Традиционный принцип работы бродильных танков и крупных емкостей
3.6.1.1. Горизонтальные бродильные танки (см. раздел 3.4.2.4) загружают интенсивно аэрированным суслом на 75-80 %, очищенным от осадка взвесей охлажденного сусла не менее чем на 50 %. Внесение дрожжей обычно осуществляют на уровне 0,5-1,0 л/гл.
Для получения CO2 «открытое» или «закрытое» брожение проводят при максимальных температурах 8-9 °С. При этом возникает сильная конвекция, обусловливающая ускоренное протекание брожения по сравнению с бродильными чанами, и сбраживание до обычного содержания остаточных экстрактивных веществ сокращается примерно на сутки. Циркуляция пива усиливается благодаря размещенным снаружи охлаждающим карманам. Поддержание максимальной температуры осуществляется верхней системой охлаждения, а для охлаждения до конечной температуры противотоком включается вторая система охлаждения. Осаждение дрожжей в таких емкостях иногда представляет трудности из-за более сильной конвекции. Для оседания им требуется больше времени, и таким образом нивелируется отмеченный выше выигрыш во времени. В целях улучшения осаждения дрожжей конвекция должна завершаться примерно за 24 ч до перекачивания пива на дображивание, то есть к этому моменту конечная температура должна быть уже достигнута. Формированию дрожжевого осадка способствует зона охлаждения в самой нижней точке танка. Положительный эффект может даже дать дальнейшее сбраживание, ожидание оседания дрожжей при температуре 3-5 °С, а затем смешивание с необходимым для дображивания количеством завитков. Без этого содержание дрожжей в пиве, перекаченном с остаточным экстрактом, составляет порядка 20-30 млн клеток/1 мл, и зачастую такое пиво характеризуется дрожжевым или горьковато-дрожжевым привкусом.
Вследствие подъема пузырьков CO2 происходит хорошее формирование деки. В течение однодневной паузы на седиментацию она обычно не опадает и при перекачивании пива на дображивание оседает на стенках емкости. Содержание горьких веществ в молодом и готовом пиве, полученном в закрытых емкостях, примерно на 10 % выше, чем у пива, полученного в открытых емкостях. Сбор дрожжей в длинных емкостях производить несколько труднее, однако удовлетворительный результат можно получить или при помощи телескопического черпака путем взмучивания водой, или, в конце концов, при обходе танка, для чего целесообразно установить в задней торцевой стенке танка дополнительный люк.
Так как в дрожжах содержатся компоненты деки, ее необходимо очистить с помощью вибросит. В отдельных слоях сброженного пива содержание дрожжей может быть разным, поэтому требуется обеспечить по возможности равномерное распределение молодого пива.
3.6.1.2. Вертикальные бродильные танки цилиндроконической конструкции (см. раздел 3.4.2.5) загружаются так же, как и горизонтальные танки. Благодаря подъему пузырьков C O2 возникает конвекция, усиливающаяся под действием охлаждения. Подключение лишь верхней зоны охлаждения вызывает более сильную конвекцию, чем подключение нескольких зон или всей поверхности охлаждения в цилиндрической части танка. Подъем пузырьков (его скорость составляет около 0,3 м/с) стимулирует контакт дрожжей с субстратом и тем самым увеличивает скорость брожения и протекающие при этом процессы. Это объясняет, несмотря на большую высоту, исключительную однородность сбраживаемой жидкости. В таких танках при брожении происходит отличное осаждение дрожжей. Уже во время интенсивной фазы направленный вверх турбулентный поток захватывает несколько меньше дрожжей, чем поток, идущий вниз (в том случае, если конусная часть уже немного охлаждена). Охлаждение нижней части снижает турбулентность, чем содействует оседанию дрожжей. Количество дрожжей, дозируемых в объеме около 0,71 л (20 млн клеток, см. раздел 3.4.3.2), в стадии высоких завитков может составить 70-75 млн клеток.
Перед перекачиванием пива на дображивание в зависимости от технологии биомасса дрожжей возрастает в 3-3,5 раза. Как мы уже отмечали, отдельные слои бродящего субстрата не отличаются ни по степени сбраживания и температуре, ни по содержанию побочных продуктов брожения. Содержание CO2 вследствие конвекции одинаково даже в очень высоких танках, и пока существует конвекция верхняя и нижняя зона не различаются по содержанию дрожжей (их более высокая концентрация отмечается лишь в конусной части). Эти факторы конвекции и давления являются причиной того, что выделение горьких веществ, как и в рассмотренных выше горизонтальных танках, на 10-15 % ниже, чем в открытых чанах. Продолжительность брожения при обычных температурах 8-9 °С составляет всего 5-6 сут (если не требуется дополнительного времени для достижения конечной степени сбраживания и оседания дрожжей).
Сбор дрожжей относительно не сложен - они спускаются из конусной части бродильного танка после короткого интенсивного слива для удаления загрязнений (взвесей и мертвых дрожжевых клеток) до тех пор, пока по цвету жидкости не станет ясно, что можно производить переключение на лагерный танк. Для предотвращения захвата пива дрожжи следует снимать медленно (в течение 60-80 мин). Их консистенцию можно назвать кашеобразной, однако в результате уменьшения давления столба жидкости в бродильном танке происходит соответствующее увеличение объема и дрожжи становятся вспененными.
Технология перекачивания пива на дображивание или другие технологические операции при дображивании остаются традиционными (см. раздел 3.5.3.1). Если перекачивание осуществляется с остаточным экстрактом, то охлаждение противотоком (например, с 9 до 5 °С) за 24 ч в сочетании с образованием CO2 позволяет поддерживать хорошую однородность молодого пива благодаря снижению за это время экстрактивности на 0,5-0,8 %. Содержание дрожжей к моменту перекачивания пива на дображивание одинаково и находится на уровне 10-15 млн клеток. Если это пиво распределяется между танками соответствующего объема с помощью смесителя таким образом, что в каждый танк в данный момент времени поступает одинаковое пиво, то содержимое всех танков гарантированно характеризуется одними и темп же свойствами. В начале перекачивания пива на дображивание всегда происходит захват дрожжей со стенок конуса. Дображивание протекает, как и в других бродильных емкостях, причем дрожжи оседают немного быстрее.
С технологической точки зрения сокращенный цикл брожения не является идеальным (перекачивать пиво приходится в выходные дни или в конце недели). Кроме того, получение требуемого качества молодого пива (по экстрактивности, содержанию дрожжей и т. д.) представляется затруднительным, особенно если в один день необходимо производить перекачку нескольких танков, так как смещение, например, на 6 ч может привести к большим изменениям этих значений. В таком случае считается целесообразным продолжать сбраживание и седиментацию дрожжей, а дображивание производить за счет использования завитков. Если, например, перекачивание пива на дображивание осуществляется на день позже, но при этом еще поддерживается температура 4,0-5,0 °С, то степень сбраживания окажется на 3-6 % ниже конечного значения, а содержание дрожжей снизится с 10 млн клеток до 2-3 млн. В связи с этим следует обеспечить однородное распределение молодого пива и равномерное смешивание с завитками (10-12 % со степенью сбраживания 25-35 % и количеством дрожжевых клеток более 50 млн). Благодаря этим мерам к началу дображивания достигается обычный уровень экстрактивности и содержания дрожжевых клеток. Дображивание в этом случае независимо от остаточного количества дрожжей начинается хорошо, а пиво имеет мягкий, приятный вкус и в отличие от «нормально» перекаченного пива допускает более высокое содержание горьких веществ.
Размер танка должен быть таким, чтобы его можно было заполнить за полдня. Для крупных танков этого добиваются благодаря согласованию продолжительности перекачивания из танка для внесения дрожжей или флотационного танка. Если же заполнение продолжается очень долго, то из-за более высокой температуры внесения дрожжей и брожения возникает сильная турбулентность в активной фазе, сопоставимая с условиями брожения при перемешивании. Пиво при этом приобретает «пустой» вкус, так как очень быстро выделяется большое количество белка, образуется меньше летучих кислот и возникает неблагоприятное соотношение сложных эфиров и высших спиртов. Образуется больше «общего диацетила», поскольку его максимальное содержание достигается на 1 -2 сут позже, и снижение его содержания до конца брожения или созревания представляет серьезные проблемы.
Поэтому нецелесообразно проводить однократное внесение дрожжей в первую варку и долив семенных дрожжей в течение 24 ч даже при интенсивной аэрации. Если же в последних варках партии пива отказаться от введения воздуха, то это может вызвать расслоение пива: уже сброженная и, соответственно, более легкая часть столба жидкости будет находиться в верхней части танка, тогда как в нижней его части снижения экстрактивности еще не наблюдается. Это снижение экстрактивности наступает лишь с усилением конвекции в результате охлаждения верхней (сброженной) части жидкости, что небезопасно по микробиологическим показателям.
С учетом вышеизложенного рекомендуется вышеописанная технология перекачивания: если варки, в которые дрожжи были внесены первыми (с немного пониженной температурой и количеством внесенных дрожжей), находятся в отделении для внесения дрожжей 16 ч, то последние варки (с более высокой температурой и количеством внесенных дрожжей) перекачивают уже через 4-6 ч. К моменту смешивания температуры должны выровняться. При прямом внесении дрожжей в крупный танк существует также возможность начать процесс при пониженных температурах и количестве внесенных дрожжей, повышая их по ходу заполнения танка.
Так как этому процессу не предшествует осветление холодного сусла, то желательно, чтобы до внесения семенных дрожжей доливом в следующую варку были удалены взвести горячего сусла, осевшие за это время в конусной части путем осторожного отмучивания. Если из-за ускоренного заполнения танка это невозможно, то эту операцию следует выполнить через 6-8 ч после его полного заполнения. Это является дополнительной стадией очистки, которая оказывает благотворное влияние на свойства пива и дрожжей.
3.6.1.3. Вертикальные тапки с плоским днищем («Асахи-тапки», см. раздел 3.4.2.6) благодаря своей геометрии (отношение длины к высоте - 1 : 1-1,5) и ограниченной высоте в 8-10 м характеризуются пониженной конвекцией, однако молодое пиво имеет абсолютно одинаковые характеристики. Хотя оседание дрожжей в последней фазе главного брожения дает удовлетворительный урожай дрожжей, достаточно большое их количество присутствует и в виде взвеси (25-30 млн клеток). Содержание дрожжей затем уменьшается до нормального значения благодаря длительной седиментации или применению сепараторов для молодого пива при его перекачивании на дображивание. При этом равномерной загрузки сепаратора способствует слив с помощью поплавка. Оставшиеся в танке дрожжи собирают обычным способом.
3.6.1.4. Вертикальные танки с плоскоконическим днищем (см. раздел 2.4.3.7) характеризуются отношением длины к высоте 1 :1-1,5, а так называемые «унитанки» - лишь 1 : 1 (условия брожения в них соответствуют условиям брожения в «Асахи-танках»). Благодаря охлаждению конической части днища, предусмотренному в отдельных конструкциях, в фазе охлаждения противотоком достигается хорошее оседание дрожжей. Дрожжи собирают после перекачивания молодого пива на дображивание и очищают на вибросите, так как на дрожжах оседают дека или частицы горьких веществ, находящиеся на поверхности жидкости во взвешенном состоянии.
3.6.1.5. Применение вертикальных бродильных танков в отделении для дображивания. Преимущество подобных танков заключается в том, что благодаря смонтированному на них охладителю имеется возможность регулировать температуру по мере сбраживания экстракта и тем самым оказывать положительное влияние на созревание пива. Содержание CO2 в отдельных слоях как при брожении, так и в ходе дображивания остается постоянным до тех пор, пока имеет место конвекция. При этом снижение давления на поднимающееся пиво не вызывает уменьшения содержания CO2. Различия проявляются лишь тогда, когда прекращается конвекция вследствие интенсивного дображивания, а также ослабляется перемещение жидкости под действием разности температур (например, в результате охлаждения с 5 до 3 °C). Это незначительное расслоение можно компенсировать кратковременной продувкой CO2. Эта мера применяется также для осуществления дальнейшего снижения температуры ниже значения максимальной плотности (+3 °С).
Осветление пива под действием более высокого гидростатического давления в вертикальных танках хуже, чем в горизонтальных, причем дрожжи оседают медленнее. В ЦКТ дрожжи следует снимать перед спуском пива, причем из-за сильного отстоя дрожжей это иногда может вызывать затруднения. В этом случае целесообразно профильтровать содержимое конусной части накануне, чтобы избыточно не нагружать свеженамытый фильтрующий слой.
В «Асахи-танках» и аналогичных конструкциях для разгрузки фильтров применяются сепараторы пива. В «Асахи-танках» поплавок компенсирует незначительные расхождения в содержании CO2. Простота работы с такими танками, в том числе и для выдерживания пива в отделении дображивания, способствует их внедрению и распространению. Благодаря целенаправленному ведению доб-раживания пиво спустя 3-4 нед. (то есть на треть меньше обычного времени выдержки в отделении дображивания) считается созревшим и приобретшим безупречный вкус.
Однотанковый способ. В ЦКТ после спуска дрожжей существует возможность проводить созревание в той же емкости. Для заполнения пространства, предусмотренного на подъем, и получения желаемого содержания CO2 танки на 12-15 % заполняют завитками со степенью сбраживания 25-35 %. При этом происходит подмывание дрожжевого слоя, и важно, чтобы пиво полностью перемешалось и на высоких уровнях танка. Как правило, перемешивание продолжается 3 сут, однако его продолжительность можно сократить путем продувки CO2.
Для заполнения свободного пространства иногда добавляют сброженное пиво из параллельного танка, однако на пивоваренных предприятиях зачастую отказываются от перемещения пива во избежание дополнительных регулировок и мойке.
В «Асахи-танках» молодое пиво отбирают из танка после достижения степени сбраживания, примерно на 5% меньшей КСС, подают на сепаратор для молодого пива и подключенный к нему пластинчатый холодильник, после чего возвращают через поплавок в центр слоя жидкости. Благодаря этому содержание дрожжей в пиве для последующего созревания уменьшается до 10-20 млн клеток.
3.6.1.6. В некоторых странах для уменьшения пространства на подъем, особенно в высоких узких танках и при проведении «теплого» брожения, применяют пеногасители на основе силикона. Обычно для предотвращения образования пенистой деки достаточно 4-8 г антивспенивателя/гл. Тем самым заполнение бродильных танков может осуществляться с 5 % свободного пространства. Вещества, выпадающие в осадок в результате резкого снижения значения pH (белки, полифенолы и горькие вещества), остаются во взвешенном состоянии и частично удаляются благодаря седиментации во время дображивания и при осветлении пива. Пеногаситель выводится из нива в процессе фильтрования через кизельгуровый фильтр, так что в пиве его или совсем не остается, или он присутствует в минимальном количестве, вследствие чего пенообразующая способность пива не ухудшается (в ФРГ применение пеногасителей запрещено).