ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7304| Title: | Удосконалення технології пива з використанням інноваційних способів стабілізації |
| Authors: | Бондарчук, Зоя Вікторівна П'ясецький, Ростислав Віталійович |
| Keywords: | ЗАТИРАННЯ;ФЕРМЕНТАЦІЯ;СТАБІЛІЗАЦІЯ;СУСЛО |
| Issue Date: | 30-Dec-2024 |
| Abstract: | Кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю 181 – Харчові технології, освітньої програми «Харчові технології» – Черкаський державний технологічний університет, Черкаси – 2024р. Магістерська робота присвячена «Удосконалення технології пива з використанням інноваційних способів стабілізації». В роботі на основі літературних даних розглянуті існуючі способи та прийоми підвищення колоїдної стабільності пива. Обґрунтовано способи зниження вмісту у пиві речовин, які викликають каламутність, зокрема, поліфенолів, білків за допомогою адсорбентів та мінімізації окисних процесів. Для сорбції поліфенолів в основному застосовують дорогий полівінілпірролідон. Для мінімізації негативного впливу кисню на технологічний процес та якість пива застосовують антиоксиданти, які вносять на кінцевому етапі виробництва продукту. Однак окислювальні процеси протікають і на ранніх стадіях приготування пива, негативно впливаючи на фільтрацію заторів, вихід сусла, колір пива та його смакову стабільність. На підставі всього вищевикладеного в магістерській роботі було досліджено і обґрунтовано використання стабілізатора Brewtan B - 100%, отриманий із відновлюваних рослинних матеріалів, який надає стабільність смаку та аромату, шляхом зв'язування вільних іонів металів, гальмування окисних реакцій, стабілізація кольору. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7304 |
| Appears in Collections: | 181 Харчові технології (Харчові технології) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Пясецький КРМ.pdf Restricted Access | Кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю 181 – Харчові технології, освітньої програми «Харчові технології» – Черкаський державний технологічний університет, Черкаси – 2024р. Магістерська робота присвячена «Удосконалення технології пива з використанням інноваційних способів стабілізації». В роботі на основі літературних даних розглянуті існуючі способи та прийоми підвищення колоїдної стабільності пива. Обґрунтовано способи зниження вмісту у пиві речовин, які викликають каламутність, зокрема, поліфенолів, білків за допомогою адсорбентів та мінімізації окисних процесів. Для сорбції поліфенолів в основному застосовують дорогий полівінілпірролідон. Для мінімізації негативного впливу кисню на технологічний процес та якість пива застосовують антиоксиданти, які вносять на кінцевому етапі виробництва продукту. Однак окислювальні процеси протікають і на ранніх стадіях приготування пива, негативно впливаючи на фільтрацію заторів, вихід сусла, колір пива та його смакову стабільність. На підставі всього вищевикладеного в магістерській роботі було досліджено і обґрунтовано використання стабілізатора Brewtan B - 100%, отриманий із відновлюваних рослинних матеріалів, який надає стабільність смаку та аромату, шляхом зв'язування вільних іонів металів, гальмування окисних реакцій, стабілізація кольору. | 2.5 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет технологій, будівництва та раціонального
природокористування
Кафедра харчових технологій
ДОПУСТИТИ ДО ЗАХИСТУ
Завідувач кафедри
харчових технологій
к.т.н., доцент Ірина ОСИПЕНКОВА
_______________
―_____‖_____________20___ р.
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА
здобувача денної форми навчання
Тема Удосконалення технології пива з використанням інноваційних
способів стабілізації
(тема роботи)
Виконав_________ Ростислав П´ЯСЕЦЬКИЙ
(підпис) (ім‘я та прізвище)
Керівник ________ Зоя БОНДАРЧУК
к.т.н.,доцент (підпис) (ім‘я та прізвище)
ЧЕРКАСИ – 2024
1
Черкаський державний технологічний університет
Факультет Факультет технологій, будівництва та раціонального
природокористування
Кафедра Харчових технологій
Спеціальність 181 „Харчові технології”
ЗАТВЕРДЖУЮ:
Зав.кафедри ХТ
Ірина ОСИПЕНКОВА
« ___ »_____________20___ р.
З А В Д А Н Н Я
на кваліфікаційну роботу магістра здобувачу
П´ясецькому Ростиславу Віталійовичу
(прізвище, ім‘я, по батькові)
1. Тема роботи Удосконалення технології пива з використанням
інноваційних способів стабілізації
Затверджена наказом по університету від 27.09. 2024року № 291/04
2. Термін здачі студентом закінченої роботи________ 2024року
3. Вихідні дані до роботи:
проаналізувати інноваційні способи стабілізації пива;
аналіз факторів, що впливають на якість та стійкість пива в процесі
його виробництва та зберігання;
вибір основних факторів, за допомогою яких можливе цілеспрямоване
формування стійкості пива;
дослідження впливу стабілізатора на осадження білка пі час освітлення
сусла;
дослідження впливу стабілізатора на стійкість пива під час зберігання;
провести математико-статистична обробка результатів досліджень;
визначити економічну доцільність використання стабілізатора в
пивоварінні.
Зміст пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити)
Титульний аркуш. Завдання на роботу. Зміст. Анотація. Вступ 1.
Аналітична частина 2. Об‘єкти, методи досліджень. 3. Експериментальна
частина 4. Технологічна частина. Висновки. Список використаної літератури.
Додатки.___________________________________
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням
обов‘язкових креслень)
Презентації на______слайдах
2
6. Консультанти з роботи із зазначенням розділів роботи, що їх
стосуються
Розділ Консультант Підпис, дата
Завданн Завдання
я вида в прийн яв
7. Дата видачі завдання ____________________
Керівник
(підпис)
Завдання прийняв до
виконання
(підпис)
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
Пор. Назва етапів Термін Відмітка
№ роботи виконання керівника
етапів роботи про
виконання
1. Вступ
2. Аналітична частина
3. Об‘єкти і методи досліджень
4. Експериментальна частина
5. Технологічна частина
6. Висновки
7.
8.
9.
10.
Здобувач _________ Ростислав П´ЯСЕЦЬКИЙ
(підпис) (ім‘я та прізвище)
Керівник ________ Зоя БОНДАРЧУК
к.т.н.,доцент (підпис) (ім‘я та прізвище)
«___»________2024 р.
3
АНОТАЦІЯ
Кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю 181 – Харчові
технології, освітньої програми «Харчові технології» – Черкаський державний
технологічний університет, Черкаси – 2024р.
Магістерська робота присвячена «Удосконалення технології пива з
використанням інноваційних способів стабілізації».
В роботі на основі літературних даних розглянуті існуючі способи та
прийоми підвищення колоїдної стабільності пива. Обґрунтовано способи
зниження вмісту у пиві речовин, які викликають каламутність, зокрема,
поліфенолів, білків за допомогою адсорбентів та мінімізації окисних
процесів. Для сорбції поліфенолів в основному застосовують дорогий
полівінілпірролідон. Для мінімізації негативного впливу кисню на
технологічний процес та якість пива застосовують антиоксиданти, які
вносять на кінцевому етапі виробництва продукту. Однак окислювальні
процеси протікають і на ранніх стадіях приготування пива, негативно
впливаючи на фільтрацію заторів, вихід сусла, колір пива та його смакову
стабільність. На підставі всього вищевикладеного в магістерській роботі було
досліджено і обґрунтовано використання стабілізатора Brewtan B - 100%,
отриманий із відновлюваних рослинних матеріалів, який надає стабільність
смаку та аромату, шляхом зв'язування вільних іонів металів, гальмування
окисних реакцій, стабілізація кольору.
Ключові слова: ЗАТИРАННЯ, ФЕРМЕНТАЦІЯ, СТАБІЛІЗАЦІЯ,
СУСЛО, БРОДІННЯ, ФІЛЬТРАЦІЯ.
4
ABSTRACT
Master's qualification work in the specialty 181 - Food Technology,
educational program "Food Technology" - Cherkasy State Technological
University, Cherkasy - 2024.
The master's thesis is devoted to "Improving Beer Technology Using
Innovative Stabilisation Methods".
The work, based on literature data, considers existing methods and
techniques for increasing the colloidal stability of beer. Methods for reducing the
content of substances in beer that cause turbidity, in particular, polyphenols,
proteins using adsorbents and minimizing oxidative processes, are discussed.
Expensive polyvinylpyrrolidone is mainly used for sorption of polyphenols. To
minimize the negative impact of oxygen on the technological process and beer
quality, antioxidants are used, which are introduced at the final stage of product
production. However, oxidative processes also occur in the early stages of beer
preparation, negatively affecting the filtration of jams, wort yield, beer color and
its taste stability. Based on all of the above, the use of the Brewtan B stabilizer -
100% natural, obtained from renewable plant materials, which provides stability of
taste and aroma by binding free metal ions, inhibiting oxidative reactions,
stabilizing color was investigated and substantiated in the master's thesis.
Keywords: MAKING, FERMENTATION, STABILIZATION, WORST,
FERMENTATION, FILTRATION..
5
ЗМІСТ
ВСТУП 7
1.АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 10
1.1. Види помутніння пива……………є. 10
1.2.Вплив сировини та технології на колоїдну стійкість 16
пива…………………
1.3.Стабілізатори пива i їх застосування 18
1.4.Осаджувачі i адсорбенти азотистих речовин 19
1.5.Осаджувачі і адсорбенти полі фенолів 21
1.6.Способи освітлення пива 25
1.7.Антиокислювальні препарати 28
1.8. Теоретичні основи фільтрування 30
1.9.Інноваційні технології фільтрування пива 32
1.10. Інноваційні способи стабілізації пива 33
2. ОБ΄ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ 40
2.1 Об΄єкти дослідження 40
2.2. Методи дослідження 42
3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА 52
3.1. Дослідження впливу Brewtan B на процес затирання 52
3.2. Дослідження впливу Brewtan B на процес охмеління і освітлення 57
сусла
3.3 Математико-статистична обробка результатів досліджень 65
4. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 72
4.1. Принципова технологічна схема 72
4.2. Опис апаратурно-технологічної схеми 73
4.3. Розрахунок продуктів 76
4.4. Розрахунок економічної ефективності ………………………... 80
4.5. Схема технохімічного контролю 82
ВИСНОВКИ 86
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 87
ДОДАТКИ 90
6
ВСТУП
Актуальність проблеми. Одним із основних споживчих показників
готового пива є його стійкість. Під час зберігання пива з часом у ньому
відбуваються окисні процеси. Завдяки кисню, який вступає в хімічні реакції з
жирними кислотами, вітамінами, амінокислотами та ароматичними
речовинами, утворюються сполуки, що змінюють колір, смак і фізико-хімічні
показники. Одночасно з фізикохімічними процесами, що відбуваються під
час зберігання пива, можуть протікати і мікробіологічні процеси, які
сприяють мікробіологічному забрудненню готового пива.
У готовому пиві може залишитися багато зброджуваного екстракту. Що
менша різниця між ступенем зброджування готового пива і кінцевим
ступенем зброджування, то вища його біологічна стійкість[12].
До складу колоїдних помутніть входять:
- азотовмісні сполуки: білки солоду і несолодженого зерна, продукти
гідролізу білків, денатуровані білки, продукти автолізу дріжджових клітин,
білково-дубильні комплекси, частинки від осівшої піни;
- фенольні сполуки солоду, несолоджених зернових матеріалів, хмелю,
білково-поліфенольні комплекси;
- полісахариди:
α- і β- глюкани, крохмаль, пентозани [12].
Можна виділити наступні напрямки підвищення колоїдної стійкості пива:
застосування зерна з низьким вмістом сполук, відповідальних за
колоїдне помутніння;
використання технологічних режимів у процесі отримання сусла і
пива, направлених на зменшення вмісту в продукті білків, полісахаридів,
поліфенолів, оксалатів, кисню тощо;
7
застосування протеолітичних та амілолітичних ферментів, що
здійснюють гідроліз білків і полісахаридів до з‘єднань з меншою
молекулярною масою;
фільтрування пива з використанням марок кізельгуру з різною
проникністю;
тощо [12].
Мета та завдання роботи. Метою роботи є формування якості готового
пива у процесі його виробництва на основі аналізу основних факторів та
використання технологічних прийомів, що забезпечують стабілізацію його
складу. В процесі роботи вирішували наступні завдання:
• проаналізувати інноваційні способи стабілізації пива;
• аналіз факторів, що впливають на якість та стійкість пива в процесі
його виробництва та зберігання;
вибір основних факторів, за допомогою яких можливе цілеспрямоване
формування стійкості пива;
дослідження впливу стабілізатора на осадження білка пі час освітлення
сусла;
дослідження впливу стабілізатора на стійкість пива під час зберігання;
• провести математико-статистична обробка результатів досліджень;
• визначити економічну доцільність використання стабілізатора в
пивоварінні.
Об'єкт дослідження - спосіб стабілізації пива.
Предмет дослідження стабілізатор Брютан В, пивне сусло,.
Наукова новизна роботи полягає в наступному: Обґрунтовано
використання Брютан В в якості стабілізатора пива для забезпечення
смакової стабільності пива при використанні на стадії затирання, а також
збільшення колоїдної стабільності при використанні під час кип'ятіння.
Теоретична і практична значущість.
Теоретична значимість роботи полягає в обґрунтуванні доцільності
використання Брютан В задля стабілізації пива.
8
Особистий внесок здобувача полягає у проведенні
експериментальних та аналітичних робіт в лабораторних умовах, обробці та
узагальненні результатів, їх теоретичному обґрунтуванні, підготовці
результатів до публікації.
Публікації. За матеріалами магістерської роботи опубліковано 1 тезу, у
збірнику VІІІ Міжнародної науково-практичної конференції «Інтеграційні та
інноваційні напрями розвитку харчової індустрії» 2024 року, м. Черкаси.
Структура та обсяг роботи. Робота складається зі вступу, чотирьох
розділів, висновків, списку використаних джерел. Робота викладена на 90
сторінках машинописного тексту, містить 19 таблиць, 23 рисунків. Список
використаних джерел літератури складається з 17 робіт.
9
РОЗДІЛ 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА
1.1. Види помутніння пива
Розрізняють два основні типи помутніння пива: біологічне та колоїдне.
Біологічне помутніння. Дріжджове помутніння пива обумовлено
розмноженням культурних і диких дріжджів.
При підвищеній температурі і в присутності повітря починається
життєдіяльність культурних дріжджів, що містяться у відфільтрованому пиві,
що призводить до утворення каламуті, плівки на поверхні, та зміни смаку та
аромату пива[1,4].
Усувають дріжджове помутніння мікрофільтруванням і
ультрафільтруванням.
Бактеріальне помутніння пива можуть викликати присутні в ньому
пивні сарцини, оцтовокислі, молочнокислі бактерії та термобактерії.
Пивні сарцини швидко утворюють каламут, а за наявності кисню
продукують діацетил, що надає пиву неприємного солодкого смаку.
Молочнокислі бактерії створюють помутніння з відмінним
шовковистим блиском. Далі кількість каламуті зменшується і утворюється
білий осад.
Оцтовокислі бактерії рідко зустрічаються при низовому бродіння.
Присутність їх призводить до підвищення кислотності та неприємного смаку
пива.
Термобактерії, присутні у пивному суслі, викликають погіршення
процесу бродіння та помутніння пива. Вони надають пиву присмаку селери.
Низька біологічна стійкість виникає з-за наступних причин:
недостатньої чистоти на виробництві; фільтрації пива; ратури зберігання;
Для видалення мікроорганізмів пиво пастеризують або піддають
стерилізації фільтрації.
Розрізняють кілька видів колоїдного помутніння: «холодне»,
металобілкове, оксалатне, окислювальне, клейстерне, смоляне.
10
«Холодне» помутніння з'являється при охолодженні і може бути
зворотним і незворотним. Постійне, помутніння, часто зване окислювальним,
утворюється повільно і залишається за нормальної температури, воно
характерне для пастеризованого пива.
Зворотня та незворотня каламутність є нестійкою сполукою
високомолекулярних продуктів розпаду білка з поліфенольними речовинами,
до яких приєднується невелика кількість вуглеводів та мінеральних речовин,
насамперед солей важких металів[1,4].
Металобілкове помутніння спостерігається при утворенні
нерозчинного комплексу: білкові речовини та метал. Найбільш активно
викликають помутніння олово, мідь, залізо.
Оксалатне помутніння зустрічається за наявності щавлевокислого
кальцію (оксалату кальцію) — основного компонента пивного каменю, що
відкладається на стінках бродильного апарату в кристалічній або аморфній
формі та обумовлює появу помутніння або, здебільшого осаду. Як свого роду
«ядер конденсації» ці частинки каламуті можуть викликати або посилювати
гашинг-ефект(надмірне піноутворення).
Щавлева кислота присутня вже у солоді (залежно від року врожаю),
причому з пшеничним солодом у затор вноситься приблизно вдвічі більше
солей щавлевої кислоти (30-45 мг/кг), ніж із ячмінним ( 8 - 2 5 мг/кг). Частка
внесення солей щавлевої кислоти (оксалатів) із хмелю несуттєве. З м'якою
пивоварною водою до затору, природно, потрапляє менше кальцію, що
викликає відповідно підвищення вмісту оксалатів у пиві. Співвідношення
«сульфат кальцію: оксалат кальцію» вважається нестійким, якщо воно
становить більше 20 мг/кг, стабільним при значенні 15-20 мг/кг і дуже
стійким при значенні менше 15 мг/кг. Пиво, виготовлене з м'якої води, буває
схильно до осадження оксалатів, особливо якщо при фільтрування або після
нього воно поглинає кальцій. Це може статися у фільтр-пресах, які
промивалися та стерилізувалися більш жорсткою водою, причому карбонат
кальцію завдяки вмісту в пиві CO2 знову переводиться в розчинну форму
11
самим може вступати в реакцію зі щавлевою кислотою та утворювати
оксалат кальцію. Цей недолік можна усунути, як правило, шляхом відділення
першого сусла, а також карбонізацією та/або пом'якшенням води для миття
фільтра. Крім того, ефективне кислотне миття фільтра сильно розведеним
розчином молочної або лимонної кислот[1,4].
Для зниження вмісту оксалатів у заторі, суслі чи пиві доцільно
підвищити жорсткість занадто м'якої води, для чого використовують 50 - 70
мг кальцію/л, що відповідають внесенню 20-30 г гіпсу/гл або 28-40 г (CaCl2 ·
6Н20)/гл.
Щоб гарантувати відсутність осадження оксалатів, вміст кальцію у пиві
має становити понад 35 мг/л, а для пшеничного пива – понад 50 мг/л.
Клейстерне помутніння утворюється при недостатньому гідролізі
крохмалю ферментами при затиранні. Викликається високомолекулярними
декстринами, при реакції з йодом, що дають червоне або темно-фіолетове
забарвлення. Внаслідок збільшення в ході бродіння вмісту етилового спирту
вони розчиняються все менше і утворюють плівку («вуаль») або каламут, що
у більшості випадків уповільнюють бродіння. Цей дефект, причиною якого є
грубе порушення технології у варильному відділенні, можна компенсувати
введенням солодової витяжки (близько 20%).
Смоляне помутніння утворюється при поганому осадженні хмелевих
речовин під час виробництва пива.
Утворення колоїдної каламуті можна запобігти або дуже сповільнити,
якщо вживати наступні заходи: запобігати утворенню багатьох комплексних
продуктів руйнування білка в процесі виробництва пива, видаляти
поліфеноли з готового пива, проводити ферментативне руйнування полі
фенолів.
Крім того, для покращення колоїдної стійкості необхідно додавати до
пива стабілізуючі засоби[1,4].
Для підвищення стійкості пиво обробляють ферментними препаратами,
хімічними речовинами, адсорбентами або пастеризують.
12
Хімічний склад помутніть
Хімічний склад помутніть наведений в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1. – Хімічний склад помутніть
Поліпептиди Поліфеноли Полісахариди Зола
40 45 2-4 1-3
58-77 17-55 2-12,4 2-14
40-70 17-55 3-13 -
15-45 1-3 58-80 -
45-65 30-45 2-4 1-3
Поліпептиди. Склад поліпептидів у помутніння не постійний. Азотисті
речовини помутнінь здебільшого складаються з денатурованих протеїнів
(поліпептидів) або з невеликих комплексів, що утворюються в результаті
протеолізу. До складу помутніння можуть входити протеїни, що містяться в
ферментах, які були використані при обробці пива, і екстраговані з дріжджів.
Встановлено, що поліпептиди в помутнінні носять переважно кислий
характер. У ході старіння пива в розчині збільшується кількість кислих
поліпептидів, головним чином в результаті утворення комплексів пептидів з
кислими поліфенолами. Проте було встановлено, які саме фракції азотистих
речовин ячменю викликають помутніння. Переважно у помутніннях
містяться пептиди, отримані не з проламінів[1,4].
Було доведено, що аналогічні поліпептиди, що містяться в різних типах
пива, виявлені і у складі холодного помутніння.
Низькомолекулярні пептиди та амінокислоти не впливають на
утворення помутніння, хоча і цистеїн і низькомолекулярний поліпептид
можуть виявляти при взаємодіях з поліфенолами окислювальні помутніння.
Поліфенолі та фенольні кислоти. На відміну від поліпептидів,
полісахаридів та гірких хмелевих речовин, які входять до складу сухих
речовин пива, поліфеноли хімічно більш реактивні. Поряд з меланоїдинами
та іншими редуктонами вони впливають на редокс-потенціал і кольоровість
13
пива і відіграють основну роль в утворенні колоїдних помутнінь. Власне
процесі полімеризації поліфенолів не було доведено. Однак цілком ймовірно,
що поліфеноли пива при зберіганні його піддаються як окислюванні, так і
полімеризації, що каталізується кислотами. Полімеризація, що каталізується
кислотами, переважає в пізніших стадіях зберігання пива, коли більша
частина повітря в пляшці вже витрачена[1].
Відношення всієї кількості поліфенолів до кількості
низькополімеризованих поліфенолів називається ступенем полімеризації. Її
значення характеризує схильність пива до помутнінь. Незважаючи на те, що
в процесі виробництва концентрація поліфенолів знижується, ступінь
полімеризації поступово зростає. Це пояснюється ланцюговою
полімеризацією, що триває, присутніх в розчині поліфенолів і їх частинним
осадженням в окремих фазах виробництва. Ступінь полімеризації
поліфенолів значною мірою залежить від азрації пива при фільтруванні та
розливі, тому її значення, що визначається в розлитому пиві, не повинні
співпадати з вихідними значеннями, визначеними в суслі.
Мак Фарлан, Бенгог та їхні співробітники експериментально
підтвердили присутність поліфенолів у помутненнях. Мономірні поліфенолі
присутні в помутніннях, хоча про їхню здатність утворювати помутніння
постійно ведуть суперечки. Дадік із співробітниками повідомляє, що їх
можна ідентифікувати за допомогою лужного гідролізу помутнінь або
адсорбції з пива на поліамідах.
Мак Гінесс із співробітниками акспериментально підтвердили, що
димери поліфенолів утворюють помутніння.
Причиною суперечок про значень окремих компонентів поліфенолів в
утворенні колоїдних помутнінь є недолік надійних методів їх визначення.
Дадик вважає найважливішими фенольними компонентами пива
антоціаногенні (флаван-З-4-діоли) і насамперед катехині (флаван-3-оли).
Однак прямої залежності між схильністю пива до помутніння і
вмістом антоціаногенів або катехінів не існує[1].
14
До цих пір мало що відомо про хімічний склад найбільш численних і
важливих фенольних компонентів пива та помутнінь, до яких відносяться
полімеризування поліфенолі. Ці речовини становлять від 80 до 90% всіх
фенолів у пиві і майже стільки ж у помутніннях.
У будь-якому випадку домінуюча роль поліфенолів в утворенні
помутнінь підтверджена. Ступінь окислення пива та абсорбція кисню
відіграють істотну роль у перетвореннях колоїдів, насамперед поліфенолів,
та утворенні помутнінь.
У складі помутнінь можуть зустрічатися й інші фенольні речовини,
наприклад ферулова кислота, яка в полімеризованому стані може брати
участь в окислювальній реакції.
Полісахариди. Полісахариди, які найчастіше зустрічаються в
помутніннях, є глюкозними полімерами з невеликою кількістю пентози.
Глюкоза здебільшого присутня у вигляді α-глюкану, що утворився з
крохмалю. Чисті крохмальні помутніння зустрічаються в пиві рідко. Ці
помутніння характеризуються утворенням опадів, які містять виключно
сахариди. При атом відношення β-глюкана до пентозану таке ж, як у
звичайних помутніння пива[1].
Моштек із співробітниками виявили після неповного кислотного
гідролізу в помутніннях 10- та 14%-ного пива глюкозу, фруктозу, арабінозу,
ксилозу та в деяких випадках рамнозу. При атом частка глюкози у складі
холодного помутніння була прямо пропорційна вмісту азотистих речовин і
зворотно пропорційна частці глюкози в опадах, одержаних з першого сусла,
охмеленого сусла, молодого та розлитого пива.
У деяких видах пива утворюються желеподібні опади, що є сумішшю
α- і β-глюканів або β-глюканів, що походять з гумі-речовин ячменю.
Мінеральні речовини. Наслідки іонів металів (мідь, залізо та олово)
можуть каталізувати конденсацію поліфенолів і білків у присутності кисню.
Вони можуть взаємодіяти з активними групами (гідроксильними, амінними
15
або тіоловими) у різних полімерах. Грамшау встановив, що іонні металів у
складі помутнінь перебувають у більшій концентрації, ніж у пиві. Мішель із
співробітниками встановили, що в цинковому помутнінні саме цинк
обумовлює появу осаду.
Йоні металів, що містяться в пиві, відіграють велику роль в утворенні
смаку пива. Кислий або пастеризований присмак обумовлюється
присутністю в пиві карбонільних похідних, утворення яких можливе і за
реакцією Штрехера. Реакція Штрехера передбачає присутність амінокислоти,
окисленого акцептора карбонільного типу і утворення альдегіду.
Блокманс із співробітниками встановили, що іони важких металів, які
не утворюють комплексів, є первинними окислювачами, що каталізують
утворення альдегіду в реакції Штрехера.
Інші компоненти помутніння. Помутніння можуть викликать хмелеві
та ізомеризовані екстракти, копропорфіри з дріжджів, деякі стабілізатори
піни, стерилізуючі реагенти і детергенти. У складі помутнінь передбачається
присутність меланоїдинів та карамельних речовин. В даний час є дуже мало
даних про роль ліпідів у сприйнятті помутнінь[1,4].
1.2. Вплив сировини та технології на колоїдну стійкість пива
До останнього часу вважалося, що величезне значення для виробництва
стійкого пива мають оптимальне вміст азотистих речовин і ферментативна
активність солоду. Однак Знарі не виявив прямої залежності між вмістом
білків у ячмені та колоїдною стійкістю пива. Здатність пива до помутнінь
підвищується пропорційно до концентрації поліфенолів. Ванкрененброк
вказує, що вибір сировини і виробничий процес слід проводити так, щоб у
пиві підтримувалися мінімальна концентрація високомолекулярних
поліфенолів та азотистих сполук. Однак зміна вмісту цих компонентів
повинна проводитися у певних межах, щоб не змінився характер пива. У
кожному випадку при виробництві стійкого пива необхідно використовувати
якісні солод та хміль. Непридатний для цього погано розчинений солод і
16
старі, окислені хміль і хмелеві препарати. Сусло, отримане при заміні великої
кількості солоду сахарозою, характеризується низьким вмістом азотистих,
поліфенольних, меланоїдинових та інших речовин і світлим кольором[4].
Басаржова експериментально довела, що виділення комплексу білки-
поліфенол-полісахарид відбувається більш інтенсивно при кип'ятінні сусла з
хмелем і охолодженні сусла при переробці одного солоду або при незначній
заміні його сахарозою. Тому зміни складу сировини, так само як обробка
стабілізуючими препаратами, повинні здійснюватися в розумних межах.
Допустимий ступінь зниження концентрації певної групи утворюючих
помутніння речовин шляхом зміни складу сировини або під дією
стабілізуючих засобів залежить від типу пива та техніко-технологічних умов
його отримання. Було доведено, що азотисті речовини з рису, який
застосовується при виробництві певних сортів пива, в середньому
підтримують інтенсивну коагуляцію частинок каламуті в процесі кип'ятіння
затору і сусла. Пиво, отримане з частковою заміною солоду рисом, має так
званий сухий смак.
Сприятливий склад азотистих речовин для одержання стійкого пива з
одночасним поліпшенням редокс-потенціалу сусла та пива був отриманий за
наявності 10 і 20% світлого солоду в сировини. Для покращення редокс-
потенціалу сусла до кип'ятіння та охмеленого сусла можна застосовувати
метасульфат калію та сульфіт калію.
Басаржова експериментально підтвердила, що інтенсифікація процесу
затирання не тільки знижує величину індексу полімеризації поліфенолів і
стабілізує рівновагу в складі азотистих речовин з різною молекулярною
масою, а й оптимізує якісний склад полісахаридів. Інфузійні способи
затирання створюють сприятливі умови для дії ферментів солоду. Однак при
цьому відбувається менш інтенсивна коагуляція нестійких у розчині речовин
і обмежуються умови для утворення меланоїдинів та інших важливих для
якості пива речовин. Тому при виробництві пива, як правило, застосовують
дво- або тривідварні способи затирання[4].
17
Басаржова наводить результати експериментальних запитань, при яких
було доведено вплив висо Швидкий початок дії β-амілази (1,4-α-Д-глюкан-
мальтогідролаза) при початковій температурі затирання 62°С більш
ефективно для кінцевого збагачення сусла редукуючими цукрами, ніж
повільне підвищення температури при холодному затиранні (18°С) і
збереженні тривалий час підвищеної концентрації комплексу амілаз в
розчині. Встановлені істотні відмінності у величі рН в пробах з окремих
стадій затирання і варіння з хмелем в залежності від температури затирання.
Аналізи вмісту вільних амінокислот у пробах до гідролізу і після нього
підтвердили, що зниження вмісту висококомолекулярних азотистих речовин
у суслі при затиранні і особливо при варінні з хмелем залежить більше від
ступеня їх осадження, ніж від гідролізу протеолітичними солодовими
ферментами. Температура пептонізації між 40 і 50° С, при якій здійснюється
витримка затору, не має великого значення для підвищення вмісту
розчинного азоту і насамперед азоту амінокислот в суслі. Те саме характерно
і для способу холодного затирання[1].
1.3. Стабілізатори пива i їх застосування
На колоїдну стійкість пива можна вплинути зміною якості та складу
основної сировини, зміною технології, обмеженням впливу зовнішніх
факторів (наприклад, аерації пива), обробкою пива стабілізуючими засобами.
Поряд з природними способами підвищення колоїдної стійкості пива,
до яких можна віднести певний комплекс техніко-технологічних заходів,
існують способи, засновані на застосуванні різних стабілізуючих препаратів.
Стабілізуючі препаратні діляться на чотири основні групи: осаджувачі,
адсорбенти, ферментні, антиокислювачі[1].
Під дією адсорбентів та осаджувачів знижується концентрація
загальних азотистих речовин або поліфенолів. Ферментні препарати
розщеплюють високомолекулярні азотисті речовини на низькомолекулярні
фракції, які більш стійкі в розчині. До цього часу для стабілізації пива
18
застосовують ферментні препарати, що гідролізують азотисті речовини, що
утворюють помутніння. У виробничих умовах залежно від типу пива
застосовують комбінації із двох і більше стабілізуючих засобів[6].
1.4. Осаджувачі i адсорбенти азотистих речовин
Танін. Танін - препарат, який осаджує з розчину азотисті речовини.
Використовують для стабілізації пива танін технічно чистий і розчинний у
теплій воді. Танін, який використовується у пивоварінні, не повинен містити
більше 8% вільної галової кислоти. Метод визначення галової кислоти
хроматографічно у тонкому шарі наводить Франіан, полярографічне
визначення вмісту таніну на основі методу Брдичка розробив Хуммел.
Басаржова встановила, що під дією таніну в пиві знижується
насамперед концентрація речовин з молекулярною масою від 10 000 до 30
000. Неспецифічність дії таніну проявляється у зниженні всіх максимумів на
кривій утворенні продуктів реакції Фоліну, які визначаються в елюатах після
поділу зразків за допомогою гелевої хроматографії.
Танін можна вносити на різних стадіях виробництва пива. Карел
вважає доцільним його внесення при затиранні, Де Клерк - під час кип'ятіння
з хмелем, Басаржова - в холодне сусло, багато інших авторів - при бродінні.
Дози таніна коливаються від 2 до 7 г/гл. Гранична доза — це така кількість
таніну, яка не збільшує вміст поліфінолів у суслі та пиві[4].
Якщо танін дозується при бродінні, доцільно попустити 6—14 днів
після його внесення здійснити проміжне фільтрування, перекачати пиво при
додаванні дріжджів (0,2 л на 1 гол пива) в танки для доброджування і
зашпунтувати. Бродіння повинно проводитися так, щоб у молодому пиві
збереглася оптимальна концентрація зброджу вального екстракту, для
достатнього насичення вуглекислим газом після обробки таніном. Якщо не
передбачається проміжне фільтрування, то при високих дозах таніну (вище 3
г/гл) можуть виникнути труднощі при фільтруванні пива, що певною мірою
погіршує смак пива.
19
За Фінком, дозування таніну в процесі варіння знижує вміст
коагулюваного азоту, тоді як застосування таніну в останні фази виробництва
пива насамперед знижує кількість альбумоз.
Танін, що додається в процесі кип'ятіння сусла, реагує переважно з
білками і саме в ході коагуляції, а не з азотистими речовинами, які вже
виділені.
Доза таніну повинна бути ввібрана з урахуванням типу пива та
використовуваної технології. При передозуванні таніну замість покращення
стійкості спостерігається помутніння пива. Пиво, оброблене таніном, може
мати порожній смак, особливо якщо воно окислене[4].
Бентоніти. Ці адсорбенти поглинають 5-6-кратну кількість води, за
рахунок чого поверхня їх збільшується. Бентоніти адсорбують переважно А і
В фракції азотистих речовин по Лундіну, потім коагулируемий азот і пептоні.
Недоліком застосування бентонітів є те, що необхідні великі дози
цього засобу (100—300 г/гл) для забезпечення суттєвого стабілізуючого
ефекту. Бентонітн додають у вигляді 5- або 10% водної суспензії, яку
готують за 10-12 год до внесення в пиво. Протягом неповних 24 годин дії
бентоніт адсорбує весь азот, який здатний адсорбувати. Однак його
залишають у пиві ще на 6 днів, щоб утворені комплекси та адсорбенти
утворили щільний осад і не ускладнювали фільтрування пива. Обробку
бентонітами здійснюють наприкінці доброджування.
Недоліком такої обробки є втрата середньому 3% пива. Крім того,
додавання підвищених доз бентонітів. знижує колір пива та погіршує
стійкість пенні. Пиво, одержане з використанням бентоніту, має землистий
присмак.
Поряд з бентонітами, що набухають, застосовують і ненабухають, такі,
як Бентопур К і Са-бентоніт. Втрати пива при їх використанні для його
стабілізації досягають 1%, але ефект стабілізації їх невисокий. Ці види
бентонітів дозують при заключному фільтруванні пива через діатомітний
фільтр.
20
Активне вугілля. Активне вугілля, так само як бентоніт, адсорбує
азотисті речовини, але з меншою функціональністю[1].
При дозі активного вугілля більше 10 г/гл відзначається зміна якості
пива, оскільки активне вугілля адсорбує також речовини, що становлять смак
пива. Взагалі цей адсорбент використовується мало.
Силікагельнні препарати. При виробництві стійкого пива часто
застосовують адсорбенти азотистих речовин на базі силікагелів.
Силікагельні препарати не набухають і тому працювати з ними легше,
ніж з бентонітами, але при дозуванні вони розподіляються. Крім того, при
внесенні великих доз незначно знижується пінистість пива.
При внесенні силікагельних препаратів у дозах від 50 до 100 г/гл
стійкість пива зберігається протягом 2-4 міс, при високих дозах (вище 150
г/гл)-6 міс і більше.
Силікагельнне препарати знижують у пиві вміст азотистих речовин
фракцій А і В по Лундін. Ступінь зниження залежить від складу пива, дози
препарату та способу його застосування. Дозу визначають з урахуванням
вихідної концентрації азотистих речовин та певного типу пива та
необхідного терміну зберігання[1].
1.5. Осаджувачі і адсорбенти полі фенолів
Масеї зі співробітниками запропонували використовувати
формальдегід для зниження в пиві концентрації поліфенолів, особливо
антоціаногенів. Застосування формальдегіду найбільш доцільно при
солодорущенні та на початку процесу варіння. Це ефективний і дешевий
засіб, але його використання дозволено не в усіх країнах.
Концентрацію поліфенольних речовин, що утворюють помутніння,
знижують синтетичні білки, такі як казеїн і желатин[4].
Гарріс і Рікетс вказали на властивість поліамідів адсорбувати
антоціаногенні. Найчастіше для цієї мети застосовують препарат Найлон,
який дозують у кількості від 80 до 150 г/гл. Зазначеною дозою можна
21
забезпечити стійкість пива протягом 5 місяців. Однак через високу вартість
названої стабілізатор слід поміщати в особливий фільтр і проводити його
регенерацію 0,5%-ним розчином гідроксиду натрію. Били сконструювання
фільтраційні пластини із закріпленням у них Найлоном Д. Найлон Д видаляє
з пива залежно від дози певну частку антоціаногенів, але частково знижує
концентрацію гірких речовин. Кількість загальних азотистих речовин при
його застосуванні, а отже, і пінистість пива не змінюється.
Ефективність використання грануляту перлону поліамідного била
досліджена Хартлем.
Мак Фарлан повідомив про спосіб підвищення колоїдної стійкості пива
за допомогою розчинного полімеру під назвою ПВП (полівінілпіролідон).
Активність розчинного ПВП щодо поліфенольних речовин залежить
від їх молекулярної маси. Запропоновано лише нерозчинну форму
полівінілпіролідону, оскільки вона не ускладнює процесу, хоча і вносить у
пиво небажані речовини.
Надмірне видалення поліфенолів може погіршити якість напою і
насамперед його смак. Поліфенольні з'єднання, що містяться в пиві, є
природними антиокисниками і беруть участь у редокс-системі пива[4].
Нерозчинний полівінілпіролідон (ПВПП). Установка для безперервної
стабілізації пива нерозчинним полівінілпіролідоном (ПВПП) з можливістю
регенерації адсорбенту зображена на рис.1.1. Однофазове використання
ПВПП дороге, та, крім того, при його застосуванні оброблене пиво має
поганий смак.
Установка для безперервної стабілізації пива запобігає в закритій
системі контакту пива з киснем повітря. Регенерація адсорбенту знижує
витрати на стабілізуючий препарат ПВПП.
В установці можна комбінувати дію двох адсорбентів ПВПП та
силікатного гідрогелю (вміст води від 40 до 60%). Це призводить до
22
одночасного зниження концентрації як азотистих, так і поліфенольних
речовин, що утворюють помутніння в пиві.
Рисунок 1.1. -. Установка для безперервної стабілізації пива
нерозчинним полівінілпіролідоном (ПВПП):
1 - збірник для попередньо фільтрованого пива; 2 - установка для регенерації; З -
насос; 4 - дозуючий насос; 5 - резервуар для ПВПП з дозуючим пристроєм; 6 - установка
для стабілізації та регенерації; 7 - пластинчастий фільтр.
Фільтраційні освітлювальні пластини Стабіл-8. Фільтраційні
пластини з нанесенням активним адсорбентом полі фенолів призначені для
фільтрування пива різних сортів.
Кількість пива, яке можна стабілізувати на 1 м2 фільтраційних пластин,
залежить, з одного боку, від способу виробництва пива та вмісту поліфенолів
у ньому, з іншого — від вимог до його стійкості[1].
На площі 0,25 м2 пластин Стабіл-8 міститься така кількість адсорбенту,
якого достатньо для усунення 70-80% антоціаногенів з 1 гл пива, що містить
від 50 до 60 мг антоціаногенів в 1 л. На 1 м2 пластини Стабіл-8 між двома
регенераціями можна стабілізувати 4 гл з того пива, що зберігає стійкість
протягом року, або від 6 до 8 см пива, що зберігає стійкість протягом 3-6 міс.
У ході фільтрування ефективність видалення антоціаногенів
знижується з 90 до 40%. Тому важливою умовою стабілізації є добре
перемішування пива з усієї партії в напірному збірнику. Хороше
перемішування пива досягається введенням вуглекислого газу. Розмір
23
пластин Стабіл-8 відповідає розміру нормальних фільтраційних пластин для
звичайного комплекту. Фільтрування і пропускна здатність пластин такі ж, як
у пластин з високою фільтруючої здатністю. Однак необхідно, щоб
фільтруючі здібності пластин максимально не використовувалися, а пиво
попередньо фільтрувалось.
Сорсилен. Сорсилен застосовують для підвищення колоїдної стійкості
та поліпшення органолептичних показників напоїв. Сорсилен отримують з
сировини на основі складних ефірів терефталевої кислоти. Сорсилен
випускається у формі правильних кульок, пасти та інших варіантах.
Макромолекули лінійні, згорнуті в клубок. Молекулярна маса приблизно
дорівнює 100 000. Препарат має білий або сіро-білий колір, характеризується
високою температурою плавлення (255 ° С), хімічною стійкістю до більшості
хімічних речовин. Розчиняється лише у присутності фенолу і органічних
кислот високої концентрації, інертний щодо зараження мікроорганізмами,
нетоксичний, горить важко. Дозволений до застосування у харчовій
промисловості. Цей сорбент здатний пов'язувати ряд хімічних речовин.
Може використовуватися як джерело каталізаторів, найкраще у
зваженому стані, його можна регенерувати. Для якості напоїв важливо те, що
Сорсилен не розчиняється і адсорбує насамперед високомолекулярні
поліфенольні речовини[1].
Під впливом Сорсилена величина індексу полімеризації поліфенолів
знижується, тобто покращується стійкість пива. Пиво, оброблене
Сорсиленом, поряд з підвищенням колоїдної стійкості менше схильне до
органолептичних змін в ході тривалого зберігання, тому що при сорбції
полімеризованих поліфенолів в принципі не пригнічується участь простих
поліфенолів в здатності редукувати пива.
Сорсилен дозують при фільтруванні пива одночасно з діатомітом або в
танки в кінці доброджування, а також в напірні збірники, якщо після них
проводять фільтрування. Проте ефективніше внесення Сорсилена в
24
попередньо фільтроване пиво. Застосування Сорсилену доцільно
комбінувати з адсорбентом азотистих речовин на базі силікагелів. Доза
Сорсилена визначається по початковій концентрації фенолів у пиві та за
необхідною стійкістю. Зазвичай вона коливається між 50-70 г/гл.
1.6. Способи освітлення пива
Найбільш ефективний спосіб підвищення колоїдної стійкості пива -
обробка стабілізаторами, що містять як активний компонент протеолітичні
ферменти. Ферментні препарати попередньо розчиняють у невеликій
кількості пива[5].
Дозу ферментного препарату визначають з урахуванням його
активності, вмісту азотистих речовин, що утворюють помутніння, та термін
зберігання пива. Зазвичай вона коливається від 1 до 7 г/гл пива.
Для підвищення стійкості пива застосовують антиокислювальні
препарати, які додають для запобігання окислювальних процесів, що ведуть
до утворення помутнінь.
З антиокислювачів найчастіше використовують двоокис сірки,
сульфіти, аскорбінову кислоту та її натрієву сіль, а також редуктони,
отримані з цукрів у лужному середовищі. Доза антиоксидантів залежить від
таких показників, як вміст розчиненого в пиві кисню та вміст повітря у
газовому просторі наповненої пивом пляшки. Ці показники повинні бути
якомога нижчими; якщо вони занадто високі, їх не можна компенсувати
тільки додаванням антиоксидантів[5].
Теоретична доза аскорбінової кислоти при розливі пива у пляшки
місткістю 0,5 л із середнім вмістом 5 мл повітря у шийці кожної пляшки 3...5
г/гл. Аскорбінова кислота не реагує з киснем, розчиненим у пиві відразу ж
без залишку, проте знижує окислювально-відновний потенціал, і тим самим
оберігає окремі компоненти пива, що окислюють, від окислення в
присутності кисню.
25
Додають антиокислювач у будь-якій стадії виробництва після
головного бродіння.
Найефективніше вводити антиокислювачі раніше, ніж пиво
перебуватиме в контакті з киснем повітря, при цьому доцільно дозування у
два прийоми: спочатку у відділенні добування та після фільтрування перед
розливом.
Також під час доброджування проводять освітлення за рахунок
додавання стружки Частинки букової чи горіхової стружки мають довжину
15-20 див і ширину 3 - 5 див. Це дозволяє збільшити поверхню освітлення
танків для доброджування з урахуванням адсорбції компонентів каламуті
поверхнею стружки. При цьому освітлювальна дія підтримується лише при
інтенсивному доброжуванні чи переміщуванні пива. Стружку засипають
через люк у порожній танк, а потім перекачують у нього пиво. Перед
використанням нову стружку необхідно пропарити та промити. Використану
стружку промивають та стерилізують у спеціальних мийних машинах. Високі
трудовитрати, ризик інфікування та втрати пива привели до розробки біо- або
ультрастружки, що являють собою невеликі просмолені частки деревини, що
вносяться як у бродильному відділенні ( 2 - 3 г/гл), так і у відділенні
доброджування (5-20 г/гл) [5].
Алюмінієва фольга при внесенні у кількості 5 - 1 0 г/гл має
освітлювальну дію тільки в тому випадку, якщо в неї шорстка поверхня.
Останнім часом освітлення стружкою дещо втратило своє значення,
оскільки пиво після завершення доброджування все одно освітлюється
методами сепарування чи фільтрування. Таким чином, стружці відводиться
лише роль поліпшення фільтрування та розвантаження фільтра. Завдяки
ефекту адсорбції стружка може сприяти формування округлості смаку пива.
Іншими речовинами адсорбуючої дії є матеріали типу риб'ячого клею
на основі, в основному, желатину. Витрата сухого риб'ячого клею становить
3 - 5 г/гл. Під дією pH пива, дубильних речовин та спирту рибячого клей у
26
міру зниження температури випадає в осад у вигляді плівки, захоплює на дно
частки каламуті.
Існують також речовини рослинного походження, наприклад, агар-агар
або караген (ірландський мох), активною речовиною яких є
високомолекулярні вуглеводи[5].
Застосування препаратів імобілізованих ферментів
У виробництві пива застосовуються в основному розчинні ферментні
препарати для регенерації активності ферментів, здебільшого непрактичні,
тому ферменти використовуються лише один раз[5].
Якщо ж приготувати іммобілізовані ферменти, наприклад, за
допомогою ковалентного зв'язку на нерозчинному носії, то виходять
гетерогенні специфічні каталізатори, які мають ряд переваг перед
розчинними ферментами, вони забруднюють продукту, оскільки нерозчинні,
і за їх застосування немає необхідності використовувати інгібітори.
Для іммобілізації ферментів використовуються різні типи зв'язку
ферменту з носієм:
фізична адсорбція ферментів на розчинних або нерозчинних
полімерах;
ковалентне зв'язування ферментів із біфункціональними
речовинами;
включення в гелі, мембрани або мікрокапсули.
Ферменти, які зараз застосовуються при виробництві пива, були
першими пов'язані на певних носіях.
В даний час більша частина іммобілізованих ферментів виходить за
допомогою ковалентного зв'язку на нерозчинному носії. Реакція зв'язування
повинна протікати в умовах, при яких не відбувається денатурування
зв'язаного білка. α-, β-, γ-карбоксили, сульфгідрильні групи цистеїну,
гідроксили серину, імідазольні групи гістидину та фенольні кільця тирозину.
27
1.7. Антиокислювальні препарати
Антиокислювальні препарати додають до пива, щоб перешкодити
окислювальним процесам, які ведуть до виділення колоїдних опадів або
утворення помутнінь і небажаних речовин і фарбування його. У пивоваренні
як антиокислювач використовують оксид сульфіту, сульфіти, редуктони,
отримані з цукрів в лужному середовищі, насамперед аскорбінову кислоту, її
натрієву сіль або D-ізоаскорбат (Ізона D) [4].
Важливо виключити доступ кисню до пива з моменту закінчення
головного бродіння. Тому антиокислювальні препарати дозують з початку
дображивания аж до розливу. Найбільш ефективно додавання
антиокислювачів раніше, ніж пиво прийде в контакт з киснем повітря, при
цьому ціль-дозування в два прийоми, а саме у відділенні доброджування і
після фільтрування перед розливом.
Більшість кисню (близько 60%) реагує у пиві з полифенолами, значно
менше (30%) з карбонилами і дуже незначна (5%) з изогумулоном.
Поліфеноли пива беруть участь у різних внутрішньомолекулярних
конденсаційних та полімеризаційних реакціях. Характер полімеризаційних
реакцій як окислювальний, ці реакції каталізуються кислотами і відсутність
кисню. Обмеження контакту пива з киснем підвищує колоїдну стійкість пива,
проте вирішує проблеми комплексно. З окислювальних продуктів
карбонільного типу можна назвати, наприклад, траїс-2-ноненал, присутність
якого обумовлює так званий паперовий смак пива.
Останнім часом надається важливого значення застосуванню
антиокислювальних препаратів, насамперед аскорбінової кислоти. Важливою
властивістю аскорбінової кислоти є здатність знижувати окислювально-
відновний потенціал середовища. При окисненні аскорбінової кислоти
утворюється дегідроаскорбінова кислота. Співвідношення аскорбінової та де-
гідроаскорбінової кислот не повинно бути вище 1:1[4].
Оскільки механізм окислення аскорбінової кислоти в пиві та її вплив на
окислювальні зміни пива не перевірені, є різні думки щодо її застосування.
28
Оптимальні дози аскорбінової кислоти задля досягнення колоїдної стійкості
пива рекомендуються різні: найчастіше від 1 до 3 г/гл, іноді до 10 г/гл пива.
Доза аскорбінової кислоти в першу чергу залежить від складу пива, оскільки
знижує окислювально-відновний потенціал середовища і тим самим оберігає
від окислення чутливі до нього компоненти. Басаржова, наприклад, вважає,
що пиво із заміною 10% солоду цукром мало нижчий окислювально-
відновний потенціал, величину 1ТТ80 на 150 з вище, ніж пиво зі 100%-вим
засипом солоду. При дозі аскорбінової кислоти 1 г/гл величини 1ТТ80 в обох
випадках були однакові.
Бетун із співробітниками характеризують глюкозидазу та каталазу у
присутності глюкози як прямі акцептори кисню. Аскорбінова кислота, за
даними цих авторів, не підвищує швидкість абсорбції ними кисню з пива.
Однак вони вважають аскорбінову кислоту хорошим антиокислювальним
препаратом[4].
Антиокислювальні засоби за механізмом дії діляться на засоби, які
порушують механізм ланцюгової реакції, і на засоби, які запобігають
попаданню активних радикалів у середу.
Існує ще одна класифікація антиокислювачів: справжні
антиокислювачі, які уповільнюють швидкість окислення певних компонентів
пива або знижують несприятливу дію окислення; акцептори кисню, які
видаляють молекулярний кисень з пива тим, що безпосередньо з ним
реагують або каталізують окисні реакції, що ведуть до утворення
нешкідливих продуктів.
Встановити, чи є засіб акцептором кисню, можна за його впливом на
колоїдну та смакову стійкість пива за активної абсорбції кисню. Якщо засіб
забезпечує поліпшення цих властивостей, то воно дійсно акцептує кисень.
Однак, якщо швидкість окислення знижується іншим способом, а не
усуненням кисню, то реагент є справжнім антиокислювачем[4].
29
Дадік опублікував роботу щодо стабілізації пива фенольними
антиокислювачами. Однак ці препарати в пивоварінні не застосовуються, за
винятком нордигідрогаяретової кислоти.
При застосуванні антиокислювальних засобів необхідно розчинити їх у
кип'яченій або промитій СОг воді та відразу дозувати. Доза окисного
препарату повинна бути ретельно визначена, оскільки при зайвій дозі можуть
відбутися певні зміни смаку пива.
У виробництві колоїдностійкого пива дуже важливо при застосуванні
різних стабілізаторів максимально зберегти в пиві редуктони солоду і хмелю.
Цьому сприяє проведення останніх фаз виробництва пива в атмосфері СО2.
1.8. Теоретичні основи фільтрування
Зважені частки каламуті розрізняють за ступеня фільтрації, що
залежить від їхнього розміру. При цьому розрізняють такі речовини:
Великі дисперсні частки (розмір понад 0,1 мкм). При мікроскопуванні
видно, що це коагульований білок дріжджів чи бактерій[1].
Колоїдні речовини (розмір від 0,001 до 0,1 мкм) здебільшого
виявляються емпірично в дегустаційному келиху завдяки заломленню
світла(Метод Тіндаля-Кегеля). Колоїдні речовини складаються з білкових
сполук дубильних речовин, гуми-речовин та хмелевих смол. Зниження
частки колоїдів покращує фізико-хімічні властивості пива, його стійкість, але
знижує піноутворювальну здатність та повноту смак пива.
Молекулярні дисперсні частки (розмір менше 0,001 мкм) не
виявляються візуально та присутні у вигляді молекул чи їх ланцюгів.
Методи штучного освітлення засновані на трьох різних процесах, які
застосовують або окремо, або їх поєднанні.
Седиментація. При центрифугуванні завдяки відцентровій силі
відокремлюються великі дисперсні частинки в залежності від їх діаметра та
числа обертів, відділення колоїдів не відбувається.
30
Фільтрування. Можливість утримання всіх частинок, що перевищують
за розміру пори фільтра залежить від пропускної здатності сита (фільтра).
Залежно від діаметра пор поряд з частинками каламуті можуть видалятися
також великі колоїди.
Адсорбція. За допомогою адсорбції поряд з великими дисперсними
частинками (залежно від хімічного спорідненості до фільтрувального
матеріалу або відповідного електричного заряду) видаляються також колоїди
і навіть розчинені речовини[1].
При використанні поєднання двох останніх процесів можна
затримувати на фільтрі дріжджі та бактерії, а також великі колоїди. Щодо
цього адсорбція змінює структуру пива.
Чим незначніший вміст колоїдів, тим краще його фізико-хімічна
стабільність та ступінь освітлення, проте спостерігається ослаблення
піностійкості та зниження повноти смаку. Залежно від механізму освітлення
відокремлюються різні групи речовин, а також змінюється вплив
фільтрувального матеріалу під час фільтрування. Пропускна здатність по мірі
забивання фільтра поступово знижується (пори стають все менше) та
зменшується вплив адсорбції. Адсорбція барвників і ПАР відбувається дуже
довго. Значення pH під впливом іонів води, що використовується для
промивання, змінюється - гідрокарбонати підвищують pH пива, причому іони
Ca2+ можуть стати причиною появи небажаних оксалатних домішок.
Адсорбційна дія фільтрувального матеріалу впливає не тільки на речовини,
що утворилися при колоїдному помутнінні пива внаслідок сильного
охолодження, але й самі колоїди, що зумовлюють піноутворюючі властивості
та повноту смаку пива. Після фільтрування смак пива деякий час буває
незбалансованим і часто гірчить. Лише за кілька діб знову формується
гармонійний смак, що залежить від ступеня дисперсності залишкових
колоїдів. При дуже тонкому фільтруванні адсорбуючими матеріалами
спостерігається (скоріше всього, через втрату редукуючих або гірких
речовин) підвищення стійкості пива для інфікування на лінії розливу[1].
31
1.9.Інноваційні технології фільтрування пива
Нині на підприємствах пивоварної промисловості пиво фільтрують в
основному з використанням допоміжних фільтрувальних матеріалів —
кізельгуру (діатомітова земля) — скам‘янілих мікроскопічних водоростей і
кремнієвих черепашок. Недоліком застосування кізельгуру є його сильне
шкідливе для здоров‘я людини пилоутворення, він після використання
біологічного не розпадається. Тому використаний кізельгуру вивозять на
звалище, що коштує недешево[4].
Фільтрування пива надзвичайно важливе для його прозорості і колоїдної
стійкості, а також для зменшення в ньому мікроорганізмів. Практично всі
часточки, що містяться в пиві, стискаються і утворюють фільтрувальний
осад, який не пропускає потік пива. Фільтрування пива ускладнюють
колоїдні речовини (гель-β-глюкан).
Як альтернативу кізельгуру в пивоварінні почали застосовувати
фільтрувальним матеріалом перліт, який складається із розширеного під дією
високих температур вулканічного скла крем‘янистої породи, подрібненого до
мікроскопічно плоских частинок. Нагрітий вище 871 ºС перліт вибухає,
утворюючи велику кількість пухирців, що освітлюють пиво.
Як кізельгур, так і перліт після фільтрування не забезпечують високу
якість готового пива. Альтернативою допоміжним фільтрувальним
матеріалам можуть бути такі, що забезпечують: наявність стабілізувального
ефекту; можливість регенерації і повторного використання; нешкідливість
для здоров‘я людини і навколишнього середовища.
Ці вимоги можуть забезпечити тільки мембранні фільтри з
антимікробними властивостями[4].
Вчені оптимізували процес ефективного тангенціально-потокового
фільтрування пива. Механізм такого фільтрування характеризується
пропусканням потоку пива уздовж мембрани. При цьому часточки
вимиваються з поверхні мембрани, а засмічуються лише пори самої
32
мембрани, які періодично промиваються протитечією з імпульсивною
подачею води. Для інтенсифікації процесу фільтрування мембрана піддається
вібрації.
Виготовляють мембрани із кераміки або полімерних матеріалів.
Тангенціально-потокове фільтрування дає пивоварам можливість
відмовитись від дорогого кізельгуру і пастеризації пива.
1.10. Інноваційні способи стабілізації пива
Головним фактором у стабілізації пива є збереження в ньому всіх
біологічно активних речовин і продовження терміну зберігання.
Доведено, що кращим способом стабілізації пива є фільтрування через
мембранні (молекулярні) фільтри. Але їх регенерація для повторного
багаторазового використання надзвичайно складна. Традиційний спосіб
промивання фільтрів характеризується пропусканням через нього водного
лужного розчину. Використання центрифуги для попереднього освітлення
пива дає змогу зменшити навантаження на молекулярний фільтр, який
повністю замінює економічно і екологічно малоефективний кізельгуровий
фільтр.
Перспективним способом регенерації молекулярних фільтрів є
використання агарози, яка адсорбує білки і поліфеноли в окремому апараті
перед фільтруванням. Агарозу одержують із водоростей[4].
Інгібірувати шкідливі мікроорганізми в пиві можна за допомогою
високого тиску (405 МПа і вище).
Дозрівання пива, яке характеризується витримкою і першим етапом його
стабілізації проводять в апаратах для доброджування протягом 7 діб за
температури мінус 1 °C.
Сучасний ринок вимагає тривалого терміну зберігання пива в упаковці
без помутніння зі стабільними смако-ароматичними і біологічними
характеристиками. Якщо з пива виділити білки та не допустити проникнення
кисню крізь упаковку, то утворенню муті можна запобігти.
33
Сильними антиоксидантами є феноли, флавоноїди і флаван-3-оли. В пиві
міститься білки, які необхідні для піноутворення і стабільності піни, але їх
кількість повинна бути оптимальною. Для виділення із пива зайвих білків
перед фільтруванням додають силікагель, протеази, галотанін або бентоніт.
Добавка протеаз (папаїну, бромеліну або фіцину) перетворює білки в
амінокислоти, що запобігає утворенню муті[4].
Білки пива і поліфеноли можуть вступати в реакцію, утворюючи
колоїдні нерозчинні комплекси, внаслідок чого з‘являються небажані
колоїдні помутніння (холодна муть).
Утворення муті залежить від таких факторів:
окиснення сусла і пива в період приготування;
потрапляння повітря в пляшки і кеги під час розливу пива;
зберігання пива за високої температури;
наявність у пиві важких металів (міді, заліза тощо).
Водневі зв‘язки і білково-поліфенольні комплекси утворюються в пиві
за великий проміжок часу, а тому важливим фактором для стабілізації пива є
низька температура (мінус 1… мінус 2 °C).
Запобігти утворенню холодної муті і повністю виділити її із пива майже
неможливо, а тому треба застосовувати стабілізатори. До ефективних
стабілізаторів належать ферменти, дубильна кислота, полівінілполіпіролідон
і силікагелі, які стали популярними в пивоварінні за останні 20 років.
Після заданого періоду обробки і витримки пива, залишки дріжджів і
частки муті слід виділити за допомогою фільтрування на кізельгурових
фільтрах або сепараторах.
Абсолютно інноваційних прискорених методів холодної стабілізації
пива нині немає. Проте широко застосовуються способи прискорення
стабілізації за допомогою риб‘ячого клею (колагену, який одержують із
міхура деяких риб), альгінату, стружки дуба[4].
34
Нові сорти пива з‘явились завдяки «натуральним» процесам освітлення
за допомогою білкового препарату «риб‘ячий клей», який є чистою формою
колагену (колаген — це фібрилярний білок, що є основою тканин кісток,
хрящів, сухожилля і забезпечує їх міцність), одержаного з висушених міхурів
тепловодних риб (зубатки, горбуші тощо).
Висушені і подрібнені міхурі промивають, стерилізують, а потім
обробляють низькоконцентрованою сірчаною кислотою для руйнування
структури молекул колагену і формування правильного співвідношення та
орієнтації позитивно і негативно заряджених ділянок для визначення
функціональних властивостей риб‘ячого клею.
Риб‘ячий клей надзвичайно ефективний під час седиментації пива в
апаратах доброджування. У процесі фільтрування такого пива значно
зменшується кількість твердих частинок на фільтрах, продуктивність яких
значно збільшується.
Слід зазначити, що прискорення холодної стабілізації пов‘язане,
головним чином, із застосуванням удосконаленого обладнання та з
дослідженням хімічних реакцій, які проходять під час холодної стабілізації.
Тут важливим фактором є період стабілізації, який повинен бути
оптимальним для проведення всіх відповідних біохімічних реакцій.
Інноваційним способом стабілізації пива є одночасна адсорбція білків і
попередників поліфенолів, що утворюють муть, на нерозчинних часточках
агарози.
Така система і обладнання монтуються в лінії після кізельгурового
фільтра. Агарозою заповнюють спеціальний апарат, через який пропускають
пиво. Період контакту агарози з пивом — лише кілька секунд. Під час
проходження пива крізь шар агарози білки і поліфеноли виводяться. Така
адсорбційна система регенерується через відповідний період часу за
допомогою кухонної солі (NaCl) [4].
Ефективним адсорбентом білків є силікагель, який широко
використовується в пивоварінні. Його додають до пива в основному перед
35
фільтруванням. Адсорбентами білків є також галотаніни, які одержують із
горіха. Вони взаємодіють з високомолекулярними білками і поліпептидами,
освітлюючи тим самим пиво. Додають галотаніни до пива під час його
дозрівання. Після п‘ятидобової витримки за температури 0 °C пиво легко
фільтрується і освітлюється[4].
В роботі [5] задля підвищення колоїдної стійкості пива на етапі
отримання сусла використовують ферментні препарати (ФП), що містять
цитолітичні, протеолітичні, амілолітичні ферменти. Більшість ФП являються
комплексними, крім основного ферменту вони містять велику кількість
похідних ферментів та білків [5]. При виконанні дослідницької роботи
розглянуто використання способу уникнення помутнінь шляхом задавання
ферментних препаратів на стадії ферментації.
Метою роботи було удосконалити технологію пива з підвищеною
колоїдною стійкістю за рахунок використання ферментних препаратів у
порівнянні з контролем (без використання ферментів) і галотанінами.
Галотаніни – сполуки фенольної природи з великою молекулярною масою
(600–3000) і 2–10 флавановими кільцями, що мають здатність не тільки
осаджувати білки, але і мають виражені редукуючі властивості [5]. Для
вирішення поставленої мети було запропоновано дослідити динаміку
зброджування зразків з ФП Viscoferm та гало таніном.
Віскоферм – це збалансована суміш ксиланази, β -глюканази, амілази,
целюлази та протеази, виведена шляхом ферментацїї штамму Trichoderma и
штамму Aspergillus. До його складу входять наступні ферменти:
- β-глюканаза – каталізує 1,3 і 1,4 глікозидні зв'язки β-глюканів,
розбиває макромолекули в'язкого полімеру до низьков'язких ізомальтози і
мальтотріози, здатний комплексно або частково руйнувати розчинні і
нерозчинні целюлози і геміцелюлози злакових культур.
- Ксиланаза – руйнує компоненти зернової сировини, які важко
піддаються гідролізу: пентозани, ксилани, бета-глюкан.
36
- Целюлаза – фермент класу гідролаз. Розщеплює полісахарид
целюлозу (клітковину) з утворенням глюкози або дисахарида целлобіози. -
Амілаза – ферментативний гідроліз крохмалю.
- Протеаза – ферментативний гідроліз білків. Механізм дії
амілолітичних ферментів При вивченні механізму дії амілолітичних
ферментів є певні складності, і перш за все вони полягають у тому, що
субстрат – крохмаль неоднорідний і має різні характеристики за ступенем
полімеризації глікозидного ланцюга і кількості розгалужень.
Механізм впливу амілаз на субстрат може бути розглянуто з декількох
позицій:
1) вид дії на зв'язки (α-1,4 або α-1,6);
2) тип впливу на субстрат (ендо- або екзо-);
3) вплив на швидкість гідролізу ступеня полімеризації субстрату;
4) можливість гідролізу олігоcахаридів [5].
Протеолітичні ферменти включають в себе пептидази і протеїнази. Ці
ферменти гідролізують високомолекулярні азотисті речовини до
низькомолекулярних пептидів і амінокислот. Однак застосування
протеолітичних ферментів при використанні солоду високої якості може
викликати проблеми з піноутворенням і піностійкістю пива [5].
Основною реакцією, яку каталізують протеолітичні ферменти, є
гідроліз пептидного зв‘язку в молекулах білків і пептидів. Відповідно до
сучасної класифікації протеолітичні ферменти (протеази) ділять на дві групи:
ендо- і екзопептидази [5]. Продукти гідролізу білків розрізняються між
собою за осадженням під дією різних факторів. Так, альбумози осаджуються
насиченим розчином сульфату амонію, але на відміну від білків не
коагулюють під час нагрівання. Пептони не осаджуються насиченим
розчином сульфату амонію та під час нагрівання, але коагулюють під дією
37
фосфорномолібденової кислоти і таніну. Поліпептиди і амінокислоти солями
не осаджуються [5].
Відомо, що смак пива змінюється з часом зберігання. Витримка пива
вважається серйозною проблемою якості оскільки смаки старіння
здебільшого сприймаються як неприємні. Крім того, тип еволюції смаку під
час зберігання неконтрольоване, що ускладнює роботу пивоварів щоб
забезпечити постійну якість продукту або відповідати деяким очікуванням
споживачів щодо смаку [16]. Тому проведено багато досліджень пива була
присвячена хімії явища старіння [14,15]. Більшість цих досліджень
зосереджено на світлих сортах пива, оскільки вони представляють найбільшу
частину ринку пива. Отже, процеси старіння в спеціальному пиві менш
вивчені і методи покращення стабільності їх смаку є рідкісними. В роботі
[13] розглянуті і досліджені ефективні методи покращення стабільності
смаку пива, в залежності від типу. У темному та міцному пиві, реакція
Майяра є основними процесами затримки і тут необхідно розглянути
процедури для зниження швидкості реакції для покращення стабільності
смаку. Це можна зробити шляхом зменшення теплового навантаження на
сусло під час виробництва пива. Процес, що призводить до менш
реакційноздатних проміжних продуктів Майяра.
При цьому поширеним є утворення лінійних альдегідів, причина
старіння, спроба подальшого зниження ферментативного окислення ліпідів
під час затирання або автоокислення ліпідів під час кип'ятіння виявляється
сприятливим для стабільності смаку цих сортів пива.
Продукти розпаду хмелю гіркими кислотами значно накопичується в
сильно охмеленому пиві під час зберігання.
Особливо для цих сортів пива зі зниженою гіркотою, наприклад ізо-α-
кислоти, має покращити стабільність смаку. Крім того, як і у міцному пиві,
продукти розкладання хмелю можуть реагувати з етанолом з утворенням
ароматичних ефірів, підвищення pH пива може зменшити швидкість
етерифікації а також швидкість різних процесів черствіння [17]. Пиво
38
верхового бродіння часто містить високий рівень складних ефірів,
вироблених дріжджами, які створюють приємний фруктовий смак. Гідролізу
цих ефірів можна уникнути коли пастеризація свіжого пива включена в
процес.
39
РОЗДІЛ 2. ОБ΄ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1 Об΄єкти дослідження
Brewtan B (Брютан Б).
Рисунок 2.1. – Стабілізатор Brewtan B
Brewtan B - це високомолекулярна харчова дубильна кислота,
спеціально очищена для пивоваріння. Спеціально розроблений для
стабілізації пива на ранній стадії під час затирання чи кип'ятіння.
Brewtan B - 100% натуральний, отриманий із відновлюваних рослинних
матеріалів з використанням строго контрольованого виробництва. При
виробництві Brewtan B не використовуються консерванти або добавки.
Brewtan B на затиранні: стабільність смаку та аромату, шляхом
зв'язування вільних іонів металів, гальмування окисних реакцій, стабілізація
кольору. Вноситься у воду попередньо підготовленим розчином.
Brewtan B в кінці кип'ятіння: колоїдна стійкість, шляхом зв'язування
білка з утворенням комплексів, вибіркове усунення білків, які можуть
утворювати помутніння.
Brewtan B – гранульований порошок, завжди використовуйте Brewtan B
як розчин.
40
Пиво
Згідно ДСТУ 3888:2015[2] пиво за органолептичними та фізико-
хімічними показниками повинно відповідати вимогам зазначеним в таблицях
2.1. та 2.2.
Таблиця 2.1 – Органолептичні показники якості пива
Назва Характеристика показника
показника Фільтроване пиво
світле темне
Зовнішній Прозора піниста рідина, без осаду та сторонніх включень
вигляд
Смак Солодовий та хмельовий Повний солодовий смак із
смак з гіркотою, що яскраво вираженим
відповідає сорту пива карамельним смаком,
приємною гіркотою, що
відповідає пиву
Аромат Аромат, що відповідає сорту пива, чистий, без сторонніх
запахів та присмаку
Піноут- Пиво з масовою часткою сухих речовин у початковому
ворення суслі від 8% до 11,5% :
висота піни, не менше, мм – 20,0
піностійкість, не менше, хв. – 2,0
Пиво з масовою часткою сухих речовин у початковому
суслі від 12,0% до 20,0% :
висота піни, не менше, мм – 30,0
піностійкість, не менше, хв. – 2,0
Примітка. Додаткові вимоги до смаку й аромату пива встановлюються
виробником у рецептурі на кожну назву.
41
Таблиця 2.2 – Фізико-хімічні показники пива
Дніпровське Черкаське
Масова частка спирту, % 2,8 3,4
Вміст сухих речовин у 11,0 12,0
початковому суслі, %
Густина початкового сусла, 1,0442 1,0484
3
кг/м
Справжній ступінь 49,0 55,0
збродження, %
3 3
Кислотність, см 1моль/дм 1,3-2,8 1,5-3,2
3
розчину лугу на 100 см пива
3 3
Колір,см 0,1моль/дм 0,3-1,8 0,3-1,8
3
розчину йоду на 100 см
води
Масова частка диоксиду 0,3 0,33
вуглецю, не менше, %
Стійкість пива, діб 6-7 8
Витримка, не менше, діб 11 або 21 42
2.2. Методи дослідження
МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ СУХИХ
РЕЧОВИН[11]
Рефрактометричний метод
Зміна концентрації розчину завжди супроводжується зміною
показника його переломлення. Залежність цього показника n від
концентрації розчину с виражається функціональною залежністю:
42
n=f(c)
Рефрактометрія широко використовується у контролі харчових
виробництв для визначення загальної суми розчинених сухих речовин в
суслі, пива.
Визначивши показник переломлення за спеціальними таблицями
знаходять вміст видимих сухих речовин.
В лабораторіях застосовують рефрактометри типів:
дисперсний універсальний РДУ;
рефрактометр харчовий лабораторний, типа УРЛ – 1, РПЛ-3,
РЛ, РЛ-2;
погружний рефрактометр УРФ-1, УРФ-451, УРФ-22, УРЛ-1;
інтерференційний рефрактометр УТР-2.
Рисунок 2.2. - Рефрактометр харчовий лабораторний, типа УРЛ – 1
МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ КИСЛОТНОСТІ[11]
Порядок виконання роботи.
3
У конічну колбу піпеткою відміряють 50 см сусла(пива) і
3
титрують NаОН з с=0,1 моль/дм доти, поки 4 краплі сусла(пива),
поміщені на порцелянову пластинку не перестануть знебарвлюватися
43
двома краплями фенолфталеїну. Виконують у два паралельні
3
визначення, розходження між якими не повинно перевищувати 0,2 см .
Розрахунок проводять за формулою:
Х=(V1100):(5010)
3
де V1- об‘єм NаОН з с=0,1 моль/дм
3
50-об‘єм проби, см ;
3 3 3
х- кислотність, виражена у см NаОН з с=0,1 моль/дм на 100 см
лугу.
МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ КОЛЬОРОВОСТІ, ПРОЗОРОСТІ, І
ЗАМУТНЕНЬ НАПОЇВ. [11]
Теоретичні відомості
Якість напоїв оцінюють за кольоровістю і прозорістю. Усі напої
повинні бути прозорими з блиском. Напої замутнені або з опалесценцією
вважають браком.
Речовини, які поглинають випромінювання з довжиною хвилі 400-
750 нм, забарвлені у різні кольори від фіолетового (400-435 нм) до
червоного (625-750 нм). Здатність речовини поглинати або
відображувати випромінювання певної довжини хвилі залежить від її
природи, а величина поглинання і випромінювання – від концентрації
речовини у розчині. Ці залежності використовують для якісного і
кількісного визначення речовин і кольоровості розчинів
колориметричними методами, заснованих на випромінюванні та
світлопоглинанні.
За основним законом світлопоглинання при проходженні світла
крізь речовину, наприклад, крізь його розчин, частина його енергії
44
переходить у внутрішню енергію речовини і інтенсивність світла
зменшується, тобто світло поглинається речовиною. За законом Бугера
інтенсивність світла І знаходять за формулою:
-Н
І=І0•е , або
-Нlc
І=І0•10 ,
де Н- молярний коефіцієнт поглинання, не залежить від
температури, постійна величина; знак ―мінус‖ вказує на послаблення
світла. Закон Бугера справджується лише для монохроматичного світла у
середовищах з постійним показником переломлення.
Пропускання світла або прозорість розчину характеризує
відношення
І:І0=Т
Величина пропускання може змінюватися від 0, коли розчин
повністю поглинає світло (І=0), до 1, для розчинів, які не поглинають
світло (І=І0). Іноді пропускання виражають у відсотках (від 0 до 100%).
Величина Т, відносна до товщини шару l=1 см, називають коефіцієнтом
пропускання.
Величина (І0:І) слугує мірою інтенсивності забарвлення.
Десятковий логарифм цього відношення називається оптичною
густиною.
Д=lg(І0:І)=-lg. T
Величина оптичної густини змінюється від 0 до ∞, але на сучасних
приладах вимірюють світлопоглинання не більше 2 Д.
45
Д
Д3
Д2
Д1
0 с1 с2 с3 с
Рисунок 2.3. – Графік залежності оптичної густини від
концентрації розчину.
Взаємозв‘язок між оптичною густиною і концентрацією виражають
формулою:
Д=Нlc
Рівняння має вид прямої лінії.
Переваги методу: універсальність, доступність, швидкість
виконання аналізу, висока чутливість.
Недоліки: точність цього методу нижча, ніж точність хімічних
методів.
Кількісний аналіз за світлопоглинанням розподіляють на три
основні групи: візуальна колориметрія, фотоелектроколориметрія,
спектрофотометрія.
Візуальна колориметрія
Заснована на здатності ока майже точно установлювати рівність
інтенсивності забарвлення або освітленості двох поверхонь, які
46
стикаються. Порівняння кольорів виконують з стандартними розчинами,
концентрація яких відома.
До візуальної колориметрії відносяться методи стандартних серій,
колориметричного титрування, метод порівняння.
У методі колориметричного титрування додається стандартний
розчин до певного об‘єму дистильованої води до колориметричної
рівності з досліджуваним забарвленим розчином у тому ж об‘ємі. Метод
застосовують для визначення кольоровості пива, квасу, різних солодів.
Кольоровість цих продуктів визначають у мілілітрах розчину йоду з
3
концентрацією с (1/2 І2) 0,0333 моль/дм , який є стандартним розчином.
Визначення концентрації методами порівняння засновано на
порівнянні інтенсивності забарвлення або світлопоглинання
досліджуємого і стандартного розчинів. Порівняння досягається
розбавленням більш забарвленого розчину розчинником, зміненням
товщини шару розчинів або зміненням сили світлового потоку.
Порядок проведення роботи
Фільтр-тігель з ПОР-16 встановлюють у суху колбу Бунзена і під
3
розрідженням відфільтровують 20-25 см сусла(пива), повинен бути
зовсім прозорим. За довідковими даними знаходять відповідний
найменуванню розмір кювети. Одну кювету заповнюють
нефільтрованим суслом(пивом), а дві інші – прозорим фільтратом.
Визначення проводять з синім світлофільтром (=575-590 нм).
Отримане значення оптичної густини порівнюють з довідником.
Роблять висновки про якість продукту.
47
Рисунок2.4. - Фотоелектроколориметр КФК-2;
ВИЗНАЧЕННЯ ВМІСТУ СПИРТУ І ДІЙСНОГО ЕКСТРАКТУ
У ПИВІ [3]
Наявність в пиві спирту та екстрактивних речовин, які мають різні фізи-
ко-хімічні показники, впливає на точність їх визначення. Тому для
знаходження дійсного значення вмісту спирту та екстрактивних речовин
необхідно відділити їх одне від одного перегонкою. Далі дистилят пива,
одержаний перегонкою, і залишок, що знаходиться в перегінній колбі,
доводять до початкової маси дистильованою водою з подальшим
визначенням вмісту спирту і екстракту ареометричним методом.
Порядок проведення роботи
Перед початком аналізу колби для перегонки і прийманнядистиляту
зважують на вагах з точністю до 0,01 г. Потім у перегінну колбу зважують
200,00 г пива, яке попередньо звільнене від діоксиду вуглецю. В приймальну
3
колбу наливають 10-15 см дистильованої води і занурюють у неї кінець трубки
холодильника. Збирають прилад і розпочинають перегонку, під час якої в
холодильник безперервно подають холодну воду.
48
Пиво в перегінній колбі нагрівають до кипіння і забезпечують його рів-
номірний рівень. Під час дистиляції слідкують за тим, щоб до стінок
перегінної колби не прилипали екстрактивні речовини. Як тільки у
приймальній колбі набереться ⅔-¾ частини рідини від взятого об'єму пива,
перегонку закінчують. Далі доводять температуру рідини приймальної колби
до 20º С і додають дис-тильовану воду до 200,00 г загальної маси рідини.
Вміст колби ретельно перемішують і визначають концентрацію спирту
ареометром. Концентрацію спирту в пиві визначають в масових відсотках.
Далі вміст перегінної колби охолоджують до температури 20º С і на
вагах доводять дистильованою водою до маси 200,00 г, ретельно
перемішують його і цукроміром визначають концентрацію сухих речовин,
яка відповідає вмісту дійсного екстракту.
ВИЗНАЧЕННЯ КОЛЬОРУ СУСЛА(ПИВА)[3]
Метод полягає у візуальному порівнюванні кольору пива з кольором
3
розчину йоду різної концентрації в 100 см води.
За одиницю кольору прийнято колір розчину, отриманого додаванням 1
3 3 3
см розчину йоду концентрацією 0,1 моль/дм до 100 см води.
Техніка аналізу. Пиво звільняють від діоксиду вуглецю, як при
визначенні кислотності. Непрозоре пиво фільтрують крізь паперовий фільтр.
Пиво з кольором більше 2,0 од. розбавляють водою у співвідношенні 1:3 у
циліндрі.
3
Ділі в один стакан відміряють пиво об'ємом 100 см , а в другий – дисти-
3
льовану воду об'ємом 100 см .
В стакан з водою доливають з бюретки при розмішуванні скляною
мішалкою розчин йоду, поки колір рідини в ньому не стане однаковим з
кольором пива, що встановлюють, спостерігаючи за зміною забарвлення в
прохідному денному освітленні.
Колір пива розраховують за формулою:
49
3 3 3
КП = V×К см 0,1 моль/дм розчину йоду на 100 см пива,
3
де: V- об'єм розчину йоду концентрацією 0,1 моль/дм , доданий до
3 3
100 см води до моменту зрівняння забарвлення пива, см ;
К – коефіцієнт розбавлення темного пива (К = 4).
При використанні фотоелектроколориметра перед основними
визначеннями будують калібрувальну криву залежності оптичної густини від
концентрації йоду. Для цього готують серію розчинів відомої концентрації,
3 3 3
наприклад від 0,1 до 2,0 см 0,1 моль/дм на 100 см дистильованої води,
поміщають їх в кювету з шириною внутрішньої грані 10 мм і при
світлофільтрі № 3 або № 4 визначають їх оптичну густину. По цими даним
будують калібрувальну криву. Потім визначають оптичну густину пива і за
допомогою кривої визначають його кольоровість.
ВИЗНАЧЕННЯ ВИСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО БІЛКА В СУСЛІ
Визначення високомолекулярного коагулюю чого білка в охмеленому
суслі проводиться після вимірювання танінового показника досліджуваного
зразка і визначається за формулою[3]:
3
А = , мг/дм
де: Д таніновий показник, що представляє собою оптичну
густину виміряну за довжини хвилі - 560нм;
Таніновий показник досліджуваного зразкаД = 0,366
Вміст високомолекулярного коагулюючого білка після кип‘ятіння
сусла з хмелем
3
А = = 15,2 мг/дм
де: Д таніновий показник, що представляє собою оптичну густину
виміряну за довжини хвилі - 560 нм;
50
Техніка визначення танінового показника. У мірну колбу місткістю
50 см³поміщають2,5см³суслаабопива,додають 5см³ 10% сірчаноїкислоти і
5см³ 1,6% розчину таніну, доводять об'єм дистильованою водою до мітки,
перемішують. Суміш переливають в конічну колбу місткістю 250см³,
витримують 1 годину при 20 ºС. Після витримки, суміш перемішують і
колориметрирують при зеленому світлофільтрі (560 нм) проти дистильованої
води. Таніновими показник є величиною оптичної щільності (D) суміші [3].
ВИЗНАЧЕННЯ АМІННОГО АЗОТУ В СУСЛІ
Амінний азот в неохмеленому суслі визначають використовуючи
мідний метод і розраховують за формулою [3]:
3
N = , мг/дм
де: N кількість тіосульфату натрію концентрацією 0,01 моль/дм³, що
пішла на титрування йоду, см³;
0,28 кількість амінного азоту, що еквівалентна 1 см³ тіосульфату
натрію, мг;
2 - об‘єм вихідного лабораторного сусла, якому відповідає встановлена
кількість амінного азоту, см³;
3
N = =21 мг/дм
51
Розділ 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
3.1. Дослідження впливу Brewtan B на процес затирання
Сусло готували настійним методом.
З використанням настійних способів затор піддається лише
ферментативному впливу без застосування кип'ятіння. Як відомо, кип'ятіння
сприяє інактивації ферментів. Тому настійні методи характеризуються
повним використанням ферментативного потенціалу зернової сировини.
Завдяки цьому виходить високоякісне сусло, багате на мальтозу і
низькомолекулярні продукти розпаду білка. Настійні способи відрізняються
також від відварювальних незначною тривалістю, нижчою витратою пари та
електроенергії. Однак відсутність кип'ятіння частини затору, яке
виробляється з метою покращення розварювання та клейстеризації,
призводить до зниження виходу екстрактивних речовин. Це основний
недолік настійних способів. Настійні засоби вимагають застосування
високоякісного солоду[6].
Настійний спосіб з температурою, що підвищується
Затирання здійснюють у заторному чані. Солод змішують з водою
температурою 43-45 ºС і подальше затирання проводять за наступним
режимом:
40 ºС 50-52 ºС 63 ºС 70 ºС 72 ºС 78 ºС
30 хв. 30 хв. 30 хв. 30 хв. до повного на філь-
оцукрювання трування
Швидкість підігріву затору 1 ºС за 1 хвилину.
На початку затирання додавали Брютан Б в кількості 0,01, 0,05 та 0,1
г/кг. Послідовність додавання в чан затирання: вода – розчин Brewtan B –
сировина.
Після фільтрації в суслі визначали фізико-хімічні показники, які
наведені в таблиці 3.1.
52
Таблиця 3.1. – Фізико-хімічні показники не охмеленого сусла
Показник Контрооль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Час 15 12 12 10
оцукрення,
хв
Кольоровість, 0,22 0,21 0,21 0,22
мл 0,1 н.р-ну
йода на 100
мл сусла
Амінний 18,4 19,3 20,2 20,4
азот, мг/100г
Білок, 10,8 9,3 9,1 8,4
мг/100г
Кислотність, 1,06 1,1 1,08 1,02
мл 1 н.р-ну
луга на 100
мл сусла
Вміст сухих 11,0 11,8 11,8 12
речовин,%
Час 85 81 74 75
фільтрації, хв
Час оцукрення, хв
16
14
12
10
8
6
4
2
0
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.1. – Час оцукрення затору, хв
53
Кольоровість, мл 0,1 н.р-ну йода на 100 мл
сусла
0,22
0,218
0,216
0,214
0,212
0,21
0,208
0,206
0,204
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.2. – Кольоровість сусла, мл 0,1 н.р-ну йода на 100 мл сусла
Амінний азот, мг/100г
20,5
20
19,5
19
18,5
18
17,5
17
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.3. – Амінний азот, мг/100г
54
Білок, мг/100г
12
10
8
6
4
2
0
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.4. – Білок, мг/100г
Кислотність, мл 1 н.р-ну луга на 100 мл
сусла
1,1
1,08
1,06
1,04
1,02
1
0,98
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.5. – Кислотність, мл 1 н.р-ну луга на 100 мл сусла
55
Вміст сухих речовин,%
12
11,8
11,6
11,4
11,2
11
10,8
10,6
10,4
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.6. – Вміст сухих речовин,%
Час фільтрації, хв
86
84
82
80
78
76
74
72
70
68
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.7. – Час фільтрації, хв
56
Як видно з отриманих показників додавання стабілізатора Брютан Б на
стадії затирання позитивно впливає на якість сусла. Суттєво знижується
вміст білків, натомість підвищується кількість амінного азоту. Розщеплення
білків до амінного азоту відбувається в наслідок дії протеолітичних
ферментів, які містяться у солоді. І характеризується білковою паузою, яка
триває 30 хв при температурі 50-52 ºС. Гідроліз білків з одного боку має
велике значення для піноутворюючих властивостей пива, повноти смаку,
здатності зв'язувати вуглекислоту для небіологічного помутніння, а з іншого
— значення утворення амінокислот для живлення дріжджів. Це дозволяють
зробити висновок про те, що процес розщеплення білків не повинен бути ні
дуже коротким, ні надто глибоким. Наслідком занизького розщеплення білків
може стати недостатня стабільність пива, а також незадовільне харчування
дріжджів. В результаті надмірно глибокого розщеплення білків при даній
якості солоду виходить пиво з неповним смаком і недостатньою стійкістю
піни, а за певних обставин - пиво, схильне до інфікування. Тому внесення
більшої концентрації стабілізатора не є доцільним.
Додавання стабілізатора дозволяє скоротити час фільтрації сусла, це
обумовлене тим, що сприяючи підвищенню активності ферментів, відповідно
гідролізу високомолекулярних сполук до низькомолекулярних, значно
зменшується в‘язкість сула.
3.2. Дослідження впливу Brewtan B на процес охмеління і
освітлення сусла
Наступним етапом роботи було внесення стабілізатора на охмеління
сусла. Вносити заздалегідь приготовлений розчин Brewtan B за 5 хвилин до
закінчення варіння (кип'ятіння) в кількості 0,01;0,05;0,1г/л.
57
Таблиця 3.2. – Вміст білка в охмеленому суслі
Показник Контрооль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Білок, 5,4 5,0 4,3 4,0
мг/100г
Білок, мг/100г
6
5
4
3
2
1
0
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.8. – Білок, мг/100г
При кип'ятінні сусла відбувається теплова коагуляція білків, що
протікає у дві стадії. На першій стадії відбувається дегідратація молекул
білка – денатурація, на другій – власне коагуляція. При втраті молекулами
білка води міцели з ліофільного стану переходять у ліофобний та
утримуються в суспензованому стані лише завдяки власному заряду. Коли
сили молекулярного тяжіння долають сили електростатичного
відштовхування, дегідратовані молекули злипаються і утворюються
пластівці.
На коагуляцію білків впливає рН та концентрація сусла, тривалість,
температура та інтенсивність кип'ятіння, присутність поліфенольних речовин
та електролітів.
58
Білки коагулюють при значенні рН, близькому до їхньої ізоелектричної
точки. Різні фракції білків сусла мають свою ізоелектричну точку. Однак
максимальна коагуляція білка спостерігається при 5,2 рН.
Зі збільшенням тривалості кип'ятіння до двох годин при нормальному
тиску посилюється коагуляція. Коагуляція інтенсифікується зі збільшенням
температури кип'ятіння, що досягається підвищенням тиску.
Ступінь коагуляції білків залежить від інтенсивності кип'ятіння.
Кип'ятіння повинне протікати бурхливо з виділенням бульбашок пари. Білки,
як ПАР, концентруються на поверхні розділу рідкої та газоподібної фази і,
таким чином, легше збираються в пластівці.
Коагуляції сприяють іони Mg2+, Ca2+, SO42-, Cl-, дубильні речовини
хмелю. У концентрованому суслі процес коагуляції білків уповільнюється
через високу в'язкість сусла та великий вміст захисних колоїдів, наприклад,
таких як декстрини. Захисні колоїди утворюють на поверхні дегідратованих
молекул білка адсорбційно-гідратні шари, що перешкоджають контакту
частинок білка.
Внесення Brewtan B (0,05 г/л) посилює виділення білку при кип'ятінні
сусла, покращується також освітлення пива та його фізико-хімічна
стабільність.
В подальшому сусло зброджували протягом 5 діб та визначали
динаміку зброджування пивного сусла, результати в таблиці 3.3.
Таблиця 3.3. – Динаміка зброджування пивного сусла,
№п/п 1 доба 2 доба 3 доба 4 доба 5 доба
Контроль 10,6 9,4 8,5 6,4 5,6
1 дослід 10,3 9,7 8,2 6,3 5,0
2 дослід 9,9 9,0 7,8 6,1 4,9
3 дослід 9,9 8,7 7,9 6,3 4,9
59
12
10
8
контроль
6 1 дослід
2 дослід
4
3 дослід
2
0
1 доба 2 доба 3 доба 4 доба 5 доба
Рисунок 3.9. – Динаміка зброджування пивного сусла,
Динаміка зміни екстрактивних речовин в зразках з стабілізатором в
порівнянні з контролем на 12,5% вища. Це обумовлено тим, що під час
затирання збільшується в дослідних зразках концентрація амінного азоту,
який необхідний для живлення дріжджів. Причому в зразках з концентрацією
0,05 і 0,1 г/л отримали майже однакові показники. Тому доцільно
використовувати дозування 0,05 г/л.
Доброджування тривало 14 діб, в зразках спостерігалося помутніння,
але по мірі дозрівання пива, помутніння зникло. Готове пиво аналізували за
органолептичними та фізико-хімічними показниками.
Органолептику оцінювали по 30 бальній шкалі, результати наведені в
таблиці 3.4.
Показник Контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Смак 5,0 4,0 4,0 4,0
Колір 4,0 5,0 5,0 5,0
Піноутворення 4,0 5,0 4,5 3,0
Хмельова 5,0 4,0 5,0 4,5
гіркота
Прозорість 4,0 5,0 5,0 5,0
Аромат 4,0 4,5 4,5 4,0
Вього 26 27,5 28,0 25,5
60
смак
5
4
аромат 3 колі
2 контроль
1 1 дослід
0
2 дослід
3 дослід
прозорість піноутворення
хмельова гіркота
Рисунок 3.10. –Профілограми дослідних зразків пива
З органолептичних характеристик визначили, найвищу кількість балів
отримало пиво 2 досліду.
Фізико-хімічні характеристики пива наведені в таблиці 3.5.
Таблиця 3.5. – Фізико-хімічні характеристики пива
Показник Контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Вміст спирту, % 3,78 4,2 4,37 4,30
Кольоровість, 0,31 0,33 0,33 0,32
мл 0,1 н.р-ну
йода на 100 мл
сусла
Стійкість не 6 8 9 8
пастеризованого
пива, діб
Кислотність, мл 1,41 1,52 1,58 1,57
1 н.р-ну луга на
100 мл сусла
Вміст сухих 5.6 5.0 4.9 4.9
речовин,%
Висота піни, мм 62 60 57 50
Піностійкість, 4,8 4,6 4,7 4,1
хв
61
Вміст спирту, % об.
4,4
4,3
4,2
4,1
4
3,9
3,8
3,7
3,6
3,5
3,4
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.11. – Вміст спирту, % об.
Кольоровість, мл 0,1 н.р-ну йода на 100 мл
сусла
0,33
0,325
0,32
0,315
0,31
0,305
0,3
0,295
0,29
0,285
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.12. - Кольоровість, мл 0,1 н.р-ну йода на 100 мл сусла
62
Висота піни, мм
70
60
50
40
30
20
10
0
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.13. – Висота піни, мм.
Піностійкість, хв
4,8
4,6
4,4
4,2
4
3,8
3,6
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.14. – Піностійкість, хв.
Аналізуючи отриманні данні, можна зробити висновок, що зразок в
який додавали Brewtan B в кількості 0,05 г/л має найкращі показники. У
порівнянні з контрольним зразком він має на 15,6% вищу концентрацію
63
спирту та на 3 доби більшу стійкість, але данні з піностійкості і висоти піни
дещо нижчі, це обумовлено тим, що на стадії затирання пройшов більш
глибокий гідроліз білків, в цілому показники відповідають ДСТУ 388:2015.
В готовому пиві визначали колоїдну стійкість. Тобто здатність пива до
холодного помутніння. Спочатку пиво витримували 6 годин при температурі
70 ºС, після чого температуру знижували до 0 ºС і витримували ще 5 годин.
Вимірювали величину каламутності і за таблицею 3.6. визначали
тривалість зберігання пива.
Таблиця 3.6. – Визначення колоїдної стійкості пива
Каламутність, од. ЄБС Місяці
2,6-1,8 2
1,8-1,4 3
1,4-1,2 4
1,2-1,0 5
1,0-0,8 6
0,8-0,6 7
0,6-0,4 8
Отримані дослідні показники наведені в таблиці 3.7.
Таблиця 3.7. – Колоїдна стійкість дослідних зразків
Показник Контрооль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Каламутність, 2,05 1,57 1,34 1,48
од. ЄБС
Тривалість 2 3 4 3
зберігання, міс
64
Тривалість зберігання, міс
4
3
2
1
0
контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Рисунок 3.15. - – Колоїдна стійкість дослідних зразків
З рис. 3.15 видно, що пиво, виготовлене із застосуванням стабілізатора
Brewtan B у кількості 0,05 г/л найдовше зберігало свою стійкість, завдяки
тому, що Brewtan B додавали на стадії затирання, для скорочення білкової
паузи і більш глибокого гідролізу білків, що в подальшому позитивно
впливає на збродження пивного сусла, та на стадії сусловаріння для кращої
коагуляції білків і освітлення сусла.
3.3 Математико-статистична обробка результатів досліджень
Математико-статистична обробка результатів досліджень здійснена
методом регресійно-кореляційного аналізу.
Було визначено вхідні параметри, що регулюють динаміку
зброджування пивного сусла в залежності від концентрації стабілізатора
Brewtan B.
Вхідні параметри процесу:
- τ – тривалість зброджування, діб;
- с- концентрація стабілізатора Brewtan B, %.
Вихідна функція:
- С – Вміст сухих речовин, %.
У загальному вигляді функцію можна представити так:
К = f (с, τ)
65
Загальна схема математичної моделі зображено на рис. 3.16.
x1 (τ)
у (С )
ОХТ
х2 (с)
Рисунок 3.16. – Загальна схема математично-статистичної моделі
Побудова плану повного факторного експерименту
Для проведення дослідів складають план з відповідними матрицями
планування експерименту із вказуванням кількості дослідів та межі зміни
факторів.
Матриця являє собою перелік варіантів, взятих в даній серії дослідів. В
матриці повного факторного експерименту (ПФЕ) досліджувані фактори
змінюються лише на двох рівнях: верхньому та нижньому.
Кількість дослідів повного факторного експерименту:
N 2n 22 4 ,
де n=2 - кількість вхідних факторів.
Кількість дублюючих дослідів m=2.
Нормалізація вихідного рівняння регресії, тобто перетворення змінних
хі в безрозмірні нормалізовані zi:
x x
z i 0
i ,
xi
де хі - значення фактора на «+»-рівні;
х0 - значення фактора на 0-рівні;
Δхі - крок варіювання.
Рівняння регресії матиме наступний вигляд:
y1 b0 b1 z1 b2 z2 b12 z1 z2 .
Визначивши, які фактори впливають на процес, визначаються їх рівні
варіювання та крок варіювання:
66
Таблиця 3.9 – Вихідні дані
Одиниці Крок Верхній Нижній
Фактор 0-рівень
вимірювання варіювання рівень «+» рівень «-»
х1 (τ) діб 3 1 5 1
х2 (с) % 0,055 0,05 0,1 0,01
Матриця повного двофакторного експерименту наведена у табл. 3.10 :
Таблиця 3.10 – Матриця повного двофакторного експерименту
№
z0 z1 z2 z1·z2
досліду.
1 + + + +
2 + + - -
3 + - + -
4 + - - +
Результати експериментів і розрахунків наведено в табл.3.11.
Таблиця 3.11– Результати досліджень
Розрахунки
№ досліду
2
у1 у2 у S
i у̂ Відхилення,%
1 10,6 5,6 8,1 12,5 8,095 -0,005
2 10,3 5,0 7,65 14,045 7,645 -0,005
3 9,9 4,9 7,4 12,5 7,41 +0,01
4 9,9 4,9 7,4 12,5 7,41 +0,01
Перевірка однорідності дисперсій
67
Дисперсія паралельних дослідів кожного рядка матриці плану
розраховується за рівнянням:
m
S 2 1
n (y 2 ,
nk yn )
m1 k1
де m=2 – кількість паралельних дослідів.
1
S 2
1 (10,6 8,1)2 (5,6 8,1)2 12,5 ;
2 1
1
S 2
2 (10,3 7,65)2 (5 7,65)2 14,045 ;
2 1
S 2 1
3 (9,9 7,4)2 (4,9 7,4)2 12,5 ;
2 1
1
S 2
3 (9,9 7,4)2 (4,9 7,4)2 12,5
2 1
Найбільше значення S 2
max з усіх розрахованих складає:n
S 2 14,045 ;
2
Сума дисперсій розраховуємо за формулою:
N
S 2 S 2 S 2 2 2
n 1 2 S3 S4
n1
N
S 2
n 12,514,04512,512,5 51,545
n1
Розраховуємо критерій Кохрена:
S 2
n
G max
max ,
N
S 2
n
n1
14,045
Gmax 0,273
51,545
Примітка: табличне значення критерію Кохрена Gкр, для значень
ступеня свободи f1=N=4 та f2=m-1=2-1=1, рівня значущості α=5% становить
0,9065.
Gmax Gкр ,
0,273 0,9065
68
Отже, дисперсії вихідного параметру в паралельних дослідах є
однорідними, тобто отримане рівняння регресії є відтворюваним.
Загальна похибка дослідів становить:
1 N
2 2
S0 Sn ,
N n1
2 51,545
S0 12,89.
4
Розрахунок коефіцієнтів рівняння регресії
1 N 1
b0 x0n yn (8,17,657,47,4) 7,64 ;
N n1 4
1 N 1
b1 x0n yn (8,17,657,4 7,4) 0,23
N n1 4
1 N 1
b2 x0n yn (8,1 7,65 7,4 7,4) 0,1125
N n1 4
1 N 1
b12 x0n yn (8,1 7,65 7,4 7,4) 0,1125
N n1 4
Перевірка значущості коефіцієнтів регресії
Дисперсія коефіцієнтів регресії складає:
2
S 2 S
0
bi ,
N
12,89
S 2
bi 3,22.
4
Відхилення будь-якого коефіцієнту розраховуємо за формулою:
b t S 2
i T 0 ,
де tT=2,78—табличне значення критерія Стьюдента для ступеню
свободи f1= N(m-1) = 4(2-1) = 4 та рівня значущості α=5% [ ].
bi 2,78 85,75 5.
69
Розрахунок значення критерію Стьюдента для кожного коефіцієнту
регресії:
b0 7,64
tb0 2,37 ;
S 3,22
bi
b1 0,23
tb1 0,07 ;
S 3,22
bi
b2 0,1125
tb2 0,0349 ;
S 3,22
bi
b3 0,1125
tb12 0,0349 .
S 3,22
bi
Примітка: tbi > tT, виконання цієї умови дає підставу констатувати
значущість відповідного і-го коефіцієнту. В нашому випадку значущими є
коефіцієнти b0, b1, b2, b12.
Записуємо в остаточному вигляді отримане рівняння регресії першого
порядку:
y1 7,640,23 z1 0,1125 z2 0,1125z1 z2
Підставляючи значення кожного фактора в отримане рівняння регресії,
отримаємо розрахункові значення функції та порівнюємо їх із
дослідними значеннями:
y1 7,640,230,11250,1125 8,095;
y2 7,640,230,11250,1125 7,645;
y3 7,640,23 0,11250,1125 7,41;
y4 7,64 0,23 01125 0,1125 7,41;
Перевірка рівняння регресії на адекватність
Підставляючи значення кожного фактора в отримане рівняння регресії,
отримано розрахункові значення функції, які порівнюються з дослідними
значеннями.
70
Перевірка отриманого рівняння регресії на адекватність дійсному
процесу:
1 N
S 2 (y yˆ)2
зал n
N l n1
2 2 2 2 2
S зал = 0,005 +0,005 +0,01 +0,01 = 0,00025.
Розрахунок значення критерію Фішера:
S 2
F зал
p ,
S 2
0
Fp 0.
Примітка: за таблицями для ступеня свободи f1 = N - l = 4-3 = 1 та
f2 = N (m -1) = 4 , рівня значущості α=5%;
де l=2—кількість коефіцієнтів в рівнянні регресії, які стоять перед
основними факторами, табличне значення критерію Фішера: FT=224,6.
Перевірка умови адекватності:
Fp < FT= 0,00025 < 224,6.
Отже, отримане рівняння регресії є адекватним дослідженому процесу,
що також доводиться порівнянням дисперсій.
71
Розділ 4. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
4.1. Принципово-технологічна схема
Зернопродукти
із зерносховища
Очищення солоду і
я ч м е н ю Відходи
Очищені зернопродукти
Подрібнення
Подрібнені зернопродукти
0
Кондиційована вода t=40-45 C П р и готування затору
0
t=40-78 C
Пара 0.4МПа Конденсат
Оцукрений затір
Оцукрений затір
0
Кондиційована вода t=76-78 C Ф і л ь т р у в а н н я з а т о р у Дробина
Перше сусло і промивні води
Хмелеві препарати Кип'ятіння сусла з
хмелем
Пар 0.4МПа Конденсат
Охмелене сусло
Холодоагент О с в і т л е н н я с у с л а Білковий осад
0
Освітлене сусло t= 90 С
Холодоагент
0 0
(вода t= 20 С, ропа t= 15 С) Охолодження сусла
ЧКД Дріжджі
Сусло Р о з в е д е н н я В в е д е н н я д р і ж д ж і в у Конденсат
Пара
дріжджів сусло
0
Вода t= 1 С Г о л о в н е Вуглекислий газ Ропа Б р о д і н н я т а СО2
б р о д і н н я Залишкові дріжджі д о б р о д ж у в а н н я Залишкові
в ЦКБА
дріжджі
На фільтрацію
72
Молоде пиво
Вуглекислий газ
Доброджування
Нефільтроване пиво
Кізельгур Ф і л ь т р у в а н н я Відпрацьований кізельгур
п и в а
Фільтроване пиво
СО2 Карбонізація
пива
Товарне пиво
Зберігання пива у
форфасному
0
відділенні, при t= 4 С
Тара Р о з л и в п и в а у Склобій
СО2 скляні пляшки,
Етикетки, клей ПЕТ-пляшки та
кеги
Готове пиво на реалізацію
Рисунок 4.1 – Принципово-технологічна схема приготування пива
4.2. Опис апаратурно-технологічної схеми
Технологічний процес виробництва пива починається з підготовки
зернової сировини на очисних установках. Солод зі складського приміщення
поступає на полірувальну машину 1, а ячмінь проходить очистку на
повітряно-ситовому сепараторі 2. Далі очищене зерно самопливом поступає в
бункери для неподрібненого зерна 3 та 4. З бункерів зернопродукти теж
самопливом ідуть на дробіння. Солод дробиться на солододробарці 5, а
ячмінь – на вальцьовому станку 6. Подрібнена сировина норією 7 подається
на автоматичні ваги 8, з яких самопливом надходить в бункери для
подрібненої сировини 9 та 10. З бункерів подрібнені зернопродукти
направляються в заторні апарати 11 на затирання.
Процес затирання проходить за двовідварним способом. Готовий затір
поступає на фільтраційний апарат 13 для відокремлення зернової дробини.
73
Перше мутне сусло повертають на фільтрування насосом 15, а дробина після
закінчення процесу фільтрування вивантажується в збірник насосом 14.
Сусло з фільтраційного апарата подається насосом 15 в сусловарильний
апарат 17 для кип‘ятіння з хмелем. Даний апарат обладнано
теплообмінником 16 для утилізації тепла, що виділяється при охмеленні.
Охмелене сусло проходячи хмелецідильник 18 для відокремлення хмелевої
дробини з допомогою насоса 19 передається на гідроциклон 20 для
освітлення. В гідроциклоні гаряче сусло освітлюється від тонких завислих
часточок і частково охолоджується. Потім освітлене сусло відцентровим
насосом 21 перекачується в пластинчастий теплообмінник 22, який має дві
секції – водяного та розсільного охолодження. В першій секції сусло
0
холодною водою охолоджується до 23 С, в другій розсолом до температури
0
бродіння 6 С. Охолоджене сусло поступає бродильний апарат відкритого
типу 23 або в циліндро-конічний бродильний апарат 33.
Процес бродіння в апаратах відкритого типу триває 7-10 діб при
0
температурі 6 С після чого молоде пиво насосом 24 направляють на
доброджування в лагерні танки 25. Відпрацьовані дріжджі з бродильних
апаратів перекачуються на зберігання в дріжджові ванни 39. Дріжджі під час
зберігання в ваннах промиваються холодною водою, що подається зі
збірника 38. Процес доброджування в залежності від сорту пива може
тривати від 11діб до 3-4 місяців і навіть більше. За цей час в пиві остаточно
формується смак та аромат, відбувається насичення продукту вуглекислим
газом. Та після доброджування пиво потребує фільтрування. Цей процес
здійснюється на діатомітовому фільтрі 30 з допомогою насоса 26, дозаторів
суспензії кізельгурового порошку 27,28 та насоса-дозатора 29. Перед
фільтруванням необхідно створити фільтруючий шар кізельгуру на
перегородках фільтра 30. Це здійснюється наступним чином: в дозатор 27
завантажується кізельгур і розбавляється пивом, що подається насосом 26,
далі з допомогою цього ж насоса суспензію з дозатора змушують рухатись по
замкненому контуру через фільтр 30. Коли фільтруючий шар намитий
74
приступають до фільтрування. Насосом 26 безперервно подається пиво на
фільтр, а насосом-дозатором 29 з дозатора 28 в його потік вприскується
необхідна для нормального ходу процесу фільтрування кількість суспензії
кізельгурового порошку. Пиво, що пройшло даний процес на кізельгуровому
фільтрі поступає на наступне фільтрування на знепліднюючий фільтр 31,
фільтруючим матеріалом в якому служить целюлоза.
Якщо процес бродіння відбувається в циліндро-конічних бродильних
апаратах 33, то потреби в наступному доброджуванні немає, адже і бродіння і
доброджування відбуваються в одному апараті. ЦКБА охолоджуються за
допомогою сорочок, по яких циркулює розсіл. Тривалість перебування
продукту в цих апаратах 14-18 діб. Після зброджування пива протягом десяти
діб проводиться перше знімання дріжджів з конічної частини апарата. Друге
знімання проводять перед передачею пива на освітлення. Відпрацьовані
дріжджі через проміжне монжю 35 поступають на вакуум-монжю 36, з якого
передаються на промивання та зберігання до дріжджових ванн 39. Готове
пиво з ЦКБА подається на фільтрування насосом 26.
Рисунок 4.2. – Апаратурно-технологічна схема виробництва пива
75
4.3 Розрахунок продуктів
Дніпровське пиво
Визначення виходу екстракту у варильному відділенні із 100 кг
зернової сировини[8,9]
Дніпровське пиво готують із 70 % світлого солоду і 30 % рисової січки.
Отже, маса солоду 70 кг, маса рисової крупи 30 кг. Вологість рисової крупи
15 %, екстрактивність 85 % до маси СР.
Втрати при поліруванні становлять 0,5 % маси солоду.
70·0,5/100 = 0,35 кг.
Кількість полірованого солоду
70∙(100 – 0,5)/100 = 69,65 кг.
Вміст сухих речовин:
в солоді
69,65·(100 – 5,5)/100 = 65,82 кг;
в рисовій крупі
30·(100 –15)/100 = 25,5 кг.
Вміст екстрактивних речовин:
в солоді
65,82·76/100 = 50,02 кг;
в рисовій крупі
25,5 85/100 = 21,7 кг.
Загальна кількість:
сухих речовин
65,82 + 25,5 = 91,32 кг;
76
екстрактивних речовин
50,02 + 21,7 = 71,72 кг.
Втрати екстракту у варильному цеху дорівнюють 2,8 % до маси зерно
продуктів [8,9], або
100∙2,8 / 100 = 2,8 кг.
Кількість екстрактивних речовин, що переходять в сусло,
71,72 – 2,8 = 68,92 кг.
Визначення кількості проміжних продуктів і готового пива
У гаряче сусло переходить 68,92 кг екстрактивних речовин.
Масова частка сухих речовин в початковому суслі для Дніпровського
пива – 14,0 %, густина сусла при 20 ºС – 1,0850 кг/л .
Маса сусла:
68,92∙100/14= 492,2 кг.
об‘єм сусла при 20 ºС
492,2/(1,0850∙10) = 45,364 дал.
Об‘єм гарячого сусла
45,364·1,04 = 47,178 дал.
Об‘єм холодного сусла (при втраті 6,5 % об‘єму гарячого сусла [9]
47,178·(100-6,5)/100 =44,111 дал.
77
При збродженні сусла за періодичною схемою втрати у відділенні
головного бродіння для Дніпровського пива дорівнюють 2,5 % об‘єму
холодного сусла[8,9].
Об‘єм молодого пива
44,111·(100 –2,5)/100 = 43,008дал.
Втрати у відділеннях доброджування і фільтрування для Дніпровського
пива дорівнюють 3,0 % об‘єму молодого пива, у тому числі втрати при
фільтруванні досягають 2,0 % [8,9]. Отже, втрати при доброджуванні
4,3 – 2,0 =2,3 %.
Об‘єм нефільтрованного пива
43,008·(100 – 2,3)/100 = 42,019 дал.
Об‘єм фільтрованого пива
43,008·(100 – 4,3)/100 = 41,159дал.
Втрати товарного пива при розливанні в пляшки дорівнюють 2% [9].
Усе пиво розливається тільки в пляшки.
Кількість товарного пива
41,159·(100 – 2)/100 = 40,335 дал.
Загальні видимі втрати рідкої фази
47,178 – 40,335 = 6,843 дал;
або по відношенню до об‘єму гарячого сусла
6,843·100/47,178 = 14,50 %.
Визначення витрати хмелю
78
Норма гірких речовин на 1 дал гарячого сусла Дніпровського пива
складає 1,49 г [9].
Витрати повітряно-сухого хмелю на 1 дал пива за формулою (2.1)
складе
6
1,49∙10 /(3,7 + 1)(100 – 14)(100 – 14,50) = 42,33 г/дал;
На 100 кг зерно продуктів
29,250·42,33/1000 = 1,23 кг.
Визначення кількості відходів
Кількість відходів на 100 кг зерно продуктів для Дніпровського пива
складає [9]:
дробини солодової вологістю 88 % - 197,2 кг;
дробини хмелевої вологістю 85 % - 5,1 кг;
відстою білкового вологістю 80 % - 1,75 кг.
Кількість надлишкових дріжджів вологістю 88 % при зброджуванні
сусла за переодичною схемою складає 0,8 л на 10 дал зароджуваного сусла
[8,9]. Тоді кількість надлишкових дріжджів на 100 кг зернової сировини
складе:
44,111∙0,8/10 = 3,52
Результати розрахунку наведені в таблиці 4.1
79
Таблиця 4.1 – Норми витрати сировини і продуктів для виробництва
Дніпровського пива
Сировина і продукти На 100 кг На 1 дал На 0,4 На добу
-3
зернової млн.дал, х 10
сировини
Зернова сировина, кг
Солод світлий 70,0 1,73 692,0 2,90
Крупа рисова 30,0 0,74 296,0 1,24
Усього 100,0 2,48 992,0 4,16
Інші види сировини, кг
Хміль 1,24 0,042 16,8 0,07
Проміжні продукти і товарне пиво, дал
Сусло гаряче 47,178 1,169 467,6 1,96
Сусло холодне 44,111 1,094 431,6 1,81
Пиво молоде 43,008 1,066 426,4 1,79
Пиво нефільтроване 42,019 1,041 260,2 1,09
Пиво фільтроване 41,159 1,020 408 1,71
Пиво товарне 40,335 1,000 400,0 1,68
Відходи, кг
Дробина солодова 197,2 4,890 1956 8,21
Дробина хмелева 5,1 0,126 50,4 0,21
Відстій білковий 1,75 0,043 17,2 0,07
Надлишкові дріжджі, л 3,52 0,086 25,8 0,10
Діоксид вуглецю - 0,15 60 0,25
Виправний брак пива, л - 0,2 80 0,33
4.4. Розрахунок економічної ефективності
Розшифровка статті калькуляція “Сировина і матеріали”
Витрати сировини та матеріалів на виробництво пива наведені в
таблиці 4.2., 4.3[8].
80
Таблиця 4.2 – Розшифровка статті ―Сировина і матеріали‖
№ Найменування Один Ціна, Витрати Сума
вимірювання грн на 1дал грн
1 Солод світлий кг 36,8 1,73 63,66
2 Крупа рисова кг 52,4 0,74 38,776
3 Хміль кг 1240,0 0,042 52,08
4 Молочна л 300 0,0014 0,42
кислота
5 Гідрооксид кг 100 0,001 0,1
натрію
6 Ферментні кг 1200 0,00032 0,384
препарати
7 Дріжджі кг 8000 0,03 240
3
8 Вода м 50,8 0,2 10,16
Разом 405,58
Витрати сировини і матеріалів на 1 дал пива становить 405,58 грн
Таблиця 4.3 – Розшифровка статті ―Сировина і матеріали‖
№ Найменування Один Ціна, Витрати Сума
вимірювання грн на 1дал грн
1 Солод світлий кг 36,8 1,73 63,66
2 Крупа рисова кг 52,4 0,74 38,776
3 Хміль кг 1240,0 0,042 52,08
4 Молочна л 300 0,0014 0,42
кислота
5 Гідрооксид кг 100 0,001 0,1
натрію
6 Ферментні кг 1200 0,00032 0,384
препарати
7 Дріжджі кг 8000 0,03 240
8 Брютан Б кг 4500 0,0005 2,25
3
9 Вода м 50,8 0,2 10,16
Разом 407,83
Витрати сировини і матеріалів на 1 дал пива становить 407,83грн
81
Розшифровка статті калькуляції ―Паливо та електроенергія на
технологічні цілі‖ наведено в таблиці 4.4
Таблиця 4.4 - Розшифровка статті калькуляції ―Паливо та
електроенергія‖
№ Найменування Одиниці Ціна, Норма Сума
вимірювання грн. витрат грн
на 1000
дал
1 Електроенергія кВт 6,4 1800 11520
2 Тепло енергія Мкал 803,17 18,8 15100
Всього 26620
Витрати газу і електроенергії на 1 дал спирту становить
26620/ 1000 = 26,62 грн./дал
Для стандартного пива:
405,58 + 26,62 =432,2 грн/дал.
Для дослідного пива:
407,83+26,62 =434,45 грн/дал.
Різниця:
434,45 - 432,2 = 2,25 грн/дал.
Техніко-економічні розрахунки довели доцільність впровадження
активатора в якості дріжджової підкормки, собівартість по сировині і
енергоресурсам зросла не суттєво: на 1 дал - 2,25 грн (0,52%).
4.6. Схема технохімічного контролю[7]
Схема технологічного контролю наведена в табл. 4.5
82
Таблиця 4.5– Схема технологічного контролю
Стадія Об‘єкт Контрольован Частота і спосіб Регламен- Хто контролює
процес контрол ий параметр контролю тований і в якому
у ю норматив документі
реєструються
результати
1 2 3 4 5 6
Колір, запах, При надходженні, Змінний хімік,
смак згідно з діючим - в обліковому
стандартом журналі
Вологість При прийманні, Змінний хімік,
згідно з діючим 4,5-6% в обліковому
стандартом журналі
Солод
Екстрактивніс При прийманні, Змінний хімік,
Прийман
ть згідно з діючим 76-79% в обліковому
ня
стандартом журналі
Склоподібніст При надходженні, Змінний хімік,
ь просвічуванням на 3-10% в обліковому
діафоноскопі журналі
Ячмінь Колір, запах При надходженні на Змінний хімік,
Згідно з
завод у кожному в обліковому
ДСТУ 3769
вагоні чи автомобілі журналі
Подрібне Помел Контроль При встановленні Дрібна Змінний хімік,
ння помелу вальців крупка 30- в обліковому
солододробарок та 45%; крупна журналі
наступній їх крупка 12-
перевірці; 20%;
Ситовий аналіз борошно 40-
45%
(залежно від
фільтрува-
ння)
83
Продовження таблиці 4.5
1 2 3 4 5 6
0
У кожному заторі. 50-77 С Змінний хімік,
Температура Термометр ТС-4, межа (залежно від в обліковому
0
затирання вимірювання 1-100 С способу журналі
Затиранн
Затор затирання)
я
У кожному заторі. Повне Змінний хімік,
Повнота
Йодокрохмальна оцукрювання в обліковому
оцукрювання
проба журналі
Масова У пробі від кожної Згідно з дію- Змінний хімік,
частка сухих варки. Цукроміром чим в обліковому
речовин стандартом журналі
Кислотність Титрометрично Не більше Змінний хімік,
2-3 (у мл 1н в обліковому
розчину журналі
Кип‘ятін
NaOH на
ня Охмелен
100 мл
сусла з е сусло
сусла)
хмелем
Колір У кожній варці. Згідно з Змінний хімік,
Візуально стандартом в обліковому
журналі
Якість Візуально Змінний хімік,
фільтрування в обліковому
журналі
Освітлен Гаряче Освітлення, Постійно, кожна Повна Змінний хімік,
ня сусло якість зависів варка прозорість в обліковому
гарячого журналі
сусла
Масова Постійно, кожна Відповідна Змінний хімік,
частка сухих варка сорту пива в обліковому
речовин журналі
Охолодже Температура Постійно, кожна Не вище Змінний хімік,
не сусло 0
варка 8 С в обліковому
журналі
Смак сусла Постійно, кожна Відсутність Змінний хімік,
варка сторонніх в обліковому
Голов-
присмаків журналі
не 0
Засівні Температура Постійно, в кожному 1-2 С Змінний хімік,
бродін
дріжджі води при апараті в обліковому
ня
промиванні і журналі
зберіганні
Апарати Температура Періодично, Не вище Змінний хімік,
0
головно сусла, що щозміни 8 С в обліковому
го бродить журналі
бродінн Зміна Не рідше 1-го разу Змінний хімік,
я видимого на добу в обліковому
екстракту журналі
84
Продовження таблиці 4.5
1 2 3 4 5 6
Органолептич В кожному апараті Відсутність Змінний хімік,
на оцінка при передачі на сторонніх в обліковому
(смак і доброджування присмаків журналі
аромат)
Температура В кожному апараті Змінний хімік,
Не вище
при передачі на 0 в обліковому
Молоде 2 С
доброджування журналі
пиво
Видимий В кожному апараті Змінний хімік,
екстракт при передачі на в обліковому
доброджування журналі
Освітлення В кожному апараті Змінний хімік,
при передачі на в обліковому
доброджування журналі
Пиво Шпунтовий Постійно. 0,05-0,07 Змінний хімік,
при тиск Манометром МПа в обліковому
добродж журналі
Готове у-ванні
пиво Пиво, Органолептич Щоденно в середній Згідно з Змінний хімік,
признач ні показники пробі від кожної діючим в обліковому
ене для партії, призначеної стандартом журналі
випуску для випуску
85
ВИСНОВКИ
Стабільність пива протягом всього терміну зберігання одна з головних
проблем для пивоварів, оскільки деякі аспекти якості можуть змінюватися
протягом часу зберігання. Органолептичну якість пива в основному визначає
його піна, прозорість, колір і аромат. Також головною проблемою фізико-
хімічної якості пива є наявність помутніння та ріст сторонніх
мікроорганізмів. Проте в наш час, враховуючі прогресивні технології в
пивоварінні ці проблеми, як правило, намагаються тримати під контролем.
В роботі на основі літературних даних розглянуті існуючі способи та
прийоми підвищення колоїдної стабільності пива. Обгунтовано способи
зниження вмісту у пиві речовин, які викликають каламутність, зокрема,
поліфенолів, білків за допомогою адсорбентів та мінімізації окисних
процесів. Для сорбції поліфенолів в основному застосовують дорогий
полівінілпірролідон. Для мінімізації негативного впливу кисню на
технологічний процес та якість пива застосовують антиоксиданти, які
вносять на кінцевому етапі виробництва продукту. Однак окислювальні
процеси протікають і на ранніх стадіях приготування пива, негативно
впливаючи на фільтрацію заторів, вихід сусла, колір пива та його смакову
стабільність. На підставі всього вищевикладеного в магістерській роботі було
досліджено і обгрунтовано використання стабілізатора Brewtan B - 100%
натуральний, отриманий із відновлюваних рослинних матеріалів, який надає
стабільність смаку та аромату, шляхом зв'язування вільних іонів металів,
гальмування окисних реакцій, стабілізація кольору.
86
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1. Домарецький В.А. Технологія солоду і пива. – К.: Фірма ―ІНКОС‖,
2004. – 426 с.
2. ДСТУ 3888:2015 Пиво. Загальні технічні умови.
3. Загальні технології харчової промисловості: Метод. вказівки до вик.
лаб. практикуму студ. заоч. форми навчання напряму підготовки 6.051701
‗‗Харчові технології та інженерія‗‗ спец. ― Технологія продуктів бродіння і
виноробства ‖ / Укл.: А.М. Куц, М.В. Бондар, Ю.В. Булій. – К: НУХТ, 2011.
– 53 с.
4. Інноваційні технології продуктів бродіння і виноробства: підруч. / С.В.
Іванов, В.А. Домарецький, В.Л. Прибильський та ін.; за заг. ред. д-ра хім.
наук, проф. С.В. Іванова. – К.: НУХТ, 2012. – 487 с.
5. Косоголова Л.О. Інтенсифікація процесів пивоваріння за участі
ферментів / Л.О. Косоголова, З.М. Романова, О.С. Романов. // Проблеми
екологічної біотехнології – [Eлeктpoнний peсуpс] – 2017. – №2. – Peжим
дoступу дo стaттi: http://ecobio.nau.edu.ua
6. Куц А.М., Кошова В.М. Технологія бродильних виробництв: Конспект
лекцій з дисц. «Загальні технології харчової промисловості» для студ. ден. та
заоч. форм навчання напряму підготовки 6.051701 ―Харчові технології та
інженерія‖. – К.: НУХТ, 2011. — 156 с.
7. Технохімічний контроль виробництва солоду, пива і безалкогольних
напоїв[Текст]/За ред. А. Є. Мелетьєва.– Вінниця:Нова Книга,2007.– 392 с.
8. Методичні рекомендації до виконання курсового проекту з дисципліни
«Перспективні програми розвитку підприємств харчової галузі» для
здобувачів освітнього ступеня «магістр» зі спеціальності 181 «Харчові
технології» усіх форм навчання [Електронний ресурс] / [ Упоряд. : Сухенко
В.Ю., Осипенкова І.І., Нагурна Н.А., Андронович Г.М., Чепурна О.Л.] М-во
87
освіти і науки України, Черкас. Держ.технолог.ун-т.– Черкаси : ЧДТУ, 2024.–
68с.
9. Методичні рекомендації до виконання курсового проекту з дисципліни
«Технологія солоду, пива та безалкогольних напоїв» для здобувачів
освітнього ступеня «бакалавр» зі спеціальності 181 «Харчові технології»
усіх форм навчання/ уклад. О.Л. Чепурна, Осипенкова І.І., Н.А.Нагурна.-
Черкаси: ЧДТУ, 2024. – 34с.
10. Методичні рекомендації до підготовки магістерської роботи для
здобувачів освітнього ступеня «магістр» зі спеціальності 181 «Харчові
технології» усіх форм навчання / уклад. Чепурна О.Л., ст..викладач; Нагурна
Н.А., к.т.н., доцент; ОсипенковаІ.І., к.т.н., доцент; Батраченко О.В., д.т.н.,
професор; Андронович Г.М., доктор філософії. Черкаси: ЧДТУ, 2024. –49с.
11. Методичні рекомендації до лабораторних робіт з дисципліни
«Науково-практичні основи у технології продуктів бродіння і виноробства»
для здобувачів освітнього ступеня «магістр» з спеціальності 181 «Харчові
технології» усіх форм навчання / уклад. О.Л. Чепурна, З.В.Бондарчук,
Ю.М. Куриленко.- Черкаси: ЧДТУ, 2018. – 36с. – Назва з титульного екрана
12. Романова, З. М. Дослідження процесів ферментації для стабілізації
стійкості пива / З. М. Романова, М. В. Карпутіна, С. І. Олійник // BEER.
Technologies&Innovations № 2 (27) 2023.
13. Bart Vanderhaegen. Aging characteristics of different beer types. Filip
Delvaux, Luk Daenen, Hubert Verachtert, Freddy R. DelvauxCentre for Malting
and Brewing Science, Katholieke Universiteit Leuven, Kasteelpark Arenberg 22,
B-3001 Heverlee, BelgiumReceived 14 February 2006.
14. Bamforth, C. W. (1999). The science and understanding of the flavour stability
of beer: a critical assessment. Brauwelt International, 98–110.
15. Kaneda, H., Kobayashi, M., Takashio, M., Tamaki, T., & Shinotsuka,
K.(1999). Beer staling mechanism. MBAA Technical Quarterly, 36,41–47.
88
16. Stephenson, W. H., & Bamforth, C. W. (2002). The impact of lightstruck
and stale character in beers on heir perceived quality:a consumer study. Journal of
the Institute of Brewing, 108,406–409.
17. Shimizu, C., Nara, Y., & Takashio, M. (2005). Ethyl pyruvate – a new
indicator of flavor stability of beer and its controlling factors. Journal of the
American Society of Brewing Chemists, 63,135–141.
89
ДОДАТОК
УДК 663.4
УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ПИВА З ВИКОРИСТАННЯМ
ІННОВАЦІЙНИХ СПОСОБІВ СТАБІЛІЗАЦІЇ
П´ясецький Р.В., здобувач групи МТБВ-303
кафедри харчових технологій
Бондарчук З.В., к.т.н., доцент кафедри
харчових технологій
Черкаський державний технологічний університет
Одним із основних споживчих показників готового пива є його
стійкість. Під час зберігання пива з часом у ньому відбуваються окисні
процеси. Завдяки кисню, який вступає в хімічні реакції з жирними
кислотами, вітамінами, амінокислотами та ароматичними речовинами,
утворюються сполуки, що змінюють колір, смак і фізико-хімічні показники.
Одночасно з фізикохімічними процесами, що відбуваються під час зберігання
пива, можуть протікати і мікробіологічні процеси, які сприяють
мікробіологічному забрудненню готового пива.
У готовому пиві може залишитися багато зброджуваного екстракту.
Що менша різниця між ступенем зброджування готового пива і кінцевим
ступенем зброджування, то вища його біологічна стійкість[1].
До складу колоїдних помутніть входять:
- азотовмісні сполуки: білки солоду і несолодженого зерна, продукти
гідролізу білків, денатуровані білки, продукти автолізу дріжджових клітин,
білково-дубильні комплекси, частинки від осівшої піни;
- фенольні сполуки солоду, несолоджених зернових матеріалів, хмелю,
білково-поліфенольні комплекси;
- полісахариди:
-α- і β- глюкани, крохмаль, пентозани [1].
Можна виділити наступні напрямки підвищення колоїдної стійкості
пива:
застосування зерна з низьким вмістом сполук, відповідальних за
колоїдне помутніння;
використання технологічних режимів у процесі отримання сусла і
пива, направлених на зменшення вмісту в продукті білків, полісахаридів,
поліфенолів, оксалатів, кисню тощо;
застосування протеолітичних та амілолітичних ферментів, що
здійснюють гідроліз білків і полісахаридів до з‘єднань з меншою
молекулярною масою;
фільтрування пива з використанням марок кізельгуру з різною
проникністю;
тощо [1].
90
В магістерській роботі враховуючі літературні дані було досліджено і
обґрунтовано використання стабілізатора Brewtan B - 100% натуральний,
отриманий із відновлюваних рослинних матеріалів, який надає стабільність
смаку та аромату, шляхом зв'язування вільних іонів металів, гальмування
окисних реакцій, стабілізація кольору. Результати досліджень наведені в
таблиці 1.
Таблиця 1 – Фізико-хімічні характеристики пива
Показник Контроль 1 дослід 2 дослід 3 дослід
Вміст спирту, % 3,78 4,2 4,37 4,30
Кольоровість, 0,31 0,33 0,33 0,32
мл 0,1 н.р-ну
йода на 100 мл
сусла
Стійкість не 6 8 9 8
пастеризованого
пива, діб
Кислотність, мл 1,41 1,52 1,58 1,57
1 н.р-ну луга на
100 мл сусла
Вміст сухих 5.6 5.0 4.9 4.9
речовин,%
Висота піни, мм 62 60 57 50
Піностійкість, 4,8 4,6 4,7 4,1
хв
Аналізуючи отриманні данні, можна зробити висновок, що зразок в
який додавали Brewtan B в кількості 0,05 г/л має найкращі показники. У
порівнянні з контрольним зразком він має на 15,6% вищу концентрацію
спирту та на 3 доби більшу стійкість, але данні з піностійкості і висоти піни
дещо нижчі, це обумовлено тим, що на стадії затирання пройшов більш
глибокий гідроліз білків, в цілому показники відповідають ДСТУ
3888:2015[2].
Список використаної літератури:
1. Романова, З. М. Дослідження процесів ферментації для
стабілізації стійкості пива / З. М. Романова, М. В. Карпутіна, С. І. Олійник //
BEER. Technologies&Innovations № 2 (27) 2023.
2. ДСТУ 3888:2015 Пиво. Загальні технічні умови.
91