Способы затирания



Процессы затирания, которых известно довольно много, были разработаны на основе практических данных. Только позднее стали приниматься во внимание соображения теоретического характера, а именно при желании получить из солода как можно больше экстракта в виде первого сусла и охмеленного сусла, состав которых наиболее соответствовал бы изготавливаемому типу пива.

По этим же причинам выбранный способ затирания изменяется в деталях в зависимости от типа и качества солода, состава производственной воды, производственного оборудования и т. п. При переработке одинакового сырья и воды с помощью различных способов затирания можно получить пиво различного качества. Поэтому нельзя проводить затирание по шаблону, однако, с другой стороны, нет необходимости изменять без видимых причин оправдавший себя способ затирания.

Декокционные способы

На начальной стадии ремесленного производства пива экстракт получали только путем настаивания при различной температуре. Точно неизвестно, когда в ЧССР начали кипятить отдельные части затора.

В первом чешском пивоваренном документе, каким является трактат "О пивоварении" (из хозяйственных книг Крыштофа Фишера 1679 г., переведенных с латинского языка Яном Варнером), изданный в 1706 г., есть только упоминание о кипячении трех или четырех частей затора, однако это еще не был отварочный процесс, а только вынужденный шаг, связанный с недостаточным объемом тогдашних котлов.

Точное описание трехотварочного способа опубликовал Поупье только в 1794 г. Оп первым привел также температуры отдельных отварок, а именно величины 37, 55, 58 и 63° R, которые немного отличаются от температур, позднее научно обоснованных. Поупье был решительным сторонником кипячения заторов, которое он обосновывал повышением выхода экстракта, улучшением качества и другими преимуществами. Вполне вероятно, что в это время на некоторых пивоваренных заводах еще применяли инфузионный способ.

Трехотварочный способ затирания.

Этот классический способ сохранился до наших дней и является основой разработанных позднее способов затирания.

Он дает надежные результаты и при переработке некачественного солода, поскольку при постепенном повышении температур проявляется действие всех важнейших ферментов, а кипячение густых частей заторов облегчает и переработку недостаточно растворенного солода. Однако этот способ требует много времени, что повышает расходы.

При трехотварочном способе дробленый солод затирается холодной водой и заторная масса запаривается горячей водой до 37-38°С. Этот процесс в основном применяется только при производстве темных сортов пива. Для светлого пива затирание проводят прямо в теплую воду так, чтобы температура заторной массы составила 37-38°С. Тем самым затирание сокращается за счет времени, необходимого для запаривания, и весь процесс продолжается 20-25 мин. Сразу же после окончания смешивания около Уз затора спускают в заторный котел. Необходимо, чтобы эта первая часть затора была наиболее густой консистенции.

Остальная часть затора остается в заторном чане, если он имеет хорошую теплоизоляцию при 35-37°С на все время переработки первой отварки, т. е. на 1,5-2 ч. При этой относительно низкой температуре не происходит существенных ферментативных процессов, однако кислотность медленно возрастает, отчасти в результате деятельности кислотообразующих микроорганизмов. При опытах с разной производственной водой был обнаружен рост кислотности в пределах, соответствующих снижению pH на 0,1-0,3.

Первая отварка между тем нагревается в котле приблизительно на 1°С за 1 мин. Между 50-55°С раньше вводили выдержку расщепления белков, так называемую пептонизирующую выдержку, продолжающуюся около 10 мин. Однако в ней нет необходимости, поскольку оставшаяся в заторном чане после перекачки второй отварки часть затора находится при указанной температуре довольно долго. При затирании плохо растворенного солода при достижении температуры 68-72°С или еще выше вводят следующую выдержку, при которой ожидают пока затор полностью не осахарится.

При переработке хорошо растворенного солода и эту выдержку можно исключить, однако, несмотря на это осахаривание контролируют реакцией на йод. После достижения 75°С отварку быстро доводят до кипения. При переработке темного солода первую отварку кипятят, как правило, 30 мин, а в отдельных случаях и дольше, у светлого солода 20- 30 мин. Дальнейшее кипячение при производстве темных сортов пива облегчает доосахаривание заторов и одновременно способствует более полному вкусу пива.

При производстве светлых сортов пива, наоборот, интенсивность окрашивания должна быть ниже, а менее продолжительное кипячение заторов способствует также улучшению вкусовых качеств пива. При кипячении затора в результате коагуляции выделяется часть белков, уничтожаются все присутствующие ферменты и микроорганизмы, и несколько повышается кислотность затора.

После кипячения первой отварки оставшаяся в чане часть хорошо перемешивается и к ней перекачивают прокипяченную часть затора. Перекачивание нельзя вести быстро, чтобы затор частично не запарился, а тем самым не были разрушены имеющиеся в нем ферменты. Перекачка длится обычно 10-15 мин. После основательного перемешивания температура затора в чане повышается до 50-54°С. Если он перемешан так, что вся часть прокипяченного затора пришла в соприкосновение с жидким 154 остатком, содержащем ферменты, в заторный котел из чана снова перекачивают 1/3 затора, самую густую (вторая отварка).

Оставшиеся 2/3 затора оставляют в чане при 50-52°С на 1 или 1,5 ч; важно, чтобы температура не снижалась ниже указанного предела. При этой температуре прежде всего действуют протеазы, однако начинается и расщепление крахмала. Температуры около 50°С благоприятны также для фосфатаз, из которых действует главным образом фитаза; при продолжительной выдержке кислотность затора возрастает и образуются буферные растворы, присутствие которых положительно влияет на течение дальнейших технологических процессов.

Вторую отварку нагревают в котле приблизительно при тех же условиях, что и первую. Однако разжижение и осахаривание крахмального клейстера происходит быстрее, поскольку вторая отварка содержит прокипяченные части первой отварки, а также следующую непрокипяченную часть затора с активными ферментами. Подогрев идет сначала медленно до 75°С, а потом температуру быстро доводят до кипения. Осахаривание контролируют реакцией на йод и, если процесс проводить правильно, нет необходимости дожидаться полного осахаривания.

При производстве темных сортов пива вторую отварку кипятят 30 мин, для светлых сортов - 15-20 мин. Еще до окончания кипячения второй отварки в заторном чане включают мешалку и только в хорошо перемешанную массу медленно перекачивают прокипяченную вторую отварку. Температура должна подняться до 64-65°С. Когда температура всего затора в чане выравняется, мешалку останавливают и в заторный котел из чана перекачивают необходимое количество жидкой третьей отварки.

Объем первой и второй отварки достаточно определять приблизительно; обычно выпускают около 1/3 общего объема. При этом не является недостатком, если при перекачивании прокипяченной отварки в чане достигается необходимая температура, а в котле еще есть небольшой остаток. У котлов с прямым обогревом даже необходимо, чтобы дно осталось закрытым. А вот третью отварку нужно перекачивать в чан из заторного котла без остатка, и поэтому необходимо определять ее объем более точно. Для этого используют следующую формулу:

где м - определяемый объем части затора, спущенного в котел, гл;

М - общий объем заторной массы в чане, гл;

T - температура, которая должна быть достигнута при перекачивании прокипяченной части затора;

t - начальная температура.

Температура T обычно бывает на 2-3°С выше, чтобы компенсировать тепловые потери при перекачивании. Можно также учитывать и температуру прокипяченного затора, но вместо 100°С только 90°С, так что формула примет следующий вид:

В заторном чане после выпуска третьей отварки в заторный котел на 1-1,5 ч остается часть затора при оптимальной температуре для осахаривающей β-амилазы (60-65°С). Твердые части солода при кипячении в обоих предшествующих отварках стали доступными для действия ферментов, и поэтому при переработке плохо растворенного солода образуется избыток мальтозы. Это проявляется внешне в потемнении поверхности заторной массы.

Жидкая третья отварка может нагреваться в котле быстрее, так как содержит только небольшое количество неосахаренного крахмала и кипятится обычно 10-15 мин. При кипячении происходит разрушение ферментов и приостанавливается их дальнейшее действие. После перекачки третьей отварки из заторного котла в чане должна быть достигнута температура 75-78°С.

Более высокие температуры непригодны, поскольку инактивируются оставшиеся ферменты и тем самым не обеспечивается доосахаривание остатков крахмального клейстера, которые освобождаются из солодовых оболочек. В чане заторная масса основательно перемешивается, чтобы по всему объему выравнялась температура, и перекачивается в фильтрационный чан или фильтр-пресс. Тем самым заканчивается осахаривание, которое у трехотварочного способа продолжается 5,5 и 6,5 ч. Температурные изменения графически представлены на рис. 26.

Рис. 26. Диаграмма трехотварочного способа осахаривания: 1 - котел; 2 - чан

Трехотварочный способ имеет некоторые технологически важные преимущества. Основательное перемешивание и кипячение заторов ускоряет процессы растворения. Продолжительные выдержки, при которых заторная масса и отварки остаются в заторном чане, благоприятны для химических и ферментативных реакций. Изменяя соответствующим образом время и температуру при этих выдержках, а также время кипячения, можно регулировать действие ферментов и тем самым изменять состав охмеленного сусла главным образом до достижимой степени сбраживания (отношение сахаров к несахарам) и степени расщепления белков.

При затирании дробленого солода холодной водой и удлинением в связи с этим процесса затирания в раствор переходит больше веществ из оболочки (каучукообразных и дубильных), которые влияют на вкус и пенистость пива. При трехотварочном способе можно перерабатывать дробленый солод грубого помола, а также плохо растворенный солод без снижения выхода экстракта.

Грубый помол облегчает фильтрацию сусла и дает лучшие результаты при выщелачивании дробины. Отмечается, что после перекачки прокипяченной первой отварки снижается активность ферментов на 77% по сравнению с заторной массой, второй отварки - на 56% и после третьей - на 26%.

Однако этот факт не является решающим, поскольку ферменты действуют также в период выдержек в затором чане и прокипяченная третья отварка может осахариться и при пониженном действии ферментов. Большим недостатком трехотварочного способа является трудоемкость, продолжительность и повышенное потребление энергии. Для современных солодов высокого стандартного качества, получаемых из тонких селекционных ячменей, не требуется трехотварочный способ затирания.

Двухотварочный способ затирания.

Двухотварочный способ наиболее приемлем при производстве светлых сортов пива. При затирании в теплую воду и кипячении двух отварок вместо трех получают сусло более светлого цвета и тонкого вкуса.

Двухотварочный способ более выгоден, чем трехотварочный и имеет несколько вариантов.

Как правило, затирание проводят в теплой воде от 35 до 37°С, а затор нагревают до 50-52°С. Первую часть затора (первая отварка) объемом несколько больше 1/3 всей массы спускают в заторный котел и медленно нагревают на 1°С за 1 мин до 70-74°С. После осахаривания затор доводят до кипения и кипятят 20-30 мин. Остаток затора в чане тщательно перемешивают и при постоянном перемешивании к нему медленно перекачивают прокипяченную первую отварку с таким расчетом, чтобы была достигнута требуемая температура 64-70°С (регулируется объемом отварки). После выравнивания температур в заторный котел спускают вторую, тоже густую часть затора (вторая отварка).

Если в котле остался остаток от первой отварки, его нужно охладить холодной водой, чтобы помешать инактивации ферментов в спущенной в котел второй отварке. Вторую отварку можно нагревать быстрее, а если осахаривание удовлетворительное, то быстро доводят ее до кипения и кипятят 15-20 мин, а затем пе рекачивают в заторный чан и выдерживают при 75-78°С.

Биохимические процессы носят такой же характер, как и при трехотварочном способе осахаривания. Весь процесс продолжается от 4 до 4,5 ч. Ход затирания в две отварки виден из диаграммы на рис. 27.

Рис. 27. Диаграмма двухотварочного способа затирания: 1 - котел; 2 - чан

При переработке солода короткого ращения плохо растворенного лучше проводить затирание в холодной воде и медленно нагревать до 50-52°С. В зависимости от необходимости для пер вой отварки можно применять удлиненную пептонизирующую выдержку, выдержку на осахаривание для этой отварки также можно удлинять и, наконец, отварку в заторном котле можно нагревать медленнее. Одновременно в заторном чане тем самым удлиняется время выдержки оставшейся части затора, которая стимулирует процесс растворения. Если перерабатывать хорошо растворенный солод и необходимо ограничивать расщепление белков, то выдержку в чане при 50-52°С можно сократить.

Поддерживая температуру в интервале 62-72°С для перекачки первой отварки, можно изменить соотношение сахаров и несахаров. Механическому составу дробленого солода для двухотварочного способа следует уделять больше внимания. Дробленый солод не должен содержать большие фракции крупной крупки; их присутствие затрудняет осахаривание и может стать причиной низкого выхода экстракта. Двухотварочный способ применяется для производства светлых сортов пива не только в ЧССР, но и во всех европейских странах.

Одноотварочный способ затирания.

Одноотварочный способ затирания рекомендовал и подробно описал Баллинг уже в 1854 г. Этот способ заключался в следующем: 100 кг дробленого солода затирали в 420 л воды, нагретой до температуры 62,5°С; температуру заторной массы снижали после затирания до температуры 58°С. Около половины густого затора спускали в котел и медленно нагревали до температуры 75°С. Потом доводили до кипения и кипятили 30 мин или больше. После кипячения отварку добавляли к затору в заторном чане и затор выдерживали при температуре 75°С.

В качестве еще одной возможности Баллинг рекомендует проводить затирание половины солода (соотношение 50 кг на 210 л воды) в заторном чане при температуре 62,5°С и вторую половину в котле (снова соотношение 50 кг солода на 210 л воды) при температуре 50-62,5°С. Заторную массу при постоянном перемешивании медленно нагревают до 75°С и потом доводят до кипения; время кипячения и последующей выдержки затора такие же, как и в первом варианте.

Способ, предложенный Баллингом, рекомендовали с небольшими изменениями известные пивовары Ержичка и Ходоунский. Но этот способ в ЧССР не прижился и только спустя 50 лет был применен на практике берлинским профессором Виндишом, как сокращенный способ затирания с высокими температурами.

Одноотварочный способ затирания имеет несколько вариантов. Дробленый солод затирать в чане в холодной воде и нагревать до температуры 50°С или сразу затирать в теплой воде. Около половины густой части затора спускают в заторный котел и нагревают сначала до температуры осахаривания 65 и 68°С, потом до 75°С и доводят до полного осахаривания. Затор кипятят 30 мин, перекачивают к остатку заторной массы, находящейся в чане, весь затор выдерживают при температуре 75-78°С.

При другом способе дробленый солод затирают прямо в заторный котел при температуре 50°С. Если это необходимо, то вводят пептонизирующую выдержку 15-20 мин, потом заторную массу нагревают до температуры 75°С, и оставляют до осахаривания и осаждения дробины. Затем около половины отстоявшегося сусла сливают с поверхности котла в заторный чан как диастатическую вытяжку. Оставшуюся в заторном котле густую часть затора нагревают до кипения и кипятят 30-45 мин. Между тем диастатическую вытяжку в чане несколько охлаждают. Прокипяченный затор медленно добавляют к ней так, чтобы температура не превысила 78°С (рис. 28).

Хорошего выхода экстракта при таком процессе можно добиться только в случае переработки хорошо растворенного солода или солода перерастворенного. Общее время процесса затирания при одноотварочном способе недостаточно для того, чтобы процессы растворения при переработке плохо растворенного или плохо измельченного солода протекали правильно. Одноотварочный способ затирания используют во многих странах главным образом при одновременной переработке заменителей солода, о чем будет сказано далее.

Рис. 28. Диаграмма одноотварочного способа затирания: 1 - котел; 2 - чан

Способ раздельного затирания составных частей дробленого солода. Эти способы обеспечивают раздельную переработку оболочки крупной крупки и муки. Наиболее известен способ Кубесса, направленный в первую очередь на переработку крупной крупки, которая создает наибольшие трудности при затирании. Крупку затирают в заторный котел при температуре 48°С и медленно нагревают. Можно вводить пептонизирующую выдержку или нагревание проводить сразу до температуры 70°С и затор осахаривать 20 мин. Поскольку крупка оседает на дно, при нагревании нужно интенсивно перемешивать.

Затор кипятят 30 мин. Между тем в чане в теплую или холодную воду затирают оболочку, основательно перемешивают и затем к ней добавляют прокипяченную крупку. Температура тем самым поднимается до 70-75°С и клейкостеризованные части прокипяченной крупки осахариваются под действием амилаз из затора оболочки. Третья часть дробленого солода, т. е. мелкая крупка и мука разжижаются и осахариваются очень быстро.

Ее можно добавлять или в сухом виде к обеим частям затора, находящегося в чане, или после спуска первых двух частей затора в котел, затирать с водой в чане и после этого спускать в котел. Объединенные три части затора при постепенном перемешивании нагревают в котел до температуры осахаривания 75-78°С и осахаренный затор перекачивают в фильтрационный чан. Благодаря тому что оболочку не кипятят, она меньше повреждена и образует хорошо проходимый фильтрующий слой.

В результате необходимости сортировки и отдельного хранения трех составных частей дробленого солода требуется определенная перестройка обычного оборудования и весь процесс становится сложнее, чем обычное осахаривание. На современных шестивальцовых дробилках можно получать солод, в котором нет крупной крупки такого размера, которая вызывала бы трудности при затирании. Оболочка, измельченная осторожно и хорошо, легко отделяется.

Поэтому можно поступать так, что при дроблении от остального дробильного солода отделяется только оболочка. Основную часть дробленого солода перерабатывают обычным способом, а оболочку затирают в чане только после спуска последнего затора в котел, основательно перемешивают и при температуре около 60°С быстро насыщают водой; если оболочка хорошо измельчена, то имеющиеся в ней остатки крахмала при обычно принятых температурах и паузах клейстеризуются и осахариваются.

Вопрос некипячения оболочки имеет много сторонников. Как уже говорилось, улучшается фильтрующая способность дробины и в сусло переходит меньше дубильных веществ и веществ, придающих пиву резкий вкус. Однако вещества этого типа переходят в сусло и при выщелачивании дробины, и поэтому отделение оболочки не имеет большого значения, особенно при переработке солодов из тонкопленочных ячменей, как это имеет место в ЧССР. Варочные процессы с затиранием по способу Кубесса и подобному ему способу Мерца в последнее время проводил Бозевитц [4]. Он пришел к выводу, что в случае отделения оболочки пиво имеет более пустой вкус, отличающийся от вкуса пива обычных типов.

Остальные способы затирания.

При укороченном способе затирания (по Виндишу), который приведен только для переработки хорошо растворенных солодов, затирание проводят при температуре 62°С в хорошо изолированном чане или заторном котле, чтобы удерживалась высокая температура заторной массы; тем самым ограничивается действие протеаз. Густую часть затора кипятят только 5 мин, что считается достаточным для хорошо растворенных солодов. После перекачки первой отварки температура в чане поднимается до 70-72°С, после перекачки второй отварки - до 75-78°С.

Затирание по Шмитцу обеспечивает фильтрацию первого сусла и промывной воды при температурах 95-98°С; тем самым процесс фильтрации ускоряется, поскольку горячее сусло имеет более низкую вязкость. Однако сусло в котле должно доосахариваться. После затирания солода дают осесть оболочке вместе с остальными грубыми частями дробленого солода и во вспомогательную емкость отводят около 3% ее от общего объема затора в виде диастатической вытяжки. Потом затирание проводят нормально, т. е. весь затор спускают в котел и медленно нагревают до температуры пептонизации и потом до температуры осахаривания, наконец, доводят до кипения и кипятят от 40 до 60 мин.

Кипящий затор перекачивают в фильтрационный чан и после отстаивания фильтруют. Дробину выщелачивают горячей водой. При таком способе весь процесс фильтрации сокращается наполовину. При стекании в котел первое сусло и промывная вода охлаждаются водой в специальном устройстве до температуры 75°С; к охлажденному суслу из дополнительной емкости добавляют диастатическую вытяжку. Перед нагреванием до кипения надо выждать пока полностью осахарится первое сусло и промывная вода; тем самым экономия во времени, достигнутая при фильтрации, несколько сокращается.

Кроме названных способов затирания известны и другие способы, а главным образом их варианты. Например, включают белковые паузы различной продолжительности, чтобы добиться более глубокого расщепления белков. Выдержки при низких или высоких температурах осахаривания существенно сокращают или удлиняют, чтобы увеличить долю мальтозы или декстринов. Дробленый солод из солодов короткого ращения или трудноперерабатываемых солодов предварительно замачивают на 6-10 ч в холодной воде (так называемое экстрагирование), чтобы облегчить переработку и повысить выход экстракта. По этим же причинам заторы иногда кипятят под давлением.

Затирание всегда должно быть приспособлено к местным условиям, и поэтому для него не могут быть разработаны повсеместно действующие инструкции. Используя некоторые указанные способы можно улучшить процесс затирания, однако некоторые мероприятия, такие, как предварительная замочка дробленого солода, или кипячение заторов под давлением, можно использовать только в особых случаях, поскольку они часто отрицательно влияют на вкусовые свойства пива.




Flag Counter