И ароматических веществ хмеля

Одним из основных технологически важных веществ хмеля являются α-кислоты - гумулон и его гомологи. Кислоты обеспечивают до 85-90 % горечи сусла. Кислоты обладают слабой растворимостью, однако при кипячении легко изомеризуются с образованием более растворимых и горьких изомеров: изогумулона, изокогумулона, изоадгумулона, изопрегумулона и изопостгумулона. Отдельные гомологи α-кислот обладают различной способностью к изомеризации: гумулон изомеризуется на 35-41 %, когомулон - на 38-59 %, адгумулон - на 41-67 %. Поэтому горечь пива зависит от состава α-кислот хмеля. Лучший выход горьких веществ обеспечивает хмель с повышенным содержанием когумулона. Отдельные изомеры α-кислот объединяются под названием «изогумулон».

На выход изогумулона влияют следующие факторы: рН сусла, продолжительность кипячения, состав α-кислот, количество вносимого хмеля, температура кипячения, степень измельчения хмеля, плотность сусла.

С увеличением рН усиливаются растворимость и изомеризация α-кислот. Так, при повышении рН с 5,2 до 5,5 изомеризация возрастает на 25 %, а при дальнейшем изменении активной кислотности до 5,8 - на 40 %. Однако кипячение сусла с хмелем проводят при низких значениях рН, так как при этом горечь сусла более тонкая, гармоничная и активно протекает процесс коагуляции белков.

Горечь сусла возрастает с увеличением продолжительности кипячения. После 30 минут кипячения в сусле содержится уже более половины общего содержания изогумулонов. Максимальный выход горечи достигается за 2 часа кипячения. Более продолжительное кипячение приводит к переходу изогумулонов в гумулиновые кислоты, не обладающие горьким вкусом.

С увеличением нормы задачи хмеля выход изогумулонов снижается в пределах 10 %. Усиливается изомеризация α-кислот при повышении температуры кипячения, что создается в современном оборудовании с помощью повышения давления. Степень экстракции горьких веществ возрастает при использовании молотого хмеля. Выход горьких веществ снижается с увеличением концентрации сусла.

При кипячении сусла теряется около 20 % α-кислот хмеля за счет перехода последних в негорькие соединения. Часть α-кислот адсорбируется на хмелевой дробине и белковом осадке. Горькие кислоты теряются и на последующих стадиях производства при сбраживании, выдержке и фильтровании пива. Поэтому в готовом пиве остается лишь 28-32 % α-кислоты хмеля.

β-Кислоты (лупулоны) обладают меньшей растворимостью, чем α-кис-лоты. Изомеризации не подвергаются. При кипячении сусла с хмелем частично окисляются с образованием хорошо растворимых продуктов окисления, обладающих приятной горечью. На долю продуктов окисления β-кислот приходится около 15 % горечи сусла.

Полифенольные вещества хмеля способствуют осветлению сусла за счет осаждения белков и повышают его антиоксидантную способность.

Полифенольные вещества хмеля легко растворяются в сусле с образованием коллоидного раствора, частицы которого заряжены отрицательно. Они взаимодействуют с положительно заряженными белками и продуктами их распада. Неокисленные полифенольные вещества образуют с белками комплексы, растворимые в горячем сусле и выпадающие в осадок при его охлаждении. Окисленные полифенольные соединения (флобафены) дают с белками нерастворимые комплексы, которые полностью выделяются при кипячении сусла с хмелем.

Хмелевые эфирные масла влияют на вкус и аромат пива. Состоят более чем из 300 компонентов с разной температурой кипения. При кипячении сусла с хмелем значительная их часть улетучивается, причем в большей степени удаляются низкокипящие соединения, которые ухудшают аромат пива. В вытяжной трубе сусловарочного аппарата эфирные масла конденсируются и окисляются. С целью предотвращения возврата конденсата в сусло, его улавливают и выводят из сусловарочного котла.

В процессе кипячения сусла с хмелем теряется до 90 % эфирных масел. Для их сохранения последние порции хмеля вносят за 5-10 минут до конца кипячения или в хмелеотделитель. Для ароматизации пива применяют также холодное охмеление, при котором хмель вносят в пиво при дображивании или в готовое пиво. Хмелевой аромат напитка повышают также путем добавления в готовое пиво экстракта ароматических веществ хмеля или хмелевой эссенции.

Коагуляция белков

При кипячении сусла происходит тепловая коагуляция белков, которая протекает в две стадии. На первой стадии происходит дегидратация молекул белка - денатурация, на второй - собственно коагуляция. При потере молекулами белка воды мицеллы из лиофильного состояния переходят в лиофобное и удерживаются в суспензированном состоянии только благодаря собственному заряду. Когда силы молекулярного притяжения преодолевают силы электростатического отталкивания, дегидратированные молекулы слипаются, и образуются хлопья.

На коагуляцию белков влияет рН и концентрация сусла, продолжительность, температура и интенсивность кипячения, присутствие полифенольных веществ и электролитов.

Белки коагулируют при значении рН, близком к их изоэлектрической точке. Разные фракции белков сусла имеют свою изоэлектрическую точку. Однако максимальная коагуляция белка наблюдается при рН 5,2.

С увеличением продолжительности кипячения до двух часов при нормальном давлении усиливается процесс коагуляции. Коагуляция интенсифицируется при увеличении температуры кипячения, что достигается повышением давления.

Степень коагуляции белков напрямую зависит от интенсивности кипячения. Кипячение должно протекать бурно с выделением пузырьков пара. Белки, как ПАВ, концентрируются на поверхности раздела жидкой и газообразной фазы и, таким образом, легче собираются в хлопья.

Коагуляции способствуют ионы Mg²⁺, Ca²⁺, SO₄^2-, Cl^-, дубильные вещества хмеля. В концентрированном сусле процесс коагуляции белков замедляется из-за высокой вязкости сусла и большого содержания защитных коллоидов, например, таких как декстрины. Защитные коллоиды образуют на поверхности дегидратированных молекул белка адсорбционно-гидратные слои, которые препятствуют контакту частиц белка.

Неполная коагуляция белков может быть причиной торможения брожения из-за адсорбции взвешенных частиц на поверхности дрожжей. При этом также наблюдаются плохое осветление пива при дображивании, трудности при фильтровании и склонность пива к коллоидному помутнению.