Пиво и напитки

Кипячение, охлаждение и осветление сусла

Кипячение сусла с хмелем

Кипячение сусла с хмелем необходимо для упаривания сусла, инактивации ферментов, осаждения высокомолекулярных белков, а также для перевода в раствор горьких и ароматических веществ хмеля, для придания суслу, а следовательно и пиву, горького вкуса и хмелевого аромата.

Из фильтрационного чана в сусловарочный котел поступает профильтрованное сусло (первое сусло), плотность которого 15-18% по сахарометру, и промывные воды плотностью 1%. Сусло в сусловарочном котле получается сильно разбавленным. Во время кипячения сусла испаряется избыток воды. К концу кипячения плотность сусла должна быть определенной для каждого сорта пива.

При кипячении погибают микроорганизмы и достигается биологическая чистота сусла. Стерильность сусла имеет большое значение для чистоты брожения и стойкости пива. Сусло стерилизуется 20-25мин, однако свертывание белков и переход в раствор составных частей хмеля происходит значительно медленнее, поэтому кипячение сусла продолжается 1,5-2 ч.

Одним из важных процессов при кипячении сусла с хмелем является переход в раствор горьких, ароматических и дубильных веществ хмеля. Горькие кислоты хмеля (а- и (3-кислоты) обладают незначительной растворимостью, но во время кипячения окисляются горькие кислоты, которые превращаются в более растворимые горькие смолы (α- и β-смолы). Горькие вещества придают пиву специфическую приятную горечь и предохраняют от развития в нем микроорганизмов, так как они обладают антисептическими свойствами.

Растворимость ароматических веществ 1:20000. При кипячении сусла с хмелем большая часть ароматических веществ улетучивается, поэтому хмель прибавляют в несколько приемов. Для лучшей ароматизации сусла последнюю порцию хмеля прибавляют в конце кипячения. Хмелевое эфирное масло придает суслу (пиву) характерный хмелевой аромат. Дубильные вещества хмеля при кипячении взаимодействуют с белковыми веществами сусла, образуются белково-дубильные соединения, которые способствуют лучшему осаждению высокомолекулярных белков.

Однако белково-дубильные соединения частично растворимы в горячей воде и нерастворимы при низкой температуре. Поэтому в сусловарочном котле они полностью не осаждаются, выпадают в осадок при охлаждении сусла, а иногда вызывают помутнение пива. Кроме коагулирующего действия, дубильные вещества также влияют на вкус пива.

Способы внесения хмеля

Существуют несколько способов внесения хмеля, они применяются в зависимости качества хмеля и требуемой степени охмеления сусла. Хмель вносят в один, два, три и четыре приема целыми шишками. Если хмель вносят в один прием, то всю норму хмеля вносят в сусловарочный котел перед началом кипячения сусла и кипятят в течение 1,5-2 ч. Такой способ прибавления хмеля нерационален, так как при длительном кипячении ароматические вещества хмеля успевают улетучиться и сусло теряет хмелевой аромат.

При прибавлении хмеля в два приема всю норму делят на две равные части. Первая часть вносится, когда в сусловарочный котел набрано примерно 1/3 сусла, вторая часть — за 30-40 мин до конца кипячения сусла.

Наиболее распространенным является способ внесения хмеля в три приема. Для этого весь хмель делят на три части: 1/2, 1/4 и 1/4. Половину хмеля вносят в сусловарочный котел вначале во время поступления первого сусла из фильтрационного чана или фильтр-пресса, 1/4 часть прибавляют за час до окончания кипячения и последнюю четверть — за 30 мин до конца кипячения.

Рациональным является способ внесения хмеля с повторным выщелачиванием. При этом способе последняя порция хмеля вносится в сусловарочный котел в специальной сетчатой корзине и кипятится непродолжительное время. При этом в раствор переходят только легкорастворимые горькие и ароматические вещества; последние не успевают улетучиться и сусло приобретает хороший хмелевой аромат. Однако в этом хмеле остается еще большое количество горьких веществ, поэтому его выгружают не в хмелецедильник, а в сусловарочный котел в начале кипячения сусла следующего затора. Хмель можно вносить не только целыми шишками, а и дробленным для улучшения перехода α-кислоты в изогумулон, растворяющийся в сусле.

Хмелевые экстракты

Хмелевой экстракт получают экстрагированием измельченного хмеля 95-96%-ным этиловым спиртом. Хмелевой экстракт вливают в сусло медленно тонкой струей за 30-40 мин до конца кипячения. Сразу после поступления хмелевого экстракта в сусло происходит переход а-кислот в изогумулон.

Применение хмелевых экстрактов вместо хмеля повышает коллоидную стойкость пива, улучшает его вкус, уменьшает чувствительность пива к холоду, повышает коэффициент использования горьких веществ хмеля. При замене 75% хмеля экстрактом получают экономию хмеля до 30%, а при 100-ной замене — до 43%.

Предварительная щелочная обработка хмеля.

Перед внесением хмеля в сусловарочный котел его кипятят в слабом щелочном растворе. Кипячение производят в специальном экстракторе, в который вносят на каждый кг хмеля 40 л воды 30-50г карбоната натрия (pH10). После обработки сусло подкисляют до нормального pH. Способ щелочной обработки позволяет довести экономию хмеля до 30%.

Кипячение и охмеление сусла

Кипячение сусла с хмелем продолжается 1,5-2 ч. При изготовлении светлых сортов пива варка сокращается до 1-1,5 ч. Основными показатели готовности сусла, определяющими конец кипячения, являются плотность его, свертывание белков и прозрачность. После достижения необходимой плотности и сворачивания белков замеряют количество сусла и оно поступает в хмелецедильник. Из хмелецедильника сусло насосом перекачивают в холодильные аппараты.

В хмелевой дробине задерживается большое количество сусла (6-7 л на 1 кг дробины). После спуска сусла сусловарочный котел и хмель в хмелецедильнике несколько раз промывают горячей водой. Промывные воды присоединяют к суслу. Кипячение может происходить при нормальном и повышенном давлении. Сусловарочный котел, применяемый для варки сусла под давлением, имеет герметическую крышку с люком и предохранительным клапаном. Вытяжная труба снабжена герметической заслонкой и воздушным клапаном. Варка сусла проводится при 105-106°С 1 ч, а затем давление снижают до нормального и продолжают кипячение еще 1 ч. При кипячении сусла под давлением лучше происходит коагуляция белков и осветление сусла, повышается коэффициент использования хмеля, сокращается расход пара.

Выход экстракта солода в варочном цехе

Зная количество горячего сусла и его плотность, рассчитывают выход экстракта в варочном цехе, по которому определяют количество сухих веществ солода, перешедших в сусло, а также судят о правильности проведенных процессов и получению пивного сусла. Выход экстракта рассчитывают по формуле

Е = 0,96Vgd/Р,

                                                                   где Е — выход экстракта, %; 0,96 -условный коэффициент для перевода горячего сусла в холодное; V — объем горячего сусла, л; g — содержание сухих веществ по сахарометру;                           d -плотность сусла; Р — количество затертых зерноприпасов, кг.

Охлаждение сусла

При охлаждении сусла понижается температура и происходит его осветление. Температуру понижают медленно до 60°С и быстро от 60 до 4-6°С.

Во второй стадии могут развиваться попавшие в сусло микроорганизмы. Чтобы избежать этого, сусло во второй стадии охлаждают быстро.

В первой стадии при медленном охлаждении происходит осветление сусла. В осадок переходят некоторые хмелевые смолы, белково-дубильные соединения, дубильные и минеральные вещества. Этот осадок называют “горячим”.

Во второй стадии некоторые белково-дубильные вещества, которые растворимы в воде и в горячем сусле, переходят в нерастворимое состояние и выделяются в виде тонкой взвеси, поэтому охлажденное сусло становится слегка мутным. При охлаждении сусла на открытой поверхности происходит сильное поглощение кислорода воздуха. Охлаждение сопровождается испарением воды и концентрация сусла повышается. Для доведения сусла до нормальной плотности его разбавляют водой.

Способы охлаждения сусла

Горячее сусло охлаждают открытым и закрытым способами. Открытое охлаждение сусла происходит на холодильной тарелке и на оросительном холодильнике. Закрытое охлаждение сусла производится в отстойном чане и в закрытом противоточном трубчатом или пластинчатом холодильнике.

Охлаждение на холодильной тарелке

Холодильная тарелка представляет собой прямоугольный низкий открытый сосуд с плоским дном (рисунок 1). Высота борта тарелки 20-25 см. Устанавливается она с наклоном в одну сторону. В этой части предусмотрено небольшое чашеобразное углубление, где находятся два крана: один для спуска сусла, а другой для белкового отстоя. Сусло на тарелке располагают тонким слоем (15-20 см), и оно медленно охлаждается за 2-6 ч. После спуска сусла на дне тарелки остается белковый отстой, который затем отделяют от сусла на фильтр-прессе. Сусло стерилизуют и направляют в холодильный аппарат, а затем в бродильный чан.

Рисунок 1 - Холодильная тарелка
Рисунок 1 — Холодильная тарелка

Охлаждение в отстойном чане

Отстойный чан представляет собой закрытый цилиндрический аппарат с плоским дном (рисунок 2).

1 - корпус чана; 2 - змеевик для охлаждения сусла; 3 - куполообразная крышка; 4 - смотровой люк; 5 - вытяжная труба; 6 - вентиль для спуска сусла; 7 - вентиль для спуска отстоя и промывной воды; 8 - поворотная труба с поплавком. Рисунок 2 - Отстойный чан
1 — корпус чана; 2 — змеевик для охлаждения сусла; 3 — куполообразная крышка; 4 — смотровой люк; 5 — вытяжная труба; 6 — вентиль для спуска сусла; 7 — вентиль для спуска отстоя и промывной воды; 8 — поворотная труба с поплавком.
Рисунок 2 — Отстойный чан

Внутри чана расположен змеевик, по которому пропускается холодная вода для охлаждения сусла. В верхней части крышки чана находится вытяжная труба. Спускается охлажденное сусло по трубе, которая соединена с поплавком. По мере опускания уровня сусла поплавок опускается, а вместе с ним опускается труба. При этом стекает только осветленное сусло, а отстой остается на дне чана и удаляется через вторую трубу. Отстойный чан заполняется суслом на высоту до 1 м. Сусло охлаждается быстрей, чем на тарелке (20-30 мин). При этом сусло не насыщается кислородом воздуха.

Охлаждение на холодильниках

На большинстве пивоваренных заводов сусло охлаждают во второй стадии на оросительном холодильнике (рисунок 3). Холодильник состоит из ряда медных труб, расположенных одна над другой и образующих охлаждающую поверхность.

Рисунок 3 - Открытый оросительный хлодильник
Рисунок 3 — Открытый оросительный хлодильник

Над холодильником расположен желоб с мелкими отверстиями. Сусло из отстойного чана или холодильной тарелки поступает в этот желоб и через отверстия равномерно стекает по поверхности холодильника. Под трубами находится сборный желоб, куда стекает охлажденное сусло, которое называется начальным. Внутри труб холодильника циркулирует в верхней части водопроводная вода, а в нижней части — рассол от испарителя холодильной машины.

В закрытом холодильнике (рисунок 4) сусло протекает по медным трубам, омываемыми водой или рассолом, и охлаждается до заданной температуры (4-6°С). Закрытый холодильник как и оросительный, имеет две секции: верхняя охлаждается водопроводной водой, нижняя — водой или рассолом.

Рисунок 4 - Закрытый противоточный холодильник
Рисунок 4 — Закрытый противоточный холодильник

Охлаждение также производится на холодильниках типа “труба в трубе’’, который состоит из горизонтальных стальных или чугунных труб, внутри которых находятся медные луженые трубы меньшего диаметра. По внутренним трубам протекает сусло, а в межтрубном пространстве — охлаждающая вода или рассол.

Пластинчатый холодильник состоит из рифленых пластин и прокладочных листов, которые устанавливаются на станине попарно (рисунок 5). Каждая пластина имеет по углам четыре отверстия, которые после сборки холодильника образуют четыре канала, по которым протекает сусло и охлаждающая вода.

Рисунок 5 - Пластинчатый теплообменник для охлаждения пивного сусла
Рисунок 5 — Пластинчатый теплообменник для охлаждения пивного сусла

С обеих сторон пластины имеют желобки. Выступы этих желобков направляют теплообменивающиеся жидкости зигзагообразно от входного канала к выходному. С одной стороны пластины по желобкам течет сусло, а с обратной противотоком — охлаждающая жидкость. Пластинчатый холодильник состоит из двух секций. В первой секции охлаждение ведется водой, а во второй — рассолом.

Осветление сусла на сепараторе

Осветление сусла на холодильной тарелке или в отстойном чане протекает медленно и происходит неполно. Наилучшее осветление сусла достигается на сепараторе. Сусло подают в сепаратор, где оно распределяется тонкими слоями на тарелках, которые вращаются с большой скоростью. Под действием центробежных сил взвешенные частицы отделяются и направляются в грязевое пространство. Из сепаратора выходит осветленное сусло, которое затем поступает на пластинчатый холодильник, где охлаждается до 6°С. При использовании сепаратора быстрее происходит осветление и охлаждение сусла (1-1,5 ч), облегчается обслуживание этих операций и исключается попадание в сусло инфекции из окружающей среды. Сепарирование можно производить для осветления горячего и холодного сусла и для выделения сусла из белкового отстоя.

1 - тарелки барабана; 2 - патрубок для выхода сусла; 3 - кольцевое пространство барабана; 4 - подвижное дно барабана; 5 - полость для воды; 6 - труба для подачи воды в полость; 7 - уплотняющее кольцо щели; 8 - отводящая труба для воды; 9 - канал к клапану; 10 - клапан Рисунок 6 - Схема сепаратора в разрезе для осветления сусла
1 — тарелки барабана; 2 — патрубок для выхода сусла; 3 — кольцевое пространство барабана; 4 — подвижное дно барабана; 5 — полость для воды; 6 — труба для подачи воды в полость; 7 — уплотняющее кольцо щели; 8 — отводящая труба для воды; 9 — канал к клапану; 10 — клапан
Рисунок 6 — Схема сепаратора в разрезе для осветления сусла

Очень хорошее осветления достигается при сепарировании холодного сусла, так как при этом удаляется не только грубый труб, выделяющийся при кипячении сусла, но и муть, образовавшаяся при охлаждении сусла.