Применение ферментных препаратов в пивоварении реферат
Обновлено: 19.05.2024
По современной классификации все ферменты делятся на шесть основных классов по типу катализируемой реакции: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы и лигазы. Большинство промышленно важных ферментов относятся к третьему классу - гидролазам. Подавляющее количество препаратов являются комплексными, содержащими помимо основного фермента еще значительное количество сопутствующих ферментов и белков. Поэтому в технологии ферментов препараты чаще классифицируют по основному компоненту в смеси ферментов, присутствующих в данном препарате: амилолитические, протеолитические, липолитические и т. д.
При глубинном способе культивирования после названия ставится буква Г, а при поверхностном - П. Если это неочищенная культура продуцента, то далее следует буква х. Между буквами П, Г и х может стоять цифра, обозначающая степень чистоты препарата. Индекс 2 означает жидкий неочищенный концентрат исходной культуры; 3 - сухой ферментный препарат, полученный высушиванием методом распыления неочищенного раствора фермента (экстракт из поверхностной культуры или культуральной жидкости); 10 - сухие препараты, полученные осаждением ферментов, органическими растворителями или методом высаливания. Индексы 15, 18, 20 обозначают препараты, частично освобожденные не только от балластных веществ, но и от сопутствующих ферментов. Номенклатура препаратов с индексом выше 20 в России не используется, так как в этих случаях речь идет о высокоочищенных и даже гомогенных ферментных препаратах, которые именуются согласно классической номенклатуре и классификации ферментов.
ФЕРМЕНТНЫЕ ПРЕПАРАТЫ ПРИ ЗАТИРАНИИ И КИПЯЧЕНИИ СУСЛА
В процессе затирания и кипячения охмеленного сусла с хмелем в раствор из сырья, т. е. из солода и хмеля, переходят экстрагируемые вещества. При этом в стадии затирания под действием ферментов солода высокомолекулярные вещества расщепляются на более простые.
Важнейшими из ферментов являются группы амилаз, протеаз и гемицеллюлаз.
Амилазы
К группе амилолитических ферментов относятся α- и ß-амилазы, глюкоамилазы, изо-амилаза, пуллуланаза и некоторые другие.
Промышленные ферментные препараты применяются в процессе-затирания при переработке больших количеств несоложеного зерна вместо солода. Доза препарата зависит от вида и количества заменителя солода, качества солода и несоложеного зерна, вида ферментов и их активности в соответствующем ферментном препарате.
При переработке больших количеств несоложеного зерна промышленные ферменты восполняют прежде всего недостаток α-амилазы и тем самым обеспечивают полное осахаривание заторов.
α-амилаза - это эндофермент. В первой фазе он быстро расщепляет ос-1,4-глико-зидные связи амилозы преимущественно на декстрины с низкой молекулярной массой. В связи с этим происходят и быстрые изменения цвета при реакции с йодным раствором. Первая фаза расщепления протекает до ахроматической точки йодкрахмальной реакции, когда расщепляется от 20 до 45% амилозы. Потом наступает вторая фаза с более низкой скоростью реакции, когда α-амилаза расщепляет низкомолекулярные декстрины и в реакционной смеси повышается содержание мальтотриозы, мальтозы и глюкозы. При расщеплении α-1,4-гликозидных связей амилопектина под действием α-амилазы образуются сначала разветвленные декстрины средней молекулярной массы, позднее - декстрины с низкой молекулярной массой и повышается содержание мальтозы и глюкозы.
ß-амилаза действует в цепной реакции с α-амилазой, отщепляя постепенно мальтозу от нередуцирующего конца цепи, ß-амилаза не может обойти α-1,6-гликозидные связи, гидролиз крахмала останавливается на двух или трех единицах глюкозы перед разветвлением и образуются предельные декстрины.
При переработке ячменя и других заменителей солода, но прежде всего при производстве пива с высокой степенью сбраживания, необходимо использовать ферментные препараты, которые расщепляют полисахариды и продукты их гидролиза в местах разветвления молекулы, т. е. ферменты, гидролизующие α-1,6-глюкозидные связи. Замена или восполнение ферментов солода осуществляется с помощью ферментных препаратов, содержащих амилоглюкозидазу или пуллуланазу. Оба фермента расщепляют α-1,6-гликозидные связи разветвленных декстринов и повышают в растворе содержание мальтозы и мальтотриозы (в результате действия пуллуланазы) и глюкозы (за счет действия амилоглюкозидазы). При этом амилоглюкози даза расщепляет и связи α-1,4. Гидролиз начинается с нередуцирующего конца цепей, в результате чего образуется глюкоза. Установлено, что пуллуланаза обеспечивает более значительное повышение степени сбраживания, чем амилоглюкозидаза, поскольку под ее действием из всех сбраживаемых Сахаров образуется преимущественно глюкоза.
Из промышленных ферментных препаратов для обеспечения оптимального расщепления крахмала и достижения хорошего осахаривания сусла наиболее пригодны препараты, имеющие высокую α-амилазную активность. Для обеспечения повышенной степени сбраживания обычно используют препараты с высокой активностью амилоглюкозидазы.
Протеолитические ферменты
Протеолитические ферменты - это ферменты, которые гидролизуют белки и полипептиды, при этом образуются пептиды и свободные аминокислоты.
При переработке больших количеств несоложеного зерна необходимо вносить соответствующие препараты протеолитических ферментов, которые в несоложеном зерне имеют низкую активность. При этом протеазы гидролизуют высокомолекулярные азотистые вещества солода и несоложеных материалов до низкомолекулярных пептидов и аминокислот. Они играют существенную роль в обогащении сусла растворимыми азотистыми веществами и способствуют хорошей фильтруемости пива. Следует обратить внимание, что под действием протеаз образуются аминокислоты, поэтому с технологической точки зрения протеазы имеют огромное значение для обеспечения оптимальной концентрации аминокислот, необходимых для питания дрожжей в ходе главного брожения. Тем самым они влияют и на прирост дрожжей, и косвенно на органолептические свойства пива. Оптимальное расщепление высокомолекулярных азотистых веществ в ходе приготовления сусла имеет большое значение для улучшения коллоидной стойкости пива.
Гемицеллюлазы
Ферменты комплекса гемицеллюлаз действуют на клеточные степени эндосперма зерна, снижая содержание некрахмалистых полисахаридов. Важнейшим из этой группы ферментов для пивоварения являются эндо-β-глюканаза, которая расщепляет высокомолекулярный ß-глюкан. Гемицеллюлазы освобождают крахмал клеток для действия амилаз, белки - для расщепления протеолитическими ферментами, гидролизуют некрахмалистые полисахариды, что снижает вязкость и улучшает фильтрование охмеленного сусла. При этом увеличивается выход экстракта и улучшаются фильтруемость и качество пива.
Промышленные ферментные препараты, которые имеют высокую активность гемицеллюлаз, и прежде всего эндо-β-глюканазы, рекомендуются для применения как при переработке больших количеств несоложеного сырья, так и при переработке плохо растворенного солода (табл. 8.1).
Таблица 8.1 Ферментные препараты, используемые при производстве пивного сусла
| Торговое название | Фирма-изготовитель | Активность основная (дополнительная) | Цель внесения |
| Brew-N-Zyme GP | Naarden International | Протеаза, α-амилаза, ß-глюканаза | Замена солода ячменем и другими несоложеными материалами; переработка плохо растворенного солода |
| Brew-N-Zyme AL | Naarden International | Термостабильная α-амилаза | Разжижение заменителей солода; переработка плохо растворенного солода |
| Brew-N-Zyme AP | Naarden International | Термостабильная α-амилаза (протеаза, ß-глюканаза) | Разжижение заменителей солода, увеличение выхода экстракта |
| Brew-N-Zyme PP | Naarden International | Нейтральная протеаза (α-амилаза, ß-глюканаза) | Замена солода несоложеными материалами: переработка солода с низким число Кольбаха |
| Brew-N-Zyme L 100 | Naarden International | Амилоглюкозидаза | Улучшение сбраживания; производство пива для диабетиков |
| BAN 120 L | Novozymes | ß-амилаза (α-глюканаза, протеиназа) | Замена солода ячменем и другими материалами; переработка плохо растворенного солода |
| Neutrase 0,5 L | Novozymes | Нейтральная и щелочная протеиназа | Переработка заменителей солода; для повышения концентрации растворимых азотистых веществ |
| Cereflo 200 L | Novozymes | ß-глюканаза, α-амилаза | Переработка суррогатов; улучшение фильтрования, экстракции |
| Termamyl 60 L | Novozymes | Термостабильная α-амилаза | Переработка несоложеных материалов |
| Termamyl 20L | Novozymes | α-амилаза | Расщепление крахмала |
| Ultraflo L | Novozymes | Целлюлазная, ксиланазная, пентозаназная, арабаназная | Расщепление ß-глюканов, пентозанов и др. некрахмалистых полисахаридов |
| Celluclast 1,5 L | Novozymes | Экзо-ß-глюканаза, эндо-ß-глюканаза | Переработка несоложеных материалов; уменьшение вязкости сусла; увеличение выхода экстракта |
| Ceremix 2X L | Novozymes | Протеиназа, ß-глюканаза, α-амилаза | Переработка несоложеных материалов |
| Ceremix 6X MG | Novozymes | Нейтральная протеаза, α-амилаза, ß-глюканаза, пентозаназа, целлюлаза | Для замены или дополнения солодовых ферментов |
| Igrazym В А 10 | Ciba-Geigy AG | α-амилаза (ß-глюканаза, протеаза) | Переработка несоложеных материалов; переработка плохо растворенного солода |
| Igrazym BP 10 | Ciba-Geigy AG | Протеаза | Переработка заменителей солода; расщепление азотистых веществ |
| Convertase 70S | Schwarz | α-амилаза (протеаза, ß-глюканаза) | Переработка заменителей солода |
| Brewhouse Convertase | Schwarz | α-амилаза | Осахаривание заменителей солода |
| Convertase 403 | Schwarz | α-амилаза | Производство пива для диабетиков; повышение сбраживания |
| Convertase Mashtub | Schwarz | Комплекс протеаз | Повышение содержания растворимого азота и экстракта |
| Convertase BG-A | Schwarz | ß-глюканаза (α-амилаза) | Переработка несоложеных материалов; улучшение фильтрования |
| Brauereienzym | Prowiko (NDR) | Эндо-ß-глюканаза (α-амилаза, протеаза) | Улучшение фильтрования; переработка заменителей солода |
| Hitempase | Quest International | Термостабильная α-амилаза | Расщепление крахмала; увеличение выхода экстракта |
| Promalt | Quest International | α-амилаза (протеаза, ß-глюканаза) | Повышение уровня экстракции; улучшение качества сусла и пива; ускорение фильтрования |
| Bioglucanase | Quest International | ß-глюканаза | Расщепление ß-глюкана; ускорение и улучшение фильтрования |
| Rhodia TA | Rhodia Limited | Термостабильная α-амилаза | Переработка несоложеных материалов; улучшение расщепления крахмала при переработке солодов с недостаточной амилолитической активностью |
| Rhodia AA 1200 | Rhodia Limited | α-амилаза | Переработка несоложеных материалов |
| Rhodia AP | Rhodia Limited | α-амилаза, протеиназа, ß-глюканаза | Переработка несоложеных материалов; переработка солода с плохим общим растворением |
| ß-глюканаза 200L | Rhodia Limited | ß-глюканаза | Повышение выхода экстракта при использовании несоложеных материалов; ускорение фильтрования |
| Бруэрз флоу | Gist Brocades | α-амилаза, ß-глюканаза, протеаза | Переработка несоложеных материалов |
| Фермекс | Gist Brocades | α-амилаза | Снижение содержания крахмала |
| Фильтраза БР-Х | Gist Brocades | α-амилаза, ß-глюканаза, протеаза | Переработка несоложеных материалов |
| Протеиназа 200 L | Rhodia Limited | Нейтральная протеаза | Переработка несоложеных материалов |
| Фильтраза L | Gist Brocades | ß-глюканаза | Расщепление ß-глюкана, ускорение и улучшение фильтрования |
| Фильтраза NL | Gist Brocades | Термостабильная ß-глюканаза | Расщепление ß-глюкана, ускорение и улучшение фильтрования |
| Фильтраза BR-X | Gist Brocades | ß-глюканаза | Расщепление ß-глюкана, ускорение и улучшение фильтрования |
| Коллупилин | Gist Brocades | Протеаза | Расщепление белка |
| Амигаза | Gist Brocades | Амилоглюкозидаза | Улучшение сбраживания |
| Декс-Лоу | Gist Brocades | Термостабильная α-амилаза | Переработка несоложеных материалов; улучшение расщепления крахмала при переработке солодов с недостаточной амилолитической активностью |
| Максамил | Gist Brocades | Термостабильная α-амилаза | Разжижение крахмала |
| БНЗ-720 | Ende Industries, Inc. | Термостабильная α-амилаза, нейтральная протеаза | Переработка несоложеных материалов, улучшение качественного состава сусла |
| Зимаджунт НТ340 | Ende Industries, Inc. | Термостабильная α-амилаза | Ускорение расщепления крахмала, улучшение качества затора и сусла |
| Зимафилт Л300 | Ende Industries, Inc. | ß-глюканаза | Переработка несоложеных материалов и переработка солода с недостаточным общим растворением |
| Глюкозим Л400 | Ende Industries, Inc. | Глюкоамилаза | Повышение степени сбраживания |
В зависимости от активности фермента, преобладающего в препарате, промышленные ферменты используют в следующих направлениях:
· для гидролиза крахмала, если в препарате преобладает активность ос-амилазы;
· если основной активностью препарата является протеолитическая, то главная функция используемого фермента направлена на оптимальное освобождение ферментных комплексов и расщепление азотистых веществ;
· если в препарате преобладает активность гемицеллюлазы или эндо-З-глюкана-зы, то препараты делают доступным субстрат для действия амилаз, протеолитических и других ферментов и расщепляют некрахмальные полисахариды при одновременном снижении вязкости среды.
В нормальном пивоваренном солоде содержится значительное количество ферментов, которых более чем достаточно для перевода нерастворимых веществ в растворимые. При переработке солода с добавлением повышенного количества несоложеного сырья ферментов солода недостаточно и необходимо добавлять ферментные препараты: Амилоризин Пх, Амилосубтилин Г10х и Цитороземин Пх.
Применение ферментного препарата Амилоризина Пх.
Была разработана технологическая схема получения ферментного препарата Амилоризин Пх из плесневого гриба аспергиллюс оризе, а также режим затирания солода с повышенным количеством несоложеного ячменя, обеспечивающий нормальное протекание процесса приготовления сусла.
Ферментный препарат из гриба аспергиллюс оризе активнее солода по осахаривающей способности в 3—4 раза, по разжижающей — в 8—10, по декстринирующей — в 10—20 и по протеолитической в — 15—20 раз.
Получение ферментного препарата в промышленных масштабах позволило вырабатывать Жигулевское пиво с применением увеличенного до 50% количества несоложеных материалов. Качество полученного готового пива хорошее. Изменение технологического режима при производстве Жигулевского пива с заменой солода несоложеным ячменем и применением ферментного препарата касается только стадии затирания, а в остальном технологический процесс не изменяется.
Практика работы крупных пивоваренных заводов показала, что при замене до 50% солода несоложеным сырьем и применении ферментного препарата при правильном ведении технологического процесса качество пива не ухудшается и дает определенный экономический эффект — экономию ячменя и пр.
Ферментный препарат Амилоризин Пх должен отвечать требованиям ОСТ 59-6—72.
Для успешного проведения процесса приготовления сусла при переработке повышенного количества несоложеного сырья необходим правильно раздробленный ячмень. От этого зависит выход экстракта, продолжительность осахаривания, фильтрации и другие стадии затирания. Ни в коем случае нельзя допускать измельчения оболочек зерна, которое сильно затрудняет фильтрацию.
В помоле ячменя допустимы следующие соотношения фракций (в%): шелухи 12—22 (остаток на сите с просветом 2,2 мм), крупной крупки 20—40 (остаток на сите с просветом 1,0 мм), мелкой крупки 25—50 (остаток на сите с просветом 0,56 мм), муки 12—20 (остаток на лотке).
Наиболее подходящей машиной для дробления ячменя и получения помола с требуемым соотношением фракций является мельничный двухвальцовый станок М-3 с нарезными вальцами и дифференциалом их скоростей 1 :2,5— 1,5. На 1 см 2 поверхности вальцов должно быть нарезано 8—9 рифлей при уклоне рифлей к оси вала 12—15°. При диаметре валов 250 мм и дифференциале скоростей 1 : 2,5 быстровращающийся вал делает 450 об/мин, а второй 180 об/мин. Рабочие поверхности рифлей в поперечном сечении имеют узкую (острие) и широкую (спинку) грани (рис. 21).
Рис.21. Возможные варианты взаимного расположения рифлей парноработающих валков:1—острие по острию;2—спинка по острию; 3—острие по спинке;4—спинка к спинке (двумя стрелками обозначается быстро работающий валок и одной стрелкой — медленно вращающийся).
Затирание солода с повышенным количеством несоложеного сырья и ферментным препаратом можно проводить несколькими способами.
Что же такое ферменты, зачем они нужны, что они делают и как ими управлять. В этот раз познакомимся с несколькими основными ферментами солода и узнаем о том, как они работают.
Какие ферменты есть в солоде
Солод содержит в себе множество разнообразных ферментов, углубляться в них мы не будем, а рассмотрим только те, которые представляют для нас, как для пивоваров, особый интерес.
Как вы знаете, при затирании солода делаются определенные температурные паузы, во время которых, ферменты делают свое дело. Основными ферментами солода, представляющими для нас интерес являются:
- Фитаза;
- Бета-глюканаза;
- Пептидаза;
- Протеиназа;
- Бета-амилаза;
- Альфа-амилаза.
Существуют и другие ферменты, оказывающие влияние на вкус пива, но о них мы говорить не будем, в силу того, что или их влияние незначительно, или температуры их работы совпадают с температурами работы основных ферментов.
Что такое ферменты
Фермент, или как его еще называют, пептид, — это белковая молекула, являющаяся катализатором определенного процесса. Всего известно более 5000 ферментов. Разумеется тут учитываются не только ферменты солода, а все вообще.
Роль фермента достаточна проста, он ускоряет естественные процессы. Например, расщепление жиров происходит и без участия ферментов, но очень долго. Липаза, же, например, способна ускорить процесс, который занял бы не один месяц, всего до нескольких минут.
В пивоварении, ферменты делают точно туже работу, однако субстрат и продукт их работы (ферментизации) у них отличается, от продуктов работы ферментов, скажем, желудка.
Ферменты пива
Рассмотрим поподробнее ферменты, участвующие в пивоварении.
Фитаза
Фитаза — это первый из ферментов, о котором хотелось бы сказать. Фитаза понижает pH затора, однако действует достаточно медленно, да и необходимости в ее применении у домашних пивоваров практически нет. Вряд-ли вы следите за щелочностью воды. В производстве же, подготовка воды происходит иначе, так что необходимости в применении фитазы, по большому то счету и нету.
Температура работы этого фермета от 30 до 53 градусов по Цельсию. Оптимальная температура работы Фитазы — 35 градусов. В этот температурный диапазон попадает и еще один фермент — Бета-глюканаза.
Бета-глюканаза
Рабочий диапазон бета-глюконазы составляет от 35 до 55 градусов по Цельсию, оптимальной же является температура в 45 градусов.
В отличии от Фитазы, на этот фермент уже можно обратить внимание. Бета-глюканаза разрушает полисахариды глюканы, что приводит к более легкой фильтрации и более чистому суслу. Помогает избавиться от помутнения сусла. Особенно актуально применение этой паузы, в случае применения несоложенки (ржи, овса, кукурузы).
Если вы варите пшеничное пиво, то стоит помнить, что оно должно быть мутным, так что применение этого фермента будет излишним.
Бета-глюканаза, как и фитаза работают во время кислотной паузы.
Пептидаза
Следующий фермент в списке — это пептидаза. Ее оптимальная температура работы 50 градусов, а рабочий диапазон колеблется от 45 до 53 градусов.
Это очень важный для пивоварения фермент, но не смотря на это, многие игнорируют его, а зря. Пептидаза расщепляет пептидную связь в аминокислотах, высвобождая азот, который необходим дрожжам для размножения и брожения.
Получается, что если вы не даете этому ферменту работать, то лишаете дрожжи аминного азота, что усложняет им жизнь, а вам ухудшает брожение.
Протеиназа
Еще один важный фермент — это протеиназа. Рабочий диапазон протеиназы несколько выше, чем у пептидазы и составляет 50-60 градусов Цельсия, оптимальной температурой является 58 градусов. Этот фермент расщепляет аминокислоты на более короткие, что так-же очень важно для нас.
Пептидаза и протеиназа работают во время белковой паузы. Но если вы обратили внимание, то проводя эту паузу при температуре выше 53 градусов, дрожжи лишатся азота, так что я рекомендую, подержать минут 10-15 на 50 градусах и столько же на 58, разбив таким образом белковую паузу на 2 части.
Стоит так же оговориться, что чем гуще будет затор, тем лучше будут работать эти ферменты, в отличии от следующих двух.
Бета-амилаза
Этот фермент расщепляет молекулу крахмала на сбраживаемые сахара. Причем отщеплении идет с конца молекулярной цепочки, а значит чем дольше будет работать этот фермент, тем больше будет сбраживаемых сахаров и тем крепче будет пиво. Рабочий диапазон от 54 до 67 градусов, оптимальная температура — 63 градуса.
Альфа-амилаза
Альфа-амилаза, тоже расщепляет крахмал на сахара, но делает это не с конца молекулы, а в произвольном месте. При работе этого фермента, в сусле появляются несбраживаемые сахара (декстрины) — это делает пиво более мягким и полнотелым.
Температурный режим у альфа-амилазы составляет от 66 до 73 градуса, оптимум 70 градусов.
Интересно, что, если выдержать паузу для работы этого фермента, а затем понизить температуру затора до 63 градусов, то бетта-амилаза будет работать активнее, т.к. количество свободных концов у полилисахаридов было увеличено работой альфа-амилазы. Такой ход может значительно увеличить количество сбраживаемых сахаров, что особенно актуально при варке крепкого пива.
Эти два фермента работают во время паузы осахаривания, и в отличии от предыдущих двух, лучше работают в жидком заторе.
Что важно знать о ферментах
Важно понимать, что отклонение от оптимальной температуры не приведет к инактевации фермента, а лишь снизит его эффективность.
Также важно знать, что в домашних условиях, вы вряд ли сможете точно контролировать и поддерживать температуру, да это и не нужно. Отклонение в 1-2 градуса от оптимальной температуры не нанесут вреда вашему суслу.
Когда ферменты перестают работать
Ферменты останавливают свою работу при повышении температуры затора до определенной отметки:
- Фитаза — 60°C;
- Бета-клюконаза — 60°C;
- Пептидаза — 63°C;
- Протеиназа — 69°C;
- Бета-амилаза — 71°C;
- Альфа-амилаза — 77°C.
Для того, что бы остановить работу всех ферментов применяется последняя температурная пауза — мэшаут.
Зная, когда работают и что именно делают те или иные ферменты, вы можете сварить действительно потрясающее пиво. А изменяя длительность температурных пауз, можно значительно изменить вкус и плотность пива, не меняя при этом набор солодов и хмеля.
Содержание к диссертации
1. Информационные исследования по применению несоложеных материалов и ферментных препаратов для производства пива 8
1.1. Особенности структуры и химического состава зерновых культур, перерабатываемых в пивоварении 9
1Л Л, Ячмень (Hordeum vulgare) 10
1.1.2. Рис (OryzasativaL.) 13
1.1.3. Пшеница (TriticumL.) 15
1Л .4.. Кукуруза (Zea mays L.) 16
1.1.5. Овес (Avena L.) r. 17
1.1.6. Просо (Panicum miliaceum L.) 18
1.1.7. Сорго (Sorghum) 18
1.1.8. Сахаристые продукты 19
1.2. Ферментативный гидролиз пивоваренного сырья 20
1.2.1. Ферментативный гидролиз полисахаридов клеточных стенок 21
1.2.2. Ферментативный гидролиз крахмала и олигосахаридов 24
1.2.3. Ферментативный гидролиз белков . 32
1.2.4.'Ферментативный гидролиз липидов 37
1.2.5. Ферментативный гидролиз фосфатов 38
1.3. Отличия между химическим составом ячменя и солода 38
1.4. Ферменты солода 44
1.5. Использование ферментных препаратов в производстве пива 50
1.6. Цель работы и постановка задачи исследований 61
2. Экспериментальные исследования 63
2.1. Характеристика исследуемых материалов 63
2.2. Методы исследований 66
2.2.1. Методы определения активности ферментных препаратов 66
2.2.2. Методы определения физико-химических показателей солода. 67
2.2.3. Методы определения физико-химических показателей несоложеных материалов 68
2.2.4. Методы определения физико-химических показателей хмеля и хмелевых препаратов 69
2.2.5. Методы определения физико-химических показателей сусла. 69
2.2.6. Определения углеводного состава сусла методом газожидкостной хроматографии высокой точности HPLC (ІМ) 70
2.2.7. Методы определения физико-химических показателей пива. 73
2.2.8. Методы контроля дрожжей 73
2.3. Исследования по определению оптимальных доз ферментных препаратов для приготовления пива с высоким содержанием несоложеного материала-ячменя 74
2.4. Исследования производства пива из солода второго класса с применением ферментных препаратов 90
2.4.3. Производственные испытания приготовления пива из солода второго класса с применением ферментных препаратов 101
2.5. Исследования применения ферментных препаратов для приготовления пива с высоким содержанием несоложеного материала (рис) 105
2.6. Экономическое обоснование применения солода второго класса и несоложеных материалов при производстве пива. 118
Список использованных источников
Ферментативный гидролиз пивоваренного сырья
При приготовлении солода расходуется определенное количество ценного крахмала на дыхание зерна, а также развитие зародышевого корешка. К этим потерям (7. 10%) следует добавить стоимость процесса соложения, потребность в воде, энергии, тепле и рабочей силе [77].
Ячмень является основным несоложеным сырьем, так как различные группы его веществ - белки или гемицеллюлозы атакуются и расщепляются ферментами солода. Кроме того, температура клейстеризации ячменного крахмала находится в области действия а-амилазы. В то же время расщепление гемицеллюлоз и их основной составляющей высоковязкого р-глюкана при обычных температурах затирания осуществляется не полностью, поэтому в интересах хорошего осветления сусла и еще больше фильтруемости пива, количество несоложеного ячменя не должно превышать 15. 25%.
В качестве несоложеного сырья должен применяться ячмень чистый и здоровый, без запаха плесневых грибов, не зараженный болезнями и семенами посторонних растений. Не играет роли ни вид ячменя (двух- или многорядный, яровой или озимый), ни содержание белка. Хотя оно влияет на выход экстракта [54].
Экономические проблемы производства солода связаны с качеством ячменя, высокой ценой энергоресурсов, недостаточной мощностью производства солода. В связи с этим, с целью снижения себестоимости пива, часть солода заменяют несоложеным сырьем, чаще ячменем, который по химическому составу ближе к ячменному солоду, чем зерно других культур, и меньше влияет на вкус пива [115,117,122].
Ячмень имеет сложный состав, который зависит от сорта, района произрастания, метеорологических и почвенных условий, массового соотношения отдельных частей зерна. Так, масса зародыша колеблется от 2,8 до 5%, цветочных пленок - от 6 до 17%. Ячмень состоит на 80.. .88% из сухого вещества и.из 12. 20% воды. Сухие вещества представляют собой сумму органических и неорганических веществ. Органические вещества в ос 11 новном состоят из углеводов и белков. Кроме того, они, содержат жиры, полифенолы, органические кислоты, витамины и др. Неорганические вещества - это фосфор, сера, кремний, калий, натрий, магний, кальций, железо, хлор. Некоторая часть их связана с органическими соединениями. К углеводам относятся крахмал и некрахмалистые полисахариды - целлюлоза, гемицеддюлоза, гумми-вещества (декстрины гемицеллюлоз), пектиновые вещества, сахариды (в алейроновом слое - сахароза, раффиноза, кес-тоза, изокестоза, в эндосперме - мальтоза, глюкоза, фруктоза) [77].
Средний химический состав ячменного зерна выражается следующими данными (в % на сухое вещество): крахмал 45. 70% (25. 30% амилоза и 70. 75% амилопектин); белок 7. 26%; пентозаны 7. 11%; сахароза 1,7. 2,0%; целлюлоза 3,5. 7,0%; жир 1,5.. .2,5%; зольные элементы 2,5.. .3,5% [54].
Методы определения активности ферментных препаратов
Эндо-Р-глюканаза и экзо-р-глюканаза (рис. 1.5. и 1.6.) являются наиболее термочувствительными ферментами. Они начинают инактиви-роваться уже при температуре 40С и к окончанию процесса сушки эндо-Р-глюканаза теряет свою активность на 40%, а экзо-Р-глюканаза - на 80% по сравнению со свежепроросшим солодом. В результате готовый солод проявляет незначительную цитолитическую активность. Цитолитиче-ские ферменты очень важны, особенно при использовании большого количества несоложеного сырья, так как в ячмене стенки клеток эндосперма, являющиеся объектом действия гемицеллюлаз и других цитолитических ферментов, не растворены, что в дальнейшем может стать причиной повышенной вязкости затора и ухудшения фильтрации.
Из представленных графических зависимостей (рисунки 1.1. 1.6) видно, что при сушке солод теряет большую часть своей ферментативной активности.
По данным ряда авторов высушивание свежепроросшего солода даже по режиму для светлого солода значительно снижает активность фермен 50 тов (общую осахаривающую способность солода на 23%, а-амилазную активность - с 74,5 до 66,4 ед., диастатическую силу - с 585,5 до 394,8 ед.) [14].
По данным Главарданова [17], большая часть изменений в зернах ячменя происходит еще в течение процессов производства солода. В этом случае ферменты солода в процессе затирания в условиях значительно отличающихся от условий процесса прорастания, не в состоянии произвести все изменения составных компонентов зернового эндосперма, которые необходимы для получения качественного сусла в условиях замены солода большим количеством несоложеного сырья. Это подтверждается фактом инактивации значительной части ферментов в процессе сушки свежепро-росшего солода. В связи с этим, очевидным является то, что при применении большого количества несоложеного сырья, необходимо изыскивать другие способы для компенсации действия ферментов. Это можно осуществить, применяя ферментные препараты. В связи с этим, очевидно, что при переработке солода с добавлением большого количества несоложеного сырья наиболее эффективным и экономичным приемом является использование ферментных препаратов.
Использование ферментных препаратов в производстве пива
Исследования по применению ферментных препаратов на стадии получения пивного сусла с несоложеными материалами проводились на протяжении многих лет в США, Великобритании, Франции, Польше, Японии, Индии, Румынии, Болгарии, Швейцарии, а также странах классического пивоварения - Чехии и Германии.
Из многочисленных публикаций последних лет известно, что за рубежом различные фирмы выпускают свыше 70 ферментных препаратов бак 51 териального, грибного и растительного происхождения специально для использования 30. 100% несоложеного сырья. Имеются определенные успехи и в нашей стране, однако следует отметить очень ограниченный ассортимент препаратов.
Возможности ферментной обработки возрастают при целевом сочетании отдельных препаратов, обладающих специальными свойствами. Практика использования таких мультиэнзимных композиций (МЭК) весьма полезна и имеет большое значение. Например, в нашей стране раньше чем в других странах, был разработан способ производства пива при замене 85. 100% солода несоложеным сырьем с использованием смеси препаратов из A. oryze и В. subtilis.
Известно, что в той или иной степени эффективны следующие препараты: бактериальные и грибные амилазы, протеазы фирмы Novo (Дания) (марки BAV240, ВР1.5). Для замены 85. 100% солода несоложеным ячменем при получении ячменных сиропов рекомендованы препараты бактериального или грибного происхождения Нарваназа и Протеаза 36N (Великобритания), а также препараты фирмы Naarden (Нидерланды) в различных соотношениях протеолитической и амилолитической активности.
Безусловно, ферментные препараты полезны в пивоварении для повышения белково-коллоидной стабильности пастеризованного пива. Исследовалась и возможность применения препаратов протеолитических ферментов в качестве стабилизаторов пива на стадии дображивания, т.е. воздействие протеаз на белковые вещества молодого пива с целью уменьшения их молекулярной массы и повышения стойкости к белковым помутнениям. В настоящее время положительное действие микробных протеолитических препаратов однозначно доказано.
В связи с дефицитом зерноресурсов представляет интерес поиск новых сырьевых источников и изыскание путей их эффективного использования в технологии продуктов брожения. Имеются сведения о применении с этой целью кукурузы и риса, пшеницы и ячменя. Показана перспектива применения сорго, сахарных сиропов, проса, крахмала тапиоки.
Наибольшее распространение в пивоваренной промышленности США получили кукуруза и рис, количество их в заторе составляет 30. 40%, реже 50%. Ферментные препараты при этом не используются. Это объясняется тем, что вырабатываемый в США солод имеет в 2. 3 раза более высокую амилолитическую (а- и Р-амилазную) активность, чем европейский солод.
В Европе несоложеное сырье применяется в значительно меньших количествах. Во Франции и Японии используется рис и кукуруза, а в Англии ячмень и пшеница,
Применение несоложеного сырья и ферментных препаратов в производстве пива запрещено законодательством Германии, Швейцарии, Норвегии и Греции. До 20. 30% несодоженых материалов разрешается использовать в пивоваренной промышленности Франции, Бразилии, Перу. В других странах применение несоложеного материала и ферментных препаратов законом не ограничивается [83,137,142].
При этом использовали следующие режимы затирания; цитолитиче-ская пауза (40С) - 20 мин, белковая пауза (52С) - 30 мин, мальтозная пауза (63С) - 30 мин, осахаривание (70С). Ферментные препараты вносили в затор при температуре 52 С.
Из табл. 2.21 видно, что введение ферментных препаратов в затор при приготовлении опытного сусла во всех вариантах способствовало достижению стандартных параметров качества сусла. С применением ферментных препаратов в заторе увеличивается конечная степень сбраживания. С точки зрения интенсификации процессов затирания (осахаривание и фильтрование), самые лучшие результаты были получены в образце 5 (опыт 4).
Продолжительность главного брожения в образце 5 (опыт 4) составила 6. 7 суток, вместо 8. 10 суток (в образце 2). Продолжительность процесса дображивания в пиве (образец 5) составила 14 суток вместо 15. 16 для 12,0 %-ого светлого пива (образец 2).
Содержание аминного азота (табл. 2.21) снижается в среднем на 20% в опытных образцах по сравнению с контролем. Тем не менее, полученного количества аминного азота оказалось достаточно, чтобы обеспечить необходимые условия для жизнедеятельности дрожжей. Поскольку при недостатке усвояемых азотистых веществ в сусле дрожжи начинают использовать собственные запасные аминокислоты, и интенсивность брожения падает. Во всех образцах готового пива определяли органолептические и фи 104 зико-химические показатели, энергетическую ценность (табл. 2.22. и приложение №1).
Исследования применения ферментных препаратов для приготовления пива с высоким содержанием несоложеного материала (рис)
Целью данных исследований является изучение возможности приготовления пивного сусла и пива из солода и риса с применением ферментного препарата.
Рис находит очень широкое применение в качестве сырья для пивоварения, В пивоварении в основном используется обрушенный рис. Преимущества использования риса в качестве несоложеного сырья состоит в высокой экстрактивности (92. 95% на сухое вещество), малом содержании растворимых белков, невысоком количестве жира, отсутствии Р-глобулина и антоцианогенов, которые участвуют в образовании помутнений пива.
Затирание проводили отварочным методом с соблюдением всех ферментативных пауз: белковая (при температуре 52С), мальтозная (при 63С), осахаривание (при 70С). Ферментный препарат добавляли при температуре 52С. В сусле определяли содержание аминного азота, углеводный состав, цвет, время осахаривания.
В условиях эксперимента сусло готовили следующим образом: в заторные стаканы вносили навески по 100 г измельченных зернопродуктов -солод высокого качества и рис соответственно 90 г и 10 г; 80 г и 20 г; 70 г и 30 г; 60 г и 40 г. Контрольным служило сусло, приготовленное из 100% солода высокого качества.
Варки опытных и контрольных образцов пива проводились из одной партии солода и настойным способом были получены 4 варианта сусла с массовой долей сухих веществ в начальном сусле 12,0%:
Режим внесения хмеля: первая порция (50%) - через 10 минут после начала кипячения; вторая порция (40%) — за 30 минут до окончания кипячения; третья порция (10%) - за 10 минут до окончания кипячения.
Физико-химический анализ готового пива проведен по ГОСТ Р 51174-98. Результаты представлены в таблице № 2.22.
Полученные результаты дают возможность сделать следующие выводы:
2. Основные физико-химические показатели укладывались в допускаемую величину отклонений по ГОСТ Р 51174-98.
4. По результатам дегустации можно утверждать, что получен новый сорт светлого пива (12,0%), который во всех вариантах (опыт 1, опыт 2, опыт 3) одновременно приемлем.
Читайте также: