Глава 1. Сырье для производства пива

ТЕХНОЛОГИЯ И

ОБОРУДОВАНИЕ

ПРОИЗВОДСТВА ПИВА

И БЕЗАЛКОГОЛЬНЫХ

НАПИТКОВ

Учебник

Рекомендовано Экспертным советом по начальному профессиональному

образованию для учреждений начального профессионального образования

²⁰⁰⁰

УДК [663.4 + 663.86] (075.22) ББК 36.87я722 + 36.88я722 Е74

Федеральная программа книгоиздания России

Рецензент главный специалист Минсельхоэпродукта Г. А. Сяиридоеа

Ермолаева Г.А., Колчева Р.А-

Е 74 Технология и оборудование производства пива и безалкоголь­ных напитков: Учеб, для нач. проф. образования. -М.: ИРПО; Изд. центр «Академия», 2000. - 416 с. ISBN 5-8222-0118-0 (ИРПО) ISBN 5-7695-0631-8 (Изд. центр «Академия»)

Рассмотрена современная технология приготовления солода, пива, безал­когольных и слабоалкогольных напитков, кваса, минеральных вод. Описаны устройство и принцип действия используемого технологического оборудова­ния, а также методы химико-технологического контроля качества сырья и го­товой продукции. Изложены требования, предъявляемые к сырью для приго­товления напитков, технологической воде, таре и вспомогательным материа­лам, а также к стойкости и качеству напитков, к производственной санитарии и безопасным приемам труда.

Для учащихся учреждений начального профессионального образования и инженерно-технических работников предприятий пивоваренной и безалко­гольной отраслей пищевой промышленности.

УДК [663,4 + 663.86] (075.22) ББК 36.87я722 + 36.88я722

© Ермолаева Г.А., Колчева Р.А., 2000

ISBN 5-8222-ОН8X1 © Институт развития профессионального образования, 2000

ISBN 5-7695-0631-8 © Оформление. Издательский центр «Академия», 2000

ВВЕДЕНИЕ

Пиво представляет собой игристый, освежающий напиток с ха­рактерным хмелевым ароматом и приятным горьковатым вкусом, насыщенный углекислым газом (диоксидом углерода), образовав­шимся в процессе брожения. Оно не только утоляет жажду, но и повышает общий тонус организма человека, способствует лучшему обмену веществ.

Пивоварение является одним из древнейших производств. Пред­полагается, что еще за 7 тыс. лет до н.э. в Вавилоне варили пиво из ячменного солода и пшеницы. Затем способ приготовления пива рас­пространился в Древнем Египте, Персии, среди народов, населяв­ших Кавказ и юг Европы, а позже — по всей Европе.

Пиво на Руси. Во всех славянских языках присутствует слово «пиво». Раньше этим словом называли не только пиво, но и напиток вообще. Слова «пиво» и «пить» созвучны в славянских языках. Именно сла­вяне были посредниками, передававшими практику использования хмеля другим европейским народам.

Во время археологических раскопок на месте Древнего Новгорода были найдены берестяные грамоты, в которых упоминались перева­ры. Перевары — это хмельные напитки из меда и пива, отличающи­еся большой крепостью. Насколько высоко ценились перевары мож­но судить по тому факту, что мед и перевары являлись данью на Руси. Следует также отметить, что пиво, солод и хмель входили в состав оброков крестьян за пользование землей.

На Руси пиво и меды разной крепости (легкие — от 2% до 4% алкоголя, средние — от 4,5% до 7%, крепкие - до 17% и даже 35% и более) были ритуальными напитками, употреблявшимися на пи­рах. Варили пиво в монастырях. В годы царствования великих князей пиво часто упоминается в царских указах. Великий князь Иван III в годы своего царствования (1462—1505) запретил кому бы то ни было варить пиво и употреблять хмель, присвоив это право казне. Позже указ был отменен.

Со временем на Руси появляется все больше пивоварен. В 1715 году по указанию Петра I в Петербург были выписаны солодовщики и пивовары, что способствовало развитию пивоварения, К этому же году относится основание нынешнего пивзавода во Львове. Пиво на Руси становится привычным и популярным и даже попадает на стра­ницы литературных произведений.

На рубеже XVIII—XIX вв. пользовалось известностью пиво мос­ковских пивоварен, общее число которых было 236. Судя по всему, они были более мелкими по сравнению с крупными петербургски­ми. Особенно же славилось тогда калужское пиво, получаемое вер­ховым брожением.

Интересна история петербургского пивоварения. В 1795 г. с вы­сочайшего одобрения Екатерины II Абрахамом Фридрихом Кро-

ном в Петербурге был основан старейшина российского пивоваре­ния — пивзавод, который носил имя Александра Невского. В год на заводе производилось до 170 тыс. декалитров (1 декалитр или 1 дал равен 10 л, а 1 гектолитр или 1 гл — 100 л) пива, которое поставлялось к императорскому столу. В конце XVIII в. Петром Ка-залетом было основано производство пива близ Калинкина моста. Калинкинский пивзавод специализировался на выпуске лучших, элитных сортов пива. В 1848 г. Крон и Казалет объединили свои заводы, в дальнейшем пивоварение велось на Калинкинском пив­заводе, который уже в 1848 г. выпускал 330 тыс. дал. (С 1923 г. этот завод носит имя Степана Разина.) В 1863 г. на Петровском острове был учрежден пивзавод «Бавария»- российско-баварского пивова­ренного общества, ставший поставщиком двора Его Императорс­кого Величества. В 1872 г. основан завод «Вена» российско-австрий­ского акционерного общества.

Во второй половине XIX в. общее число пивоварен стало умень­шаться, а в оставшихся крупных производство пива увеличилось. Если в 80-х гг. XIX в. общее число пивоварен достигало почти полу­тора тысяч, то на рубеже веков их было около тысячи.

Важнейшим толчком для развития промышленного пивоварения стало изобретение паровой и холодильной машин. К концу XIX в. примерно треть заводов была оснащена паровыми машинами, а затем некоторые из них стали пользоваться и электричеством. В 1876 г. Трехгорный пивоваренный завод в Москве выпустил первое пиво. В 1887 г. производительность завода составила около 700 000 дал. Вы­пускаемое предприятием пиво на Всероссийских промышленных вы­ставках в 1882 и 1896 гг. за качество было удостоено награды «Золо­той орел». Завод использовал достижения науки и техники: в 1899 г. предприятие перешло на электрическое освещение, в 1907 г. устано­вило высокопроизводительную паровую машину, в 1911 г. немецкий изобретатель Натан смонтировал свою установку по сбраживанию сусла. В 1908 г. 65 крупнейших заводов произвели, половину всего объема пива. В отрасли тогда работало около 20 тыс. рабочих.

Накануне первой мировой войны по общему объему производ­ства пива среди регионов России лидировала Петербургская гу­берния, на втором месте была Московская, затем - Лифляндская (обогнавшая другие губернии по числу заводов) и Варшавская губернии. В границах современной Российской Федерации пивова­рение было развито в Петербургской, Московской, Самарской, Казанской и Смоленской губерниях. Первое место по отдельным заводам занимало Московское Трехгорное товарищество, затем следовали петербургские заводы Калинкинский и Бавария. Вскоре первая мировая война с ее «сухим» законом и последующие собы­тия приостановили на время развитие отечественной пивоварен­ной промышленности.

В 30—70-е годы XX века пивоваренная промышленность в России была полностью технически реконструирована, построено много но­вых крупных заводов, технологические процессы были механизиро­ваны и автоматизированы.

В настоящее время на многих предприятиях устанавливается со­временное высокопроизводительное оборудование. Особое внимание уделяется совершенствованию осветления и розлива пива.

При приготовлении пива протекают многие физико-химические, биохимические и другие процессы, обусловливающие качественные и вкусовые показатели готового продукта. Управление этими процес­сами и получение напитка высокого качества требуют от рабочих знания технологии и оборудования, передовых приемов работы, вы­сокой ответственности за порученное дело.

Русский квас. Хлебный квас имеет свою многовековую историю и по праву считается русским национальным напитком. Первое упоми­нание о нем есть в летописи — в 988 голу по случаю крещения киевлян князь Владимир приказал раздать им пищу и напитки: мед в бочках и хлебный квас.

В старину готовили хлебные, фруктовые, ягодные, медовые и другие квасы. Сырьем для производства кваса были рожь, ячмень, пшено, гречиха, фрукты, ягоды, мед, сахар, различные пряности, травы, коренья и т. д. Из этого сырья приготовляли сусло (водный экстракт), который затем сбраживали.

В России было более 150 рецептов квасов: квас Сладкий, Кис­лый, Старинный, Северный, Весенний, Ароматный, Темный, Бе­лый, Крестьянский, Сухарный, Мятный, Квас для окрошки, кис­лые щи, Монастырский, Его Императорского Величества Семе­новского полка, квас с хреном, тмином, душистый квас, Боярский, Деревенский, Казацкий, Волжский, Киевский, Воронежский, Мос­ковский, Польский, Литовский, Рижский, Яблочный, Груше­вый, Брусничный, Клюквенный, Морошковый, Рябиновый и бар­барисовый, Вишневый, Малиновый, Земляничный, Смородино­вый, Абрикосовый, Лимонный, Апельсиновый, Имбирный, Фруктовый и др.

Несмотря на большое распространение кваса, технология приго­товления его была примитивна, а квасоваренные заводы характери­зовались небольшой мощностью и преобладающим использованием ручного труда. При переработке хлебного сырья (сухари, квасные хлебцы, мука, солод и т. д.) в процессе производства кваса теря­лось до 30% экстрактивных веществ, то есть веществ, способных при затирании (смешивании дробленых зернопродуктов с водой) перейти в раствор.

Современный хлебный квас по вкусовым, жаждоутоляюшим и освежающим свойствам — один из лучших слабоалкогольных напит­ков. Он содержит диоксид углерода, спирт и молочную кислоту, образовавшиеся во время брожения и обусловливающие остроту вку-

са и освежающее действие, а также полезную для организма челове­ка микрофлору (дрожжи и молочнокислые бактерии), витамины (В_р В,, РР, D, пантотеновую кислоту), макро- и микроэлементы (Fe, К, Na, Ca, Mg, P, S, CI, Мо).

Питательной основой хлебного кваса являются углеводы (саха­роза, мальтоза, декстрины) и аминный азот. Квас — калорийный напиток, в 1 л которого содержится 840—1260 кДж (200-300 ккал). Комплекс указанных компонентов с углеводами и аминокислота­ми определяет полезность хлебного кваса. Кроме того, известно, что молочнокислые бактерии и продукт их жизнедеятельности — молочная кислота — стабилизируют действие желудочно-кишечного аппарата человека, угнетая и обезвреживая болезнетворные микро­организмы и регулируя кислотность желудка. Квас способствует об­мену веществ, регулирует функции центральной нервной системы, содействует окислительно-восстановительным процессам при дыха­нии живых клеток, нормальному распределению солей в костных тканях и улучшает деятельность сердечно-сосудистой системы. Ди­оксид углерода усиливает секрецию и улучшает усвоение пищи. Хлеб­ный квас повышает аппетит человека.

Безалкогольные напитки (газированные и негазированные, сухие напитки, сиропы, квасные напитки и др.) приготовляют на специ­ализированных заводах, в безалкогольных цехах при пивоваренных заводах, на минизаводах из воды, соков, настоев, экстрактов, аро­матизаторов, сахара и подслащивающих веществ.

Напитки обладают освежающим действием, а некоторые из них содержат полезные для человека компоненты.

Наблюдается значительное увеличение выпуска безалкогольных напитков, пива и других продуктов, причем вновь повышается про­изводство напитков с использованием натурального растительного сырья: экстрактов трав, соков, настоев.

Производство напитков в России. В настоящее время производствен­ные мощности в России по производству пива составляют около 400 млн дал, солода 500 тыс. т, безалкогольных напитков 310 млн дал, минеральных вод 1 млрд бутылок. Многие предприятия работают не на полную мощность, но в последние годы наблюдается постоянный рост производства напитков. В настоящее время предприятия произ­водят около 280 млн дал пива, 300 тыс. т солода, 70 млн дал напит­ков и 400 млн бутылок минеральной воды в год. Около 4% пива поступает по импорту.

В последние годы строится много минизаводов по производству пива и безалкогольных напитков, но доля их в общем объеме про­дукции пока еще невелика — около 3%.

Среднедушевое потребление пива в России в зависимости от реги­она составляет 17—27 л на человека в год (в Германии — 146, в Великобритании - 120, в Чешской Республике - 160, в Ирландии -140, в Германии — 140, в Дании — 120, в Австрии — 120), безалко-

гольных напитков 5—10 л, в Германии — 148 л, Бельгии — 129 л, Испании — 141 л. По мнению специалистов, потребление пива в количестве 120—150 л на человека в год является максимальным. Производство пива на душу населения в Санкт-Петербурге прибли­зилось к европейскому уровню — 124 л, притом, что в среднем по России оно составило 22 л, а в Москве — 34 л.

Перед пиво-безалкогольной отраслью стоят большие задачи по внедрению новой эффективной техники и технологии, обеспечива­ющих полное и комплексное использование сельскохозяйственного сырья, осуществлению комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, проведению мероприятий по эконо­мии энергоресурсов и воды.

Книга «Технология и оборудование пивоваренного и безалкоголь­ного производств» предназначена для обучающихся в учреждениях начального профессионального образования, лицеях и колледжах и может быть использована при других формах подготовки специалис­тов, связанных с производством пива, безалкогольных и слабоалко­гольных напитков. Учебник составлен в соответствии с действующи­ми программами для следующих профессий рабочих: солодовщик, сушильщик, варщик, фильтровальщик, аппаратчик процесса бро­жения производства пива, кваса, купажист, аппаратчик выращива­ния дрожжей, сепараторщик, оператор розливной линии.

Часть I СЫРЬЕ И МАТЕРИАЛЫ

В пивоваренном производстве основным сырьем являются яч­мень, хмель, вода и дрожжи. Ячмень проращивают в определенных условиях, высушивают и получают солод — основное исходное сы­рье для производства пива. При этом необходимо хорошо знать хи­мический состав и качественные показатели сырья, чтобы грамотно управлять технологическим процессом с целью получения продук­та с заданными характеристиками,

ГЛАВА 1. СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПИВА

Ячмень

Характеристика ячменя. Основным сырьем для приготовления пива служит ячменный солод, который получают из пивоваренных сортов ячменя. Посевы ячменя широко распространены в нашей стране и занимают большие площади.

Ячмень относится к семейству злаковых, роду Гордеум (Hordeum sativum), в котором есть два вида: двухрядный и многорядный (ше-

стярядный). На рис. I показаны колосья двухрядного а и шестирядного б ячме­ня, а также форма и расположение зе­рен на стержнях. Двухрядные ячмени бы­вают в основном яровыми, а шестиряд-ные — озимыми и яровыми.

Двухрядные ячмени имеют на коло­совом стержне по обе стороны от него по одному нормально развитому зерну 1 и несколько неразвившихся 2 (на рис. 1 пунктиром показаны неразвившиеся зер­на). При таком расположении зерна двух­рядного ячменя хорошо развиваются, вы­растают крупными и одинакового раз­мера. Боковые зерна 3 шестирядного ячменя имеют неправильную изогнутую форму и более мелкие.

Шестирядные ячмени используются на корм скоту, их называют фуражны­ми, а двухрядные — для производства солода, поэтому их называют пивоварен­ными. У пивоваренных сортов ячменя оболочка зерна более тонкая, содержа­ние экстрактивных веществ (в основном крахмала) больше, а белка — меньше, Рис. 1. Виды ячменя чем у кормовых ячменей.

Строение ячменного зерна. Ячмен­ное зерно (рис. 2) состоит из зароды­ша 2, эндосперма (мучнистого тела) 6 и оболочек 8, 9.

Зародыш находится у нижнего конца зерна. Состоит из зародыше­вого листа — почечки 3 и зародыше­вого корешка 1. Зародыш является основной частью зерна, ответствен­ной за его проращивание..

От эндосперма зародыш отделен щитком 5, через клетки которого при прорастании подводятся питательные вещества.

Рис. 2. Строение зерна ячменя

Эндосперм — мучнистая часть зерна. Основная масса эндосперма — круп­ные клетки, заполненные крахмальны­ми зернами и белком (рис. 3). Тонкие стенки клеток состоят из гемицеллю-лозы. Наружная часть эндосперма пред­ставляет собой алейроновый слой 7, ко­торый состоит из трех слоев толсто­стенных клеток, содержащих белок и жир. По мере приближения к зароды­шу толщина слоя уменьшается, а вблизи зародыша алейроновый слой исчезает. Клетки эндосперма 4, расположенные рядом с зародышем, не содержат крах­мала, так как он был израсходован за­родышем при созревании и хранении зерна. В этом слое во время прораста­ния зерна образуется большая часть ферментов. Клетки алейронового слоя живые (также как у зародыша), а ос­тальные клетки эндосперма являются резервными для развития зародыша.

Оболочки. Зерно окружено оболоч­ками, которые располагаются в сле­дующем порядке: наружная — цветоч­ные пленки 9, под ними находится плодовая, затем семенная 8 оболочка. Если цветочные пленки срослись с Р"⁶- 3. Микроструктура зерновкой (эндосперм), такой ячмень эндосперма зерна ячменя называется пленчатым, если не срослись, то голозерным. У голозер­ных ячменей оболочка отделяется при обмолоте. В пивоварении ис­пользуют пленчатые ячмени.

Оболочки защищают зерно от повреждения, пропускают внутрь воду, но задерживают соли. В большом количестве в них содержится целлюлоза, не имеющая значения в пивоварении. Некоторые веще­ства оболочек (полифенольные, азотистые, жир, кремниевая кисло­та, горькие вещества) влияют на качество пива.

Химический состав зерна. Сухое вещество ячменя представляет со­бой сумму органических к неорганических веществ. Органические -это в основном белки и углеводы, а также жиры, поляфенолы, орга­нические кислоты, витамины и др. Неорганические — это фосфор, сера, кремний, калий, натрий, магний, кальций, железо, хлор. Неко­торая часть этих элементов связана с органическими соединениями.

Средний химический состав ячменного зерна,

% на сухое вещество
Крахмал 45-70

Белок 7-26

Пентозаны 7—11

Сахароза 1,7-2,0

Целлюлоза 3,5-7,0

Жир 2-3

Зольные элементы 2—3

В массе зерна компоненты распределяются неравномерно. Наи­большее количество углеводов находится в эндосперме, жиры, азотистые и минеральные вещества — в зародыше, целлюлоза — в оболочке.

Углеводы, находящиеся в зерне, представлены моносахаридами, дисахаридами, трисахаридами, полисахаридами.

Моносахариды — это глюкоза и фруктоза, у которых химичес­кая формула одинаковая (С₆Н_ПО₆), но структура молекул разная, и ксилоза (С₃Н_[0О₃). Дисахариды в зерне в основном находятся в виде сахарозы и мальтозы с общей формулой С_]2Н₃₂О_И. Трисахари-ды - представлены рафинозой (C_|gH₃₂O_]6). mdho-, ди- и трисаха-риды находятся в зародыше и эндосперме, хорошо растворяются в воде. Они, являясь питанием для зародыша, благотворно влияют на прорастание зерна.

Полисахариды зерна — это крахмал, гемицеллюлозы, целлюлоза, гумми и пектиновые вещества. Но основную часть полисахаридов ячменя составляет крахмал. Крахмальные зерна величиной 5—30 мкм, входят в состав эндосперма. В крахмале содержится около 3% приме­сей (белки, жиры, минеральные вещества). Молекула крахмала (С₆Н_|0О.^ состоит из остатков молекул глюкозы, повторяющихся Б молекуле крахмала х раз. У ячменей с хорошими пивоваренными свойствами крахмальные зерна крупные.

Крахмал — это смесь двух полисахаридов: амилозы и амилопекти-на. В ячменном крахмале приблизительно 20% амилозы и 80% амило-

ю

пектина. Под действием кислот оба полисахарида расщепляются и образуют глюкозу

<С,Н_1вО^ + х НО - х С₍Н_ПО₆.

В амилозе значение х равно 60—2000, для амилопектина — от 6000 до 40000. Амилоза находится преимущественно внутри крахмальных зерен, а амилопектин — в поверхностном слое.

В холодной воде крахмал не растворяется, но набухает, а при 65— 80°С он клейстеризуется (у ячменей, выросших в жарком климате, клейстеризуется при 50°С). С йодом крахмал образует адсорбционный комплекс и дает синее окрашивание

Целлюлоза (С-Ни-Р^ входит в состав оболочки зерна, значение х равно 2000—11000. В воде не растворяется. Под действием кислот целлюлоза распадается до глюкозы. В технологическом процессе ос­тается неизменной.

Гемицеллюлозы располагаются в оболочке зерна и стенках клеток эндосперма. От крахмала и целлюлозы они отличаются продуктами распада, так как кроме глюкозы под действием кислот образуются пентозы (арабиноза и ксилоза) и уроновые кислоты. Гемицеллюлозы на 80—90% состоят из нерастворимых р-глюканов и на 10—20% из пентозанов, частично расщепляющихся при солодоращении. р-Глю-каны растворимы в воде, обусловливают вязкость сусла и пива, пен-тозаны в значительно меньшей мере влияют на технологический про­цесс. В воде Гемицеллюлозы нерастворимы.

Гемицеллюлозы оболочек зерна и эндосперма содержат 6 и 77% глюкана соответственно, ксилана 76 и 17%, арабана 15 и 6%.

Такое же строение, как Гемицеллюлозы, имеют гумми-вещества, но у них меньшая молекулярная масса и они растворяются в воде. Однако растворы имеют большую вязкость, что в ходе технологи­ческих процессов замедляет фильтрование заторов.

Азотистые вещества ячменя — это белки, свободные аминокис­лоты, продукты распада белков. Белок, кроме углерода, водорода и кислорода всегда содержит азот. Азот, содержащийся в ячмене во всех формах, называют общим азотом, который состоит из белково­го и небелкового. Небелковый включает в себя аминный (азот ами­нокислот), аммиачный (содержащий соли органических кислот), минеральный (содержащий соли азотной кислоты), амидный (когда в органической кислоте гидроксил заменяется на аминогруппу, и образуется соединение, имеющее группу —CONH₂). Для технологи­ческой оценки ячменя важны растворимый азот — азот водораство­римых белков и продуктов их распада, азот аминокислот, амидов, и коагулируемый азот — часть азота, входящего в белковые вещества, коагулирующие при нагревании.

Молекулы белка построены из остатков аминокислот, содержа­щих одну или две аминогруппы (—NH₂) и одну или две карбок­сильные группы (—СООН). Всего в природе известно около 150 аминокислот, но в построении молекул белка ячменя участвуют

И

только 20 аминокислот: глицин, аланин, валин, лейцин, аспараги-новая и глютаминовая кислоты, лизин и др.

Белки находятся в алейроновом слое зерна и в эндосперме. Они разделяются на четыре группы: растворимые в воде и в разбавленных солевых растворах — альбумины (лейкозин); растворимые в разбав­ленных солевых растворах, но нерастворимые в чистой воде — глобу­лины (эдестин); растворимые в спирте — проламины (гордеин); ра­створимые в слабощелочных растворах — глютелины. Молекулярная масса белков колеблется от 26000 до 166000.

Кроме простых белков (протеинов), которых в ячмене около 92%, в зерне содержатся сложные белки (протеиды) — соединение белков с веществами небелковой природы, например фосфорной или нук­леиновой кислотой и др.

При прорастании белки подвергаются расщеплению до аминокис­лот и пептидов, которые используются прорастающим зерном в об­мене веществ и построении новых тканей. Содержание белков в зерне связано с содержанием крахмала: чем больше крахмала, тем меньше белков, и наоборот.

Жиры ячменя составляют 2—3%. Находятся в основном в зароды­ше и в алейроновом слое. Часть жира расходуется при проращива­нии зерна. Жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и жирных кислот (олеиновой, линолевой, пальмитиновой, стеарино­вой и др.). Жиры имеют большую поверхностную активность, но низкую поверхностную прочность, поэтому являются пеногасите-лями, отрицательно влияя на пеностойкость. Большая часть жиров при приготовлении сусла остается в дробине и удаляется из техно­логического процесса.

Полифенольные (дубильные) вещества содержатся, в основном, в оболочке зерна и являются нежелательным компонентом экстракта солода, так как имеют неприятный терпкий вкус и могут отрица­тельно влиять на стойкость пива.

Минеральные вещества. В зерне ячменя имеются следующие мине­ральные вещества (% к массе сухих веществ): Р,0, SO, SiO, C1 К,О Na.O CaO MgO Fe,O. 35,10 1,80 25,91 1,02 20,'92 2,89 2,64 8,83 1,19

В ячмене много фосфатов, входящих в состав фитина, фосфати-дов, нуклеиновых кислот, участвующих в создании буферности пива.

Ферменты — это биологически активные вещества белковой при­роды. Все процессы при развитии зерна, его хранении и проращива­нии происходят под действием ферментов. Действуют ферменты как катализаторы, т. е. ускоряют биохимические реакции, а сами остаются неизменными. Все ферменты являются активными белками, при на­гревании они денатурируют (свертываются) и теряют активность.

Ферменты были открыты в 1814 г. Кирхгофом (Петербург). Он обнаружил превращение крахмала в сахар в ячменном солоде под влиянием амилолитических ферментов.

В ячмене содержится комплекс основных ферментов: амилолити-ческие (сс-амилаза, р-амилаза), под действием которых крахмал пре­вращается в сахар и декстрины; протеолитические ферменты, рас­щепляющие белки; цитолитические, разрушающие стенки клеток эндосперма. При хранении зерна активность ферментов невысокая, но при проращивании зерна она значительно повышается. Однако в плодовой оболочке ячменя содержится полифенолоксидаза, относя­щаяся к классу оксидоредуктаз, которая имеет более высокую ак­тивность, чем в солоде. Она окисляет антоцианогены.

Витамины — это органические вещества, необходимые для раз­вития зародыша при проращивании зерна. В ячмене найдены витами­ны Е (токоферол), Bj (тиамин), В₃ (рибофлавин), В₆(пиридоксин), РР (никотиновая кислота), С (аскорбиновая кислота), провитамин А (каротиноид), витамин Н (биотин), фолиевая и пантотеновая кис­лоты и др. Содержатся они в зародыше и в алейроновом слое, а витамин В — в периферийных частях зерна. В ходе технологического процесса витамины частично разрушаются.

Сорта пивоваренного ячменя и его технологическая оценка. Каче­ство зерна зависит как от сорта, так и от условий, в которых возде­лывалась культура. Лучшие пивоваренные ячмени получают в усло­виях мягкого климата, умеренного количества света, тепла и осад­ков на высоте 200—350 м над уровнем моря.

Все пивоваренные ячмени относятся к яровым, так как озимые имеют слабую зимостойкость.

Сочетание необходимых условий для возделывания пивоваренно­го ячменя имеется в Центрально-Черноземном и, частично, Цент­ральном районах России.

Ведущими в производстве пивоваренного ячменя являются евро­пейские страны: Австрия, Англия, Бельгия, Дания, Нидерланды, ФРГ, Франция, Швеция, Польша, Чехия, Россия, Украина, Бело­руссия, страны Балтии.

У одного и того же сорта, в зависимости от условий произраста­ния, бывают различный химический состав и величина зерна. Более крупные зерна у ячменей, выросших в зонах с умеренным климатом. В зонах с сухим и жарким климатом получают зерна мелкие, с высо­ким содержанием белка.

Под сортом понимают определенную разновидность культурного растения, выведенную путем селекции и характеризующуюся опреде­ленными биологическими признаками и свойствами. С течением вре­мени все сорта ухудшают свои признаки и свойства. У одних это на­ступает довольно быстро, другие сорта в течение нескольких лет оста­ются в числе ведущих. Сорта самоопыляющихся растений, к которым принадлежит и ячмень, вырождаются быстрее, чем перекрестноопы­ляющихся. Поэтому обновление сортов ячменя, т.е. замена чистосорт­ными семенами с семеноводческих станций, должно производиться, как правило, через 4—5 лет. Но есть и долговысеваемые сорта.

Сорта пивоваренного ячменя, в настоящее время рекомендуемые к возделыванию в России: Абава, Ауксиняй 3, БИОС-1, Визит, Волгарь, Гонар, Дворан, Джин, Зазерский 85, ЗерноградсхиЙ 584, Имула, Криничный, Карина, Мареси, Московский 2, Московс­кий 3, Носовский 9, Нутанс 642, Одесский 100, Одесский 115, Приморский 89, Рахат, Раушан, Роланд, Скарлетт, Сигнал, Суб-медикум 33, Харьковский 74, Харьковский 99, Эльф. Все сорта ячменя районированы.

Многие сорта не обладают хорошими качествами во всех районах возделывания. Поэтому согласно Государственному реестру селекцион­ных достижений, допущенных к использованию Минсельхозпродом РФ, сорта пивоваренного ячменя рекомендуется высевать в некоторых областях и республиках определенных регионов: Северном, Северо-За­падном, Центральном, Волго-Вятском, Центрально-Черноземном, Се­веро-Кавказском, Средневолжском, Нижневолжском, Уральском, За­падно-Сибирском, Восточно-Сибирском, Дальневосточном. Но в на­стоящее время разрешена заготовка ячменя пивоваренных сортов в других районах страны при условии получения в таком регионе ячменя, удов­летворяющего требованиям ГОСТ 5060.

Допускается высевать пивоваренные ячмени тех сортов, которые были рекомендованы к возделыванию ранее при условии, если они показали хорошее качество в данном районе. Например, в Московс­кой области при большом разнообразии почвенно-климатических условий в отдельных районах высеваемые сорта Зазерский 85 и Одес­ский 100 показали хорошие характеристики.

С технологической точки зрения лучшими являются ячмени, лег­ко прорастающие и теряющие при этом наименьшее количество пи­тательных веществ. Равномерно замачиваться и прорастать будет яч­мень с зернами примерно одинаковой величины. Ячмень принято разделять на фракции по толщине зерна: более 2,8; 2,5 и 2,2 мм.

Цвет зерна должен быть светло-желтым, желтым или серовато-желтым, недоспелые зерна обычно имеют зеленоватый оттенок. Тем­ные кончики свидетельствуют о том, что зерно было подмочено во время уборки или хранения. Такой ячмень хуже проращивается. У зерна должен быть свежий запах. Наличие плесневелого, солодо­вого или затхлого запаха свидетельствует о непригодности ячменя к солодоращению.

В ячмене не должно быть много зерновой и сорной примеси. Сор-ноя примесь подразделяется на минеральную — это земля, песок, камешки, частицы шлака; органическую — части стеблей и стержней колоса, ости пленки, семена сорняков, семена культурных растений, не отнесенных к зерновой примеси, испорченные зерна ячменя, пше­ницы, полбы, ржи и овса (загнившие, заплесневевшие, поджарен­ные, обуглившиеся — с испорченным эндоспермом от коричневого до черного цвета и светлого цвета, но рыхлого и рассыпающегося эндосперма, а также с полностью выеденным эндоспермом). К сор-

ной относится и вредная примесь: спорынья, головня, зерна, пора­женные нематодой, плевел опьяняющий, горчак ползучий, софора лисохвостная, термопсис ланцетный, вязель разноцветный, гелио­троп опушенноплодный, триходесма седая. К зерновой примеси отно­сят зерна битые, щуплые, недоспелые, проросшие, поврежденные самосогреванием или сушкой с измененным цветом оболочки и эн­доспермом от кремового до светло-коричневого цвета.

Ячмень, поступающий на приготовление солода, должен быть одного сорта, так как зерна различных сортов замачиваются по-раз­ному и проращиваются с различной скоростью.

Для производства солода используют ячмень, разделяемый на два класса и удовлетворяющий требованиям действующего ГОСТа 5060. Свойства ячменя первого и второго классов по данному ГОСТу при­ведены в табл. 1.

Таблица 1

 

 

 

Показатель	Класс ячменя
первый	второй
Цвет	С ветло - желты и или желтый	Светло-желтый, желтый или серо­вато-желтый
Запах	Свойственный нормальному зерну ячменя {без затхлого, солодового, плесневого запахов)
Состояние	Здоровый, не греющийся
Влажность, %, не более	15,0	15,5
Белок, %, не более	12,0	12,0
Сорная примесь, %, не более в том числе: вредная примесь в числе вредной принеси гелиотроп опу­шенноплодный и триходесма седая	1,0 0,2	2,0 0,2
Не допускаются
Зерновая примесь, %, не более	2,0	5,0
Мелкие зерна, %, не более	5,0	7,0
Крупность, %, не менее	85,0	60,0
Способность прорастания, %, не менее (для зерна, поставляемого не ранее, чем за 45 дней после его уборки)	95,0	90,0
Жизнеспособность, %, не менее (для зерна, поставляемого ранее, чем за 45 дней после его уборки)	95,0	95,0
Зараженность вредителями хлебных запасов	Не допускается, кроме зараженности клещом не выше 1 степени

Крупность — отношение массы зерен ячменя — схода на сите с отверстиями размером 2,5x20 мм, к массе основного зерна анализи­руемой навески, выраженное в процентах.

Крупность зерна ячменя сильно зависит от формы, характерной для каждого сорта и условий произрастания. Различают три парамет­ра зерна: длина (7,0—14,6 мм), ширина (2,0—2,5 мм), толщина {1,2— 4,5 мм). Крупное зерно обычно содержит больше крахмала и имеет большую экстрактивность.

Для солодоращения большое значение имеют крупность и одно­родность зерна по размеру, а также спелость, влажность, содержание белковых веществ, продолжительность хранения и др. Однородное по размеру, составу и свойствам зерно равномерно поглощает воду при замачивании и прорастает, образуя свежепроросший солод с одина­ковым биохимическим составом.

В качестве характеристики ячменя принята его толщина: зерна толщиной 2,8 мм и выше относят к I сорту; 2,8—2,5 мм — ко II сорту; 2,5-2,2 - к III сорту.

При приготовлении светлых сортов пива оболочка зерна не долж­на быть толстой, так как дубильные вещества, содержащиеся в ней, придают пиву грубый вкус. Содержание оболочки должно быть 7— 9%. Для приготовления темных сортов пива допускается наличие обо­лочки до 13%, так как содержащиеся в ней вещества улучшают спе­цифические цвет и вкус темного пива.

Для оценки технологических качеств ячменя применяют показа­тели: натура зерна (масса 1 дм³ зерна, выраженная б граммах), масса 1000 зерен воздушно-сухого ячменя в г или абсолютная масса зерна, то есть масса сухого вещества в 1000 зерен; способность прорастания, водочувствительность, мучнистость, содержание белка, пленчатость.

Натура пивоваренных ячменей колеблется от 600 до 750 г/дм³. Масса 1000 зерен хорошего двухрядного ячменя равна примерно 40 г. Ячмени, имеющие массу 1000 зерен до 40 г, считаются лег­кими, до 44 г — средними, более 45 г — тяжелыми. Тяжелые ячме­ни более экстрактивные из-за высокой удельной массы основного компонента — крахмала.

Способность прорастания (процент проросших зерен) определяют на 5 сутки проращивания в лаборатории. Этот показатель свидетель­ствует о степени пригодности ячменя к солодоращению.

Жизнеспособность — потенциальная возможность зерна к про­растанию. Ее определяют у ячменя, не прошедшего послеубороч­ное дозревание.

Водочувствителъность характеризует снижение способности к про­растанию даже при небольшом избытке воды. Водочувствительность чаще проявляется для ячменя, выращенного в неблагоприятных, более влажных климатических условиях. Водочувствительность выражается раз­ницей между количеством проросших зерен при оптимальных и избы­точных количествах воды. Если разница менее 25%, то ячмень малово-дочувствительный, при 26—45% — водочувствительный, при разнице более 45% — у зерна значительная водочувствительность и требуется строгое соблюдение специальной технологии замачивания.

Мучнистость характеризует состояние эндосперма. Зерна могут быть мучнистыми, стекловидными и полустекловидными. Стекловидный ячмень получается в том случае, если на стадии созревания зерна в период от молочной до полной спелости была сухая, жаркая погода. Различают постоянную (остающуюся) и временную (проходящую) стекловидность. Ячмень с постоянной стекловидностью, как прави­ло, содержит повышенное количество белка, трудно перерабатывает­ся и дает солод пониженного качества.

Другим важным технологическим показателем является содержа­ние белка. Чем больше его в зерне, тем труднее проращивается зерно. Пиво, приготовленное из таких ячменей, нестойкое. При солодора-щении зерно с высоким содержанием белка самосогревается, эндос­перм плохо разрыхляется, увеличиваются потери экстрактивных ве­ществ. Содержание белка в зерне должно быть 9—11,5%. Для приго­товления темного пива могут быть использованы ячмени с содержанием белка до 12,5%, так как в этом случае продукты распа­да белка участвуют в образовании цвета и аромата пива. Следует принимать во внимание, что увеличение содержания белка на \% приводит к снижению экстрактивное™ на 0,8%. Содержание белка ниже 7,5% может привести к недостаточному сбраживанию сусла, плохой пеностойкости, пустому вкусу пива. Содержание белковых веществ связано с содержанием крахмала. При увеличении содержа­ния крахмала на 1% экстрактивность ячменя возрастает на 0,5%.

Большое значение в технологическом процессе имеет пленчатость зерна, т. е. содержание цветочных пленок, состоящих из веществ, нерастворимых в воде и не поддающихся ферментативному гидроли­зу. Чем выше пленчатость, тем ниже экстрактивность. Пленчатость у различных сортов ячменя 8—17%. В пивоварении используют ячмени с пленчатостью не более 9% (на абсолютно сухое вещество).

Важнейшим технологическим показателем ячменя является эк­страктивность, т. е. количество веществ, которые могут растворить­ся и при затирании перейти в сусло. В основном экстрактивность зерна обусловлена содержанием крахмала, некрахмальных полисаха­ридов и белковых веществ. В пивоваренном двухрядном ячмене (в отличие от шестирядного) содержание крахмала составляет 56—70%, а экстрактивность 73—82%, у хороших ячменей экстрактивность — 76—82% (на сухое вещество). Чем выше экстрактивность, тем мень­ше расход зерна на производство пива.

У ячменей, пригодных для солодоращения, должно быть опреде­ленное соотношение между экстрактивностью и содержанием белка. Отношение экстрактивностй Способность к солодоращению к содержанию белка

свыше 8,2:1 очень хорошая

(7,8-8,1):! хорошая

(7,2—7,7):! удовлетворительная

ниже 7,2:1 плохая

Встречаются трудноразрыхляемые ячмени, которые в обычных ус­ловиях солодоращения не достигают разрыхления эндосперма, по­этому свежепроросший солод, полученный из него, имеет «резино-подобный» эндосперм и обладает слабой ферментативной активнос­тью. Такие ячмени по анатомо-морфологическим характеристикам: массе зародыша, толщине алейронового слоя и цветочных пленок — не отличаются от ячменей с хорошими пивоваренными свойствами. Содержание белка в зерне не всегда большое, но в эндосперме его содержание в 2 раза выше, а на стенках крахмальных зерен в 1,5 раза больше прочно прикрепленного белка, чем у хорошего ячменя. Ак­тивность протеолитических ферментов не отличается, цитолитичес-ких на 25% ниже, дыхательного фермента каталазы в 2 раза ниже, чем у хороших пивоваренных ячменей.

Применение шестирядных ячменей в пивоварении. Шестирядный озимый ячмень - широко распространенная и высокоурожайная куль­тура, используемая в качестве фуражной (кормовой). В некоторых странах (США, Канаде и некоторых европейских странах) применя­ют такой ячмень в производстве солода и пива. Яровые сорта шести-рядного ячменя имеют невысокую урожайность, а озимые дают уро­жай с 1 га на 8 ц больше, чем яровой двухрядный. Созревает озимый ячмень на 10—20 дней раньше ярового, что позволяет убирать его в более ранние сроки и раньше начинать выпуск солода. Для пивоваре­ния неудовлетворительным является то, что в яровом ячмене более высокое содержание целлюлозы, гемицеллюлозы, белка и зольных веществ, а крахмальные зерна более мелкие, низкое содержание крах­мала и экстрактивность.

Солод из шестирядного ячменя имеет более высокую фермента­тивную активность, дробина более ценная как кормовой продукт из-за высокого содержания белка.

Считается, что использование шестирядных ячменей экономичес­ки целесообразно. Учитывая, что озимый шестирядный ячмень более высокоурожайный даже при меньшей его экстрактивное™, выход экстракта в пересчете на посевную площадь выше. Но для его перера­ботки на солод необходимо соблюдать специальные технологические режимы: его необходимо замачивать до большей влажности и прора­щивать более продолжительное время.

Хранение ячменя. Свежеубраннный ячмень нельзя использовать для приготовления солода, так как в нем еще не закончились биохими­ческие процессы дозревания. Такой ячмень обладает пониженной всхо­жестью или вовсе не прорастает. Поэтому после приемки ячменя на заводе и отделения грубых примесей его направляют на послеубороч­ное дозревание. В среднем зерно перед переработкой на солод должно отлежаться и дозреть в течение двух месяцев.

За это время происходит послеуборочное дозревание, зерно дос­тигает полной физиологической зрелости. При дозревании уменьша­ется влажность, продолжается синтез крахмала из Сахаров и образо-

Рис. 4. Схема элеватора силосного типа

вание белков из аминокислот, снижается содержание аминного азо­та, других водорастворимых веществ. Ингибиторы прорастания окис­ляются и распадаются.

Существует два основных способа хранения зерна: напольны и и силосный. Зернохранилища напольного типа имеются только на не­больших предприятиях. Они представляют собой одно-, двух- и трех­этажные склады, в которых зерно хранится на полу. Высота слоя зерна составляет 4—5 м, а при недлительном хранении — выше. Этот способ хранения имеет недостатки; затруднена механизация погру-зочно-разгрузочных работ, в нижних слоях повышается влажность зерна, малопроизводительно используется площадь склада.

На большинстве заводов ячмень хранят в элеваторах силосного типа. Такой элеватор (рис. 4) состоит из приемного отделения 1, ра­бочей башни 7 и блока силосов 9. Емкости для зерна делают кругло­го, квадратного или прямоугольного сечения из железобетона высо­той 10—30 м, устанавливают их в несколько рядов. Зерном заполняют как круглые силосы, так и емкости, образовавшиеся в промежутках между ними. Поступающее зерно разгружают в бункеры, транспорте­ром 2 и элеватором 3 подают в верхнюю точку рабочей башни в бункер 6, взвешивают на весах 5 и через трубопровод 4 направляют на надсилосный ленточный транспортер 8. При помощи разгрузочного скребка зерно с транспортера разгружается в силосы 9.

При необходимости переброски зерна из одного силоса в другой или при подаче в производство зерно из силоса самотеком поступает на ленточный подсилосный транспортер 10, элеватором 3 поднима­ется вверх и далее по назначению.

Во время хранения регулярно (не реже двух раз в месяц при на­польном хранении и трех раз при силосном) контролируют темпера-

J9

туру и влажность зерна (не реже одного рази в месяц). При хранении насыпью влажность зерна должна быть не выше 14%, в силосах — не более 13%. Еслм зерно согревается, то его проветривают, перекачивая из одного силоса в другой по описанной выше схеме. При хранении в силосах высотой более 25—30 м его вентилируют, продувая 80 м³ воз­духа в час на 1 т зерна при давлении 4,5—5 кПа.

Ячмень обладает определенной гигроскопичностью, т. е. способно­стью поглощать влагу из воздуха, поэтому при хранении в зерне устанавливается равновесная влажность (процентное содержание вла­ги в зерне при данной влажности и температуре воздуха), которая зависит от относительной влажности окружающей среды. Чем выше относительная влажность воздуха в зернохранилище, тем выше и равновесная влажность зерна.

Относительная влажность

воздуха при 20°С, % 40 50 60 70 80 90

Равновесная влажность

ячменя, % 10,9 12,0 13,4 15,2 17,5 20,9

С увеличением равновесной влажности зерна усиливается его ды­хание: оно быстрее согревается и увлажняется, так как при дыхании в результате частичного превращения сложных компонентов проис­ходит выделение тепла, воды и диоксида углерода.

Показателем процесса дыхания является его интенсивность, ха­рактеризуемая количеством диоксида углерода, выделяемого в еди­ницу времени из единицы объема зерна.

Подготовка зернохранилищ. Зернохранилища как силосного, так и напольного типа, после освобождения зачищают от остатков яч­меня, собирая остатки зерна в отдельную емкость или помещение. Затем очищают от остатков пыли и мусора и дезинфицируют. В зернохранилище с деревянными перекрытиями вскрывают полы для удаления попавшего туда зерна и посыпают подполье негаше­ной известью там, где необходимо. Потолки помещений, стены, лестницы, оборудование, систему аспирации и вентиляции очища­ют от пыли. В элеваторах очищают стены, днища, выпускные во­ронки, башмаки норий, шнеки, транспортеры, коммуникации, са­мотечные трубы, бункеры.

После уборки зернохранилища ремонтируют: заделывают щели и выбоины, помещения белят свежегашеной известью, проветривают, просушивают.

Ремонтируют оборудование, аспирационную и вентиляционную сети.

Вредители пивоваренного ячменя и методы борьбы с ними. Амбар­ные вредители — грызуны, клещи, долгоносики и др. — причиня­ют большой вред производству, уничтожая, повреждая и загряз­няя зерно на складе.

Клещи (рис. 5, а) — это наиболее распространенные вредители раз­мером не более 1 мм. Они любят тепло и влагу. Благоприятная темпера­тура для их размножения 18—30° С. При влажности зерна до 12% дея-

тельность клещей прекращает­ся, а при низкой минусовой температуре клещи погибают.

Рис. 5. Вредители пивоваренного производства: а — клещ; б - амбарный долгоносик

Клещи повреждают глав­ным образом зародыш, как наиболее мягкую часть зерна. Различают три степени зара­женности: первая — в 1 кг зер­на насчитывают от 1 до 20 кле­щей, вторая — в 1 кг более 20 клещей, третья — в зерне об­разуется сплошная войлочная масса. Допускается переработка на солод ячменя с первой сте­пенью зараженности.

Амбарный долгоносик (рис. 5, б) — наиболее опасный вредитель. Он и его личинки выедают внутренность зерна. Размер долгоносика без хоботка — 2,2—4,1 мм, а длина хоботка равна 1/4 длины тела. Самка долгоносика выедает ямку в зерне и откладывает в нее яйцо. Личинка долгоносика развивается внутри зерна. Оптимальная темпе­ратура размножения 22—25° С.

Бороться с долгоносиком очень трудно, поэтому ячмень любой степени зараженности долгоносиком для пивоварения непригоден.

Меры борьбы с амбарными вредителями состоят в следующем:

перед приемкой ячменя нового урожая склады тщательно очищают и дезинфицируют: проводят обеззараживание газовой дезинсекцией фумигантами или опрыскиванием водным раствором ядохимикатов;

ячмень влажностью более 15,5%, зараженный амбарными вреди­телями, заводы принимать не должны;

во время хранения нельзя допускать повышения температуры и влажности зерна;

при обнаружении вредителей зерно необходимо проветрить и очи­стить на зерноочистительных машинах;

партии зерна, зараженные клещом, складируют в отдельном по­мещении и перерабатывают в яервую очередь;

для уничтожения грызунов применяют газовую обработку и при­манки с ядом.