Емкости для дображивания (лагерные танки)
Емкости для дображивания (деревянные бочки или танки) изготавливаются из того же материала, что и бродильные чаны, однако выполняются закрытыми. Как правило, они имеют горизонтальную компоновку, но крупные установки (например, танки, монтируемые вне помещений) могут устанавливаться вертикально. Размер и форма танков определяется материалом.
3-5.2.1. Деревянные бочки для дображи-вания имеют объем до 150 гл. Использование площади помещения даже при укладке бочек в седла на два уровня составляет лишь 25-35 %. Затраты труда на обслуживание, чистку, содержание бочек (включая их ремонт вне бродильного цеха и осмолку) очень высоки, а нарушение герметичности может вызвать инфицирование пива. Бесспорное преимущество деревянных бочек состоит в том, что благодаря слабой теплопроводности древесины происходит постепенное охлаждение пива с температуры перекачивания до температуры отделения дображивания. В результате дображивание начиналось интенсивнее, протекало быстрее, а осветление заканчивалось раньше.
3-5.2.2. Металлические танки из алюминия и его сплавов (AlMn, AlMgMn), а также из стали, плакированной сталью V2A, позволили почти на 50 % улучшить использование площади помещений для дображивания по сравнению с деревянными бочками. Форма металлических танков обычно представляет собой вытянутый в длину цилиндр с выпуклым днищем. Танк оснащается люком с резиновым уплотнением, кранами для отбора проб со штуцерами для фильтрования, а также шпунтаппаратом с регулятором давления. Рядом с краном для отбора проб целесообразно установить термометр для измерения температуры пива. Размер танков для дображивания определяется на небольших предприятиях объемами варок, а на крупных пивоваренных производствах - объемом фильтруемого за один раз пива одного сорта. Следует избегать ситуации, когда из-за неверно выбранного размера танка пиво остается под воздушной подушкой. Так, например, размер лагерных танков при условии сохранения необходимой прочности может составлять 2000 гл и более (такие танки приходится доставлять по секциям и монтировать уже на предприятии), что возможно только при применении алюминия, его сплавов и стали V2A, но не для стальных эмалированных танков. В последнее время полимерную облицовку можно непосредственно в производственных условиях наносить на листовую сталь после ее пескоструйной обработки. Диаметр танка может составлять до 3,5 м. Возможна также установка танков ярусами - для танков из алюминия и стали V2A используются или кольцевые опоры, или (у больших танков) собственная несущая рама, а стальные танки можно устанавливать непосредственно друг на друга. Для алюминиевых танков необходимы изоляция и алюминиевое покрытие седлообразных ложементов (это справедливо также для танков, выполненных из сплавов). Вертикальные танки могут иметь весьма внушительные размеры - например, танки, размещаемые вне помещения, имеют объем до 5000 гл.
Алюминиевые танки могут быть любых размеров, поскольку их можно собирать непосредственно на производстве. Они хорошо выдерживают обычное рабочее давление (избыточное давление менее 1 бар). При их опорожнении следует избегать возникновения вакуума. В целях защиты от коррозии их снаружи окрашивают специальными красками. Танки из алюминиевых сплавов, например, из AlMn и AlMgMn, прочнее алюминиевых, поэтому их стенки тоньше.
Стальные танки с покрытием из эмали имеют емкость до 4000 гл, и их необходимо вносить в лагерное отделение целиком. Наличие полимерной облицовки позволяет сваривать стальные танки на предприятии. Перед нанесением такой композиции на поверхность танка ее необходимо подвергнуть пескоструйной обработке. Нержавеющая сталь (V2A) не подразумевает ограничений на габариты танка (см. раздел 3.4.2.2).
Благодаря размерам металлических танков и возможности автоматической мойки их эксплуатация является довольно экономичной, но при этом не следует забывать о необходимости регулирования температуры пива в соответствии с ходом процесса дображивания.
3.5.2.3. Бетонные танки обеспечивают высокую степень использования площади помещения (до 85 %). У танков прямоугольной, квадратной или иной формы скругленные внутренние поверхности углов покрывают специальной облицовкой на основе композиций воска или смол. В случае нового строительства танк можно сооружать параллельно возведению зданию. Благодаря высокой прочности бетонных танков их можно размещать друг над другом в несколько этажей. Охлаждение пива при этом осуществляется с помощью внутренних охладителей или труб со специальным хладагентом, проложенных в изолированных перегородках. В настоящее время предпочитают охлаждению водяной рубашкой, так как оно облегчает автоматическую мойку танка. Бетонные танки чувствительны к слишком высокому давлению (избыточное давление более 1 бар), вызывающему образование микротрещин, в которых скапливаются инфицирующие пиво микроорганизмы. При изготовлении такого танка необходимо соблюдать требуемые нормативы на схватывание бетона.
3.5.2.4. Батарея из танков. Емкости из алюминия или нержавеющей стали, смонтированные ярусами, можно объединить в более крупные модули в виде батареи из танков. Рядом с передней и задней стенками в обечайку монтируют соединительные трубы, которые для танка вместимостью 100 гл должны иметь живое сечение спереди 65 мм, а сзади - 25 мм. На верхнем танке монтируют газовую арматуру, а на нижнем устройство заполнения и слива. Преимуществами такой конструкции являются снижение трудозатрат, надежность в эксплуатации (заполнение только один раз вместо двух- или трехкратного) и пониженное поглощение кислорода.
3.5.2.5. Вертикальные танки также используют для дображивания: для этого подходят ЦКТ, а также танки с плоским или плоскоконическим днищем (см. раздел 3.4.2.5). В них лучше используется общий полезный объем, составляющий до 5000 гл. Учитывая высоту, которая может доходить до 15 м, требуется проведение определенных мероприятий по регулированию содержания CO2; в «Асахи-танках» (см. раздел 3.4.2.6) специальное устройство обеспечивает смешивание верхних (бедных CO2) и нижних (богатых CO2) слоев. Благодаря индивидуальному охлаждению танка можно эффективно регулировать температуру при дображивании и снижение экстрактивности. Охлаждение стимулирует конвекцию, поддерживамую кратковременной продувкой CO2. Благодаря изоляции танка и наличию индивидуального охлаждения удобно поддерживать режим низких температур с небольшими потерями тепла на излучение. Для предотвращения теплового излучения конусную часть танка необходимо охлаждать. В настоящее время такие габариты танков, первоначально казавшиеся непрактичными, хорошо зарекомендовали себя на практике.
Вертикальные танки пригодны как для классической технологии дображи-вания, так и для проведения холодного созревания и хранения.
Дображивание
3.5.3.1. Перекачивание в емкости для дображивания производится после их мойки и дезинфекции. Пиво должно поступать в лагерные емкости равномерно во избежание чрезмерного пенообразования (и, тем самым, потерь СO2)и захвата воздуха. Наиболее целесообразной представляется перекачка снизу (заполнение сверху уже не используется даже для деревянных бочек). Наполнение танка производится, как правило, не за один раз - за счет смешивания и заполнения доливом пытаются нивелировать различия по составу отдельных варок (по крахмалу, степени сбраживания, цвету и вкусу) и, таким образом, обеспечить, насколько возможно, одинаковое качество пива. Такое «купажирование» в отделении дображивания положительно отражается и на партиях пива, сброженных разными дрожжами.
Внесение пылевидных дрожжей (от 20 до 50 %) дает высокую степень сбраживания, однако в целях предотвращения окисления желательно быстро заполнить первую половину танка, а оставшееся количество пива доливать в течение нескольких суток. Допускается смешивание только хороших партий пива - бракованные партии подлежат специальной обработке, в частности, адсорбентами (см. раздел 7.4.3.4). Температура в отделении дображивания при перекачке пива должна поддерживаться на уровне 2-3 °С, и если температура пива составляет 3,5-4,5 °С, то не исключено быстрое его «схватывание». В помещениях, не оборудованных системой автономного охлаждения, заполнение танков, пусть даже из разных варок, должно проводиться за один день во избежание температурного «шока» доливаемых позже партий. В этом случае перекачивание пива на дображивание можно начинать с температуры 5 °С, а при перекачивании в течение нескольких суток - с 3 °С. Распределение пива по танкам, как и завитки, рекомендуется проводить с помощью измерительных приборов (например, счетчиков с овальными шестернями, поршневых насосов-дозаторов или индукционных счетчиков). Отдельную партию уже во время перекачивания желательно пропускать через распределительную станцию так, чтобы каждый танк заполнялся пивом с одинаковыми свойствами (количеством дрожжевых клеток, экстрактивностыо, температурой и т. д.). При перекачивании из крупных бродильных чанов в небольшие танки дображивания потребуются определенные затраты на трубопроводы или шланги. После перекачивания последней варки емкости для дображивания должны быть полностью заполнены и зашпунтованы.
3.5.3.2. После перекачивания на дображивание под влиянием перемещения пива и взмучивания дрожжей интенсивно продолжается снижение экстрактивности, которое в последние сутки главного брожения составляло 0,2-0,5 %. Такое «ускоренное» дображивание продолжается при соответствующих температурах 2-3 сут. За это время экстрактивность снижается на 0,5-0,6 %, то есть вдвое односительно количества экстракта, поступившего из бродильного в лагерное отделение. Слишком длительное поддержание этого интенсивного дображивания приводит к быстрому достижению КСС, брожение приостанавливается, и пиво пребывает в лагерном танке без каких-либо изменений. К такому «ускоренному» дображиванию приводят слишком высокие температуры в отделении дображивания при перекачивании молодого (дрожжевого) пива, использование пылевидных дрожжей и т. д. - в результате недостаточно связывается CO2 и возникает резкий незрелый, дрожжевой вкус пива. В процессе последующего «спокойного» дображивания снижение экстрактивности должно продолжаться медленно и равномерно даже при низких температурах в конце дображивания и созревания пива. Только таким образом происходит связывание достаточного количества СО2 и протекают разнообразные процессы, которые называют «созреванием пива». При вялом дображивании эта цель не достигается, для пива будет характерна недостаточная стойкость пены, отсутствие «свежести» и округлости вкуса.
Правильный ход дображивания зависит от количества сбраживаемого экстракта, количества и физиологического состояния дрожжей в молодом пиве, и, наконец, от условий дображивания (в первую очередь, от температуры). Экстракт, подлежащий дображиванию, примерно на 80 % состоит из мальтозы и на 20 % - из плохо сбраживаемой мальтотриозы (в 12 %-ном пиве его содержится 1,2-1,4 %). Если количество экстракта очень невелико, то дображивание также протекает вяло; если же в отделение дображивания поступает пиво с большим содержанием экстракта, то несмотря на интенсивное начало дображивания под действием последующих низких температур оно быстро прекращается и требуемая степень сбраживания готового пива уже не достигается. Это означает, что снижение экстрактивности, не достигнутое в бродильном отделении, невозможно полностью компенсировать в отделении дображивания.
Количество дрожжей и интенсивность брожения также имеют большое значение для дображивания. Если на дображивание перекачивается осветленное, то есть бедное дрожжами пиво, то оно начинается вяло. То же происходит при использовании малоактивных дрожжей.
Слабое дображивание зачастую дают даже активные хлопьевидные дрожжи - они очень быстро флокулируют и оседают.
Иногда в отделение дображивание поступает пиво с высоким содержанием экстракта и низким количеством дрожжей. Это бывает при использовании дрожжей со слабой способностью к сбраживанию или солода из ячменя, собранного в аномальные годы. В таком случае нормальное дображивание возможно лишь при внесении пылевидных дрожжей или при последующей замене дрожжей. Пылевидные дрожжи всегда дают «зеленое» молодое пиво, дображивание которого заканчивается слишком рано; оптимальное дображивание достигается лишь путем смешивания с хлопьевидными дрожжами. Пылевидные дрожжи для сбора помещают в промежуточные танки с температурой около 2 °С, а через 7 сут их смешивают с хлопьевидными дрожжами. Кроме того, интенсивность дображивания существенно зависит от состава первоначального сусла (особенно от содержания в нем аминокислот и Сахаров), а также от степени его аэрирования перед брожением.
Что касается внешних условий дображивания, важны прежде всего способ перекачивания и метод перемешивания. Темпы снижения экстрактивности зависят от согласования температур. Важнейшим фактором является температура пива, которая при перекачивании может составлять 2-5 °С. По завершении ускоренного дображивания ее необходимо снижать на 1 °С в неделю вплоть до достижения температуры -1,5 °С. Благодаря этим мерам можно избежать слишком быстрого сбраживания экстракта.
Действенной мерой для оптимального и равномерного ведения дображивания является оживление дображивания пивом в стадии низких завитков. Изначально этот способ применялся в экстренных случаях, но в качестве опробованной технологии с его помощью можно сбалансировать различия в содержании экстракта и дрожжей в отдельных партиях молодого пива. Кроме того, завитки наряду с активными дрожжевыми клетками вносят в дображиваемое пиво аминокислоты и сахар. Использование этого метода целесообразно только в том случае, если завитки характеризуются степенью сбраживания 20-25 % и вносятся в количестве 8-12 % сразу же при полном заполнении танка. Рекомендуется использовать завитки из пылевидных дрожжей, так как с ними даже при низких температурах в отделении дображивания легче получить высокую степень сбраживания готового пива. Позднее оживление дображивания пивом в стадии низких завитков проводят обычно в том случае, когда дображивание прекратилось, по содержание диацетила в пиве еще достаточно высоко или пиво имеет неудовлетворительный вкус. При этом существует риск, что дрожжи в фазе завитков в холодном пиве испытают температурный шок, вследствие чего не произойдет полного уменьшения содержания диацетила и у пива будет дрожжевой незрелый привкус. Оживление дображивания пивом в стадии низких завитков следует рассматривать лишь в качестве крайнего средства улучшения недостаточного выделения CO2, пеностойкости и проводить осторожно при надлежащем контроле.
Температурные режимы в отделении дображивания и остаточное содержание экстракта представлены в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Температура пива и остаточное содержание экстракта в зависимости от продолжительности дображивания
| Продолжительность дображивания, сут | ||||||||
| Температура пива, °С | 4,5 | 3,0 | 2,7 | 1,0 | 0,0 | -0,7 | -1,0 | -1,3 |
| Остаточное содержание экстракта, % | 1,3 | 0,9 | 0,7 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,1 |
Степень сбраживания готового пива светлых сортов (см. раздел 3.4.6.4) должна быть тем ближе к КСС, чем большую стойкость пива требуется получить. У светлого лагерного пива и массовых сортов пива разница между KCC и степенью сбраживания готового пива составляет 2-4 % для темных сортов пива достаточно разницы 6 %; светлое экспортное пиво иногда сбраживают до разницы в 0,5 % или даже до КСС; пиво типа Pilsener в зависимости от способа внесения завитков и ведения дображивания характреизуется разницей 0,5-6 %. Следует отметить, что повышенная разница между KCC и степенью сбраживания готового пива не идет на пользу полноте вкуса - пиво при известных условиях приобретает менее элегантный и размытый вкус.
3.5.3.3. Насыщение пива диоксидом углерода. Содержание CO2 в пиве имеет большое значение для полноты вкуса и полезности пива. Пиво, бедное CO2, харакетризуется «пустым» вкусом и другими дефектами. Диоксид углерода служит также для пенообразования, пеностойкости и биологической стабильности пива. Он подавляет развитие чужеродных микроорганизмов и является наряду со спиртом и горькими веществами хмеля естественным консервантом пива. Кроме того, высокое содержание CO2 косвенно способствует улучшению физико-химической стабильность пива благодаря уменьшению захвата воздуха при розливе.
Связывание диоксида углерода осуществляется по-разному в зависимости от интенсивности дображивания, температурных режимов и состава пива. Помимо общего содержания CO2 важен также тип его связывания при розливе в бутылки или продаже в розлив. Желательное содержание CO2 при розливе из бочки составляет порядка 0,44 % (при наличии компенсаторов - около 50 %), а у бутылочного пива оно еще выше. Насыщение диоксидом углерода осуществляется исключительно путем физического связывания. Вопреки прежним представлениям связывание CO2 практически не влияет на коллоиды пива - определяющими факторами связывания CO., в пиве являются температура и давление. Чем ниже температура, тем больше может быть растворено CO2. Снижение температуры на 1 °С обусловливает при одинаковом давлении повышение содержания CO2 на 0,01 %, тогда как повышение давления на 0,1 бар способно связать на 0,03 % больше CO2. Как мы покажем далее, связывание CO2 важно также для пеностойкости пива - чем она выше, тем медленнее улетучивается CO2 из пива вследствие сопротивления пенной шапки.
Шпунтование. Закупоривание емкости для дображивания называется шпунтованием, а возникающее при этом давление - давлением шпунтования. Прежде в процессе ускоренного дображивания бочки не закупоривали, из заполненных до краев емкостей вытекала пена, содержащая горькие вещества хмеля, а также белковые и дубильные соединения, и лишь во время спокойного дображивания (за 2-3 нед. до выпуска) бочки закупоривали деревянными шпунтами. Возникающие при этом давления были неизвестны, и зачастую происходило как недостаточное связывание CO2, так и чрезмерное.
В настоящее время для шпунтования применяют шпунтаппараты, позволяющие поддерживать определенное давление в емкости в течение всего срока дображивания. Шпунтаппаратами служат ртутные или водяные шпунтаппараты, работающие по принципу сообщающихся сосудов. Первые из них наполняют до определенной высоты ртутью и соединяют шлангом шпунтовое отверстие и содержимое бочки или танка. Давление в лагерной емкости действует на ртуть или воду, находящуюся в шпунтаппарате, и вытесняет ее. При превышении давления, заданного в шпунтаппарате, обусловившее его избыточное количество CO2 отводится через аппарат. Хороший шпунтаппарат должен реагировать как на малейшее избыточное давление, так и обеспечивать равномерную эмиссию диоксида углерода при большом потоке газа. Применяют также мембранные клапаны, которые можно отрегулировать на требуемое давление путем изменения усилия пружины.
Танки дображивания могут быть подключены к отдельным шпунтаппаратам (индивидуальное шпунтование) или к одному шпунтаппарату для нескольких танков (групповое шпунтование). Первый способ лучше подходит для крупных танков дображивания, поскольку поступает точная информация о ходе дображивания, о насыщении пива CO2 и фактическом давлении шпунтования в емкости. Для небольших танков дображивания чаще применяется групповое шпунтование, позволяющее сократить количество шиунтаппаратов и упростить схему контроля, однако оно не дает представления о давлении шпутования и интенсивности дображивания в каждой емкости (для группового шпунтования требуется шпунтаппарат особой конструкции).
Растворимость CO2 в пиве при определенных условиях приведена в табл. 3.2.
Таблица 3.2. Давление шпунтования, температура пива и содержание CO2 в пиве, г/л
| Избыточное давление, бар | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | |
| Температура пива: | |||||||
| -1 °С | 3,2 | 3,6 | 3,9 | 4,2 | 4,55 | 4,9 | 5,2 |
| +1 °C | 2,95 | 3,2 | 3,5 | 3,8 | 4,1 | 4,4 | 4,7 |
| +3 °С | 2,8 | 2,95 | 3,2 | 3,45 | 3,7 | 4,0 | 4,25 |
Для связывания диоксида углерода имеет значение не только давление шпунтования, но и его продолжительность. Шпунтование должно проводиться во время интенсивного дображивания - чем больше экстракта сбраживается в этот период, чем ниже при этом температура в отделении дображивания, тем выше содержание CO2 в пиве. Бедное дрожжами, глубоко сброженное в бродильном отделении пиво необходимо своевременно шпунтовать. Это же относится и к вяло сброженному пиву, а также к темному и разливному пиву (массовая доля сухих веществ начального сусла 7 - 8 %). Кроме того, для достижения необходимого давления шпунтования имеет значение степень заполнения емкости для дображивания.
В настоящее время танки дображивания заполняют, оставляя небольшое пространство (1-2 % от общего объема) и сразу шпунтуют. При надлежащих свойствах молодого пива, перекачиваемого на дображивание, установленное давление шпунтования достигается через 2-3 сут. Так как содержание CO2 в бочковом пиве для его беспрепятственного розлива может составлять только 0,44 %, то при температуре пива -1 °С желательная величина давления шпунтования составляет 0,25 бар, а при использовании компенсаторов и для бутылочного пива (содержание CO2 - 0,50 %) - 0,5 бар. Это требует раздельного шпунтования бочкового и бутылочного пива, что уже реализовано на некоторых предприятиях. Нашло применение также шпунтование с понижающимся давлением (например, с 0,8 до 0,4 бар) в сочетании с использованием мембранных шпунтаппаратов. В этом способе делается попытка связать СО,, образующийся во время интенсивного дображивания в условиях еще высоких температур пива, и путем постепенного снижения давления довести его до уровня давления готового пива.
Если в емкости для дображивания не достигается или отсутствует давление шпунтования, то причиной этого могут быть неплотности в танке, шпунтовой арматуре или собственно шпунтаппараты. В случае очень слабого дображивания можно применить оживление брожения пивом в стадии низких завитков (см. раздел 3.5.3.2).
Если перекачка пива на дображивание осуществляется в идеальных условиях (температура около 4 °С, 12 % завитков), а температура быстро снижается в зависимости от хода дображивания, то есть становится ниже О °С в течение примерно 2 нед., а спустя еще неделю достигает значения -1 °С или ниже, то при такой технологии содержание CO2 будет выше, чем указано в табл. 3.2. При низких температурах связывается большее количество CO2, особенно если вследствие несколько меньшего выделения CO2 при последующем дображивании диоксид углерода уже не вытесняется. Чтобы не вызвать «перешпунтования» пива, при относительно большой высоте слоя пива в ЦКТ давление шпунтования следует скорректировать на коэффициент гидростатического давления.
«Перешпунтование» пива происходит тогда, когда из-за высокого давления шпунтования в пиве накапливается излишнее количество CO2. Такое пиво создает проблемы при розливе в бочки и бутылки, а также при реализации пива в розлив из бочек. Так как CO2, содержащийся в пиве, в условиях реализации в розлив (повышенные температуры, низкое давление) выделяется слишком быстро, то «перешпунтованное» пиво скоро выдыхается и теряет свои пенообразующие свойства. Поскольку у бутылочного пива содержание CO2 ограничено конструкцией устовки розлива, а пшеничное пиво с содержанием CO2 более 0,9 % можно продавать в розлив без каких-либо проблем, то термин «перешпуитование» следует применять только к условиям продажи пива в розлив. «Переливание пены через край» или «фонтанирование пива» («гашинг-эффект») в обычных условиях никак не связано с содержанием CO2 и объясняется в первую очередь изменением коллоидной структуры или выделением диоксида углерода вследствие образования центров конденсации (см. раздел 7.6.7).
Контроль насыщения CO2 в процессе дображивания следует вести путем точного измерения содержания CO2 в пиве. В аппаратах по измерению CO2 используется манометрический принцип, а высвобождается CO2 благодаря встряхиванию или с помощью электрических импульсов.
Карбонизация. Если пиво в результате слишком теплой или очень короткой выдержки, а также вследствие неполного дображивания или выбора метода созревания характеризуется крайне низким содержанием диоксида углерода, то насыщение CO2 может быть осуществлено искусственным путем. Такая карбонизация может оказаться желательной, если содержание CO2 в бутылочном пиве должно быть выше, чем у бочкового, а производственные условия не позволяют провести раздельное шпунтование. Кроме того, в процессе стабилизации CO2 может теряться, что требует последующей корректировки его содержания.
В ФРГ в соответствии с Законом о налогообложении пивоварения для карбонизации разрешается использовать только CO2, полученный на данном предприятии. Насыщение CO2 следует проводить с учетом давления и температуры, в связи с чем наиболее целесообразной является карбонизация в трубопроводе перед фильтром и после низкотемпературного охладителя пива, особенно если CO2 диспергируется с помощью мелкопористой металлокерамической свечи или трубки Вентури до состояния, позволяющего пиву контактировать с возможно большим количеством пузырьков газа и удерживать их. В целях повышения стабильности работы фильтра количество подводимого CO2 в зависимости от параметров выбранного участка трубопровода не должно превышать 0,07-0,1 % (около 0,7-1 г/л). Если требуется более значительная корректировка содержания CO2, то ее можно провести после фильтра, однако в танке для брожения пива под давлением при этом может наблюдаться сильное пенообразование.
Процесс карбонизации легко автоматизируется в зависимости от первоначального содержания CO2 в пиве и его температуры.
Хороший эффект от карбонизации достигается в том случае, если перекачивать пиво из танка через трубку Вентури снова в танк, используя те или иные средства автоматизации. Для пива с очень высоким содержанием CO2 при известных условиях насыщение должно осуществляться в несколько этапов. В сети трубопроводов CO2 находится под избыточным давлением 10-15 бар, а на центральном распределительном узле давление снижается до 2-3 бар.
В некоторых странах разрешается закупать CO2 в баллонах. При сбросе давления CO2 с повышенного (около 60 бар) до рабочего происходит охлаждение вследствие испарения - 210 кДж (50 ккал)/кг CO2, способное вызвать замерзание редукционного клапана. Для предотвращения этого используются обогреватели. Целесообразно объединять баллоны с CO2 в батареи, причем для более полного их опорожнения баллоны помещают в ванну с теплой водой.
3.5.3.4. Еще одной важной задачей отделения дображивания является осветление пива. Молодое пиво поступает в отделение дображивания в большей или меньшей степени мутным. В ходе дображивания компоненты пива, образующие муть (дрожжевые клетки, белковые и дубильные вещества) оседают. При этом выделяются горькие вещества. Этот процесс оказывает существенное влияние на округление вкуса, пеностойкость и физико-химическую стабильность пива.
Осветление пива зависит от нескольких факторов - от содержания и свойств компонентов мути, от температуры дображиваемого пива, интенсивности дображивания, габаритов и высоты емкости для дображивания (площади осветления), а также от продолжительности дображивания. Осветление проходит тем быстрее, чем больше масса и объем компонентов мути. Дрожжевые клетки при оседании увлекают с собой часть уже выделившихся белковых и хмелевых веществ, причем хлопьевидные дрожжи осаждаются быстрее пылевидных. Количество дрожжевых клеток, которое при перекачивании на дображивание составляет от 10 до 15 млн/1 мл пива, уменьшается к концу дображивания у хлопьевидных дрожжей до 0,2-0,5 млн, а у пылевидных дрожжей остается во взвешенном состоянии еще 1-2 млн клеток. При дображивании в крупных вертикальных танках с сильной конвекцией при сокращенной продолжительности дображивания в пиве все еще присутствует 2-5 млн дрожжевых клеток, а при использовании способов ускоренного брожения и дображивания - еще больше.
Осаждение коллоидных белково-дубильных веществ происходит лишь после их агрегирования в крупные комплексы. Если это происходит после оседания хлопьевидных дрожжей, то осветление замедляется или в пиве остается «белковая вуаль». При известных условиях в сочетании с дальнейшим легким снижением pH обусловить длительное осветление могут пылевидные дрожжи, однако, как правило, пиво из сусла, сброженного пылевидными дрожжами, особенно при условии небольшой продолжительности дображивания, получается более мутным, чем пиво, полученное с использованием хлопьевидных дрожжей. Бактерии, вызывающие порчу пива, которые обнаруживаются в виде мути только в случае очень сильного инфицирования уже во время дображивания, не оседают или оседают очень медленно, из-за чего пиво постоянно остается мутным или же мутнеет еще сильнее.
Снижение содержания азотистых соединений можно объяснить дефицитом высокомолекулярных веществ, доля которых уменьшается примерно на 10 %; осаждаются (в зависимости от интенсивности дображивания) 10-20% анто-цианогенов пива и 3-12 % горьких веществ.
Продолжительность осветления зависит от температуры пива - чем ниже температура, тем медленнее протекает осветление. Под действием холода сначала выделяются растворимые белково-дубильные соединения, которые в виде тонкодисперсной коллоидной мути осаждаются очень медленно или сохраняются в виде мути (в случае практически прекратившегося дображивания). Благодаря продолжающемуся охлаждению пива и интенсивному дображиванию эти коллоиды укрупняются и оседают или легко удаляются фильтрованием. Тем самым улучшаются не только пеностойкость и стабильность пива, но и округлость вкуса. Если пиво выдерживается в теплом отделении дображивания, то есть при температуре от 2 до 3 °С, то уже при этой температуре оно существенно осветляется. Если на поздней стадии дображивания происходит охлаждение до -1 °С, то коллоидное помутнение хотя и возникает, но оно тонкодисперсно и с трудом поддается фильтрованию вследствие нехватки дрожжей и CO2. Теплая выдержка в отделении дображивания стимулирует также действие протеолитических ферментов дрожжей с последующим выделением дрожжевого белка, оказывающего отрицательное влияние на свойства пива (в первую очередь на полноту вкуса). При слишком теплой выдержке в отделении дображивания, а также очень высоком содержании дрожжей в молодом пиве содержание α-амин-ного азота повышается на 10-15 %, что сопровождается увеличением значения pH.
При описанных условиях в пиво могут также переходить протеазы дрожжей, которые в ходе дображивания и позже после розлива расщепляют белковые фракции, стимулирующие пенообразование, вызывая существенное снижение.
Интенсивность дображивания играет решающую роль в перемещении массы пива благодаря подъему пузырьков CO2, которые при контакте с поверхностью дрожжевых клеток вызывают хлопьеобразование компонентов мути и повышают их способность к осаждению. Этот эффект особенно заметен в случае активного дображивания при низких температурах пива - например, при использовании доли пылевидных дрожжей или при внесении большого количества завитков.
Важны также габариты и высота танков для дображивания. С увеличением высоты танков эффективная поверхность осветления уменьшается, кроме того, возрастает высота падения частиц мути. С другой стороны, этому недостатку способна в некоторой степени противодействовать конвекция пива, обусловленная охлажением противотоком в танке.
При дображивании в ЦКТ после предшествующего созревания и охлаждения конвекция уже не наблюдается. Осаждение частиц мути, которая наряду с небольшим количеством дрожжей включает лишь белково-дубильные вещества, протекает очень медленно (от 0,1 до 0,2 м/сут), и, таким образом, между нижней и верхней зонами танка возникают существенные различия. В этом случае целесообразно после прекращения конвекции и отделения осадка провести в течение 3-6 ч продувку СО, (3-5 г/гл в час), что позволяет добиться укрупнения частиц мути и ускорить их седиментацию.
Осаждению частиц мути противодействует вязкость пива. Высокой вязкостью характеризуется крепкое пиво и пиво, приготовленное из слаборастворенного солода или по короткому способу затирания.
Продолжительность дображивания и созревания пива оказывает то естественное действие, что с течением времени частицы мути медленно оседают, но положительный аспект проявляется только при условии поддержания низких температур (-1 °С) и активном дображивании до конца.
Для ускорения осветления можно использовать механические (на основе поверхностной адсорбции) или химические средства (реакции осаждения или разложения).
В ФРГ в соответствии с Законом о налогообложении пивоварения для осветления разрешено применение только веществ, полностью удаляемых из пива (так называемые «технические вспомогательные вещества»), так что химические средства осветления запрещены.
Из механических средств осветления часто применяют стружку. Частицы буковой или ореховой стружки имеют длину 15-20 см и ширину 3-5 см. Это позволяет увеличить поверхность осветления танков для дображивания на основе адсорбции компонентов мути поверхностью стружки. При этом осветляющее действие поддерживается лишь при интенсивном дображивании или перемещении пива. Стружку засыпают через люк в пустой танк, а затем перекачивают в него пиво. Новую стружку перед использованием необходимо пропарить и промыть. Использованную стружку промывают и стерилизуют в специальных моечных машинах. Высокие трудозатраты, риск инфицирования и потери пива привели к разработке био- или ультрастружки, которая представляют собой небольшие просмоленные частицы древесины, вносимые как в бродильном отделении (2-3 г/гл), так и в отделении дображивания (5-20 г/гл).
Алюминиевая фольга при внесении в количестве 5-10 г/гл обладает осветляющим действием только в том случае, если у нее шероховатая поверхность.
В последнее время осветление стружкой несколько утратило свое значение, так как пиво после завершения дображивания все равно осветляется методами сепарирования или фильтрования. Таким образом, стружке отводится лишь роль улучшения фильтрования и разгрузки фильтра. Благодаря эффекту адсорбции стружка может способствовать формированию округлости вкуса пива.
Другими веществами адсорбирующего действия являются материалы типа рыбьего клея на основе, в основном, желатина. Расход сухого рыбьего клея составляет 3-5 г/гл. Под действием pH пива, дубильных веществ и спирта рыбий клей по мере снижения температуры выпадает в осадок в виде пленки, увлекает на дно частицы мути (см. раздел 8.3.6.4). Существуют также вещества растительного происхождения, например, агар-агар или карраген (ирландский мох), активным веществом которых являются высокомолекулярные углеводы (их использование в Германии запрещено).
К другим средствам осветления адсорбционного действия относят бентониты и силикагели, которые, как и химические препараты (таннины, протеолитические ферменты) мы рассмотрим в разделе о стабилизации пива.
3.5.3.5. Под созреванием пива понимают округление и облагораживание его вкуса, улучшение аромата, а также повышение усваиваемости организмом. Эти явления объясняются как химическими, так и механическими процессами.
Механическим путем улучшение вкуса происходит благодаря оседанию дрожжей, укрупнению частиц коллоидных белков и дубильных веществ и их более быстрому осаждению. Дрожжи придают пиву привкус молодого пива, а белковые и дубильные соединения - размытую («белковую») горечь, которая может уже присутствовать даже в пиве, осветленном в условиях повышенных температур отделения дображивания. Горькие вещества в зависимости от глубины проведенного брожения и интенсивности дображивания выделяются в количестве 3 - 1 2 % (в пересчете на концентрацию начального сусла). Букетообразователи молодого пива вместе с другими компонентами (в частности, органическими серосодержащими соединениями) улетучиваются благодаря вымывающему действию пузырьков CO2.
Вследствие химических превращений происходит снижения содержания букетообразователей молодого пива, поскольку они переходят в другие химические соединения. Тем самым содержание SO2 и меркаптанов во время выдерживания пива в отделении дображивания снижается.
Содержание ацетальдегида, также участвующего в формировании вкуса молодого пива, уменьшается в период выдержки пива в отделении дображивания на 20-70 %, а содержание высших алифатических спиртов (пропанола, изобутанола, амилового спирта) возрастает на 10-20 %. Что касается ароматических спиртов, то содержание фенилэтанола повышается на 10-50%, тогда как содержание тиросола, обладающего неприятным горьким вкусом, существенно снижается, а содержание триптофола уменьшается лишь в незначительной степени. Содержание сложных эфиров (основных носителей аромата) в ходе выдержки пива в отделении дображивания значительно увеличивается (примерно на 100 %, а с учетом коэффициента рассеяния - от 30 до 200 %). Такое увеличение их содержания объясняется реакциями различных органических кислот (уксусной, молочной, янтарной), аминокислот и т. п. со спиртами, сивушными маслами и глицерином.
Содержание свободных жирных кислот (гексановой, октановой и декановой) при выдержке пива в отделении дображивания возрастает на 20-40 %, а при более высоких температурах в отделении дображивания или большем количестве дрожжевых клеток отмечаются еще более высокие показатели. Возрастает и содержание сложных эфиров. Количество побочных продуктов брожения может быть индикатором наличия ошибок при ведении дображивания и созревания, а также применения некоторых ускоренных методов.
Содержание вицинальных дикетонов (диацетила и 2,3-пентадиона) или их предшественников (2-ацетолактата и 2-аце-тогидроксибутирата) при правильном проведении дображивания существенно снижается. Так, например, содержание «общего диацетила» (диацетила + его предшественников) уменьшается с 0,35 мг/л в молодом пиве до значений намного ниже 0,1 мг/л. Содержание ацетоина снижается при его дальнейшем восстановлении до 2,3-бутандиола примерно с 3,0 до 1,0-1,5 мг/л. Выдержка в теплом отделении дображивания ускоряет расщепление дикетонов; при задержке дображивания, преждевременном оседании дрожжей, слишком низких температурах повышается содержание «общего диацетила», что после розлива проявляется в испорченном вкусе пива. При известных условиях этот вкус возникает уже при выдержке пива в отделении дображивания в том случае, если при перекачивании пива на дображивание имел место захват кислорода, а образовавшийся свободный диацетил при низком содержании дрожжей, нарушении действия или вялости дрожжей в области низких температур не расщепляется в ацетоин.
При сокращении продолжительности дображивания следует обращать внимание на уменьшение содержания «общего диацетила». В случае применения ускоренных способов созревания возможность быстрого и глубокого уменьшения содержания диацетила решает вопрос вообще о применимости таких способов.
Индикатором интенсивности дображивания является и содержание ацетоина - в случае применения для дображивания завитков содержание ацетоина несколько повышается.
3.5.3.6. Продолжительность дображивания и созревания при классическом способе приготовления пива зависит от его типа (по массовой доле CB, содержанию горьких веществ и количеству еще сбраживаемого экстракта). Существенную роль играет температура или возможность ее регулирования в период выдержки в отделении дображивания. Для получения качественного пива требуется определенная продолжительность дображивания и созревания. Если, например, в середине лета она будет очень короткой, то пиво приобретает незрелый «зеленый», неокруглый вкус. Может даже возникнуть ситуация, когда содержание общего диацетила окажется выше порога вкусового восприятия. Значительное превышение оптимальной продолжительности дображивания и созревания (например, при существенном снижении выпуска продукции или неправильном планировании производства) может, особенно при условии очень высокого содержания дрожжей в пиве, привести к формированию дрожжевого, «несвежего» привкуса, сопровождающегося ухудшением пеностойкости. Как правило, продолжительность дображивания и созревания темного пива меньше, чем светлого пива такой же крепости. Светлое пиво выдерживают тем дольше, чем оно должно быть крепче и чем выше внесение хмеля или хмелепродуктов.
Количество еще сбраживаемого экстракта практически невозможно учитывать, так как при выпуске продукции необходимо поддерживать определенный ритм. При известных условиях молодое, но лучше сброженное пиво может поступать на розлив до старого пива с недостаточной степенью сбраживания, однако при этом следует учитывать содержание в пиве общего диацетила. Чем ниже температура отделения дображивания, тем больше времени требуется для дображива-ния и созревания пива. Такое «холодное» ведение процесса является необходимым с точки зрения получения округлости вкуса, пеностойкости и стабильности пива. Продолжительность дображива-ния и созревания составляет у лагерного пива (11-12%) 4-8 нед., такой же продолжительностью характеризуется пиво типа Pilsener той же плотности, а для экспортного пива (12,5-14 %) продолжительность дображивания и созревания составляет 6-12 нед. Для дображивания менее охмеленных сортов светлого крепкого пива требуется 2-3 мес., а для сильно охмеленного пива выдержка в отделении дображивания может длиться 3-4 мес.
Пиво типа Festbier выдерживают иногда 3-6 мес., благодаря чему оно приобретает особенно приятный цветочный аромат, что аналитически подтвержается повышенным содержанием некоторых сложных эфиров.
Темное пиво приобретает оптимальные свойства уже после непродолжительного дображивания и созревания - лагерное пиво (12-13%) - через 4-6 нед., экспортное пиво (13-14 %) - через 6-8 нед., а более крепкие сорта - через 2-3 мес. Пиво типа Maerzen («мартовское») по продолжительности дображивания и созревания можно поставить между светлым и темным пивом. Понятно, что при наличии высокого спроса на продолжительность дображивания и созревания необходимо делать поправку; а в ситуации стабильного увеличения сбыта следует позаботиться о консолидации продолжительности дображивания и созревания при необходимости сохранения описанного классического цикла созревания (как правило, путем изыскания дополнительных площадей для отделения дображивания).
3.5.3.7. Контроль дображивания включает следующие моменты. Выявление интенсивности дображивания путем определения содержания видимого экстракта или степени сбраживания (сначала еженедельно, в через 2-3 нед. с периодичностью 14 сут). Целесообразно также контролировать изменение значения pH.
Примерно в середине процесса дображивания и созревания проводят контроль цвета, значения pH, содержания общего диацетила или общего содержания вицинальных дикетонов, содержания свободного α-аминного азота и горьких веществ, степени осветления, вкуса и пенообразующих свойств. При необходимости можно внести изменения в ход дображивания (в процесс перекачивания, оживления дображивания пивом в стадии низких завитков, внесения активированного угля и т. д.). По данным микробиологического анализа можно своевременно (перед выпуском продукции) получить данные о необходимости специальной обработки пива (например, бактерицидной фильтрации или кратковременной тепловой обработки).