Обоснование и разработка технологии пшеничного солода и пива из пшеницы приморской селекции

Во введении обоснована актуальность выбранного направления
диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость.
В первой главе «Особенности проблематики использования пшеницы в солодовенной и пивоваренной промышленностях» дана характеристика сырья для получения солода и пива. Отмечены особенности процессов получения солода, затирания пивного сусла его сбраживания.
Во второй главе «Организация работы, материалы и методы исследований» представлена структурная схема исследований (рис. 1), отражающая порядок проведения экспериментов.
Объектами исследований являлись зерно пшеницы яровых сортов Приморская 14, 21, 39 , 40, 87, 108 и озимого сорта Московская 39; солод, полученный из пшеницы Приморская 39, 40, 87; ячменный солод JoeWhiteMaltings (Австралия), ЦинДао (Китай), Weyermann (Германия), пивное сусло, полученное из 100% пшеничного солода, из 100% ячменного солода и из смешанной засыпи 60%/40%; дрожжи сухие пивоваренные Saccharomyces cerevisiae Safbrew WB-06, Safbrew S-33, Safale S-04, Coopers, Munich, «RASSE BLB» (Германия, лаборатория BLB), пшеничное пиво с использованием перечисленных рас дрожжей, ячменное пиво.
Для определения физиологических и физико-химических характеристик зерна пшеницы, физиологических параметров дрожжей и технохимических параметров качества солода, пивного сусла и пива использовали методы регламентированные ГОСТ, методы European Brewing Convention (EBC), методы Mitteleuropäische brautechnische Analysenkommission (MEBAK).
Статистическую обработку проводили с использованием программ Microsoft Excel и IBM SPSS Statistics. Общая схема исследований представлена на рис. 1.
обобщением результатов научных
исследований
Планирование эксперимента, выбор объектов и методов исследований Оценка технохимических и физиологических показателей качества зерна
пшеницы
пшеницы
Физико-химический анализ пшеничного солода
Разработка и обоснование режима затирания пшеничного солода
Получение пива с использованием пшеничного солода
Анализ источников литературы, технической, патентной, нормативной документации по теме исследований, формулирование цели и задач
Разработка и обоснование режимов солодоращения зерна
Разработка технологии, технологической схемы и технической документации получения пшеничного солода
Исследование характеристик дрожжей Saccharomyces cerevisiae и выбор режима сбраживания
Органолептический и физико-химический анализ качества пива с использованием пшеничного солода
Разработка и обоснование режимов сушки пшеничного солода
Разработка технологии, технологической схемы и технической документации получения пшеничного пива
Апробация в производственных условиях технологии получения пшеничного солода и пива
Рисунок 1 – Структурная схема исследований
Пшеничный солод получали комбинированным способом (первые двое суток использовали воздушно-водяной способ, далее использовали воздушно- оросительный способ), варьируя температуру проращивания, степень замачивания и продолжительность проращивания, а также время и температуру сушки. Пивное сусло получали, варьируя количество засыпи, температуру затирания и продолжительность ферментативных пауз. Пивное сусло сбраживали расами верховых дрожжей перечисленных в объектах
исследований. Брожение и дображивание проводили в разных емкостях (0,5 л; 1,5 л; 5 л; 5000 л) при 19 oС.
Апробацию разработанных технологий пшеничного солода и пшеничного пива проводили на предприятии ООО «Пивзавод «ВИКБИР».
В третьей главе «Разработка технологии солода и пива из пшеницы приморской селекции» были исследованы по физико-химическим показателям 6 сортов яровой пшеницы: Приморская 14; Приморская 21; Приморская 39; Приморская 40; Приморская 87; Приморская 108 и 1 сорт озимой пшеницы Московская 39. С данными сортами было проведено проращивание. В пшенице определяли массовую долю влаги, белка, крахмала, массу 1000 зерен, водочувствительность, энергию и способность к прорастанию. Были отобраны два сорта пшеницы Приморская 39 и Приморская 40 с наименьшим содержание белка 12,6±0,5 % и 12,1±0,6 % со средней водочувствительностью 32±1 % и 21±1 %.
Оценка сортов Приморская 39 и Приморская 40 на протяжении нескольких лет показала прямую зависимость содержания белка в зерне от гидротермического коэффициента (ГТК). При значении ГТК от 1,4 до 2,2 содержание белка составляло 12,1-15,8 % (табл. 1).
Таблица 1 – Характеристика зерна пшеницы Приморская 39 и Приморская 40 в зависимости от года урожая
Года ГТК
2007 1,4 2009 2,2 2010 1,8
2007 1,4 2009 2,2 2010 1,8
Содержание влаги, % Содержание белка, % СВ
Приморская 39 9,64±0,07 12,61±0,81 10,73±0,06 14,14±0,14 11,57±0,15 13,16±1,14
Приморская 40 9,42±0,07 12,10±0,90 12,22±0,05 15,81±0,53 11,04±0,59 15,31±1,19
Содержание крахмала, % СВ
58,40±2,74 60,57±2,33 64,11±3,59
61,30±3,52 55,34±4,15 63,32±3,65
Был выделен озимый сорт пшеницы Московская 39 с относительно низким содержанием белка 12,87±1,04 %, но по показателю массы 1000 зерен недостаточно крупный для солодоращения. В первые 48 часов проращивания пшеницы воздушно-водяным способом происходили резкие изменения содержания влаги в зерне (табл. 2).
Зерно быстро поглощало и отдало влагу, из-за отсутствия семенной оболочки. Поэтому было исключено третье замачивание пшеницы, и до завершения проращивания проводились только орошения (воздушно- оросительный способ).

9
Таблица 2 – Сравнение динамик содержания влаги при солодоращении
Показатель
Время, ч 0
27
33
72 110
∆X = ±0,37
Приморская 39
9,64
27,9 33,32 38,43 40,06 42,1 40,6 48,01
Сорт Влажность, %
Приморская 40
9,42 24,91 31 33,4 36,46 37,73 38,89 44,6
По достижении степени замачивания 44-48 % пшеничного солод показывал высокие показатели числа Кольбаха 42-52 %. У готового солода была высокие значения экстрактивности – более 80 % и диастатической силы – 350-450 ед. °WK., содержания аминного азота – более 230 мг/100 г экстракта (табл.3).
Таблица 3 – Физико-химические показатели пшеничного солода Сорт
Показатель
Массовая доля влаги, %
Массовая доля экстрактивных веществ на СВ, %
Массовая доля белковых веществ в солоде на СВ, %
Массовая доля растворимых белков на СВ, %
Число Кольбаха, %
Содержание аминного азота, мг на 100 г экстракта
Диастатическая сила, ед. °WK Время осахаривания, мин Вязкость сусла, мПа•с
рН сусла
Титруемая кислотность
Цветность лабораторного сусла, ед. ЕВС *- нет данных
Приморская Приморская Приморская 39 40 87
8,1±0,3 85,9±0,2
12,9±0,3
6,4±0,1
52,3±1,9
296,0±6,0
423,9±10,7 13,0±1,0 1,5±0,1 6,2±0,1 1,5±0,1
15,1±0,2
6,0±0,3 80,1±0,2
14,2±0,4
6,1±0,1
42,6±1,79
–*
351,3±16,1 14,0±1,0 1,6±0,1 6,1±0,10 1,12±0,10
–*
8,8±0,4 85,6±0,2
14,8±0,4
6,4±0,1 43,4±1,8 291,0±4,0
450,4±13,3 14,0±1,0 1,5±0,1 6,2±0,1 1,5±0,1
12,2±0,1
Значительное влияние на качество готового солода оказывали: температура и продолжительность солодоращения, проведение ворошений и орошений, а также условия сушки солода.
По результатам экспериментов было сделано заключение, что сорта яровой мягкой пшеницы Приморская 39, Приморская 40 и Приморская 87 обладают низкой вязкостью сусла и высокой способностью к растворению белка.
С целью оптимизации физико-химических показателей пшеничного солода были исследованы условия солодоращения для определения оптимального режима. В ходе исследований изменяли два параметра: температуру и продолжительность проращивания (рис. 2). Проращивание зерна пшеницы Приморская 40 прекращали, когда проросток достигал 2/3-3/4 длины зерна. При проращивании пшеницы ежедневно контролировали следующие показатели: влажность, потери сухих веществ в результате дыхания, потери сухих веществ на формирование ростков и проростка, общие потери сухих веществ, уровень азотистых веществ в зерне, уровень свободного аминного азота.
19 17 15 13 11
y = -x + 20
y = 15
y = x + 10
12345 Продолжительность проращивания, сут
Режим 1 – стандартный при постоянной температуре
Режим 2 – высокие убывающие температуры
Режим 3 – низкие возрастающие температуры
Рисунок 2 – Температурные режимы солодоращения
Массовая доля влаги 40 % в зерне во втором режиме была отмечена на 28 ч, для первого режима это время ставило 38 ч, для третьего режима 48 ч (рис. 3). Разница продолжительности достижения минимальной степени замачивания между режимами составлял 10 ч. В третьем режиме солодоращения не происходило резкого увеличения содержания влаги после второго замачивания (на 18 ч), а происходило равномерное увеличение влажности в зерне, его набухание и прорастание. В то время как, для первого режима возрастание влаги происходило с 28,8 % до 38 %, а для второго режима с 31,5 % до 41,2 %.
55 50 45 40 35 30 25 20 15 10
R2 =
0.9467
R2 = 0.9493
R2 = 0.9309
0 10
20 30 Режим 1
40 50
60 70 80 90
100 110 120 130 Режим 3
Продолжительность солодоращения,ч
Режим 2
Рисунок 3 – Изменение содержание влаги в зерне во время солодоращения
Массовая доля влаги, %
Температура, °С
Максимальная степень замачивания солода была получена с использованием третьего режима (при низких температурах). Исходя из полученных данных, для проращивания приморской пшеницы подходит комбинированный способ проращивания: воздушно-водяной способ в течение первых 24-48 ч с последующим орошением.
По достижению требуемых размеров проростка, солод сушили до содержания влаги ≈4 % и оценивали массовую долю потерь (рис. 4).
30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 55 00
1 сут 2 сут 3 сут 4 сут 5 сут Продолжительность солодоращения, сут
Режим 1 (общие потери)
Режим 3 (общие потери)
Режим 2 (потери на ростки и проростки)
Режим 2 (общие потери)
Режим 1 (потери на ростки и проростки) Режим 3 (потери на ростки и проростки)
Рисунок 4 – Изменение массовой доли потерь
В исследовании только в третьем режиме солодоращения уровень потерь составил около 28 %, в остальных режимах потери оказались около 20 %. Для второго режима уровень потерь на дыхание был самым небольшим ≈5 % (данный режим получился самым коротким по времени). Процессы дыхания зерна усиливались вместе с продолжительностью солодоращения, а их интенсивность возрастала после третьего дня проращивания. Поскольку пшеница является голозерной, а ростки и проростки богаты гидролизуемыми белками, то после их удаления возможно уменьшение азотистых веществ в эндосперме. Снижение содержания азотистых веществ происходило за счет процессов дыхания и роста зерна (ростков и проростков), а также частичного вымывания во время замачивания. В третьем режиме формирование ростков и проростков происходило медленнее, чем при режиме 2. При использовании третьего режима уровень потерь на ростки и проростки оказался наименьшим – 6,7 %.
По полученным данным к концу солодоращения был получен достаточный уровень содержания свободного аминного азота – 120 мг/100 г СВ (рис. 5).
Массовая доля потерь, %

Показатель
Солод
Солод Режим 2 91 5,64
15,31 14,0
1,8 5,2
14,22
19,51 121,43
Солод Режим 3 122 4,57
14,32 1,48 13,66
6,69
27,87 69,23
44,37 364,24
Режим Общее время солодоращения, часы 114,5
Содержание влаги, % 5,68 Содержание белка в зерне СВ, %
Содержание белка в солоде СВ, % 14,6 Массовая доля потерь белковых веществ, % 1,2 Массовая доля потерь на дыхание, % 13,04 Массовая доля потерь на формирование ростков и
12
140 120 100
80 60 40 20
R2 = 0.925
R2 = 0.9933
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160170
Продолжительность солодоращения, ч Режим 1 Режим 2 Режим 3
R2 = 0.9839
Рисунок 5 – Изменение содержания свободного аминного азота во время солодоращения
При солодоращении с использованием режима 2 уровень свободного аминного азота достигался быстрее. Набольшее влияние на его содержание в солоде оказывал режим сушки. При быстрой сушки свободный аминный азот снижался, а при длительном подвяливании – увеличивался.
Солод, полученный разными режимами солодоращения, был проанализирован по стандартным физико-химическим показателям (табл. 4).
Таблица 4 – Физико-химические показатели пшеничного солода, полученного тремя разными режимов
проростка, %
Общие потери сухих веществ, % 20,84 Содержание аминного азота, г/100 г СВ до сушки 114,27 Содержание аминного азота, г/100 г СВ после
сушки
Диастатическая сила на СВ, oWK
16,37
109,82 157,68 327,6 384,65
Наиболее оптимальным оказалось использование режима 2 с убывающими температурами. Содержание белка в готовом солоде и массовая доля потерь оказались наименьшими, при этом образовалось наибольшее количество амилолитических ферментов (показатель – диастатическая сила).
Содержание свободного аминного азота, мг/100 г СВ
Технологическая схема производства пшеничного солода представлена на рис. 6.
Отмеривание Приемка
Перекись водорода ГОСТ 177 – 88
Пшеница ГОСТ 9353 – 2016
Вода питьевая СанПиН 2.1.3684 – 21
Отмеривание
Взвешивание
Замачивание
сплав
ростки
Взвешивание
Очистка и сортировка
Хранение в сухом состоянии при t = 10-15 oС
Мойка
Солодоращение t = 19→15 oС, τ = 4 сут
Сушка t = 45→80 oС, τ = 14 ч Отделение ростков
Взвешивание и упаковка
Отлежка солода τ = 3 нед Хранение в сухом состоянии при t = 10-15 oС
Рисунок 6 – Технологическая схема производства пшеничного солода
(СТО 38571129-009-2015 «Солод пшеничный светлый. Технические условия»)
К особенностям затирания пшеничного солода относится использование смешанной засыпи ячменного и пшеничного солода, а также введение дополнительной ферментативной паузы при 37-45 oС. Затирание в исследовании проводили настойный и одноотварочный способами с использованием 100 % ячменной засыпи, 100 % пшеничной и смешанной 60 % пшеничного и 40 % ячменного солодов. Использовали ферментативных паузы 40 oС, 52 oС, 62 oС, 72 oС, а также варьировали их длительность от 0 до 60 мин. Экстрактивность сусла из пшеничного солода была выше ячменного в среднем на 0,62 % (таб. 5).
Таблица 5 – Зависимость экстрактивности сусла от режима затирания и состава засыпи
Ферментативные паузы затирания, мин
Экстрактивность, %
40 °С
60 30 15 –
– – – – – – – –
52 °С
60 30 15 60 30 15 –
– – – – –
62 °С
60 30 15 60 30 15 60 30 15 –
– –
72 °С
30
60
15
30
60
15
Ячменный солод
–
–
– 13,35±0,10 12,70±0,20 13,35±0,07 12,93±0,06 12,80±0,17 13,55±0,2 13,03±0,17 12,50±0,17 13,70±0,14
Пшеничный солод
14,00±0,20 13,60±0,20 14,05±0,07 13,70±0,20 13,65±0,07 14,10±0,14 13,60±0,20 13,20±0,20 14,00±0,20 13,30±0,20 13,00±0,07 13,85±0,20
Ячменно-пшеничный солод (40:60) 13,85±0,20 13,90±0,20 14,05±0,20 13,85±0,07 13,40±0,20 14,05±0,07 13,35±0,20 13,85±0,20 13,80±0,20 12,90±0,07 13,45±0,20 13,40±0,20
С точки зрения общепринятых технологий затирания, интерес представляет использование смешанной засыпи, она была больше чем у ячменного сусла на 0,58 %, но меньше пшеничного на 0,16 %. В исследовании при использовании одноотварочного способа была получена наибольшая экстрактивность сусла.
Было проанализировано накопление редуцирующих сахаров в сусле во время затирания (табл. 6).
Таблица 6 – Зависимость редуцирующих сахаров сусла от режима затирания и состава засыпи
Ферментативные паузы затирания, мин
Редуцирующие сахара, %
Ячменный Пшеничный Ячменно-пшеничный
40 °С
60 30 15 –
– – – – – – – –
52 °С
60 30 15 60 30 15 –
– – – – –
62 °С
60 30 15 60 30 15 60 30 15 –
– –
72 °С
30
60
15
30
60
15
солод
–
–
– 79,45±2,65 81,35±2,26 81,43±1,50 77,36±3,95 76,34±1,23 76,76±1,29 69,11±1,54 67,79±3,35 71,87±0,78
солод 78,07±1,25 77,29±1,34 73,62±1,60 78,75±1,23 74,66±0,13 71,60±1,17 74,03±1,21 73,36±1,58 71,28±0,62 70,88±1,35 64,83±3,10 69,97±0,70
солод (40:60) 82,04±0,48 77,59±0,86 79,92±0,78 78,49±1,23 77,65±0,88 79,10±1,24 79,61±0,28 75,89±0,04 80,55±2,45 75,13±0,01 76,12±1,26 72,15±2,67

В режиме затирания с одной паузой 72 oС при продолжительности 15, 30 и 60 мин наблюдались самые низкие уровни редуцирующих сахаров. Минимальное значение редуцирующих сахаров составляло 64,83 % при одной паузе затирания 72 oС, а максимальное количество наблюдалось при одноотварочном способе затирания с использованием всех 4-х пауз – 85,04 %.
Для засыпи из пшеничного солода наблюдалась тенденция увеличения доли редуцирующих сахаров с ростом количества и продолжительности пауз затирания. Таким образом, количество редуцирующих сахаров увеличивалось в зависимости от количества ферментативных пауз.
В пшеничном сусле содержание свободного аминного азота было наименьшее, несмотря на то, что пшеничный солод содержал большее количество белка (табл. 7).
Таблица 7 – Зависимость свободного аминного азота от режима затирания и состава засыпи
Режим затирания, мин 40°С 52°С 62°С 72°С
Содержание свободного аминого азота, мг/л
60 60
30 30
15 15
– 60
– 30
– 15
– –
– –
– –
– –
– –
– –
60 60 30 30 15 15 60 60 30 30 15 15 60 60 30 30 15 15
– 60 – 30 – 15
Ячменный солод
–
–
– 169,3±24,03 162,7±24,61 216,9±17,94 127,2±19,79 129,4±14,79 202,9±4,22 107,6±20,22 98,5±10,18 171,5±10,59
Пшеничный солод
103±17,38 152,2±16,02 104,3±13,50 105,4±19,60 147,3±18,81 97,5±15,03 81,7±1,27 137,4±2,09 95,6±5,77 67,5±11,84 124,6±6,27 91,5±2,74
Ячменно-пшеничный солод (40:60)
127,5±24,71 148,7±27,14 153,5±28,39 114,5±27,21 120±26,20 153,5±21,21 108,1±27,64 111,8±10,59 159,6±29,80 84,9±18,13 117,9±24,04 143,8±14,55
При затирании ячменного солода максимальное количество свободного аминного азота накапливалось при использовании коротких пауз – по 15 мин, для пшеничной засыпи – при применении более длительных пауз – по 30 мин. При этом использование дополнительной паузы при 40 oС на содержание свободного аминного азота в пшеничном сусле отражалось незначительно. При использовании смешанной засыпи, максимальное содержание свободного аминного азота достигалось при более коротких паузах, также как и в сусле из ячменного солода, хотя доля пшеницы превышала 50 %. Вероятно, в этом случае большую активность проявляют протеазы ячменя.
Из полученных данных видно, что для затирания ячменного солода больше подходят короткие паузы, а для пшеничного солода – более длительные паузы до 1 ч. Экстративность сусла не линейно зависит от температуры и времени затирания. В исследовании установлено, что слишком долгие паузы затирания не приводят к положительному результату. Как, казалось бы, длительное затирание при всех паузах способствовало накопительному эффекту, но при температуре выше 60 oС происходит усиленное образование
коллоидных высокомолекулярных азотистых соединений. В случае высокого содержания пшеничного солода в засыпи (более 50 %), исходя из полученных данных, рекомендовано увеличить продолжительность всех ферментативных пауз для увеличения содержания свободного аминного азота и сбраживаемых сахаров.
Для оценки влияния различных рас верховых дрожжей на органолептические характеристики пшеничного пива использовали 5 рас верховых дрожжей, затирание сусла производили по схеме представленном на рис.7, брожения проводили при 19 oС от 3 до 7 сут, дображивание было 14 сут при -1 oС. Для определения степени выраженности главных вкусо- ароматических характеристик полученных образцов пшеничного пива использовался дескриптивный анализ методом органолептического профилирования с 3-х бальной шкалой (рис. 7).
Полнота вкуса
Насыщение СО2
Горечь
2 Фенольный S-04
Эфирный 3
1 0
S-33
WB-06 Дрожжевой Coopers
Кислый
Munich
Рисунок 7 – Вкусовой профиль образцов пшеничного пива
Лучшими органолептическими показателями обладали образцы пива с использованием дрожжей: WB-06, S-04. Дрожжи WB-06 дали сильный характерный фенольный аромат с кислым послевкусием. Дрожжи S-04 дали пиву гармоничный вкус со слабым эфирным ароматом. Более выраженную горечь дали дрожжи S-33. Дрожжи Munich дали чистый нейтральный вкус, но без характерного аромата для верхового брожения.
Таблица 8 – Технологические параметры дрожжей
Показатели Действительная степень сбраживания, %
Конечная степень сбраживания, %
Vспирта, %
Кол-во клеток, млн. клеток/мг Кол-во мертвых клеток, %
S-04 S-33 69,6 70,4 76,8 75,0
WB-06 Coopers Munich 72,0 77,6 75,4 85,6 80,0 83,3
3,9 4,2 4,2 4,8 4,6
16,4 26,5 30,4 16,4
26,0 24,7 – 12,7 19,0 –
Анализ пшеничного пива. При получении пшеничного пива стоит учитывать ряд особенностей. Апробация лабораторного исследования в промышленных масштабах не всегда дает однозначные результаты. Затирание проводили инфузионным способом, сбраживание проводили в лаборатории в

Отмеривание Гидромодуль 1 к 4
Хранение в сухом состоянии Ячменный солод 40 %
при t=10-15 oС
емкостях 1,5 л, 5 л, а на производстве в цилиндроконических танках емкостью 5000 л и высотой 5 м. Температура брожения составляла 19 oС. Период брожения сусла составлял от 3 до 7 сут и дображивание 14 сут. Сбраживание производили: дрожжами S-04, WB-06 (рис.8).
Вода питьевая СанПиН 2.1.3684-21
Водоподготовка
Приемка солода
Пшеничный солод 60 %
Взвешивание Дробление солода
Фильтрация затора Кипячение сусла с хмелем τ = 1,5 ч
Шелуха 15-20 % Крупная крупка 15-20 % Мелкая крупка 30-40 % Мука 20-30 %
Затирание солода Пшеничный солод 60 % Ячменный солод 40 %
Дробина Брух
Хладогент
Осадочные дрожжи
Брак
Фильтрование пива
Хранение и реализация
Осветление, охлаждение сусла до t = 19 oС и аэрация 5 – 8 мг/л
40 oС – 15 мин, 52 oС – 15 мин, 62 oС – 15 мин, 72 oС – 15 мин.
Ароматные сорта хмеля
Чистая культура дрожжей (конц. 7-15 млн. клеток/мл)
Сбраживание пивного сусла t = 19 oС; τ = 7 сут
Дображивание (при достижении сусла 6 %);
созревание пива t = –1 oС, τ = 14 сут
Розлив в кег; пластиковую бутылку
Рисунок 8 – Технологическая схема производства пшеничного пива (СТО 38571129-008-2015 «Пиво пшеничное светлое «Белогвардейское»
фильтрованное непастеризованное. Технические условия»)
В исследованиях происходило значительное снижение величины рН уже через 5-10 ч после засева дрожжей. Заметное снижение экстрактивности
происходило только через 12 ч. Изменение содержание сухих веществ, количества дрожжевых клеток и изменение рН в сусле во время брожения в колбе 5 л и ЦКТ 5000 л с использованием дрожжей WB-06 показано на рис. 9.
12 400
12 150
11 10 9
140 130 120 110
8 100
7 6 5
90 80 70 60
4 50
3 2 1
40 30 20 10
00 0 20 40 60 80 100120140160
Продолжительность брожения, ч
Содержание сухих веществ сусла, %
рН
Количество дрожжевых клеток, млн клеток/см3
11 10
9 300
7
6 200 5
3 100 2
00
50 0 10 20 30 40 50 60 70 80
150
Продолжительность брожения, ч
Содержание сухих веществ в сусле, %
рН
Количество дрожжевых клеток, млн клеток/см3
Рисунок 9 – Изменение содержание сухих веществ, количества дрожжевых клеток и изменение рН в сусле во время брожения в колбе 5 л (слева) и ЦКТ 5000 л (справа) с
использованием дрожжей WB-06
Снижение показателя рН связано с выделением веществ дрожжами в момент лаг-фазы. Скорость снижения сухих веществ в начале брожения составляла 0,03-0,07 % за 1 ч, через 18 часов скорость увеличилась до 0,15 % за1 ч. Максимальная скорость утилизации сухих веществ была в логарифмическую фазу роста дрожжей, после 30-40 ч от начала брожения, и составила 0,33 % за 1 ч, далее до окончания брожения скорость составляла 0,1 % за 1 ч. Данные свидетельствуют о прохождении логарифмической фазы роста дрожжей после 40 ч брожения, а на третьи сутки брожения дрожжи начинают испытывать нехватку питательных веществ.
На 7-е сутки достигалась наибольшая действительная степень сбраживания, количество дрожжевых клеток начинало снижаться и оседать (рис. 10). Дрожжи S-04 и WB-06 показали разные степени сбраживания, конечный рН и количество дрожжевых клеток. Через 14 дн. дображивание количество дрожжевых клеток в сусле при использовании дрожжей WB-06 было в несколько раз выше, чем при использовании дрожжей S-04. После окончания главного брожения (7-е сут) часть пива из ЦКТ разливалась по бугельным бутылкам и дображивало в течение 2х недель. В бугельной бутылке получалось добиться более сильной степени сбраживания, конечное содержание сухих веществ составило 2,4 %, что на 0,5 % меньше после
Количество дрожжевых клеток, млн клеток/см3
Количество дрожжевых клеток, млн клеток/см3
Содержание сухих веществ, %; рН
Содержание сусхих веществ, %; рН
дображивания в танке. Содержание дрожжевых клеток в бутылке составляло 8,2 млн. клеток/мл.
15 150 14 140 13 130 12 120 11 110 10 100 9 90
8 80 7 70 6 60 5 50 4 40 3 30 2 20 1 10 00
0 сут
1 сут 2 сут 3 сут 4 сут 5 сут 6 сут 7 сут 8 сут 14 сут 21 сут
Продолжительность брожения, сут
Содержние сухих веществ в сусле,% (дрожжи S04)
Содержние сухих веществ в сусле,% (дрожжи WB-06) Количество дрожжевых клеток, млн. клеток/см3 (дрожжи S-04) Количество дрожжевых клеток, млн. клеток/см3 (дрожжи WB-06) рН (дрожжи S-04)
рН (дрожжи WB-06)
Рисунок 10 – Изменение содержание сухих веществ, изменение рН и количества дрожжевых клеток в сусле во время брожения в ЦКТ с использованием дрожжей S-04 и WB-06
Готовое ячменное и пшеничное пиво, полученное лабораторным и промышленным способом, сравнивали между собой на содержание побочных продуктов брожения. Содержание характерных для пшеничного пива вкусоароматических компонентов было выше, чем в ячменном пиве. Отличительной особенностью стало содержание изобутанола, которого в пшеничных сортах оказалось в 3,5 раза выше, по сравнению с ячменным. Дополнительная пауза при 40 oС не увеличила содержания побочным продуктов брожения. Сравнение физико-химичеких показателей пшеничного пива показано в табл. 9.
Таблица 9 – Физико-химические показатели начального пшеничного сусла и полученного пива
Показатели
Содержание спирта, % Экстрактивность, %
рН, ед
Кислотность, к. ед.
Цветность, ед. ЕВС
Относительная вязкость пива, мПа ∙ с Содержание диацетила, после главного брожения, мг/дм3
Начальное сусло
0,00 12,40±0,10 5,90±0,07 3,67±0,12 30,10±0,30 1,56±0,01
Расы дрожжей
WB-06 4,60±0,10 2,80±0,10 4,12±0,02 4,65±0,10 23,04±0,10 1,87±0,01
3,2
S-04 5,00±0,10 4,70±0,10 4,75±0,02 3,4±0,10 24,11±0,11 2,1±0,01
1,2
Количество дрожжевых клеток, млн. клеток/см3
Содержание сухих веществ в сусле, %; рН
После главного брожения через 4 сут было характерное высокое содержание диацетила. После дображивание пшеничного пива содержание диацетила опустилось ниже требуемого 0,1 мг/л. По органолептическим параметрам полученное пшеничное пиво можно оценить как приятное на вкус, с освежающим эффектом, с характерным пшеничным ароматом и тонкой горечью. Пшеничное пиво, полученное с помощью дрожжей WB-06 более сильный кислый вкус и характерный пшеничный аромат по сравнения с пивом, полученным при помощи дрожжей S-04.
Варьированием условий солодоращения была показана возможность использование высокобелковистой пшеницы, районированной в Приморском крае, для получения пива. Использование полученных технологий в промышленном производстве дает экономическую выгоду от их внедрения.
ВЫВОДЫ
1. Проведено исследование 7 сортов пшеницы приморской селекции разных годов урожая. В Приморском крае выделены 2 сорта яровой пшеницы для получения солода: Приморская 39 и Приморская 40. Определены основные факторы, влияющие на оценку пивоваренных свойств пшеницы. Сорта отличаются крупностью, имеют способность к высокому растворению белков и низкой вязкости сусла.
2. Разработан режим солодоращения для получения солода из приморской пшеницы с высоким содержанием белка (15,8 % на СВ). Солод, полученный при использовании данного режима, имеет высокий уровень экстрактивности (более 80 %), аминного азота (~120 мг на 100 г СВ) и диастатической силы (от 320 до 420 ед. oWK).
Содержание белковых веществ, при получении солода из пшеницы Приморская 40, с использованием разработанного режима солодоращения, снизилось на 1,2 %. С учетом низкой вязкости пивного сусла из приморских сортов пшеницы, это позволяет использовать в засыпи большую долю пшеничного солода (от 50 %) без проблем для фильтрации затора.
3. Для пшеничного солода из приморской пшеницы разработаны и обоснованы две схемы затирания с использованием различных ферментативных пауз. Выбранные ферментативные паузы позволяют получать пивное сусло из ячменно-пшеничной засыпи с содержанием экстрактивных веществ от 12,4 до 13,6 %, редуцирующих сахаров от 77 до 82 %, аминного азота от 120 до 152 мг/л.
4. Подобраны производственные расы дрожжей верхового брожения Saccharomyces cerevisiae Safale S-04, Safbrew WB-06 для получения пшеничного пива с разными органолептическими свойствами. Произведен анализ побочных продуктов брожения пшеничного пива с учетом ферментативной паузы 40 oС.
5. Апробировано получение пшеничного пива промышленным способом. Разработаны рецептуры для получения пива на производстве. Пиво отличалось мягкой вкусовой горечью и средним уровнем фенольно-эфирным
характерным пшеничным ароматом. Технология пшеничного пива была внедрена на промышленное производство.
6. Разработана техническая документация: СТО 38571129-009-2015 «Солод пшеничный светлый. Технические условия», СТО 38571129-012-2015 «Солод пшеничный темный. Технические условия», СТО 38571129-012-2015 «Солод пшеничный карамельный. Технические условия», СТО 38571129-008- 2015 «Пиво пшеничное светлое «АТУА» фильтрованное пастеризованное. Технические условия», СТО 38571129-008-2015 «Пиво пшеничное светлое «Белогвардейское» фильтрованное непастеризованное. Технические условия», технологическая инструкция No014-2015 по производству пшеничного солода светлого, технологическая инструкция No015-2015 по производству пшеничного солода темного, технологическая инструкция No016-2015 по производству пшеничного солода карамельного, технологическая инструкция No012-2015 по производству пива пшеничного светлого «АТУА» фильтрованное пастеризованное, технологическая инструкция No013-2015 по производству пива пшеничного светлого «Белогвардейское» фильтрованное непастеризованное. Получен патент на изобретение «Способ производства солода» (No 2535870, опубл. 20.12.2014).
Пшеничное пиво по разработанным технологиям выпускается с 2015 года на предприятии ООО «Пивзавод ВИКБИР» под торговыми марками: «Пиво пшеничное светлое «АТУА» фильтрованное пастеризованное» и «Пиво пшеничное светлое «Белогвардейское» фильтрованное непастеризованное.