Охлаждение и осветление сусла

В горячем охмеленном сусле полностью отсутствует кислород, в нем содержатся грубые взвеси, которые образовались при кипячении его с хмелем. Размер взвешенных частиц может составлять от 30 до 80 мкм. Если от них не избавиться, они могут затруднить последующую фильтрацию пива или, что еще хуже, осесть при брожении на стенках дрожжевых клеток – «оклеить», «облепить» их, т.е. нарушить их проницаемость, затрудняя диффузию сахаров в клетку. В этом случае брожение может ухудшиться или совсем затухнуть. Наличие взвесей отрицательно влия­ет на дображивание пива и коллоидную стойкость готового продукта.

С по­нижением температуры осаждаются грубые взвеси и выделяются тонкие взвеси, сусло насыщается кислородом, что благоприят­ствует нормальному размножению дрожжей и полному выделе­нию коагулируемых белков.

Цельюохлаждения и осветления сусла является понижение его температуры, насы­щение сусла кислородом воздуха и осаждение взвешенных частиц.

В зависимости от методов брожения (низовое или верховое) сусло охлаждают до температуры 6-7 или 14-16 °С.

Способы и технологические приемы ох­лаждения и осветления сусла  Различают такие способыосветления сусла как седиментация под действи­ем силы тяжести (отстаивание), при которой разделение осуще­ствляется благодаря разнице между относительной плотностью жидкой и твердой фаз, и седиментация под действием центро­бежной силы, которая превышает силу тяготения в 3000-4500 раз (для современных сусловых сепараторов), вследствие чего скорость оседания тонких суспензий значительно повышается.

Для подготовки сусла к брожению применяют комби­нированную установку, состоящую из двух аппаратов: первый для удаления грубых взвесей (осадка) и второй для охлаждения сусла до заданной температуры брожения. Таким образом, охлаждение сусла производят в две стадии.

Первая стадия - охлаждение горячего сусла до 60-70 °С - обычно может про­исходить, например, в отстойном (осадочном) аппарате и продолжается 1,5-2 ч, т.е. сравнительно медленно. Он представ­ляет собой стальной цилиндрический резервуар с плоским, слег­ка наклонным дном и сферической крышкой. В крышке аппарата установлена вытяжная труба, под которой укреплен распределительный конус. Для охлаждения сусла служит стальной змеевик, размещенный внутри резервуара. Для декантации охлажденного и осветленного сусла в аппарате имеется шарнирно закреплен­ный подвижный трубопровод с поплавком.

Время нахождения сусла в отстойном аппарате сократить нельзя, так как для осаждения грубых горячих осадков необходимо не менее 2 ч. В отстойном чане, который пришел на смену холодильной тарелке, уже использовался охлаждающий элемент, заполняемый проточной водой. По нему тонким слоем, самотеком, стекало сусло. В этой системе начала использоваться система аэрации сусла стерильным воздухом.

После спуска сусла из отстойно­го аппарата отстой направляют по закрытому трубопроводу в закрытый сборник, из которого сжатым воздухом подают в фильтр-пресс. Отстойное сусло стерилизуют, охлаждают и затем направляют в бродильный аппарат, добавляя его к основному суслу.

Для осветления сусла используют также центробежные сепа­ раторы, которые позволяют быстро получить прозрачное сусло и сократить потери экстракта с отстоем. Сепараторработает на принципе применения центробежных сил, за несколько секунд отделяя взвеси от сусла. Особое внимание при работе с сепаратором специалисты настоятельно рекомендуют уделять центровке его ротора. Частота вращения ротора должна строго соответствовать величине, указанной в паспорте оборудования. Кинетическая энергия вращающегося ротора чрезвычайно велика, если он сорвется - последствия могут быть очень серьезными. При появлении вибрации, стука или резком изменении частоты вращения ротора сепаратор немедленно останавливают.

Наиболее приемлемой технологией сегодня, по мнению специалистов, является процедура осветления пивного сусла в вирпуле (гидроциклоне). В нем отделение белкового и хмелевого осадков достигается гидродинамическим воздействием.

Аппарат представляет собой большой закрытый резервуар с плоским, но несколько наклон­ным днищем. Горячее сусло подается в аппарат с одной или двух сторон тангенциально направленной струей со скоростью 10 м/с и закручивается. Сусло приходит во вращательное движение. Возникшая центробежная сила собирает взвеси и хлопья белка в центре емкости, где образуется осадочный конус. Этот эффект иногда называют «эффектом чашки чая» - точно так же в центре чашки после помешивания собираются частичек заварки. Впервые он был применен в пивоварении еще несколько десятилетий назад. Сегодня это наиболее простой и действенный метод удаления скоагулировавшего белка из сусла.

В данном аппарате на осветление сусла уходит около 20 мин. Вообще же нормальным временем осветления считается интервал в 40 мин. После того как твердые частицы осядут, сусло становится прозрачным (осветленным). Оно откачивается сверху - по мере увеличения его прозрачности. Достоинством гидроциклона является стерильность процесса, так как в аппарат поступает горячее сусло и выходит из него с  температурой  90 °С.

Вторая стадия - быстрое охлаждение с 70-60 до 6-16 °С - осуществляется в автоматизированном закрытом пластинчатом теплооб­меннике. Он удобен в обслуживании и эффективен.

Такой охладитель состоит из тонких штампованных стальных пластин, нанизанных на две продольные опорные стойки. На каждой пластине расположены резиновые уплотнители-прокладки. Когда стопа пластин сжимается вместе (при помощи опорной плиты и винтового зажима), она образует единый пакет (блок). Отверстия в пластинах и уплотнители располагаются таким образом, что в пакете охладителя образуются две системы каналов. По одной идет сусло, по другой - солевой раствор или вода. Приблизительно две трети блока охлаждается водой, одна треть - рассолом.

После охлаждения производится аэрация сусла - не­посредственно в трубопроводе или аппарате предварительного брожения в него впрыскивается стерильный воздух, необходимый для дрожжевых клеток.

В зависимости от сорта пива потери экстракта в варочном цехе составляют от 2,6 до 2,8 %, а потери в пивной и хмелевой дробине (к объему горячего сусла) на стадии осветления и ох­лаждения сусла — от 5,5 до 7,0 %, в том числе 4 % - мнимые потери объема в результате сжатия сусла при его охлаж­дении от 100 до 20 °С.

Для более полного удаления белков из сусла могут использоваться осветлители сусла типа «ирландского мха» (изготавливаются из морских водорослей). Они добавляются за 10-15 мин до конца кипения в сусловарочный котел или уже при перекачке сусла в гидроциклон.

Для добавочного осветления сусла также могут использоваться силиказоли кремниевой кислоты. Они связывают белковые соединения в гидрогель.

Силиказоли добавляются не только в охмеленное сусло, но и после завершения сбраживания, перед началом холодной стабилизации пива или перед фильтрацией. Необходимое количество силиказолей берется из расчета 50 см³ золя на гектолитр пива.

Превращения при охлаждении и  осветле­нии сусла  В сусле остаются скоагулированные белки, которые находятся в состоянии грубого осадка и тонких взвесей (суспен­зий). При понижении температуры они осаждаются. Крупные взвеси осаждаются на протяжении всего процесса охлаждения сусла. Тонкий осадок образуется при снижении температуры до 6-7 °С.

Грубый осадок адсорбирует в значительных количествах железо, медь и другие тяжелые металлы и тем самым предохраняет от их вредного действия дрожжи и пиво, в котором они могут быть причиной коллоидного помутнения. 

С понижением температуры (ниже 60 °С) прежде прозрачное сусло начинает мутнеть. Часть веществ, которые хорошо растворялись в горячем сусле, стано­вятся нерастворимыми и выделяются в холодном сусле. Насту­пающее помутнение обусловлено наличием мельчайших частиц  диаметром примерно 0,5 мкм. Тонкий осадок на 35 % состоит из ду­бильных веществ и  на 65 % из β-глобулина.

Особенно важно выделить из сусла белково-дубильные соединения. Если белково-дубильные соединения остаются в сусле, поступающем на брожение, то сусло приобретает опалесцирующий или мутный вид. При попадании этих соединений в аппараты дображивания в пиве возникает помутнение, которое трудно устранить.

При высоких температурах кислород расходуется на окис­ление органических веществ (мальтозы, глюкозы, фруктозы, азотистых соединений, горьких веществ и хмелевых смол, тани­на). При окислении глюкозы образуется глюконовая кислота, при окислении фруктозы — муравьиная, щавелевая и винная кислоты. В течение 1 ч 1 дм³ сусла способен химически связать 6,4 мг кислорода.

При высоких температурах (85 °С) химически связывается в 5 раз больше кислорода, чем при средних температурах (45 °С). Ниже 40 °С практически никакого окисления в сусле не происходит. Вследствие окислительных процессов сусло стано­вится несколько темнее, а хмелевой аромат и хмелевая горечь значительно ослабляются.

Растворение кислорода, необходимого для дрожжей, возможно лишь при низкой темпера­туре, в сусле оно начинается с температуры ниже 40 °С.

Сусло с температурой 20-40 ^оС является благоприятной средой для инфицирующей микрофлоры, так как эти условия наиболее оптимальны для размножения вредных для пива микроорганизмов (сарцин, уксуснокислых, молочнокислых и др. бактерий. При брожении, когда в сусло будут введены дрож­жи, возможность инфицирования уменьшается. Для предотвра­щения инфицирования сусло нужно быстро охладить до устано­вочной, начальной температуры брожения 6-7 °С.

Охлаждение сусла сопровождается испарением некоторого ко­личества воды, что приводит к уменьшению его объема и по­вышению концентрации.

Начальная концентрация охлажденного пивного сусла, его кислотность и цветность должны соответствовать виду пива.

Контрольные вопросы.

1. Как производится подработка и дробление солода и несоложеного сырья?

2. Каковы отличия настойного и отварочного способов затирания?

3. Охарактеризуйте технологические режимы разных способов зати­рания?

4. Какие процессы протекают при затирании?

5. Охарактеризуйте основное оборудование, применяемое для фильтрования затора?

6. Каковы особенности кипячения сусла с хмелем?

7. Какие процессы протекают на данной стадии технологии производства пива?