способ производства пива

Формула изобретения

Способ производства пива, предусматривающий затирание светлого солода с несоложеным ячменем, предварительно обработанным в барогидротермическом режиме, фильтрование полученного сусла, кипячение его с хмелепродуктами, сбраживание, дображивание, осветление и розлив, отличающийся тем, что барогидротермическую обработку несоложеного ячменя ведут при температуре не выше 200°С под давлением пара не менее 0,5 МПа в течение не более 60 с до содержания массовой доли влаги ячменя 12,3-15% с сохранением целостности формы зерна, которое для приготовления сусла берут в количестве до 40%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается пищевой промышленности и может быть использовано в пивоварении.

Известен способ производства пива, в котором приготовление сусла осуществляют с использованием термически обработанного ячменя. Термическую обработку проводят при температуре 120-400°С, а перед смешиванием с водой и солодом осуществляют деструкцию межклеточных и клеточных оболочек крахмальных гранул с одновременным обезвоживанием зерна от 15% до 8% путем воздействия на него давлением (см. SU 932824, С 12 С 7/00, 07.06.1983). Этот способ позволяет осуществить более полное осахаривание крахмалопродуктов, однако способ очень сложен, трудоемок и, следовательно, дорогостоящ.

Известен способ подготовки ячменя для производства пива, в котором термообработку зерна осуществляют, воздействуя на него потоками инфракрасного излучения с длиной волны 0,8-3,2 мкм до достижения температуры 150-200°С с обеспечением «взрыва» зерна. (см. пат. РФ 2048512, С 12 С 1/00, 20.11.1995). Такая обработка обеспечивает лучшее осахаривание затора.

Однако требует сложного оборудования. Ферментный же комплекс зерна не достаточно активен, что не позволяет использовать несоложеное сырье в количестве, большем 20%.

Наиболее близким по сущности является способ производства пива, предусматривающий затирание светлого солода с несосложеным ячменем, который предварительно был обработан в термомеханическом режиме, фильтрование полученного сусла, кипячение его с хмелепродуктами, сбраживание, дображивание, осветление и розлив. В этом способе производства пива, термомеханическую обработку ведут путем экструзии с последующим размалыванием до состояния муки (см. пат. РФ 2212436, 20.09.2003).

Этот способ, как и предыдущий, позволяет улучшить осахаривание затора, однако использование муки в качестве несоложеного сырья затрудняет последующие процессы фильтрования, удорожает процесс приготовления пива, не затрагивая активность ферментативной системы самого сырья.

Задачей предлагаемого изобретения является разработать способ производства пива без применения ферментных препаратов с использованием повышенных (более 20%) количеств несоложеного сырья, за счет активизирования собственных нативных ферментов ячменя.

Эта задача решается тем, что в способе производства пива, предусматривающем затирание светлого солода с несосложеным ячменем, предварительно обработанном в барогидротермическом режиме, фильтрование полученного сусла, кипячение его с хмелепродуктами, сбраживание, дображивание, осветление и розлив, барогидротермическую обработку несоложеного ячменя ведут при температуре не более 200°С под давлением пара не ниже 0,5 МПа в течение не более 60 секунд до содержания массовой доли влаги ячменя 12,3-15% с сохранением целостности формы зерна, которое для приготовления сусла берут в количестве до 40%, затирание проводят настойным методом при начальной температуре 40°С.

Техническим результатом является то, что повышается экстрактивность несоложеного ячменя, повышается активность ферментов амилазного комплекса, что позволило отказаться от использования дополнительных ферментных препаратов при получении сусла и одновременно повысить количество несоложеного сырья до 40%, в то время как даже с применением ферментных препаратов, это количество составляет не более 20%. Повышается стойкость к холодному помутнению пива. При приготовлении сусла с добавлением 40% барогидротермически обработанного ячменя происходит полное осахаривание в соответствии с существующими ГОСТами. Кроме того, вязкость полученного сусла ниже стандартной при тех же или более высоких показателях сухих веществ, а это означает, что последующий процесс фильтрации будет проходить быстрее, сусло будет меньше контактировать с воздухом, следовательно, меньше окисляться. Оборачиваемость процесса фильтрования возрастет в несколько раз.

Это объясняется следующим. Сущность предложенного способа состоит в том, что технология барогидротермической (термообработки в присутствии влаги под давлением) обработки ячменя включает в себя прогрев зерна при температуре не более 200°С в условиях повышенного давления пара не ниже 0,5 МПа, продолжительностью не более 60 секунд. При этом целостность зерна сохраняется, т.к. сырье не подвергается механическому воздействию. Зерно несколько увеличивается в объеме, слегка вспучивается и незначительно увеличивается насыпная масса. Так натуральный (взятый в качестве контроля) ячмень имеет насыпную массу 687 г/л, обработанный в течение 10 с - 600 г/л, в течение 30 с - 583 г/л, в течение 50 с - 579. То есть, объем 1 литра ячменя после обработки увеличивается незначительно. Указанные диапазоны, выраженные термином «не более» и «не ниже» нельзя рассматривать как неконкретные и неограниченные, поскольку из свойств термодинамики пара, параметры температуры и давления взаимодиктуемы. Так, например, при температурах не выше 200°С нельзя добиться давления более, скажем, 12 атмосфер. В то же время фактором, конкретно определяющим параметры воздействия паром, будет признак конечного значения влагосодержания зерна. Заявленные параметры являются оптимальными для получения технического результата. При параметрах ниже заявленных, зерно не достаточно активизируется, а при значениях выше заявленных происходит нарушение целостности формы зерна, частичное или полное «взрывание» зерна, а следовательно, и потери при разрушении за счет крошливости, а также нестабильности за счет повышенной гигроскопичности «взорванного» зерна, кроме того, при более длительном тепловом воздействии ферментная система зерна будет подавляться, а не активироваться.

Для сравнения были взяты несколько образцов зерна, подвергнутого барогидротермической обработке продолжительностью от 0 до 60 секунд с интервалом 20 секунд. Внешние признаки зерна, прошедшего обработку изменились существенно: цвет зерна изменился до насыщенного желтого, целостность оболочки нарушена, у образца № 3 эндосперм зерна разбух и отчетливо проступил наружу (зерно разбухло), зерно приобрело душистый запах и вкус поджаренного зерна. Абсолютная масса ячменя в зависимости от времени обработки увеличилась от 41,0 г - контрольный образец и до 45,0 г - для образца № 3. Данная тенденция наблюдалась и при определении экстрактивности, которая также возросла от 52,4% для контрольного образца до 63,43% - образец № 3. Результаты следующие:

Наименование показателей	контрольный	Образец № 1	Образец № 2	Образец № 3
Абсолютная масса, г	42,8	42,0	45,0	41,0
Экстрактивность, %	56,5	56,12	63,43	52,4
Массовая доля влаги, %	12,6	13,7	13,0	12,1

При определении жизнеспособности зерна (энергии и способности прорастания) ни один из обработанных образцов не дал ростков на 5 сутки, что говорит о невозможности использовать ячмень, подвергнутый барогидротермической обработке, для солодоращения.

Известно, что повышение температуры вредно для ферментов, находящихся в растворе или во влажном состоянии. Инактивирование ферментов, также как и денатурирование белков в сухом состоянии, протекает гораздо медленнее. Учитывая изложенное и визуальные изменения структуры зерна, были исследована ферментативная активность в сравнении с ферментативной активностью готового солода.

Образцы ячменя солода	Суммарная активность - и -амилаз, ед/г солода	Активность -амилазы, ед/г солода	Активность -амилазы, ед/г
Образец № 1	21,90	0,48	21,42
Образец № 2	32,30	0,55	31,75
Образец № 3	25,71	0,35	25,36
Контрольный об.	16,40	0,21	16,19
Готовый солод	181,95	34,20	147,75

Вышеуказанные данные показывают улучшение осахаривающей способности образцов 1-3.

При определении белковых веществ наблюдалось снижение содержания общего азота.

Образцы ячменя	Содержание общего азота, в пересчете на белок, % от СВ	Содержание редуцирующих сахаров, г/100 см3
Образец № 1	11,82	0,51
Образец № 2	12,28	0,56
Образец № 3	11,60	0,60
Контрольный образец	13,03	0,31

Вышеприведенные данные позволяют заключить, что в результате барогидротермической обработки ячменя в зерне происходят изменения, которые могут иметь технологическое значение и появляются новые возможности его применения. Данные показывают увеличение экстрактивности, увеличение суммарной и -амилазной активности, -амилазной активности. Отмечено увеличение содержания редуцирующих веществ, при этом уменьшается содержание общего азота. Даже незначительное снижение общего азота в ячмене дает возможность получить пиво более стойкое к образованию холодного помутнения при замене части солода несоложеным ячменем. Сущность заявленного изобретения поясняется примерами осуществления.

Примеры 1-4

Для приготовления пива использовали ячмень, полученный из Центрально-черноземного региона нашей страны, подвергнутый барогидротермической обработке в течение 10 с, 30 с, 50 с и ячмень натуральный в качестве контроля.

Физико-химические показателя следующие.

Наименование Сырья	Влажность, %	Экстрактивность, % мас	+-амилазная активность Ед. WK
Солод	5,4	83,4	181,95
Ячмень, 10 с	12,6	56,5	21,90
Ячмень, 30 с	13,7	56,12	32,30
Ячмень, 50 с	13,0	63,43	25,71
Ячмень, натур. (контроль)	12,1	52,4	16,4

Сусло получали настойным способом затирания с заменой солода 20% несоложеного ячменя.

Температурный режим затирания следующий: начало затирания при 40°С-30 мин, далее повышение до 50°С с выдержкой 30 минут, мальтозная пауза при 62-64°С в течение 45 минут, дальнейшее повышение температуры до 70°С, осахаривание в течение 1,5 часов. По окончании осахаривания температуру подняли до 76°С на 15-20 минут для снижения вязкости затора. Фильтрование затора осуществляли в стандартных режимах. Скорость фильтрования для образцов с барогидротермически обработанным ячменем была значительно выше, чем для контрольного за счет снижения вязкости полученного сусла. Вязкость сусла плотностью 11% для контрольного образца составила 1,63 мПа/с, для образцов обработанного ячменя, соответственно - 1,52 мПа/с, 1,47 мПа/с и 1,41 мПа/с. Кроме того, выход сухих веществ для обработанного ячменя во всех трех образцах выше контрольного. Если количество сухих веществ контрольного образца принять за 100%, то выход в трех образцах был соответственно 103%, 118% и 124%.

Таким образом, при использовании ячменя, обработанного барогидротермическим методом с предложенными параметрами, позволяет получить больший выход готовой продукции, снизить затраты на процесс фильтрования с одновременным повышением качества сусла, за счет снижения его окисления в процессе фильтрования за счет повышения скорости фильтрации при пониженной вязкости.

Кипячение сусла с хмелем проводили в течение 1,5 часов. Для охмеления использовали шишковой хмель, задачу производили в три приема, из расчета нормы задачи хмеля 22 г/дал: половину сразу в момент закипания и по 25% через 30 минут от начала кипения.

Для сбраживания полученного сусла использовали сухие дрожжи верхового брожения, норма задачи которых составляла 3,2 г/дал. Процесс брожения вели при температуре 18±2°С в течение 7 суток, молодое пиво снимали с дрожжей и отправляли на дображивание при температуре 5°С на 17 суток. По окончании процесса дображивания пиво центрифугировали, вторую стадию осветления проводили фильтрацией через фильтр-картон. Полученные образцы пива по органолептическим показателям соответствовали ГОСТу.

Примеры 5-8

Для приготовления пива использовали ячмень, полученный из Центрально-черноземного региона нашей страны, подвергнутый барогидротермической обработке в течение 10 с, 30 с, 50 с и ячмень натуральный в качестве контроля.

Физико-химические показателя следующие.

Наименование Сырья	Влажность, %	Экстрактивность, % мас	+-амилазная активность Ед. WK
Солод	5,4	83,4	181,95
Ячмень, 10 с	12,6	56,5	21,90
Ячмень, 30 с	13,7	56,12	32,30
Ячмень, 50 с	13,0	63,43	25,71
Ячмень, натур. (контроль)	12,1	52,4	16,4

Сусло получали настойным способом затирания с заменой солода 40% несоложеного ячменя.

Температурный режим затирания следующий: начало затирания при 40°С - 30 мин, далее повышение до 50°С с выдержкой 30 минут, мальтозная пауза при 62-64°С в течение 45 минут, дальнейшее повышение температуры до 70°С, осахаривание в течение 1,5 часов. По окончании осахаривания температуру подняли до 76°С на 15-20 минут для снижения вязкости затора. Фильтрование затора осуществляли в стандартных режимах. Скорость фильтрования для образцов с барогидротермически обработанным ячменем была значительно выше, чем для контрольного за счет снижения вязкости полученного сусла. Вязкость сусла плотностью 11% для контрольного образца составила 1,66 мПа/с, для образцов обработанного ячменя, соответственно - 1,52 мПа/с, 1,54 мПа/с и 1,5 мПа/с. Кроме того, выход сухих веществ для обработанного ячменя во всех трех образцах выше контрольного. Если количество сухих веществ контрольного образца принять за 100%, то выход в трех образцах был соответственно 101%, 103% и 105%.

Таким образом, при использовании ячменя, обработанного барогидротермическим методом с предложенными параметрами, позволяет получить больший выход готовой продукции, снизить затраты на процесс фильтрования с одновременным повышением качества сусла за счет снижения его окисления в процессе фильтрования за счет повышения скорости фильтрации при пониженной вязкости.

Кипячение сусла с хмелем проводили в течение 1,5 часов. Для охмеления использовали шишковой хмель, задачу производили в три приема, из расчета нормы задачи хмеля 22 г/дал: половину сразу в момент закипания и по 25% через 30 минут от начала кипения.

Для сбраживания полученного сусла использовали сухие дрожжи верхового брожения, норма задачи которых составляла 3,2 г/дал. Процесс брожения вели при температуре 18±2°С в течение 7 суток, молодое пиво снимали с дрожжей и отправляли на дображивание при температуре 5°С на 17 суток. По окончании процесса дображивания пиво центрифугировали, вторую стадию осветления проводили фильтрацией через фильтр-картон. Полученные образцы пива по органолептическим показателям соответствовали ГОСТу.

Пример 9

Сусло получали раздельным методом затирания соложеной и несоложеной части заторов.

Все несоложеное сырье, обработанное барогидротермическим способом, как изложено в примере 1, в количестве 40% от общей массы затора и 10% солода затирали в заторном чане при температуре 45°С, затем температуру повышали до 52°С, выдерживали белковую паузу 20 минут, повышали температуру до 63°С, выдерживали мальтозную паузу 30 минут, повышали температуру до 72°С проводили осахаривание 30 минут, нагревали до кипения и кипятили 15 минут.

К моменту окончания кипячения в заторном котле затирают оставшиеся 50% солода при 52°С, выдерживают белковую паузу 20 минут, нагревают до 63°С - выдерживают мальтозную паузу 15 минут и перекачивают несоложеную прокипяченую отварку, повышая тем самым температуру до 72°С, осахаривают объединенный затор, проводят контроль по йодной пробе. Затор перекачивают на фильтрацию. Результаты показателей сусла следующие.

Наименование показателя	контроль ячмень натур.	ячмень обработан. 30 сек
массовая доля экстракта г/100 г	9,93	10.35
выход см3	740,0	810,0
осахаривание	следы неосахар. крахмала	полное
рН	5,8	5,7
кислотность	2,1	1,8
цвет	0,52	0,53
вязкость	1,62	1,41
общий белок г/100 г	0,55	0,38

Остальные процессы осуществляли, аналогично описанным выше с получением готового пива, соответствующего ГОСТам.

Пример 10

Затирание проводили, аналогично, описанному в примере 9, но вместе с 10% солода вносили ферментный препарат амилосубтилин Г10х в количестве 0,0025 кг на 100 кг зернопродуктов.

В качестве контроля 1 использовали натуральный ячмень с дозой ферментного препарата в количестве 0,005 (вдвое большим) на 100 кг зернопродуктов.

В качестве контроля 2 использовали ячмень, прошедший обработку в заявленном режиме с дозой ферментного препарата 0,005 кг на 100 кг зернопродуктов.

Физико-химические показатели сусла следующие.

Наименование показателя	контроль № 1	контроль № 2	опыт
массовая доля экстракта г/100 г	9,99	10.88	10,74
выход, см 3	750	825	860
осахаривание	полное	полное	полное
рН	5,78	5,64	5,66
кислотность	1,9	1,8	1,8
цветность	0,46	0,50	0,51
вязкость	1,48	1,36	1,39

Основные покзатели сусла в опыте лучше показателей контрольных образцов №1 и № 2, что позволяет сделать заключение об экономии за счет ферментных препаратов.

Одновременно можно сделать вывод о том, что не исключена возможность использования несоложеного ячменя, обработанного заявленным способом и более чем 40%, однако уже при использовании ферментных препаратов.