Технологія виробництва пива

.

9. Знепліднення пива

   Знищення мікрофлори у пиві  по завершенні бродіння досягається  знепліднювальним фільтруванням  чи тепловою обробкою.

Знепліднювальне фільтрування відоме як холодна стерилізація і її особливо доцільно застосовувати у тому разі, якщо якісь компоненти (вітаміни, ферменти) не переносять термічної обробки. Тому холодну стерилізацію спочатку було введено для фруктових соків і вина, а згодом - для пива.

Основою холодної стерилізації є механічне осадження клітин мікроорганізмів на поверхні фільтра. Пиво звільняється від мікроорганізмів знепліднювальним фільтруванням практично до стерильності. Здійснюється процес на пластинчастих фільтрах, через які пиво повинно проходити на малих швидкостях (0,8-1,0 гл/(м²тод)).

Перед стерилізацією пиво повинно звільнятися  попереднім фільтруванням від більшості каламутних речовин. У противному разі стерилізаційні пластини забиваються і продуктивність фільтрів знижується. Хороші результати досягаються попереднім сепаруванням і звичайним фільтруванням на масфільтрах і діамітових фільтрах чи подвійним фільтруванням.

Спеціальні  пластини виготовляються з фільтрома-си з додаванням великої кількості  азбесту, волокна якого заряджені  позитивно. Більшість же мікроорганізмів несе на собі негативний заряд. Це забезпечує майже повну адсорбцію мікроорганізмів на поверхні пластин, навіть якщо їх розмір менший діаметра пор. Розміри останніх коливаються від 1 до 5 мкм і менше.

Виготовляють  стерилізаційні пластини з азбестоцелюлозної маси (вміст азбесту - 30-40 %). Застосовують також мембранні матеріали з колодію, ацетатної целюлози. Діаметр пор тут коливається від 0,05 до 1 мкм.

Ці мембранні  матеріали достатньо міцні і  витримують стерилізацію парою за температури  до 125 °С. Часто такі пристрої виконуються у формі патронних фільтрів продуктивністю до 60 гл/год з попереднім сепаруванням і

фільтруванням пива.

Існує досвід фільтрування з використанням  пористих срібних мембран з діаметром пор від 0,2 до 5 мкм. При цьому забезпечується одночасно фільтрувальний і бактерицидний ефекти.

Знепліднювальним  фільтруванням можна досягти  майже повної стерильності, за якої пиво містить так мало мікроорганізмів, що біологічні покаламутнення не

виникають.

Неодмінною  умовою задовільної біологічної стійкості є відсутність повторного забруднення, що може бути забезпечено асептичними умовами розливу у заздалегідь підготовлений посуд.

Така  підготовка повинна здійснюватись  або шляхом стерилізувальної обробки  на пляшкомийних машинах, або спеціальної  стерилізувальної обробки посуду перед розливом.

Відомо, що технологічні режими миття посуду в пляшкомийних машинах на ділянці  обробки гарячими лужними розчинами  практично забезпечують його стерильність. Проте останні стадії обробки  зв'язані з ополіскуванням теплою, а потім і холодною водопровідною (або артезіанською) водою. При цьому тепла вода з температурою 25-30 °С забирається із ванни пляшкомий-ної машини і розподіляється на два потоки. Один з них подається в теплообмінний апарат, догрівається в ньому до температури 40-45 °С (в машинах АММ-6 і АММ-12) і надходить до трьох труб зовнішнього і чотирьох труб внутрішнього ополіскування. Інший потік без підігрівання надходить до чотирьох колекторних труб зовнішнього і чотирьох колекторних труб внутрішнього ополіскування. Перший потік вважається потоком гарячої, а другий - теплої води.

Після ополіскування потік гарячої  води поділяється на дві частини збірниками-ваннами. В першій частині містяться залишки лугу і із збірника-ванни цей потік спрямовується на ополіскування посуду після завантажування останнього в носії і скидається у каналізацію, Друга частина потоку гарячого ополіскування скидається у збірник-ванну теплої води.

Слід  зазначити, що за температурними показниками  вплив на мікрофлору потоків біологічно чистої теплої і гарячої води на рівні пастеризаційного ефекту не досягається. Це означає, що у зонах гарячого і теплого ополіскування і, тим паче, у зоні ополіскування холодною водою прогнозується забруднення асептичного до цього моменту посуду.

Таким чином, асептична обробка посуду з урахуванням можливого і постійного інфікування вмісту ванн - збірників потребує асептичної обробки потоків безпосередньо перед ополіскуванням.

Можливий  і такий варіант, коли буде оброблятися  тільки потік води, що входить у  машину, у кількості 6 м³/год. Тоді стадія холодного ополіскування буде забезпечуватись біологічно чистою водою, але обробка гарячою і теплою водою не буде гарантувати відсутності інфікування, хоча стерильним вхідним потоком холодної води буде «вимиватися» мікрофлора з ванн-збірників гарячої і теплої води.

Для отримання  асептичного посуду з мийної машини ПММ має бути передбачено, поряд із зазначеною підготовкою водних потоків, подавання у внутрішній об'єм машини стерильного повітря. При цьому бажано, щоб стерильне повітря було охолоджене. Під час ополіскування водою повітря з внутрішнього об'єму ПММ ежектується в посуд, тому нестерильне повітря зводить нанівець усі зусилля щодо асептичної підготовки пляшок. Охолоджене стерильне повітря, подане таким чином у посуд, деякою мірою забезпечить охорону його внутріш-нього об'єму від інфікування на наступному тракті подавання до розливально-закупорювального блока.

Отже, асептичний після миття посуд можна отримати в разі стерилізації рідинних потоків ополіскування і подавання стерильного повітря.

Отримання асептичного посуду з пляшкомийної машини, певна річ, не розв'язує всіх завдань, оскільки на ділянці подавання  від ПММ до розливально-закупорювального блока можливе інфікування пляшок повітрям. Для його зменшення у ПММ на останній стадії обробки бажано здійснювати наддування пляшок холодним стерильним повітрям. Тоді в певний проміжок часу (до прогрівання вмісту пляшок) конвективне масоперенесення з зовнішнього середовища, а, отже, інфікування, будуть обмежені, але не виключені. У західних технологіях проблему намагалися розв'язати використанням ротаційних стерилізаторів, де пляшки заповнювались двоокисом сірки. Останній надходить під тиском 0,03 МПа і експозиція здійснюється протягом кількох секунд, достатніх для загибелі мікроорганізмів, у пляшках. На завершальній стадії двоокис сірки витискується значною кількістю стисненого фільтрованого повітря. Витиснення SО₂ повинно бути ґрунтовним, оскільки у пиві він може бути тільки у слідах. Усі деталі, які контактують з двоокисом сірки, повинні бути вироблені з корозієстійкої сталі чи пластмас. Двоокис сірки, витис-нений із пляшок, вловлюється у кришці стерилізатора і відводиться за межі приміщення. Від стерилізатора до розливного автомата пляшки подаються закритим тунелем, у якому створено помірно надлишковий тиск стерильного повітря.

Для витиснення SО₂ замість стерильного повітря може бути застосований вуглекислий газ. Його ж доцільно застосовувати і в попередній схемі, в якій заповнення посуду СО₂ відбувається на виході з пляшкомийної машини.

У деяких країнах (наприклад у Чехії) застосування двоокису сірки під час розливу  пива заборонено. У Франції вміст  SО₂ у пиві допускається у кількості 85 мг/л, в Англії -100 мг/л. Проте від 60 мг/л і вище двоокис сірки вже відчувається в смаку пива.

Дещо  інакше виглядає система підготовки склотари під гарячий розлив пива. Відомо, що розлив здійснюється за температури  пива 62-65 °С і тиску 0,55-0,60 МПа. Пляшки у мийній машині не охолоджуються  і для останнього шприцювання  використовується гаряча вода. До фасувального автомата посуд надходить з температурою близько 40 °С. Зазначимо, що тут можлива обробка посуду перед розливом гострою парою з метою додаткової стерилізації, як це роблять у майонезному виробництві. Розлив гарячого пива здійснюється на звичайних автоматах і супроводжується остаточною пастеризацією. При цьому пляшка заповнюється вщерть, а потім, у міру охолодження, об'єм рідини стає номінальним, і газова фаза буде представлена тільки СО₂.

Щодо  асептичної підготовки склотари переваги на боці технології гарячого розливу пива. Проте в енергетичній доцільності вона програє, оскільки теплові потоки з нагрітим пивом не піддаються рекуперації. Крім того, рекуперація тепла на пляшкомийних машинах потребує встановлення додаткових теплообмінників.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

10. Карбонізація пива

Продукти  бродіння (спирт і СО₂) гальмують розмноження дріжджових клітин. За об'ємної концентрації спирту 1-2 % це гальмування вже помітне, а зі збільшенням концентрації до 5 % розмноження практично припиняється. Розмноження дріжджів повністю припиняється за концентрації 12 %, але морфологічні зміни клітин помітні за концентрації спирту 6 % за об'ємом.

Двоокис вуглецю також пригнічує розвиток дріжджів. Концентрація СО₂ до 0,2 % спричиняє сповільнення брунькування клітин, а з подальшим збільшенням пригнічується бродильна активність дріжджів.

Найбільша пригнічувальна дія на бродильну  спроможність спостерігається за максимально можливої концентрації СО₂, яка досягається за умови хімічної рівноваги між піровиноградною кислотою і продуктами її перетворень (оцтовим альдегідом і СО₂).

Насичення пива СО₂ відбувається в процесі бродіння і доброджування.

Вуглекислота - найважливіша складова частина пива. Вона надає пиву приємного освіжаючого  смаку, сприяє піноутворенню, запобігає  сполученню пива з киснем повітря, консервує  пиво, пригнічує розвиток сторонніх і шкідливих мікроорганізмів.

Молоде  пиво після головного бродіння містить  близько 0,2% розчиненої вуглекислоти, а  готове пиво - 0,35-0,40 %. Для додаткового накопичування   0,2% вуглекислоти потрібно витратити приблизно 0,4 % зброджувального екстракту. Зброджування залишкового цукру і є джерелом утворення вуглекислоти, яка розчиняється у пиві в кількості, прямо пропорційно тиску, що виникає у лагерних танках, і обернено пропорційно температурі пива. Тиск у стадії доброджування підтримується в емальованих сталевих танках 1,47-1,67 бар.

Молоде  пиво, що перекачується у лагерне  відділення, повинно містити таку кількість зброджуваль-ного екстракту, яка забезпечить досягнення оптимального шпунтового тиску. Для нормального насичення вуглекислотою потрібне спокійне доброджування і вміст у молодому пиві не менше 1% зброджувального екстракту. Потреба надлишку зброджувального екстракту пояснюється рядом причин: по-перше, під час доброджування, як правило, ніколи не досягається кінцевий ступінь зброджування; по-друге, у першій стадії доброджування (за відкритого шпунтового отвору) відбувається втрата вуглекислоти; по-третє, зв'язування вуглекислоти відбувається тільки через деякий час після досягнення шпунтового тиску.

Розчинність вуглекислого газу підпадає під закон Генрі, згідно з яким концентрація вуглекислого газу у рідинній фазі буде тим більша, чим вищий парціальний тиск його у газовій фазі. Таким чином, кількість газу, що перейшла у розчин, пропорційна його тиску над; розчином:

                                                                 К=р/с,

де р - тиск газу над рідиною; с - концентрація розчиненого у рідині газу; К - константа; вона змінюється зі зміною температури  розчинника. Вуглекислий газ, розчиняючись у воді, утворює вугільну кислоту, але вона нестійка і розпадається на вуглекислий газ і воду:

                       С0₂+Н₂0 ↔.Н₂С0₃.

Проте вуглекислота у пиві зв'язана інакше, ніж у воді. Із пива вуглекислота виділяється поступово у вигляді  дрібних бульбашок, протягом тривалого  часу і супроводжується піноутворенням. Вивільнити пиво від залишків вуглекислого газу можна тільки після сильного струшування і нагрівання. З газованої ж води вуглекислота виділяється швидко і бурхливо.

За однією з гіпотез основна маса вуглекислого газу міститься у пиві у стані перенасичення. Деякі рідини розчинюють газу більше, ніж треба за фізичними законами (так звана метастабільна рівновага системи рідина-газ). Надлишок газу у перенасиченій рідині відрізняється від тієї її кількості, яка відповідає розчиненості за даної температури тим, що його легко видалити із розчину механічними впливами, тим часом як решта газу може бути видалена лише за зміни тиску, нагріванням чи видаленням розчинника.

У шпунтованому пиві більша частина вуглекислоти перебуває у перенасиченому стані. Перенасичення розчину газу у пиві досягається за подовженого витримування пива у спокійному стані. Зв'язування і накопичування вуглекислоти у пиві можливі завдяки тому, що доброджування відбувається у закритих резервуарах за надлишкового тиску. За тиску у лагерному танку 1,28 бар вміст вуглекислоти у пиві становить 0,39-0,41 %, а зі збільшенням тиску до 1,47 бар збільшується до 0,47-0,48 %. Таким чином, пиво насичується вуглекислим газом і навіть перенасичується, якщо міститься у бродильних апаратах під тиском. У середньому за нормальних умов доброджування перенасичення пива вуглекислотою досягає 30-40 %.