Тенологические процессы

Важнейшие фазы самого процесса варки – это затирание солода, варка основного сусла, брожение и созревание пива.

Затирание

Сначала затирается солод, причем это целая наука – как именно это делается, насколько мелкими должны быть частички для определенного сорта пива. Затирание требуется для продуцирования и экстрагирования из солода сбраживаемых сахаридов.

Следовательно, чтобы улучшить растворение экстрагируемых материалов, солод требуется измельчить, причем оболочка солода должна остаться неповрежденной, так как она служит природным фильтром в ходе фильтрования затора. Измельчают солод в специальной дробилке, где различные фракции обрабатываются по отдельности в зависимости от размеров частиц. Молотый солод не должен быть однородным, но состоять как из мелких, так и из грубых крупинок, а также из тонкой муки, причем зерновые ости должны оставаться почти нетронутыми. Разные сорта пива требуют разного соотношения мелких и крупных частиц в измельченном солоде. Иногда зерна подвергают обработке паром, повышая тем самым содержание влаги в оболочке (влажный помол). При такой обработке оболочка хуже дробится, позволяя лучше измельчить другие фракции зерна.

Дробленный солод и несоложенное зерновое сырье, в затирочном чане, смешивают с водой, при этом возобновляется деятельность ферментов, приостановившаяся после сушки солода. "Ожившие" ферменты начинают превращать крахмал, из которого на 70% состоит зерно, в солодовый сахар – мальтозу. Далее эту смесь, для лучшего расщепления ферментами полисахаридов и белков,нагревают и выдерживают при определенном температурном режиме. Так вот, именно эту смесь дробленых зернопродуктов с водой называют затором. Массу зернопродуктов, загружаемых в заторный котел – засыпью. Количество воды, расходуемой на приготовление затора – наливом.

Затирание можно производить двумя способами: настойным или отварочным. При настойном способе, затирание происходит в одной емкости, используемой также и для фильтрования – его часто применяют в Британии при производстве сусла для эля, но такой способ затирания можно использовать только при работе с хорошо модифицированным солодом. Для менее модифицированного солода, температура при затирании должна меняться. Ее повышают до оптимальной для тех или иных требуемых для пивовара ферментативных реакций и некоторое время поддерживают постоянной. Затор нагревают, делая температурные паузы: в течение 10-15 минут при 50-52°С – белковая пауза для ращепления белков, при которой действует фермент протеза, 30-40 минут при 62-64°С – мальтозная пауза, при которой действует фермент β-амилаза, которая ращепляет крахмал на декстрины, и 10-15 минут при 70-72°С – осахаривающая пауза, при которой действует фермент α-амилаза, дробящая декстрины на более мелкие фрагменты — олигосахариды, мальтозу. Окончание процесса осахаривания определяют йодной пробой (капли йода не должны синеть). Затем затор, для инактивации ферментов и снижения вязкости, нагревают до 78°С и подают на фильтрацию.

Поскольку β-амилаза действует при более низкой температуре, чем α-амилаза, при традиционном затирании невозможно достичь полного преобразования крахмала в мальтозу: некоторые более крупные полисахариды (декстрины) остаются в сусле. Чтобы добиться достаточной степени осахаривания, необходимо тщательно выдерживать температурные паузы. Максимальная температура затора 75-77°С. Настойный способ применяют при получении сусла для верхового брожения.

Отварочный способ сложнее – часть затора из одного заторного аппарата перекачивают в другой, где его кипятят, а затем возвращают обратно. Эту часть затора называют отваркой. В зависимости от количества отварок бывают одно-, двух- и трехотварочные способы. Таким образом, при возвращении отварки, температура массы основного затора повышается с теми же температурными паузами, что и при настойном способе. Отварочные способы дают сусло для низового брожения. В Европе, в частности, большинство заводов работает пользуясь этими способами.

Наиболее распространен двухотварочный способ, потому как он дает возможность перерабатывать солод любого качества при приемлемых затратах энергии. Одноотварочный применяют только при переработке солода высокого качества. Трехотварочный – при переработке солода невысокого качества или для приготовления темных сортов пива. Как вы догадались, главный недостаток этого способа – высокие затраты энергии.

В зависимости от способа затирания и температурных пауз процесса можно получить сусло разного состава. Следовательно и различные сорта пива.

Таким  образом, в процессе затирания происходит осахаривание затора. Это переход высокомолекуляных углеводов – крахмала и высокомолекулярных декстринов, оставшихся в солоде после солодоращения, в низкомолекулярные декстрины и сахара: мальтозу, глюкозу. Далее сахара ожидает сбражевание, а низкомолекулярные декстрины придадут полноту вкуса и лучшую пеностойкость. Чтобы получить светлые сорта пива процесс необходимо вести таким образом, чтобы в результате осахаривания получилось больше сахаров для более глубокого выбраживания, а для темных сортов пива – больше декстринов. Иногда, когда необходимо, при затирании часть солода заменяют несоложеным сырьем: рисом (сечкой), кукурузой (мукой или сечкой), пшеницей (редко) или, чаще, ячменной мукой. Цель проста – экономия дорогостоящего солода или придания пиву определенного вкуса.
Образовавшаяся масса перекачивается для очистки в большое сито, которое пока остается закрытым снизу. Здесь затертый солод оставляют на определенное время, чтобы нерастворимые частички, которые называются дробиной, осели на дно. Благодаря остям, которые, как вы помните, остались нетронутыми, дробина не слипается, выступая в качестве дополнительного сита. Затем сито открывается, и сквозь него просачивается прозрачное и светлое сусло.

Пивную дробину, нерастворимый остаток затертого солода, скармливают скоту. Кроме того, из дробины можно испечь вкуснейший хлеб. В меню некоторых кабачков при пивоварнях можновстретить такой хлеб. Если в процессе варки добавляют шишки хмеля, то получаетсяхмельная дробина, настолько горькая, что ее не могут есть ни люди, ни животные. Зато такая дробина годится для использования в лечебных целях, например, для ванн.

В дробине содержится множество ценных компонентов, которые не растворились, поэтому ее разрыхляют и промывают горячей водой. Так постепенно разбавляется густое сусло. Сусло попадает в варочный чан.

Варка сусла

В варочном котле сусло нагревают и доводят до кипения. На этой стадии в будущее пиво добавляют хмель. Его дозировка зависит от многих условий: от сорта и качества самого хмеля, от свойств воды и от сорта пива, который собираются варить. Это ответственное решение пивовар принимает основываясь на своем опыте и чутье.

Варка основного сусла, продолжается от полутора до трех часов. Под воздействием длительного нагревания в сусле погибают все микроорганизмы и разрушаются естественные ферменты, поэтому в составе сусла уже не происходит каких-либо химических изменений. В ходе кипячения в течение белки коагулируют под воздействием температуры, что играет важную роль в физической стабилизации пива; недостаточная коагуляция белков приводит к возможному помутнению готового пива в ходе хранения. Содержащийся в хмеле лупулин частично растворяется в сусле, соединяясь с его компонентами и придавая пиву характерную горечь. Кроме того, хмель улучшает пенообразование и стойкость пива. Кислоты хмеля образуют изомеры, и под действием реакций Майяра, происходит образование новых ароматических соединений, темнеет цвет сусла, а образование нежелательного цвета (цвет является важным качественным показателем для светлых типов пива!) может служить поводом для сокращения времени кипячения. В ходе кипячения испаряются некоторые нежелательные летучие соединения, в частности,  диметилсульфид, образующийся из солода. Варка обычно проводится в открытом или закрытом варочном котле, при нормальном давлении, с подводом тепла через рубашку или встроенный теплообменник.

Во время варки измеряют уровень экстрактивности, или плотности, основного (начального) сусла. Делают это в лаборатории. В зависимостиот предусмотренного содержания основного сусла воде дают выкипеть в большей или меньшей степени. Сусло при испарении концентрируется со скоростью около 8% в час.

Сваренное сусло профильтровывают от остатков хмеля и дают ему отстояться. В начале процесса фильтрования оболочка быстро оседает на дно сосуда и через несколько минут образует дополнительный естественный фильтр. В это время сусло рециркулирует и после образования такого фильтра фильтруется через оболочки зерен. При этом на дно оседают даже самые мелкие частички, которые не были удалены при процеживании. При ускоренной технологии, осадок удаляют на гидроциклонном аппарате или в центрифуге. В этом случае, частицы, под действием центробежной силы, собираются по радиусу гидроциклона. После 20-30 минут отстаивания сусло отделяют от нерастворимого остатка — бруха.

Брожение

Прежде чем в сусло добавляется последний ингредиент – дрожжи, оно в течение перекачки охлаждается и, после аэрации, насыщается кислородом, необходимым для размножения дрожжей. Для пива верхового брожения нужна температура от18 до 22 С, для пива низового брожения – от 6 до 10°С. Новые ускоренные методы сбраживания пива низового брожения допускают температуру до 20°С, что сокращает продолжительность брожения примернов два раза.

На большинстве пивоваренных заводов используются чистые дрожжевые культуры, но иногда используют дрожжи, собранные после предыдущего брожения. Чтобы избежать контаминации и деградации используемого штамма, пивовары обычно применяют дрожжи лишь несколько раз. В таком случае, через определенные промежутки времени, новую дрожжевую культуру сначала выращивают, потом размножают в лаборатории, а затем ею заменяют засевные дрожжи.

В бродильных чанах, приблизительно через сутки, образуется толстый желтовато-белый слой пены – это показатель того, что дрожжи работают, т.е. в ходе брожения, сахариды – в основном мальтоза и меньшее количество глюкозы, сахарозы, фруктозы и мальтотриозы – преобразуется в спирт. На этом этапе образуются также важные вкусо-ароматические соединения — сложные эфиры (этилацетат, изоамилацетат и т. д.) и высшие спирты (пропанол, бутанол, изоамиловый спирт и т. п.), которые существенно влияют на органолептические свойства готового пива. Чем больше образуется алкоголя, тем сильнее уменьшается концентрация экстракта в сусле, в среднем на 4%. Сахарометром измеряется степень сбраживания пива.

Раньше брожение осуществлялось в открытых емкостях, но в настоящее время на большинстве пивоваренных заводов процесс брожения проводится и более современным методом. Для него используются закрытые цилиндроконические танки (ЦКТ), коническая форма дна которых, облегчает сбор дрожжей, хлопьями оседающих на дно в ходе низового брожения, и в которых процессы основного брожения и дображивания происходят непрерывно, без перекачки, в одной емкости. Охлажденное сусло поступает в них снизу, в его поток впрыскиваются дрожжи.

Важно, чтобы брожение началось как можно быстрее, т. к. в противном случае пивным дрожжам составят конкуренцию бактерии и дикие дрожжи, готовые бурно размножаться в богатом питательными веществами сусле. После начала брожения, вновь образующиеся алкоголь и двуокись углерода препятствуют жизнедеятельности большинства микроорганизмов.

По истечении уже 12 часов в ЦКТ можно заметить первые признаки начавшегося брожения. Так как сусло при этом бывает насыщено углекислым газом, на поверхности видны мелкие пузырьки и образуется похожая на сливки пена. Температура начинает повышаться, так как в процессе брожения, кроме прочего, выделяется тепло. Чтобы температура не слишком повышалась, бродящее сусло охлаждают. Таким образом поддерживают постоянную температуру сусла, что очень важно для вкуса будущего пива данного сорта.
В ходе всего процесса брожения образуется углекислота. Часть ее растворяется в пиве. Но через некоторое время пиво углекислотой насыщается. Продолжающую выделяться двуокись углерода отводят из танка по специальному трубопроводу.

Протеиновые соединения, выпадающие в осадок во время брожения, называются холодным трубом. Большая часть протеинов образует хлопья и опускается на дно танка. Эту часть удаляют одновременно с отбором отработанных дрожжей.

Когда почти все сбраживаемые сахара, содержащиеся в сусле, переработаны, брожение останавливается.

Продолжительность брожения, в зависимости от сорта колеблеться от 7 до 10 суток. Большая часть экстракта сусла, состоящая из углеводов или сахаров, сбраживается. Другая часть, декстрины, белки, минеральные вещества, не сбраживается. Образуется, что безусловно очень важно этиловый спирт, диоксид углерода (СО₂) и, в малых количествах: глицерин, уксусный альдегид, уксусная, янтарная, лимонная и молочная кислоты, диацетил, ацетоин, высшие спирты.

Созревание или дображивание

Молодое или «зеленое» пиво уже в принципе готово, однако оно должно дозревать еще несколько недель или месяцев. После основного брожения хлопьевидные, иначе – флокулированные, дрожжи собирают, а пиво охлаждают для последующего дображивания. В ходе дображивания сбраживаются оставшиеся сахариды, и пиво насыщается выделяющейся двуокисью углерода (СО₂). При этом определяется вкус пива, прежде всего из-за сокращения количества диацетила, придающего продукту маслянистый привкус. Диацетил представляет собой побочный продукт синтеза изолейцина и валина. Дрожжи восстанавливают диацетил до ароматически нейтральных соединений — ацетоина и бутандиола. При дображивании происходит дальнейшая флокуляция дрожжей, вследствие чего пиво становится еще прозрачнее. Оно проводится в закрытых невысоких емкостях или, что более распространено в настоящее время, в цилиндроконических танках — тех же, где проходит основное брожения. При дображивании и созревании пива важными условиями являются: поддержание низкой температуры, около 0°С или чуть ниже, и постоянного давления. Для этого на емкостях используются шпунт-аппараты, которые постоянно сохраняют пиво под одинаковым давлением.

После дображивания пиво, для удаления оставшихся дрожжей, можно отфильтровать, после чего оно готово к розливу и употреблению. Раньше для созревания и хранения пива использовались деревянные бочки. В наши дни  такие старые бочки сохранились, разве что в Германии, в считанных пивоварнях.

Розлив, пастеризация и хранение

После созревания пиво еще раз очищают и фильтруют, а затем разливают в металлические бочки, кеги, бутылки и алюминиевые банки.  

Стеклянные бутылки тщательно сортируют, проверяют и моют, и лишь затем в них разливают пиво и укупоривают под давлением, предотвращающим вспенивание пива при розливе. Наполненные пивом бутылки подвергаются пастеризации – медленному нагреванию примерно до 65°C. Пастеризация прекращает брожение и существенно повышает стойкость пива. После этого бутылки с пивом охлаждают и в дальнейшем, вплоть до самой реализации, хранят и транспортируют в темноте и прохладе.

В Чехии издавна почти в каждой деревне была своя небольшая частная пивоварня. При прошлом режиме многие из них исчезли с лица земли, но после социальной революции маленькие пивоварни вновь возродились и активно развиваются. Недаром, по статистике, в Чехии продается в год больше всего пива на каждого жителя – свыше 160 л.

Экспорт хмеля долгое время был запрещен под угрозой смертной казни. Именно этому хмелю и очень мягкой воде, помимо всего остального, чешское пиво обязано своим высоким качеством. Самые знаменитые сорта – это пиво Budvar из Ческих Будейовиц, плзеньское пиво Plzeňský Prazdroj, смиховский Staropramen, а также Radegast.