Габриэла Басаржова, Институт химии бродильных производств и биоинженерии, Химико-технологический институт, Прага
В прошлом наши предки ничего не знали о существовании микроорганизмов, в том числе и дрожжей, и их роли в спиртовом брожении. Брожение проводилось спонтанно, после чего собирали поднимавшуюся на поверхность и оседавшую на дно "массу", которая, как было установлено, необходима для превращения сусла в пиво. "Массу", собранную с поверхности, после промывки использовали в следующих варках пива верхового брожения, которое до XIX века преобладало, в том числе и на чешских землях. С использованием осадочной части получали менее распространенный сорт пива, согласно современной терминологии именуемый пивом низового брожения.
В 1585 г на латинском языке была издана книга, посвященная технологии солодовенного и пивоваренного дела. По-видимому она стала первой в мире специальной книгой подобного рода. Ее написал профессор пражского университета, знаменитый естествоиспытатель, астроном, картограф и личный лекарь императора Рудольфа II Тадеуш Гаек из Гаека (1525-1600) [ 1,2]. Теорию, выдвинутую им для объяснения процесса брожения, можно назвать своего рода механистической. Верховые дрожжи он описывал как воздушную массу, выносимую на поверхность, а ту часть дрожжей, которая осаждалась, - как землистую и грубую массу Суслу им были даны характеристики "тяжелое" и "водянистое". Превращение сусла в пиво объяснялось движением масс, которые сталкивались между собой, вьделяя тепло, под влиянием чего образовывалась пена. Воздушная масса, интенсивно двигаясь, дробила водянистую массу на меньшие частицы, и в результате этого последняя приобретала свойства пива.
В 1590 г. в Голландии был сконструирован первый микроскоп, который в 1650 г. усовершенствовал А. Левенгук (1632-1723). Он же в 1680 г впервые установил, что в пиве присутствуют шарообразные живые частицы. Речь шла, очевидно, о дрожжах, но сообщение Левенгука не было принято во внимание.
Историческими вехами стали открытие А.Л. Лавуазье, в 1785 г установившего, что брожение представляет собой разложение сахара на этанол и углекислый газ, и сформулированная в 1810 г. Гей-Люссаком (1778-1850) формула спиртового брожения, значимая и поныне.
Изучение биологической сущности процесса брожения и переход к производству пива верхового брожения в XIX веке
Во второй половине XIX века в традиционных пивоваренных странах Европы стало преобладать производство выдержанного пива низового брожения, особенно после успеха чешского пива Мештянского пивзавода, основанного в 1842 г в Пльзене.
В XIX столетии изучение влияния микроорганизмов на спиртовое брожение стало быстро развиваться [3,4]. Первым ученым, который в 1837 г. высказал предположение о возможном участии живых микроорганизмов - дрожжей - в процессе спиртового брожения, был Каньяр де Латур.
В 1839 г Т Шванн (1810-1882) сформулировал гипотезу о зависимости роста дрожжей от присутствия Сахаров, являющихся для них питательными веществами, и опроверг необходимость кислорода при производстве вина и гнилостных процессах. Точка зрения об участии микроорганизмов в брожении была отвергнута такими известными химиками, как, например, Ю. Либих и Ф. Волер в Германии или И. Берцелиус в Швеции, которые разделяли утверждение о том, что алкоголь образуется из Сахаров чисто химическим путем, а мертвые разлагающиеся дрожжи составляют только определенную часть продуктов этой реакции.
В 1857 г эти споры были разрешены французским ученым Л. Пастером (1822-1895). Он доказал, что брожение является результатом биологического процесса метаболизма дрожжей [5]. В 1875 г им была подтверждена способность дрожжей существовать без доступа воздуха или, иначе говоря, анаэробный процесс брожения.
Большое значение имело экспериментальное доказательство возможности брожения без дрожжевых клеток, осуществленное в 1897 г Э. Бухнером, который открыл тем самым эпоху изучения ферментативных реакций брожения [Ю].
Затем наступил период открытий, связанных с ферментативными реакциями, вплоть до гликолитических реакций Эмбдена-Мейергофа-Парнаса и связанных сними циклов. Первые сведения о ферментах также связаны с изучением спиртового брожения. Впервые фермент, получивший название диастаза (или амилаза), был выделен в 1833 г А. Пайеном и Ж. Персо из пророщенного ячменя.
Комплексная оценка процессов брожения, как с научной точки зрения, так и с точки зрения их значения для практического производства пива, вина, бродильного этанола, хлебопекарных дрожжей и уксуса, была осуществлена профессором Пражского технического университета С.Й.Н. Баллингом (1805-1868) [6].
Метод выделения чистых культур был первоначально разработан для бактерий, а затем уже для дрожжей в 1881 г. Э.Х. Хансеном в лабораториях пивзавода "Карлсберг" в Дании. Впервые чистые культуры были получены им в 1883 г. [7]. Пивзаводы на территории современной Чехии в то время уже перешли на производство пива только низового брожения и очень быстро освоили метод получения чистых культур и внедрили их использование в практику [8].
В 1837 г., еще до выделения чистых культур, берлинский ботаник Й.Ф. Мейен дал дрожжам название Saccharomyces (sacharos по-гречески - "сахар", mykes - "гриб"), впоследствии Saccharomyces cerevisiae (cerevisia - латинское название пива). Дрожжи низового брожения, полученные Хансеном в 1845 г. на пивзаводе "Карлсберг", были позже в его честь названы Saccharomyces carlsbergensis Hansen. В 1931 г. англичанка Штеллинг-Деккер назвала штамм дрожжей верхового брожения, также выведенный Хансеном, Saccharomyces cerevisiae I. Hansen. Эта классификация дрожжей низового и верхового брожения используется пивоварами и до сего дня, хотя в последней таксономической работе Лоддера 1970 г. Saccharomyces carlsbergensis Hansen не приводится как самостоятельное название, а считается синонимом Saccharomyces uvarum [30].
С развитием знаний о существовании микроорганизмов постепенно накапливались сведения и о микроорганизмах-вредителях пивоваренного процесса. Например, в 1876 г. Л. Пастером были описаны уксуснокислые бактерии, названные им Mycoderma aceti. Им же, помимо диких дрожжей, были посвящены также работы X. Брауна. Пастер изучал также инфекционные микроорганизмы в пиве, образующие четырехчленные шарообразные образования. Он назвал их ferment № 7. В 1879 г. Хансен переименовал их в sarcin - микроорганизмы, которые в течение долгих лет наводили страх на пивоваров, так как их размножение означало потерю качества пива. В 1884 г. Бальк установил их принадлежность к истинным молочным бактериям рода Pediococcus [10]. В любом случае установление причин инфицирования процессов брожения несло с собой в начале XX века быстрое развитие методов его ликвидации, прежде всего с применением разработанной Пастером тепловой обработки продукции, названной в честь автора пастеризацией.
Изучение метаболизма, генетических свойств дрожжей и использование танков большой вместимости в пивоваренной практике - типичные аспекты в проблематике брожения пива в XX столетии
Весьма значительным шагом к управлению процессами брожения и их оптимизации на производстве стало развитие знаний о метаболизме главного продукта питания пивоваренных дрожжей, т.е. Сахаров и азотистых веществ. Исследования, посвященные сбраживанию Сахаров и абсорбции аминокислот, в 50-е гг. XX века сделали возможным быстрое развитие новых разделительных и идентификационных методов. Главным образом это были хроматографические и электрофорезные методы. Их разработка пришлась уже на период после второй мировой войны и была связана с работами по созданию первой атомной бомбы [10].
В пивоварении бумажная хроматография была использована впервые для определения аминокислот в 1950 г. Е. Сандегрином и Л. Льюндалем. Только метод хроматографии на ионообменниках, опубликованный в 1951 г. X. Мором, и его дальнейшее развитие дали возможность количественного определения отдельных аминокислот в продуктах пивоварения.
Углеводы - основное питательное вещество для дрожжей, составляющее до 90% экстракта сусла, - были известны уже на рубеже XVIII-XIX вв. В 1970 г С.Р. Гриффином была установлена зависимость очередности сбраживания Сахаров от свойств дрожжевого штамма [11]. Работы Дж. Стюарда и др., вышедшие в 1986 г., подтвердили, что главным фактором, препятствующим началу потребления мальтозы сусла дрожжами, является падение уровня глюкозы.
Клеточные оболочки (рис. 1) прежде всего осуществляют транспортировку глюкозы и фруктозы, это происходит с помощью специальных переносчиков, облегчающих диффузию. Подобным образом транспортируется и сахароза, которая сначала расщепляется на простые углеводы инвертазой, локализованной в клеточной оболочке. Для транспортировки основных Сахаров сусла - мальтозы и мальтотриозы - помимо переносчиков требуется еще и энергетический потенциал. Ферменты транспортной системы мальтозы присутствуют в дрожжах не постоянно, сначала они должны быть индуцированы. При этом индукция пермеаз мальтозы и мальтотриозы зависит не только от общего количества Сахаров в сусле, но главным образом от соотношения глюкозы и мальтозы.
Большое количество глюкозы в сусле может способствовать ингибированию транспортной системы мальтозы до тех пор, пока не закончится рост дрожжей и азотистые вещества не станут фактором ограничения роста. Таким образом, для транспортировки и гидролиза мальтозы может не образоваться достаточного количества ферментов. Слишком высокая концентрация глюкозы в сусле может возникнуть при производстве сусла с заменой большой доли солода сахарозой, когда после быстрого разбраживания происходит остановка процесса брожения. В определенной степени подобная проблема может возникнуть и при длительном наполнении ЦКТ суслом при постоянной подаче глюкозы и фруктозы и дифференцированной дозировке дрожжей.
Кроме энергии, которую дрожжи получают при расщеплении углеводов, для роста и обмена веществ им необходимы азотистые вещества, а также некоторые другие факторы роста. В общем количестве экстракта сусла содержится в среднем 5% азотистых веществ, среди которых белки, пептиды, амины, аминокислоты, небольшое количество пуринов и витаминов. Наиболее важными для дрожжей являются аминокислоты, детальным изучением которых в начале XX века начал заниматься X. Браун [14]. Дрожжи потребляют их в определенном порядке независимо от условий брожения. Согласно скорости и степени абсорбции дрожжами, Т. Йошида [15] разделил аминокислоты на девять групп, М. Джонс и С. Пирс [16] и другие авторы - на четыре, У. Палмквист и Т. Айрапаа [17] и Д. Р. Моле и др. [18] - натри группы. Учитывая технологию производства чешского пива и штаммы, используемые на практике, Г. Басаржова [19] предложила две системы классификации аминокислот. Первая система включает в себя восемь групп и одну подгруппу аминокислот, полученных на основе их количества в исходном сусле, скорости и степени их абсорбции при брожении. Во второй системе четыре основные группы и одна подгруппа. Классификатором была скорость, объем абсорбции и присутствие экзогенных аминокислот при образовании белков. Общим результатом всех перечисленных работ стал вывод, что дрожжи способны потреблять другие аминокислоты и после практически полного использования аминокислот первой группы - треонина и серина, причем снижение уровня этих аминокислот, так же как и общая абсорбция аминокислот, различна у отдельных штаммов. Также подтвердилось, что в сусле разного состава аминокислоты представлены всегда в определенном соотношении.
До тех пор, пока дрожжи не будут в состоянии использовать аминокислоты сусла других групп, они синтезируют их в процессе собственного метаболизма. Синтез разветвленных аминокислот лейцина и валина сопровождается накоплением интермедиата 2-ацетолактата, для аминокислоты изолейцина - 2-ацетобутирата. Часть интермедиата изменяется в соответствующую аминокислоту, часть попадает в среду брожения и неферментативным путем изменяется на вицинальные дикетоны диацетил и 2,3-пентадион. Образование этих нежелательных с сенсорной точки зрения вициналь-ных дикетонов происходит не только при уже изученном размножении молочных бактерий, но и согласно данным, полученным в 1960 г. [10], в результате обычного метаболизма дрожжей. Повышению образования вицинальных дикетонов, прежде всего диацетила, которое дрожжи не способны впоследствии снизить до приемлемого уровня (до 0,2 мг/л), способствует в первую очередь длительное наполнение ЦКТ суслом. Поэтому заполнение танков лучше всего проводить в течение менее чем 12 часов, в крайнем случае - менее чем 20 часов [20].
Молекулярная генетика и генная инженерия в пивоварении
В 1930-х исследования датского ученого О. Винге открыли возможность путем скрещивания получать штаммы дрожжей, отвечающие задачам той или иной производственной технологии. Совместно с таким известным специалистом по белкам, каким был руководитель химического подразделения лабораторий "Карлсберга" Линдстром-Ланг, в 1930 г. они стали использовать при изучении дрожжей новую научную дисциплину - молекулярную генетику. Большие возможности принесли и методы генной инженерии, а особенно создание рекомбинантных ДНК, впервые использованных в дрожжах в 1978 г. С тех пор подобным способом был получен ряд штаммов пивоваренных дрожжей с "заданными" новыми свойствами, например, штаммы, сбраживающие декстрины, штаммы, производящие бета-глюконазудля улучшения фильтруемости пива, штаммы с активностью 2-ацетолактатдекарбоксилазы, обеспечивающие превращение предшественника диацетила 2-ацетолактата непосредственно в ацетоин и т.д. [10] (табл. 1).
К первым продуктам питания, произведенным с помощью генетически модифицированных штаммов дрожжей, принадлежит пиво с низким содержанием Сахаров (light beer), выпускающееся в Великобритании [9,10].
Развитие требований к составу сусла тесно связано с развитием аналитических методов, начавшимся с конца XIX в., которые постепенно сделали возможным исследование значения отдельных составляющих и физических параметров сусла для процесса брожения и качества пива. До второй половины XX века в сусле определялся только экстракт, осахаривание, отношение Сахаров к несахарам, рН, содержание горьких веществ, содержание азотистых веществ и их основных фракций.
Значительно повысились требования к характеристикам сусла с внедрением непрерывного брожения, впервые осуществленного в 1950 г. в Новой Зеландии, а затем на некоторых пивзаводах Канады, США и Великобритании, и особенно с наступлением эпохи цилиндроконических танков (ЦКТ). Начиная с 1960 г., когда на пивзаводе "Асахи" в Японии впервые были установлены бродильные танки большой вместимости, эта технология нашла повсеместное применение и положила конец практической реализации других малоуспешных непрерывных методов [10].
Основным условием для непрерывного протекания брожения в ЦКТ, кроме высокого содержания бродильных Сахаров и аминокислот, стало оптимальное аэрирование сусла, низкий уровень вязких веществ типа бета-глюкана, низкие значения мутности и снижение значения рН.
Учитывая рост требований потребителей не только к прозрачности пива, но и к свежему вкусу в течение всего срока его хранения, с 70-х гг. ученые начали интенсивное исследование способов повышения сенсорной стабильности пива. Результатом этих работ стали определенные изменения в требованиях, предъявляемых к некоторым показателям солода (более низкое белковое растворение солода, например, число Кольбаха ниже 41) и свойствам сусла (табл. 2).
Работы, посвященные компонентам старого вкуса пива, реакциям их возникновения и технологическим способам предотвращения старения разлитого пива, публиковались неоднократно, в том числе и чешскими авторами, например, [25, 26, 27, 28, 29].
Снижение значений рН сусла до отметки 5,1, на некоторых пивзаводах достигаемое за счет биологического окисления затора, благоприятно влияет на ферментативные реакции и снижает окислительные реакции в процессе варки сусла [22], но снижает также и образование естественного антиоксиданта при брожении, каким является диоксид серы. Возможно, это ускоряет и реакции свободных радикалов, что способствует образованию тонов старения у разлитого пива [23]. При снижении рН приблизительно на 0,3, примененном в работе Курье и др. [24], отмеченные отрицательные последствия повышенной кислотности сусла не наблюдаются.
Основными компонентами тонов старения пива являются карбонильные соединения, прежде всего продукты распада аминокислот [20, 25]. Поэтому сегодня снизились требования, предъявляемые к белковому растворению солода и содержанию аминокислот в сусле.
Изменилась и точка зрения на степень аэрирования сусла, которая преобладала на заре использования ЦКТ. Воздух должен подаваться уже после достаточного охлаждения сусла, только в количестве, необходимом для размножения дрожжей [31]. Аэрирование и флотация сусла снижают его антиоксидантные свойства и способствует образованию предшественников и компонентов тонов старения в пиве [32].
Оптимальный уровень вязких веществ типа бета-глюкана, негативно влияющих на фильтрование затора и пива, зависит от степени цитолитического растворения солода. Последний показатель можно улучшить выдержкой при 42°С в начале процесса варки, что повышает активность цитолитических ферментов. Выдержку при 42°С не рекомендуется при использовании солода с высокими показателями белкового растворения, так как при этой температуре кроме активности цитолитических ферментов проявляется и активность протеолитических ферментов, а также растет уровень содержания аминокислот, что является нежелательным для стабильности вкуса пива.
Обзор оптимальных значений основных показателей качества сусла приведен в (табл. 2).
Интенсивное кипение затора и охмеленного сусла долгое время считалось положительным фактором, обеспечивающим качество пива. Прежде всего это имеет значение для интенсивного удаления грубого осадка, а тем самым и для обеспечения лучших условий брожения, но главным образом - для коллоидной стабильности пива. Однако это повышает доступ кислорода воздуха и способствует протеканию реакций окисления, при высокой температуре ускоряющих образование компонентов тонов старения пива. И хотя при варке охмеленного сусла эти вещества частично удаляются и разлагаются в ходе процесса брожения, но в той или иной степени они остаются в растворе, а другие (или их предшественники), наоборот, образуются и могут присутствовать даже в готовом пиве. Устранение крупных и мелких мутеобразующих частиц необходимо провести оптимальным способом, так как они способствуют образованию компонентов тонов старения пива на следующих ступенях технологического процесса [20].
Поэтому сегодня на производстве рекомендуется заполнять емкости для варки снизу ограничивать интенсивность кипения (а тем самым и перемешивания затора) настолько, насколько оно необходимо для оптимального осаждения взвесей и достижения соответствующего выпаривания, но излишне не продлять варку сусла с хмелем (максимум 90 мин), а также фильтрование, а главное, не увеличивать время нахождения сусла в гидроциклоне. Некоторые авторы предлагают проводить весь процесс производства сусла, начиная от помола солода, в инертной среде [20].
Интерес к более подробному изучению дрожжей возник в XIX веке с началом практического использования чистых культур, когда отдельные пивзаводы стали искать штаммы, наиболее подходящие для их пива. Из арсенала методов использовалось в основном изучение под микроскопом, способами окрашивания определялись мертвые клетки, исследовалась способность клеток к брожению, согласно которой штаммы низовых дрожжей делились на мало-, средне- и глубокосбраживающие, и устанавливалось наличие посторонних микроорганизмов.
Наиболее интенсивное развитие требований к дрожжам началось в период внедрения ЦКТ в 60-е гг XX века и продолжилось с 70-х гг. в связи с углубленными исследованиями способов достижения сенсорной стабильности пива.
Основным условием оптимального брожения в ЦКТ, кроме способности к сбраживанию и микробиологической чистоты дрожжей, является их хорошее физиологическое состояние и ферментативная активность диацетилредуктазы, обеспечивающей расщепление образующегося при брожении диацетила до минимальных значений. Большинству пивзаводов удалось решить проблему повышения уровня вицинальных дикетонов в пиве из ЦКТ соответствующими технологическими способами [20],
Образование второстепенных метаболитов, в основном спиртов, эфиров жирных кислот и соединений серы, создающих основной сенсорный профиль пива, определяется, помимо качества сырья и технологических условий, свойствами дрожжевых штаммов [32]. После перехода от традиционных малых емкостей для брожения к ЦКТ некоторым пивзаводам не удалось сохранить соотношение высших спиртов к эфирам. При традиционном способе производства пива этот показатель составляет от 5 до 7, при использовании ЦКТэти цифры местами повысились выше 12. Значительное преобладание высших спиртов над эфирами приводит к ухудшению органолептических показателей качества, что явственно проявляется прежде всего у глубоко сброженного и мало охмеленного пива, и в основе своей это не только проблема чешского пива из ЦКТ
В процессе брожения дрожжи образуют диоксид серы, возникающий как промежуточный продукт метаболизма дрожжей, синтезирующих серосодержащие аминокислоты из сульфатов. Диоксид серы является естественным антиоксидантом пива, а также связывает свободные радикалы, что благоприятно сказывается на вкусовой стабильности пива. Кроме того, он способен образовывать органолептически нейтральные комплексы с альдегидами, тем самым деактивируя их. Подробное изложение образования, реакций и значения диоксида серы для пива содержится, например, в работе Яноушека [27].
На основе современных данных возник интерес к штаммам дрожжей с повышенным образованием диоксида серы, которое различно у разных штаммов, увеличивается с ростом концентрации охмеленного сусла, значением рН, с понижением концентрации ненасыщенных ли-пидов и кислорода в сусле. Мнения о влиянии температуры и дозы семенных дрожжей различны в работах разных специалистов.
Штаммы дрожжей, используемые на чешских пивзаводах, обеспечивают оптимальный уровень диоксида серы в пиве- 6-10 мг/л. Самые высокие цифры были получены при использовании штамма № 2 из коллекции VUPS [34,35]. Избыточные показатели диоксида серы, наоборот, могут ухудшить сенсорные качества пива, а кроме того, вызвать подозрения об обработке пива теми соединениями, использование которых во многих странах, включая Чешскую Республику, запрещено. В большинстве стран Европейского Союза содержание диоксида серы не должно превышать 20 мг/л пива, в Бельгии и Голландии - 10 мг/л, в США - 25 мг/л, но при значении выше 10 мг/л содержание диоксида серы должно быть указано на этикетке.
Еще одним предпочтительным качеством штаммов дрожжей является повышенная активность ферментов, снижающих содержание карбонильных соединений в сусле, и тем самым благоприятно влияющих на сенсорную стабильность пива [36]. Разрушению карбонилов дрожжами способствует их ферментный аппарат, в составе которого присутствует алкогольдегидрогеназа, альдо-кеторедуктаза и альдегиддегидрогеназа, принимающие участие в этой редукции. Веселы и др. [37] изучали активность альдоредуктазы, специфичной для деградации 3-метилбутанала и пентанала, в чешских штаммах №№ 2,7 и 95 (из коллекции VUPS). В сравнении со штаммами №№ 7 и 95 штамм № 2 показал большую активность.
Флокуляция и седиментация дрожжей являются следующими важными и до сих пор не объясненными свойствами дрожжей, которые зависят прежде всего от генетических свойств отдельных штаммов, от состава сусла, температуры и давлении при брожении. Известно, что крупинчатые штаммы флокулируются и осаждаются лучше, чем порошкообразные штаммы. Еще в 1951 г. Р.С.В. Торн указал на то, что флокуляцию контролируют от одного до трех генов [38]. Кобаяши и др. [39] в 1995 г. опубликовали работу об ингибировании так называемых FLO-генов дрожжей под действием отдельных углеводов в среде, которая также зависит от генетических свойств дрожжей. Способность к флокуляции тесно связано с возрастом клеток, динамикой обмена веществ и с изменениями маннан-глюканового слоя клеточных оболочек. В начале брожения содержание маннана снижается, при минимальном его значении начинается флокуляция, а в течение фазы роста уровень маннана опять повышается [40]. Хорошо известно, что флокуляцию стимулируют бивалентные ионы, прежде всего кальция, которые особым образом прикрепляются к клеточным оболочкам, а также ряд других соединений [41]. У плохо флокулирующих штаммов кальций связан не так прочно, как у флокулирующих. Поэтому существует предположение, что первостепенное значение имеет стереоспецифический способ связи, а не количество адсорбированных ионов [42].
На практике важно, чтобы используемый штамм дрожжей имел хорошую способность к флокуляции, от которой зависит плотность осадка, но эта способность должна проявляться в определенное время, т.е. не должно быть преждевременной флокуляции, так как при этом снижается доступ к поверхности клеток дрожжей, ухудшаются их способность к брожению и тем самым сбраживание, а также остальная метаболическая и ферментативная деятельность дрожжей.
Основными и определяющими условиями брожения являются температура, продолжительность и давление. Брожение при высоких температурах ускоряет процесс, но обычно считается, что это ухудшает качество пива, принимая во внимание, что увеличивается образование второстепенных метаболитов, в том числе и нежелательных ароматических веществ. Этого не происходит в том случае, если используемый штамм дрожжей имеет отличное физиологическое состояние, которое одновременно обеспечивает и большую редукцию метаболитов.
Брожение при высоком давлении подавляет рост дрожжей, и его можно применять при высоких температурах, но только в пределах до 0,1 мПа. Более высокие цифры снижают абсорбцию аминокислот дрожжами, при значениях выше 0,2 мПа происходит значительное накопление диацетила.
Следующим определяющим моментом является дозировка семенных дрожжей. При традиционных условиях брожения в небольших емкостях обычная дозировка составляет 0,5 л густых дрожжей на гл сусла, что соответствует приблизительно 15·106 клеток на мл. Для ЦКТ дозировка должна быть выше, в количестве клеток в среднем 20·106 до 22·106 клеток на мл. Более высокая дозировка дрожжей частично подавляет образование второстепенных метаболитов, обеспечивает большую редукцию карбонильных соединений. При этом она не влияет на размножение дрожжей. Если дрожжи вовремя не сняты, в конце брожения или в начале дображивания может начаться их автолиз, ухудшающий сенсорные свойства пива. При традиционном производстве собранные в конце брожения дрожжи можно повторно использовать около шести раз. Снятые из ЦКТ дрожжи рекомендуется использовать не более трех раз. Обычно эти дрожжи также имеют весьма удовлетворительное микробиологическое состояние, но по сравнению с дрожжами традиционного брожения их физиологические функции ухудшаются быстрее в связи с количеством циклов использования.
В ЦКТ осажденные дрожжи необходимо периодически "отстреливать" в направлении противодавления, так как в противном случае есть опасность повышения автолиза под действием значительного гидростатического давления в конусе.
Увеличение продолжительности сбраживания, о котором уже упоминалось и которое может в первую очередь при заполнении ЦКТ, повышает в основном образование вицинальныхдикетонов и снижает образование эфиров.
В процессе брожения не должно быть скачков температуры под влиянием плохой регулировки охлаждения, особенно отдельных зон ЦКТ, так как это отрицательно сказывается не только на плавности метаболизма дрожжей, но и на интенсивности конвекции, способствующей повторному растворению окисленных соединений. Таким образом, снижаются вкусовые особенности пива, прежде всего интенсивность и характер горечи.
Фаза дображивания и созревания пива имеет целью обеспечить осаждение в растворе частиц непостоянной мутности, насыщение пива углекислым газом и создание необходимого равновесия в замещении соединений, играющих важную роль в букете пива. На осаждение мутностных веществ благоприятно влияет снижение температуры при охлаждении разлитого в бочки пива до температуры дображивания, которая должна колебаться около 0°С (если не применяются различные специальные технологии брожения и дображивания).
Степень образования углекислого газа зависит от остаточного содержания сброженного экстракта и количества дрожжей в бочковом пиве. Растворение и фиксация углекислого газа на полипептидные соединения влияет на ценообразование пива и его стабильность. Высокая концентрация многовалентных ионов металлов прежде всего железа, в пиве, мешает фиксации С02 на азотистые молекулы, и в пиве скапливается его газообразная фаза. Следствием этого является технологическое избыточное ценообразование ("гашинг"), проявляющееся в вытекании пивной пены при открывании бутылки.
К одним из самых основных условий проведения процесса дображивания относится исключение контакта пива с кислородом, и это условие должно соблюдаться вплоть до укупоривания напитка в соответствующую тару [20].
Технология и техническое осуществление брожения и дображивания, так же, как и другие фазы производства пива, за прошедшие столетия испытали на себе значительные изменения, став полностью автоматизированными и управляемыми компьютерной техникой процессами. Это развитие стало возможным благодаря накоплению научно-исследовательских данных, которые все больше и больше углубляли наши знания о процессах, протекающих при производстве пива. Но остается еще целый ряд вопросов, не получивших пока своего решения. В будущем на них непременно будут найдены ответы, которые в свою очередь откроют пути для дальнейшей модернизации пивоваренного производства. Вне всякого сомнения, главную роль в этом будет играть продолжение научных исследований и их применение на практике.
www.propivo.ru