали способ под названием Conbrew,
по которому можно получить сусло 60—80 %-ной концентрации,
причем при обратном разбавлении сусла качество его нисколько
не изменяется. При этом способе горячее сусло без хмеля прохо-
дит через систему пластинчатых испарителей (APV), в кото-
рых при температурах ниже, чем температуры кипячения хмеля,
испаряется вода и сусло в две или три стадии загущается до тре-
буемой концентрации. В этом состоянии сусло имеет достаточную
«стойкость и может транспортироваться на большие расстояния.
На месте назначения концентрат разбавляется, стерилизуется и
охлаждается в пластинчатом теплообменнике, сбраживается и
перерабатывается обычным способом.
Согласно сообщениям в литературе [11], использование кон-
центрата сусла обосновано главным образом в тропиках и там,
где устройство варочного отделения нецелесообразно.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Salac V., Kotrla-Hapalova М., Vancura М. Kvasmj prumysl, 1, 1955, 155.
2. Salac V., Vancura H., Bednar I. Branwiss, 12, 1959, 58, 87.
3. De Clerck I., Brudzinski A. Bull. Nc. Et. Brasserie Lonvain, 55, 1959, 137.
4. Kontinualui postupy v privovare; ref. Kvasmj prumysl, 5, 1959, 227.
5. Pollock I. R. A. ref. Brauwiss, 14, 1961, 403.
6. O’Malley W. P. Tageszeitung f. Brauerei, 59, 1962, 206.
7. Reiter F. Brauwelt, 102, 1962, 449, 614.
8. Dzamalov M. D. Brauwelt, 104, 1964, 62.
9. Dyr I., MoStek J. Kasmj prumysl, 9, 1963, 137.
10. Das Sudhaus fur kontinuirliches Maischen und Wurzekochen, System APV:
Tageszeitung f. Brauerei, 59, 1962, 103.
226
11. Papadopoulos A. Brewers Digest, 1964, 24.
12. Vancura M. Zaver, zprava, VUPS. Praha, ev. c. Ob. 2/1.
13. Vancura M. Kvasmj prumysl, 15, 1969, 175.
14. Harsanyi E. Brauwelt 108, 1968, 842.
15. Lejsek T. Kvasmj prumysl, 15, 1969, 43.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ХМЕЛЯ
Из общего количества задаваемых горьких хмелевых веществ;
в готовом пиве остается только около 20%. Почти такая же доля
при варке вообще не переходит в раствор и значительная часть-
теряется в последующих производственных процессах, главным
образом при охлаждении сусла и при главном брожении и добра-
живании. С точки зрения качества пива нет необходимости, что-
бы в него перешло больше горьких веществ, чем это нужно по-
вкусовым и технологическим требованиям. Однако попытки по-
лучить из хмеля больше ценных веществ, чем удается получить
их при нормальной варке, оправданы с экономической точки
зрения.
Уже в конце прошлого столетия использовали машину, с по-
мощью которой прилистники отделяли от стерженька и стебель-
ков. Хмель несколько лучше выщелачивался, однако мелкие ча-
стицы хмеля попадали в отстойные чаны и увеличивали долю
горькой мути и потери экстракта; вкус пива был более резким.
Такие машины применялись и на некоторых пивоваренных за-
водах ЧССР. Кроме того, испытывалось дробление хмеля на мо-
лотковых мельницах как в сухом, так и во влажном состоянии в.
водной среде. При дроблении в сухом виде хмель в мельнице на-
гревался и тем самым ухудшалось его качество.
Измельченный хмель используют также при способе примене-
ния его по Гессбергу. После окончания сусла с хмелем его отка-
чивают одновременно с суслом в отстойные чаны, и после осаж-
дения удаляют вместе с отстоем и используют для затирания
следующей варки. Вместе с дробленым солодом он проходит че-
рез процесс затирания и удаляется вместе с дробиной.
Современными препаратами этого типа являются хмелевой
порошок и обогащенный хмелевой порошок, о которых уже го-
ворилось выше.
Для лучшего использования хмеля применяют также различ-
ные экстракторы. Это, как правило, цилиндрические резервуары с
мешалками, которые устанавливают между фильтрационным ча-
ном и сусловарочным котлом. Через экстрактор протекает первое-
сусло и промывные воды, с помощью которых хмель выщелачива-
ется. При движении в жидкости хмель измельчается и выщелачи-
вается лучше, чем при нормальном кипячении. Однако экстраги-
рование протекает при иных условиях, чем при варке в котле, а
это влияет на вкус пива. Даже несмотря на экономию, получае-
227
вдую при использовании этого способа, экстракторы не нашли ши-
рокого применения в практике.
Для лучшего использования хмеля применяли также ультра-
звук. При этом предполагалось, что обработка ультразвуком об-
легчит выщелачивание горьких веществ хмеля и их изомериза-
цию. Был использован также слышимый звук. В обоих случаях
подтвердилась возможность повысить таким образом использо-
вание хмеля [11]. Имевшиеся первоначально очень оптимистиче-
ские по этому способу сообщения, даже проверенные на прак-
тике, впоследствии на основе точных аналитических исследований
и основательных дегустационных опытов были несколько откор-
ректированы. Кроме того, нельзя точно установить эффект, кото-
рый достигается с помощью этого способа. В ЧССР Салач и дру-
гие проводили опыты, результаты которых приводятся в литера-
туре [12]. Кроме этого были попытки выщелачивать хмель под
давлением в горячей воде.
О наиболее подходящем использовании хмеля изомеризацией
горьких кислот уже упоминалось выше.
Наибольшей же экономии хмеля можно достигнуть, используя
вместо шишкового хмеля хмелевые экстракты.
Попытки найти другие возможности лучшего использования
хмеля продолжаются. Однако функции хмеля при производстве
пива настолько широки и определение неустойчивых соединений
•его, а также проведение достоверных дегустационных опытов так
затруднительно, что точное определение экономии хмеля при
использовании различных методов часто довольно проблема-
тично.
ОТДЕЛЕНИЕ ХМЕЛЯ
После окончания варки сусла с хмелем сусло нужно быстро
отделить от хмеля. Если хмель оставить в горячем сусле на про-
должительное время, то это может отрицательно повлиять на
вкус и цвет пива.
Хмель отделяют от сусла в хмелеотделителе. Используемые
ранее хмелеотделители имели четырехгранную форму и хмель из
них удаляли вручную. В настоящее время используют круглые
(цилиндрические) закрытые хмелеотделители, из которых хмеле-
вая дробина, перемешанная с водой, устраняется насосами. Хме-
леотделитель — это цилиндрический резервуар с коническим
дном, снабженный внутри ситом и мешалкой для перемешивания
всего содержимого. Сусло протекает через сито, которое задер-
живает хмелевую дробину. Хмелеотделитель должен быть дос-
таточно большим; его объем должен соответствовать Vs объема
котла, чтобы прохождение сусла было непрерывным и доста-
точно быстрым. После спуска всего сусла хмелевую дробину
перемешивают с горячей водой и выщелачивают. Выщелоченную
дробину после повторного перемешивания с водой удаляют в
228
отходы. Иногда, если это допускают условия, хмелевую дроби-
ну после промывки измельчают и перемешивают солодовой
дробиной.
Конструкция хмелеотделителей различна. Важно, чтобы хме-
леотделитель был закрыт, а в варочном отделении не образовы-
вались избыточные пары и можно было механизировать все про-
цессы, связанные с отделением дробины. Конструкция и функция
хмелеотделителей новейшего типа видны из рис. 48. Монтежю, из
которых хмелевая дробина устранялась давлением пара и кото-
рые были распространены в ЧССР раньше, теперь не применяют
из-за сложного их обслуживания.
В США имеются хмелеотделители непрерывного действия.
Они работают как шнековые прессы для дробины. Хмель подает-
ся шнеком по перфорированному желобу, из которого сначала
оттекает сусло, а затем хмелевая дробина выщелачивается и
прессуется.
В последнее время на рынке появился намывной фильтр, с
помощью которого сусло фильтруется и отделяется от хмеля; он
наиболее пригоден для отделения измельченного хмеля. Это ци-
линдрический резервуар, в котором вертикально расположены
сита. На ситах задерживаются тонкие фракции хмелевой дроби-
ны и грубая взвесь, более мелкие частицы падают на дно.
Хмелевая дробина на ситах и на дне в тонком слое легко вы-
щелачивается и с помощью воды быстро удаляется из фильтра.
Кроме того, при фильтрации через тонкий слой хмелевой дроби-
ны на ситах сусло освобождается от грубой коллоидной мути и
229
может без дополнительного центрифугирования направляться
прямо на охлаждение (рис. 61).
Отделенный от сусла хмель содержит на 1 кг исходного хме-
ля около 6,6 л сусла. А из 1 кг исходного хмеля получается око-
ло 7 кг хмелевой дробины влажностью 80—85%. Поэтому, что-
бы ограничить потери, хмель следует основательно выщелачи-
вать или прессовать. Даже при хорошем выщелачивании в ос-
таточной воде остается около 2% экстракта.
Для стекшей хмелевой дробины приводится (по Леберле)
следующий состав сухого остатка (в %):
Экстрактивные базазотистые вещества 47
Экстрактивные азотистые вещества 17
Клетчатка 25
Зола 5
Эфирный экстракт 6
Несмотря на то что хмелевая дробина содержит свыше 20%
горьких хмелевых веществ, в ЧССР не прижились способы (Гесс-
берг) использования хмеля путем возвращения хмелевой дроби-
ны в варочный процесс.
ОЦЕНКА ВАРОЧНОГО ПРОЦЕССА,
ВЫХОД ЭКСТРАКТА
При производстве охмеленного сусла из перерабатываемого»
сырья должно получаться как можно больше растворимого экст-
ракта наиболее подходящего состава. Выполнение этого требова-
ния при использовании технологически и экономически подходя-
щего процесса свидетельствуют о правильном ходе варки.
Основным показателем достигнутой степени использования
сырья является так называемый выход экстракта. Это доля рас-
творимого экстракта, полученного из переработанной засыпи, вы-
раженная в процентах.
Для расчета выхода экстракта следует определить массу за-
сыпи, объем полученного охмеленного сусла и его плотность.
Засыпь взвешивают на обычных или чаще на автоматических
весах. Кроме массы должна быть известна также экстрактив-
ность используемого солода, а при комбинированной засыпи —
всех видов солода и его заменителей. Количество по массе всех
компонентов засыпи в ЧССР пересчитывают на так называемый
стандартный солод, под которым подразумевается солод чешско-
го (пильзенского) типа экстрактивностью 75% (в исходной массе
на воздушно-сухое вещество).
Объем полученного сусла вместе с хмелем определяется мер-
ной рейкой непосредственно после окончания кипячения. Для рас-
чета экстракта объем сусла, измеренный при температуре около
100°С, нужно корректировать на температуру, при которой опре-
деляется концентрация, т. е. 20°С. Корректировка наряду с умень-
шением объема сусла включает также поправку на смачивание
230
котла и на находящийся в сусле хмель в целом на 4,08%; в прак-
тике же обычно берут 4,0%. Следовательно, для корректировки
объема полученного горячего сусла на объем холодного сусла
требуется объем горячею умножить на 0,96.
Объем полученного сусла следует измерять как можно точнее.
Надо обязательно дождаться, пока полностью не успокоится по-
верхность; волнение снижает точность измерения и тем больше,
чем больше диаметр котла.
Концентрацию сухих веществ в сусле определяют на практике
сахарометром; правильность измерения следует проверять парал-
лельно пикнометром. Образец для определения концентрации бе-
рут из котла непосредственно перед измерением объема или тот-
час после него, чтобы не возникла ошибка из-за дальнейшей кон-
центрации сусла в результате испарения. Взятое сусло отделяют
от хмеля и быстро охлаждают до температуры примерно 20°С.
Установленные данные концентрации корректируют на нормаль-
ную температуру по данным на температурной шкале сахаро-
метра. При измерении следует следить за тем, чтобы стержень
сахарометра не погрузился глубже величины, отсчитанной на
шкале.
По сахарометру определяют объем экстракта (концентрацию
сухих веществ) всегда в процентах по массе (в кг на 100 кг).
Для расчета выхода экстракта полученные данные, выраженные
в процентах по массе, надо перевести на объемные проценты
{в кг/гл) путем умножения на соответствующую плотность или
определяется по таблицам.
Выход экстракта рассчитывают по следующей формуле:
^20°£о
Rv = "Т"’
где Rv— выход экстракта, %;
И20о — объем холодного сусла (Z);
^20° = Поо° ’ 0,96;
Ео— концентрация сухих веществ в холодном сусле, об. %;
= Ry "п;
Еу — концентрация сухих веществ в холодном сусле мае. %;
т) — плотность сусла;
S — засыпь стандартного солода на варку, кг.
Полученный выход экстракта сравнивают с экстрактивностью
переработанного солода, определенной с помощью анализа.
Экстракт солода, определяемый конвенционным методом, яв-
ляется величиной постоянной, однако, не представляет макси-
мальной величины, которой можно было бы достигнуть при бо-
лее интенсивном затирании. Кроме того, при определении экст-
ракта конвенционным лабораторным методом предполагается,
231
что у воды, задержанной дробиной, та же экстрактивность, что
и у сусла. Поэтому экстракты, определяемые лабораторным1
методом, на 1,2% выше, чем в действительности [1].
Так как по техническим причинам состав производственного
дробленого солода всегда грубее, а также, учитывая то, что при,
производстве светлого пива дробина хорошего качества никогда
полностью не выщелачивается, выход экстракта в производствен-
ных условиях по сравнению с выходом, определяемым в лабо-
ратории, почти всегда ниже. Разница обычно колеблется в пре-
делах 1—3%, в среднем 1,2%. С практической точки зрения вы-
ход экстракта считается удовлетворительным в том случае, если:
он всего на 1 % ниже экстракта переработанного солода в исход-
ной массе (на воздушно-сухое вещество). Только в исключитель-
ных случаях, когда солод интенсивно затирают и дробину осно-
вательно выщелачивают, можно добиться выхода экстракта в:
производственных условиях, близкого к выходу, по анализу или
даже незначительно его превышающего.
При относительно низком выходе экстракта необходимо про-
водить анализ среднего образца производственной дробины. При
этом вымываемый экстракт дробины при производстве обычного
рядового пива не должен превышать 0,5% (в пересчете на исход-
ную, т. е. на мокрую дробину). Экстракт из неосахаренного крах-
мала (невымываемый экстракт) колеблется у производственной-,
дробины от 0,2 до 1,0%. При хорошей работе объем общего экст-
ракта, оставшегося в дробине, не должен быть выше 1,25% (в пе-
ресчете на мокрую дробину).
Если причиной низкого выхода экстракта является более высо-
кое содержание вымываемого экстракта в дробине, то это явля-
ется следствием нарушений при фильтрации. В таком случае не-
обходимо установить, нормальна ли температура воды для про-
мывания дробины (она не должна быть выше 78—80°С), не-
слишком ли охлаждается содержимое фильтрационного чана, не'
допускается ли техническая ошибка при фильтрации (очень бы-
стрый пропуск кранов, неполное стягивание первого сусла, слиш-
ком концентрированное первое сусло, неравномерное орошение,,
неправильные операции с мешалкой и т. д.), не очень ли мелкий
помол и, наконец, хорошего ли качества перерабатываемый со-
лод (дробина из твердого солода плохо вымывается).
Если выход экстракта снижается за счет высокого содержа-
ния невымываемого экстракта (неосахаренного крахмала) в дро-
бине, то это зависит от сырья или его переработки. Твердые со-
лода (плохо растворенные, короткого ращения и затвердевшие
при сушке) надо дробить более мелко, чем нормальные. Выход,
экстракта из них можно улучшить путем более интенсивного за-
тирания, затиранием в холодной воде, удлинением пауз, введе-
нием выдержки при 50°С, хорошим кипячением заторов, интен-
сивным перемешиванием, или другими изменениями технологиче-
ского процесса.
232
При точном определении выхода экстракта следует учитывать
также экстракт, оставшийся в дробине. Объем экстракта из не-
•осахаренного крахмала в дробине зависит от растворения солода
и от его обработки в варочном отделении (механический состав
дробленого солода, принятый способ затирания, кипячение за-
торов), в то время как достигнутая степень выщелачивания дро-
бины характеризуется количеством вымываемого экстракта.
Выход экстракта, полученного в варочном отделении, срав-
нивается с выходом, полученным в лаборатории на основе балан-
са. Этот баланс виден из табл. 15.
Таблица 15
Выход экстракта в варочном отделении и в лаборатории
Варочное отделение Лаборатория
Выход экстракта, % Вымываемый экстракт в мокрой дробине, % Невымываемый экстракт (неосахаренный крахмал) в мокрой дробине, % 73,3 1.5 0,8 Экстракт в исходном солоде, % Невымываемый экстракт (неосахаренный крах- мал) в лабораторной дробине, % 75,4 0,7
Всего, % 75,6 Всего, % 76,1
Выход экстракта имеет большое значение с хозяйственной точ-
ки зрения. Если в дробине остается большая доза экстракта из
неосахаренного крахмала, то следует найти причину и ее устра-
нить. И, наоборот, слишком глубокое вымывание экстракта, по-
скольку (сильное выщелачивание солодовой оболочки) отрица-
тельно влияет на вкус пива. Для того чтобы получить высокока-
чественный продукт при хороших экономических показателях,
необходимо добиваться правильного соотношения между выхо-
дом экстракта и качеством готового продукта.
Количественный результат (выход экстракта) варки в опре-
деленной степени характеризует и качественный результат. При
производстве сусла с этой точки зрения наибольшее внимание
уделяется двум основным ферментативным процессам, т. е. рас-
щеплению крахмала и белков. В практике следует расщеплять
на йодонормальные продукты весь крахмал, предоставляемый
сырьем, из которого получается главная доля растворимого экст-
ракта. Наоборот, белки при затирании расщепляются только
частично, однако достигнутая степень расщепления оказывает су-
щественное влияние на качество. Качественная сторона, т. е.
соотношение отдельных продуктов расщепления в сусле, обеспе-
чивается проведением технологического процесса, который при
наличии объективных причин может изменяться для обеспе-
чения требуемого стандартного качества сусла.
233
Расщепление крахмала в практике определяется с помощью
простейших методов. Показателем полноты расщепления крахма-
ла является содержание невымываемого (неосахаренного крах-
мала) в дробине. Протекание процесса осахаривания и его пол-
нота в заторах, в первом сусле, промывной воде и в готовом ох-
меленном сусле обычно определяется йодной пробой. Содержание
сбраживаемых веществ (сахаров) в сусле наиболее точно опре-
деляется путем установления конечной степени сбраживания.
Азотистые вещества в готовом сусле — это почти исключи-
тельно продукты расщепления белков солода, которые перешли
в раствор или прямо, или под действием протеаз при затирании.
Однако при затирании невозможно непосредственно наблюдать-
за расщеплением белков или непосредственно управлять процес-
сом так, чтобы образовалось как можно меньше фракций, даю-
щих в дальнейшем помутнение. Поэтому применяют косвенный
процесс, состоящий в том, что в течение всего технологического-
процесса поддерживаются условия для осаждения нежелатель-
ных фракций. В частности, обеспечивается хороший брух сусла,,
предусматривается осаждение мути в грубой форме, основатель-
но осветляется пиво при дображивании и т. д.
По Кольбаху [2], интенсивность расщепления белков можно
определить по выходу белков в производственных условиях (азот
в готовом сусле в % от общего азота в солоде) и конвенционном,
сусле (азот в сусле, прокипяченном с хмелем, в % от азота в со-
лоде), полученном в лаборатории. По данным этого же автора,,
условия при затирании (время, температура, pH) оказывают по-
чти одинаковое влияние на ферментативные превращения (за ис-
ключением амилолиза), так что интенсивность расщепления бел-
ков является одновременно показателем интенсивности осталь-
ных процессов ферментативного расщепления.
Кроме ферментативных превращений необходимо контролиро-
вать также изменения, вызванные кипячением заторов (декок-
цией) и кипячением сусла с хмелем. Речь идет главным обра-
зом о клейстеризации крахмала, коагуляции белков, растворе-
нии горьких и дубильных веществ и образования красящих ве-
ществ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. De Clerk J. Cours de Brasserie. 2 vyd., 1963, 537.
2. Brauerei-Wissensch Beilage, 12, 1959, 77.
ОХЛАЖДЕНИЕ СУСЛА
Полученное в варочном отделении сусло до передачи в бро-
дильное отделение должно быть охлаждено от температуры,
близкой к точке кипения, при которой оно перекачивается из ва-
рочного котла, до применяемой в ЧССР температуры 5—6° С
при низовом брожении.
234
С технологической точки зрения важно, чтобы сусло при
охлаждении одновременно аэрировалось и из него были удалены
горькие взвеси. Эти процессы должны протекать при условиях,
обеспечивающих исключение или хотя бы ограничение до мини-
мума биологической инфекции как охлаждаемого, так и холод-
ного сусла. Сопутствующим явлением при охлаждении сусла яв-
ляется небольшое уменьшение объема в результате выпарива-
ния воды, благодаря чему повышается концентрация сусла.
АЭРАЦИЯ СУСЛА И РАСТВОРЕНИЕ КИСЛОРОДА
Сусло абсорбирует кислород воздуха в ходе всего процесса
охлаждения. В горячем сусле кислород связывается химически, а
при низких температурах только растворяется.
При соприкосновении горячего сусла с воздухом частично
окисляются некоторые органические компоненты сусла, хмелевые
смолы, дубильные вещества, сахариды и азотистые вещества.
Окислительные процессы отрицательно влияют на качество пи-
ва; тем не менее при охлаждении они неизбежны, поскольку под-
держивают выделение осадка. Поэтому при охлаждении сусло
всегда оставляют на определенное время в соприкосновении с
воздухом. По старым данным [1], окислению способствуют высо-
кая температура, продолжительное соприкосновение с воздухом,
тонкий слой и движение сусла.
По новейшим данным [2], на химическую связь кислорода силь-
но влияет также pH. При нормальном pH у отдельных компонен-
тов сусла были обнаружены следующие скорости окисления:
мальтоза 1, глюкоза 4,1, фруктоза 5,0, хмелевые смолы 8,3, ду-
бильные вещества 13,5 и сахароза 0. Повышение pH (сдвиг в ще-
лочную область) способствует больше окислению дубильных
веществ, чем остальных компонентов. Некоторые из указанных
окислительных процессов катализируются присутствующими в
сусле следами меди.
Де Клерк и Ван Кавенберг [3] изучали процесс растворения
кислорода в сусле и установили, что в зависимости от темпера-
туры за 1 ч связываются следующие количества кислорода (в
мг/л): при 80°С — 3, при 60°С—2, при 40°С—1,2, и при 20°С—
•0,75. Известный из старых книг факт о том, что окисление спо-
собствует выделению мути из сусла, дополнен в последнее вре-
мя исследованиями, подтверждающими, что сусло из варок, по-
лученных без доступа воздуха, получается мутным, и пиво из
него имеет молочную муть, которая вообще не осаждается.
Кислород воздуха растворяется только при температурах
-ниже 40°С; аэрация является необходимым условием, способст-
вующим размножению дрожжей в начале главного брожения, а
тем самым и нормальному протеканию брожения в дальнейшем.
Необходимость аэрировать сусло без нагрева подтверждают и
•старые авторы, такие, как Шатава [4].
235
Растворению кислорода в сусле способствуют низкая темпе-
ратура, тонкий слой и движение сусла. Была обнаружена также
[3] зависимость растворимости кислорода от плотности сусла, с
ростом которой растворимость несколько снижается. Чтобы не бы-
ло трудностей при главном брожении, сусло должно содержать
перед сбраживанием не менее 6 мг кислорода в 1 л.
ОБРАЗОВАНИЕ И ОТДЕЛЕНИЕ БЕЛКОВОГО
ОСАДКА
При охлаждении горячего сусла сначала осаждаются грубые
взвеси; это в основном брух, образовавшийся при кипячении
сусла с хмелем, большая часть бруха проходит через хмелеотде-
литель и попадает в отстойные чаны. При охлаждении сусла,,
кроме того, образуются тонкие (холодные) взвеси, которые на-
чинают выделяться при температуре ниже 60° С.
Для технологии большое значение имеет размер частиц обоих
видов взвесей, которые, по данным Эндерса и Шпигеля, колеб-
лются у грубых взвесей от 30 до 80 мкм, у тонких — от 0,5 до
1,0 мкм.
Грубые взвеси удаляются из сусла легко. Если даже они по-
падают в бродильные чаны, то могут повлиять на скорость бро-
жения; на вкус и стабильность пива они не влияют [5].
Количество грубых взвесей в сусле очень непостоянно; оно-
зависит от содержания азота в перерабатываемом сырье, от
плотности производимого сусла, от нормы задачи хмеля, от спо-
соба затирания и от времени и интенсивности кипячения. Из;
данных, приведенных в литературе [6], вытекает, что из 1 гл сус-
ла плотностью 12 мае. % образуется 20—70 г, или в среднем 50 г
грубых взвесей. Девре [7] установил, что с увеличением продол-
жительности кипячения сусла с хмелем от 1,25 до 2,25 ч грубые
взвеси возрастают по массе на 25%. При повышении интенсив-
ности кипячения от 4 до 11 % грубые взвеси увеличились на 18%.
Первоначально предполагалось, что грубые взвеси — это-
белки, коагулированные кипячением. Позднее обнаружили, что
они содержат в среднем только от 50 до 60% азотистых веществ,,
а остальное составляют: 20—30% дубильные вещества, 15—20%
горькие хмелевые вещества и 2—3% зола. Юст и другие [8], ис-
следуя грубые взвеси, определили, что они содержат 41—71%
азотистых веществ, из которых 10—51,6%, растворимых в щело-
чах, 7—32% горьких веществ, остальные были минеральными
веществами.
Из металлов указанные авторы обнаружили в золе от 24,0 до-
36,6% алюминия и железа, от 0,2 до 14,5% одного железа и от
0,9 до 27,0% меди. Увеличение металлов грубыми взвесями тех-
нологически благоприятно, поскольку снижает их содержание в-
пиве, где они неблагоприятно влияют на коллоидную стойкость.
Шильд и другие [9] обнаружили, что грубые взвеси задерживают
236
в среднем 57% меди, содержащейся в сусле плотностью-
12 мае. %. Это подтвердил также Де Клерк [10].
Тонкая (холодная) взвесь, как уже было сказано, образуется
при охлаждении сусла и начинает выделяться при температурах
ниже 60°С; ее образование обратимо. Из сусла она удаляется с
трудом, однако устранение большей части тонких взвесей техно-
логически очень важно. Частицы холодной взвеси, оставшиеся в
сусле, являются причиной терпко-горького вкуса пива. Кроме
того, такое пиво менее стойко в отношении коллоидного помут-
нения. Если в сусле остается большая часть тонких (холодных)
взвесей в исходной форме, они закрепляются на поверхности
дрожжевых клеток и ограничивают их физиологические функции,
а тем самым и брожение.
В исходной форме частицы тонкой взвеси так тонки, что седи-
ментируются только в том случае, если сусло оставляют в отстой-
ном чане до полного охлаждения. Однако этот процесс не прием-
лем, и не только потому, что снижает использование оборудова-
ния, но и главным образом из-за опасности биологической ин-
фекции, если, конечно, работы не ведутся в стерильных услови-
ях. Выделение тонких взвесей из сусла можно облегчить тем, что,
перемешивая охлаждаемое сусло при температуре ниже 60°С,
поднимают осевшую грубую взвесь, которая при повторном оса-
ждении увлекает за собой тонкую взвесь. Выделению тонкой
взвеси способствует также быстрое охлаждение [11], которого
можно добиться в отстойном чане или на пластинчатом холо-
дильнике. Однако эти сведения не являются достаточно досто-
верными, так как в литературе имеются и другие данные, на-
пример, в некоторых случаях именно медленное охлаждение спо-
собствует флокуляции тонкой взвеси.
Если сусло в отстойном чане не охлаждается ниже 60°С, то*
тонкая взвесь выделяется только при дополнительном охлажде-
нии. В данном случае проявляется влияние быстрого охлаждения
сусла на оросительном холодильнике с учетом такого фактора,
поддерживающего флокуляцию взвеси, каким является движение-
сусла по поверхности холодильника в тонком слое. Взвесь, вы-
деленная при дополнительном охлаждении сусла, переходит в
бродильные чаны. Если она имеет форму хлопьев, ее можно ча-
стично устранить, снимая образовавшийся при брожении слой
пены, в который она перешла.
Современным способом устранения тонкой взвеси является
фильтрация холодного сусла через диатомитовый фильтр. Одна-
ко было установлено, что при полном устранении взвесей пиво*
получается стойкое в отношении коллоидного помутнения и с
чистым, однако пустым вкусом. Кутс и другие [11] установили,
что при отстаивании охлажденного сусла до 0°С, небольшая
часть тонкой взвеси вновь переходит в раствор и поэтому они
рекомендовали «стабилизировать» сусло фильтрацией через диа-
томитовый фильтр после 48 ч отстаивания при 0° С; при таком про-
237
лессе пиво не теряет полноты вкуса. Из этого вытекает, что не-
обходимо выбрать такой технологический процесс, при котором
устраняется большая часть тонкой взвеси, но не вся тонкая
-взвесь, если у пива должен быть чистый и полный вкус.
Количество тонкой взвеси соответствует, по старым данным
[12], от 0,04 до 0,05% экстракта, что составляет 5—6 г на 1 гл
сусла плотностью 12 мае. %, и соответствует примерно 7ы объе-
ма грубой взвеси.
В литературе приводятся данные Эндерса [15] о влиянии
сырья и технологического процесса на количество тонкой взвеси.
-Согласно этим данным количество тонкой взвеси возрастает с
увеличением содержания белков в солоде и при повышении нор-
мы задачи хмеля при кипячении сусла с хмелем. Оно выше в
-сусле из солода тонкого помола и инфузионного затирания. И,
наоборот, количество тонких взвесей ниже при переработке хо-
рошо растворенных солодов, солодов основательно отсушенных,
солодов грубого помола, а при декокционном способе затирания,
когда сусло хорошо аэрировалось.
Состав тонкой взвеси не был подробно определен. По старым
данным [13], тонкая взвесь содержала 65,1% белков, гидролити-
ческие продукты которых имели количественный состав такой
же, как ячменный гордеин. Из новейших работ [14] вытекает
скорее сходство основного компонента тонкой взвеси с эдестином
и связь с ними 20% дубильных веществ. По Бисерту и Скрибану
[16], доля тонкой взвеси, нерастворимая в спирте, состоит из
глютелина и глобулинов, а нерастворимая часть содержит гор-
деин.
По литературным данным, существующие мнения относитель-
ного влияния тонких взвесей нельзя считать окончательными.
.Можно сказать, что устранение большой доли тонкой взвеси из
сусла с точки зрения качества пива необходимо. Возможно, что
-чешские потребители предпочитают более крепкий и полный вкус
по сравнению с вкусом тонким и пустым, которым характеризует-
ся пиво из сусла, искусственно лишенного тонких взвесей. Кроме
того, не подтвердилось прямое отношение между тонкими (хо-
лодными) взвесями и холодным помутнением пива, которое обра-
зуется независимо при главном брожении [11] и устраняется
«фильтрацией пива. Склонность дубильно-белковых соединений
образовывать взвеси повышает кислород воздуха. Это объясня-
ется окислением этих соединений.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ВЛИЯНИЯ
Сусло при охлаждении и уже в холодном состоянии следует
тщательно предохранять от инфекций извне. Для размножения
микроорганизмов, которые могут инфицировать сусло при охлаж-
дении, наиболее благоприятны температуры от 40 до 20° С; этот
температурный интервал является с биологической точки зрения
.238
наиболее опасным. В дальнейшем при сбраживании сусла пиво-
варенными дрожжами развитие инфекции частично подавляется.
Предупреждение проникновения прямых вредителей пива &
сусло в последнее время достигается за счет усовершенствова-
ния техники охлаждения сусла. Идеальной целью является до-
стижение практической стерильности, т. е. такого состояния,
когда промежуточные продукты и конечный продукт не только-
не содержат никаких источников инфекций, но даже безвредные-
микроорганизмы встречаются в очень незначительном коли-
честве.
Если при охлаждении сусла не сохраняется его исходная сте-
рильность, отрицательное влияние чужих микроорганизмов про-
является в скоплении метаболических продуктов, которые влия-
ют на вкус пива. Бактериальная микрофлора пивного сусла в-
литературе обычно обозначается как термобактерии (из лат.
terminus — граница). Это несоответствующее название укорени-
лось и продолжает жить, хотя установлено, что сусло при охлаж-
дении инфицирует преимущественно бактерии группы Coli aero-
genes. Наиболее частым заменителем этой группы является Аего-
bacter aerogenes; при особо неблагоприятных условиях могут
встречаться также Escherichia coli. Эти бактерии в сусле
хорошо размножаются, пока сусло не находится в прямом
соприкосновении с воздухом. При главном брожении их развитие-
подавляется главным образом в результате снижения pH. Для
пива (pH 4,4) они невредны. Они могут продержаться в нем ко-
роткое время, однако не размножаются. Гнилостные бактерии
придают суслу характерный запах и замутняют его, попадают
они, как правило, из воздуха и воды.
Современное оборудование дает возможность охлаждать сус-
ло в антисептических условиях в закрытых устройствах, а окис-
ление и аэрация обеспечиваются введением стерильного возду-
ха. Однако и в обычном оборудовании опасность инфекции-
уменьшается, если сусло оставить в отстойном чане на короткое-
время, чтобы его температура не стала ниже 60°С, затем допол-
нительно быстро охладить сусло до 40°С и, наконец, до темпера-
туры сбраживания. Сусло в отстойном чане должно находиться
до тех пор, пока осядет грубая взвесь. Наиболее опасна биоло-
гическая инфекция для сусла, которое было оставлено в откры-
том отстойно-холодильном аппарате на продолжительное время1
при температуре около 40°С, оптимальной для развития микро-
организмов. Охлажденное сусло необходимо сразу же направлять,
на брожение.
ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СУСЛА
Изменение плотности охлажденного сусла вследствие выпа-
ривания зависит от используемого оборудования и принятого-
пр