Дослідження впливу ферментних препаратів на якість пива

Оношко, Владислав Валерійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7601

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Осипенкова, Ірина Іванівна	-
dc.contributor.author	Оношко, Владислав Валерійович	-
dc.date.accessioned	2026-03-10T19:41:04Z	-
dc.date.available	2026-03-10T19:41:04Z	-
dc.date.issued	2021-12-30	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7601	-
dc.description.abstract	Кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю 181– Харчові технології, освітньої програми «Технології продуктів бродіння і виноробства»– Черкаський державний технологічний університет, Черкаси 2021р. Магістерська робота присвячена питанню дослідження впливу ферментних препаратів на якість пива. Виробництво пива- складний процес, в основі якого лежать головним чином різноманітні ферментативні процеси, що відбуваються при отриманні сусла, і процеси обміну речовин і дріжджів, що спостерігаються при бродінні і доброжуванні, які вимагають прогресивних прийомів і визначають в кінцевому підсумку повноту смаку, аромату і стійкість готового продукту. В роботі на основі літературних даних проаналізували сучасні способи підвищення якості пива. Для визначення впливу на технологічні показники процесу затирання пивного сусла та оптимальні умови процесу застосовували ферментний препарат Endozym Alphamyl SB1. З метою дослідження впливу ферментних препаратів на колоїдну стійкості пива було обрано препарат закордонного виробництва Endozym Protease NP (Эндозим Протеаза NP)	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.subject	СОЛОД	uk_UA
dc.subject	ЯМІНЬ	uk_UA
dc.subject	ПОМОЛ	uk_UA
dc.subject	ЗАТИРАННЯ	uk_UA
dc.title	Дослідження впливу ферментних препаратів на якість пива	uk_UA
dc.type	Master Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	181 Харчові технології (Харчові технології)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
КРМ Оношко.pdf Restricted Access	Кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю 181– Харчові технології, освітньої програми «Технології продуктів бродіння і виноробства»– Черкаський державний технологічний університет, Черкаси 2021р. Магістерська робота присвячена питанню дослідження впливу ферментних препаратів на якість пива. Виробництво пива- складний процес, в основі якого лежать головним чином різноманітні ферментативні процеси, що відбуваються при отриманні сусла, і процеси обміну речовин і дріжджів, що спостерігаються при бродінні і доброжуванні, які вимагають прогресивних прийомів і визначають в кінцевому підсумку повноту смаку, аромату і стійкість готового продукту. В роботі на основі літературних даних проаналізували сучасні способи підвищення якості пива. Для визначення впливу на технологічні показники процесу затирання пивного сусла та оптимальні умови процесу застосовували ферментний препарат Endozym Alphamyl SB1. З метою дослідження впливу ферментних препаратів на колоїдну стійкості пива було обрано препарат закордонного виробництва Endozym Protease NP (Эндозим Протеаза NP)	1.68 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show simple item record

Extracted text

АНОТАЦІЯ
Оношко В.В. Дослідження впливу ферментних препаратів на якість
пива
Кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю 181 – Харчові
технології, освітньої програми «Технології продуктів бродіння і
виноробства» – Черкаський державний технологічний університет, Черкаси –
2021р.
Магістерська робота присвячена питанню дослідження впливу
ферментних препаратів на якість пива.
Виробництво пива - складний процес, в основі якого лежать головним
чином різноманітні ферментативні процеси, що відбуваються при отриманні
сусла, і процеси обміну речовин і дріжджів, що спостерігаються при бродінні
і доброжуванні, які вимагають прогресивних прийомів і визначають в
кінцевому підсумку повноту смаку, аромату і стійкість готового продукту.
В роботі на основі літературних даних проаналізували сучасні способи
підвищення якості пива. Для визначення впливу на технологічні показники
процесу затирання пивного сусла та оптимальні умови процесу
застосовували ферментний препарат Endozym Alphamyl SB1.
З метою дослідження впливу ферментних препаратів на колоїдну
стійкості пива було обрано препарат закордонного виробництва Endozym
Protease NP (Эндозим Протеаза NP).
Ключові слова: СОЛОД, ЯМІНЬ, ПОМОЛ, ЗАТИРАННЯ, ПИВНЕ
СУСЛО, ФЕРМЕНТНІ ПРЕПАРАТИ, БРОДІННЯ, ДРІЖДЖІ, СТІЙКІСТЬ
2
ЗМІСТ
ВСТУП 4
1 ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД 7
1.1. Інноваційні способи покращення якості пива 7
1.2 Фактори, які впливають на смак пива. 10
1.3. Ферменти 12
1.4 Теорія ферментативного гідролізу крохмалю 16
1.5 Схема гідролізу крохмалю α і β-амілазою. 17
1.6. Ферментативне розщеплення білків 26
1.7. Найважливіші продукти розщеплювання білків і їх вплив на якість 28
пива.
1.8. Процеси, що відбуваються під час бродіння пивного сусла 29
2. ОБ´ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ 34
2.1. Об΄єкти дослідження 34
2.2.Методи дослідження 35
3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА 45
3.1. Дослідження технологічних властивостей дріжджів
3.2. Аналіз молодого пива.
4 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 57
4.1 Принципово- технологічна схема 57
4.2. Опис апаратурно-технологічної схеми 58
4.3 Розрахунок продуктів 62
4.4 Техніко-економічна ефективність 74
5. ОХОРОНА ПРАЦІ 76
5.1 Управління охороною праці на підприємствах галузі 76
5.2. Запобігання нещасним випадкам при роботах в апаратах 77
варильного цеху
5.3. Охорона праці на виробництві пива 78
5.4. Видалення СО2 перед проведенням робіт у танках 79
5.5. Техніка безпеки під час роботи з ЦКТ 80
5.6. Загальні правила безпечної роботи в хімічній лабораторії 81
6. ЦИВІЛЬНИЙ ЗАХИСТ 85
6.1. Заходи для захисту продуктів харчування за допомогою тари,
пакувальних та покрівельних матеріалів. 85
ВИСНОВКИ 86
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 87
3
ВСТУП
Актуальність теми.
В даний час в різних галузях харчової промисловості велике значення
набуває проблема зниження собівартості продукції зі збереженням високої
якості з метою забезпечення її конкурентоспроможності на ринку. У
пивоварної галузі, темпи зростання обсягів виробництва в даний час
перевищують аналогічні показники всіх галузей промисловості, тому
підвищення якості продукції в умовах зростаючого попиту на пиво є
першочерговим завданням.
Підбір якості сировини і з'ясування впливу складу затору на утворення
дріжджами головних продуктів метаболізму є умовою вирішення багатьох
завдань розширення асортименту і якості пивоварної продукції.
Тому результати наукових досліджень по отриманню високоякісного
екологічно чистого пива з тривалим терміном зберігання дозволить успішно
вирішити поставлені завдання.
Виробництво пива - складний процес, в основі якого лежать головним
чином різноманітні ферментативні процеси, що відбуваються при отриманні
сусла, і процеси обміну речовин і дріжджів, що спостерігаються при бродінні
і доброжуванні, які вимагають прогресивних прийомів і визначають в
кінцевому підсумку повноту смаку, аромату і стійкість готового продукту.
До складу пива входять різноманітні речовини, які знаходяться в
колоїдному стані і обумовлюють його характерні особливості: смак,
прозорість, здатність до піноутворення. Для збереження цих властивостей
протягом тривалого часу - до моменту споживання - необхідно, щоб колоїдні
системи знаходилися в стабільному стані.
4
В іншому випадку пиво втрачає свої характерні властивості, що, перш
за все, виражається в появі помутнінь.
Мета і завдання дослідження. Основна мета кваліфікаційної роботи
магістра полягає в розробці теоретично і експериментально обґрунтованих
способів вдосконалення технології і підвищення якості пива і його
стабільності. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі
завдання:
 На основі аналізу наукових джерел, теоретично обґрунтувати
доцільність використання ферментних препаратів під час
приготування пивного сусла та в період зброджування.
 Проаналізувати вплив ступеню подрібнення сировини на
екстрактивність та фільтрацію під час процесу затирання.
 Визначити вплив на технологічні показники процесу затирання
пивного сусла та оптимальні умови процесу ферментного
препарату Endozym Alphamyl SB1.
 Дослідити та обґрунтувати доцільність застосування
ферментного препарату Endozym Protease NP (Эндозим Протеаза
NP) для стабілізації пива проти колоїдного помутніння.
Наукова новизна.
Науково обґрунтовані умови отримання сусла з використанням
ферментних препаратів, що дозволяють отримати більший об’єм сусла з
підвищеним вмістом цукрів і амінокислот.
Об'єкт дослідження: є процес приготування та зброджування пивного
сусла з додаванням ферментних препаратів.
Методи дослідження: органолептичні, фізико-хімічні та біохімічні
методи визначення якості вихідної сировини, напівпродуктів і готової
продукції.
Теоретична і практична значущість.
5
Теоретична значимість роботи полягає в обґрунтуванні доцільності
використання ферментних препаратів Endozym Alphamyl SB1 і Endozym
Protease NP (Эндозим Протеаза NP) для приготування та зброджування
пивного сусла.
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 V Міжнародної науково-практичної конференції «Інтеграційні та
інноваційні напрями розвитку харчової індустрії» 2021 року, м. Черкаси.
Структура та обсяг роботи. Робота складається зі вступу, шести
розділів, висновків, списку використаних джерел. Робота викладена на
сторінках машинописного тексту, містить таблиць, рисунків. Список
використаних джерел літератури складається з робіт.
6
1 ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
1.1 Інноваційні способи покращення якості пива.
Останніми роками пивний ринок України демонстрував упевнену
динаміку розвитку. За щорічним приростом він залишав позаду не тільки
насичені ринки розвинутих країн, а й випереджав найбільший у Східному
регіоні російський ринок. Проте з настанням кризи український ринок пива
втратив свої колишні позиції [10].
Актуальним є розвиток пивоварної галузі України у напрямі ресурсо- і
енергозбереження, зниження собівартості пива та поліпшення якісних
показників кінцевого продукту — екологічної чистоти, лікувально-
профілактичних і оздоровчих властивостей. Дуже важливо у виробництві
пивобезалкогольної продукції враховувати потреби споживача. Це не тільки
висока харчова цінність готового продукту, а і якість упаковки, імідж
пивоварних підприємств, ціна готового продукту, його органолептичні
властивості: стійка піна, колір, відтінок, прозорість, аромат і смак пива.
До основних напрямів наукових досліджень пивоварної галузі слід
віднести:
1. Досягнення великої стабільності пива за піною, кольором,
прозорістю, смаком, ароматом та збереженням у ньому біологічно активних
речовин.
2. Інноваційної технології і рецептури нових сортів профілактичного та
лікувального пива із застосуванням екстрактів із рослинної сировини.
Відомі різні способи покращення якості пива, один з яких це
оброблення пива високим тиском.
Доведено, що використання високого тиску дає можливість не тільки
знешкодити мікроорганізми, а й надати продуктам і напоям корисних для
людини властивостей. Крім того, зберігається натуральний аромат, колір і
консистенція без втрат вітамінів і мікроелементів.
7
Одним із важливих показників якості готових харчових продуктів є їх
колір. Нині покупець хоче, щоб продукти мали натуральний колір, у
противному разі продукт можна вважати фальсифікованим або зіпсованим.
Основними групами натуральних речовин рослинного походження, що
формують колір продуктів, є каротиноїди, антоціани і хлорофіл. У результаті
проведених експериментальних досліджень встановлено, що ніяких змін
кольору продуктів і напоїв під впливом високого тиску не сталося.
Високий тиск дає можливість значно поліпшити збереження всіх
компонентів харчових продуктів, одночасно збільшити термін їх зберігання
за рахунок підвищення ступеня інактивації мікроорганізмів. Використання
високого тиску у порівнянні з термічним обробленням дає можливість
зберегти смак, колір і характерну реологію продукту.
Експериментальними дослідження доведено, що високий тиск впливає
на протеїни, ліпіди, вуглеводи та інші складові продуктів, що спричиняє
зміни в їх конфірмаціях в аспекті позитивного впливу на якісні показники
кінцевих продуктів[10].
Використання високого тиску дало змогу розробити технологію
оброблення пива з метою підвищення його якості та збільшення терміну його
зберігання.
Якість пива залежить від якості води, для покращення якості води
пропонуються іонообмінні способи очистки (пом’якшення) та «зворотного
осмосу» (демініралізація). Пиво отримане з підготовленої води мало високу
органолептичну оцінку та збільшення терміну його зберігання. Але ця
технологія потребує дорого вартісне обладнання і обслуговування.
Магорівська Г.Я в своїй статті дослідила вплив ферментного
препарату Hytemphase на процес приготування пивного сусла та встановила
оптимальні умови його одержання. В наслідок експериментальних
досліджень було встановлено, що ферменти залишаються в активній формі
не зважаючи на високі температури, тоді як власні ферменти солоду можуть
бути уже інактивовані [18].
8
Під час спиртового бродіння утворюється безліч різних хімічних
сполук - вищі спирти, ефіри, альдегіди, діацетил, ацетоін і ін., є продуктами
метаболізму і здатні впливати на аромат і смак пива. [19]
Для прискорення спиртового бродіння, для руйнування взаємозв'язку
білків і високомолекулярних фенольних сполук – таноідів використовують
ферменти Viscoferm, які дають можливість не тільки покращити
органолептичні властивості пива, але і значно підвищити стійкість. [22]
В роботі Кошова В.М., Мацулевича Н.Є. «Вплив поліфенолів на
колоїдну стійкість пива» проаналізовано і досліджено вплив ФП Brewers
Clarex на стійкість пива. Було визначенно, що при збільшенні концентрації
ферментного препарату зменшується вміст азотистих речовин, які є
попередниками утворення колоїдного помутніння, спостерігається незначне
зниження вмісту поліфенольних речовин, мутність пива знижується в
допустимих межах, прогнозована стійкість зростає[13].
В своїй дисертації Кудрявцева Л.В вперше запропонувала для
вирішення питання, щодо підвищення колоїдно-білкової стійкості пива,
використовувати ферментний препарат тваринного походження Коллагеназу
з повною інактивацією його при пастеризації пива, що забезпечило
отримання стабільного продукту[14].
Радівой Главарданов в статті[21] проаналізував вплив сучасних
ферментних препаратів нового покоління на якість пива. Визначив, що для
вирішення конкретних проблем щодо поліпшення якості кінцевого продукту
– пива існують особливі ферменти зі специфічною каталітичною дією,
розроблені спеціально для бродіння:
 α –ацетолактатдекарбоксіла за - Матурекс Л,
 амілоглюкозідаза (Глюкоамілаза) - АМГ 300Л,
 грибна β - глюканаза - Фінізім 250Л,
 мальтагенна грибна α - амілаза – Фунгаміл 800Л,
 пуллуланаза - Промозім 400Л.
9
За допомогою перерахованих вище ферментів можливо поліпшити такі
показники якості пива:
 органолептику (контроль діацетила);
 провести більш економічне, прискорене бродіння (збільшення
потужності);
 показник йодної проби ΔJ2 (578);
 підвищити ступінь зброджування;
 зменшити в'язкість (зменшити помутніння пива);
 фільтрованість пива;
 колоїдну стійкість пива.
1.2. Фактори, які впливають на смак пива.
Гармонійність смаку пива через низький ступень зброджування
знижується. Таке пиво часто має тягучий смак без виразних нот.
Більш високий вміст спирту (при нормальному ступеню
зброджування), навпаки, позитивно впливає на гармонійність смаку. При
хорошому розчиненні солоду, достатньому сушінні і інтенсивному способі
затиранні солоду зростає кількість азотовмісних колоїдних речовин, що
поліпшують смак пива. Поліфеноли підсилюють смак пива. [Нарцис]
Надалі підтримання необхідного смаку забезпечується концентрованим
затором, тривалістю його кип'ятіння і температурою затирання (35°С).
Лагірні і міцні види пива для посилення смаку часто готують з певною
часткою паленого або томленого (5-10%), а також світлого (3%) або темного
карамельного солоду (1%). Багатий білком (близько 11%) ячмінь дає великий
вміст в пиві азотовмісних речовин, що сприяє формуванню гармонійного,
яскраво вираженого смаку, перш за все, у темних сортах пива (вміст білка -
11,5%). Для гармонійного солодового і хмелевого смаку в сортах пива
Pilsener, світлого Export і Bockbier появи підкресленого ячмінного смаку
намагаються уникати.
10
В даному випадку оптимально використовувати солод з низьким
вмістом білка і не дуже великим розчиненням. Спосіб слабкого затирання
дозволяє вивільнити високомолекулярні білкові з'єднання, що підвищують
гармонійність смаку і в'язкість (через вміст певної кількості ß-глюкана). На
гармонійність і повноту смаку пива також позитивно впливає підвищений
вміст гірких речовин.
Аромат пива з виразним хмельовим тоном тісно пов'язаний з
короткочасним (в середньому 30-45 хв) кип'ятінням сусла з хмелем.
Ароматоутворюючі речовини з ароматного хмелю (ліналоол, гумуленепоксід,
каріофілленоксід, гумуленол) переходять в пиво при останніх двох
завантаженнях (за 20 і 5 хв до кипіння по 25% від загальної кількості).
Аналогічний результат досягається при внесення частини хмелю приблизно
за 20 хв до кипіння Внесення свіжих хмельових продуктів у відділенні
доброджування в бочку через шпунтовий отвір можна здійснювати по-
різному, проте передається при цьому хмільний аромат не дуже стабільний і
легко переходить в менш свіжу ноту і дає різку гіркоту. Підсилюють цей
ефект певні іони води (Зокрема, SO42-) і співвідношення карбонатної і
некарбоної жорсткості 1: 2-2,5. Хоча окремі побічні продукти бродіння
мають більш низький поріг смакового сприйняття, в результаті їх
накопичення смак може придбати більше фруктовий або ефірний відтінок.
Причиною такого аромату пива може бути також використання ячменю
різних врожаїв з недостатнім вмістом амінного азоту. Так, недолік валина
може привести до підвищення вмісту 2-метил-1-пропанолу (ізобутанолу),
недолік ізолейцину - до збільшення вмісту 2-фенілетанола, однак підвищене
утворення вищих спиртів пов'язано перш за все з високими температурами
бродіння. Освіта 2-фенілетанола при використанні тиску може незначно
інгібуватися. Крім того, причиною підвищення вмісту вищих спиртів може
бути дуже високий вміст амінокислот. Через високі температури бродіння
відбувається істотне збільшення вмісту складних ефірів. Разом з тим часто
аромат цих речовин перекривається більш-менш вираженим дріжджовим
11
відтінком. Тривале зберігання міцного пива призводить до збільшення вмісту
ефірів та появи м'якого фруктового або квіткового аромату. На аромат пива
при традиційному бродінні можна також впливати шляхом вибору тієї чи
іншої раси (або штаму) дріжджів. [19]
Ігристість пива (на другій стадії його оцінки) можна підвищити або
шляхом зміни значення pH затору і сусла (безпосередньо зниженням pH при
підкисленні затору), або збільшенням вмісту буферних речовин. На смак
пива також впливає помірна добавка гіпсу або CaCl2 (до значення
залишкової лужності 2 °), що знижує значення pH. Більш високі дози
внаслідок втрат буферних речовин можуть привести до формування
«порожнього» смаку пива. Ігристість посилюється також при підвищенні
вмісту CO2.
Також для оцінки смаку пива характерна сильна хмельова гіркота.
Вміст гірких речовин в залежності від типу пива варіює в широких межах -
від 15 до 50 мг/л і залежить від колоїдів в пиві.
Гіркота дубильних речовин формується при надмірному вилуговування
оболонок, через неякісну технологічну воду, при занадто тривалому процесі
затирання, в результаті значного зниження кількості промивних вод, через
потрапляння повітря при фільтруванні або освітленні пива, при повторному
затирання в промивної воді або застосуванні вже використаної води, а також
і з-за неправильного зберігання хмелю. Зниженню гіркого смаку сприяє
пропарювання хмелю або використання хмельових продуктів зі зниженою
гіркотою. [19]
1.3. Ферменти
У виробництві пива, застосовують вітчизняні ферментні препарати, які
умовно можна розділити на амілолітичні, протеолітичні і цитолітичні, а
також мультиензимні композиції.
Амілолітичні ферментні препарати. Амилоризин ПХ, Амилоризин
П10х і Амилоризин П25х розрізняються між собою за ступенем очищення і
активності. Препарати є продуктами з культури цвілевих грибів, вирощених
12
поверхневим способом на пшеничних висівках. Масова частка вологи
порошку не більше 13%. Препарати добре розчиняються у воді, без сторонніх
запаху і смаку. Амилоризин ПХ і Амилоризин П10х застосовують в процесі
затирання в разі заміни частини солоду несоложеним матеріалом або
використання солоду низької якості. Ці препарати збільшують вихід
екстракту. Крім того, Амилоризин П10х і Амилоризин П25х можуть
підвищувати ступінь зброджування сусла.
Всі три препарати містять комплекс ферментів, найбільше значення з
яких має α-амілаза, а також екзопептидази і ферменти, що гідролізують
некрахмальні полісахариди (екзо- і ендо- β-глюканазу, ксиланазу, β-
глюкозидазу і ін,) [25].
Амилоризин ПХ є дрібнозернистий продукт світло-сірого кольору.
Розмір частинок препарату не повинен перевищувати 5 мм. Амілолітична
здатність препаратів (од/г): I сорт - 250; II сорт - 200; III сорт - 150.
оцукрювальна здатність препарату всіх трьох сортів повинна бути не менше
10 од/г, а протеолітична здатність не менше 0,5 од/г.
Амілоризин П10х - очищений ферментний препарат, порошок світло-
сірого кольору. Ступінь подрібнення препарату характеризується даними
ситового аналізу: прохід через сито № 38 повинен бути не менше 65%, а
залишок на ситі № 27 - не більше 20%. Амілолітична здатність препарату
щонайменше 2000 од/г.
Амилоризин П25х - очищений ферментний препарат, який має такі ж
властивості, як і Амилоризин П10х. Амілолітична здатність препарату 2000
од/г.
Амілосубтілін Г10х і Амілосубтілін Г20х розрізняються між собою за
ступенем очищення і активності. Ці препарати - продукти з культури
бактерій, вирощених глибинним способом на кукурудзяному борошні,
крохмалі, неорганічних і органічних джерелах азоту та інших компонентів
середовища. Препарати рекомендуються застосовувати при затирання, якщо
використовують підвищену кількість несолоджених матеріалів або солод
13
низької якості. Препарати поряд з активною α-амілазою також містять екзо-
β- глюканазу, ендопептидазу і в меншій мірі інші ферменти.
Оптимум дії ферментного комплексу знаходиться в межах рН 5,4 ... 6,0,
оцукрювальна ж активність найбільш повно проявляється при рН 6,3 ... 6,6.
Бактеріальна α-амілаза в порівнянні з грибною має високу термостабільність,
тоді як грибна майже повністю втрачає активність при температурі 63 ...
71°С.
Амілосубтілін Г10х - порошок світло-сірого кольору. Прохід його через
сито № 38 не менше 65%, а залишок на ситі № 27 не більше 20%.
Амілолітична здатність (АС) препарату не менше 3000 од/г; протеолітична
здатність (ПС) не менше 2 од/г.
Амілосубтілін Г20х має ті ж властивості, що й Амілосубтілін Г10х, але
відрізняється більш високим ступенем очищення і амілолітичною здатністю,
яка дорівнює 6000 од/г.
Протеолітичні ферментні препарати. Протосубтілін Г10х і
Протосубтілін Г20х розрізняються між собою тільки за ступенем очищення.
Ці препарати - продукти з культури гриба, вирощені глибинним способом на
кукурудзяному борошні, крохмалі, неорганічних і органічних джерелах азоту
та інших компонентах середовища.
Препарати є комплексними і поряд з основним ферментом
ендопептідазою містять α-амілазу, ендо- β-глюканазу і гемицеллюлазу.
Ендопептидаза зберігає каталітичну активність в межах рН 6,0 ... 9,5.
Протосубтілін Г10х - порошок світло-сірого кольору. Прохід через сито
№ 38 не менше 65%, а залишок на ситі № 27 не більше 20%. Протеолітична
здатність препарату (од/г): I сорт - 230; II сорт - 180; III сорт - 90; IV сорт - 70.
Протосубтілін Г20х має ті ж властивості, що й Протосубтілін Г10х, і
відрізняється лише ступенем очищення.
Цитолітичним ферментні препарати. Цитороземін ПХ, Цитороземін
П10х, Целлоконінгін П10х, Целлолигнорин П10х, Ксілоглюканофоетідін
П10х розрізняються між собою за ступенем очищення і активності. Ці
14
препарати - продукти з культури гриба, вирощені поверхневим способом на
середовищі, що містить пшеничні висівки, вівсяну і інші види лушпиння
зерна, буряковий жом та інш.
Ці препарати застосовують при заміні частини солоду несолодженими
матеріалами в процесі затирання. Крім того, препарат Ксілоглюканофоетідін
П10х можна використовувати для стабілізації пива від помутніння.
Всі препарати мають ендо- та екзо- β-глюканазну, геміцелюлазну,
ксілоназну активності [25].
Препарати Целлоконінгін П10х, Целлолигнорин П10х і Ксило-
глюканофоетідін П10х мають в своєму складі фермент целлобіогідролазу.
Пектолітичний комплекс ферментів міститься в препараті
Ксілоглюканофоетідіна П10х. Пептидази входять до складу препаратів
Целлоконінгін П10х і Ксілоглюканофоетідін П10х.
Цитороземін ПХ -подрібнена суміш зернового лушпиння з солодовими
паростками, пророслим міцелієм гриба. Цей препарат має жовто-коричневий
колір. Масова частка вологи не більше 12%. Загальна цитолітична активність
не менше 25 од/г. Оптимальні умови дії препарату - рН 5,6 ... 5,8 і
температура 50 ... 55 ° С.
Цитороземін П10х має ті ж властивості, що й Цитороземін ПХ, але є
очищеним препаратом з більш високою активністю. Даний препарат має
активність ферментів в 10 ... 20 разів вище, ніж в препараті Цитороземін ПХ.
Целлоконінгін П10х і Целлолігнорін П10х є комплексними
препаратами і містять як целлобіогідролази, так і ксиланазу, ендо- та екзоф-
глюканазу, β-глюкозідазу. Целлобіогідролазна активність препаратів не
менше 50 од/г [25].
Ксілоглюканофоетідін П10х є порошок світло-жовтого кольору.
Масова частка вологи препарату не більше 13%.
Ступінь подрібнення препарату характеризується даннимі ситового
аналізу: прохід через сито № 38 повинен бути не менше 80%, а залишок на
ситі № 27 - не більше 5%.
15
Препарат містить активні ферменти, що гідролізують полісахариди.
Активність ферментів наступна (од/г): гемицеллюлази (ксиланази) не менше
5900; екзофглюканазна 4460; β-глюкозидазна 1500; екзополігалактуроназна
200; ендополігалактуроназна 75; ендо- β-глюканаза 240; пектолітична 18.
Мультиензимні композиції (МЕК). Комплексний ферментний препарат
МЕК є поєднанням з різним співвідношенням очищених бактеріальних і
грибних ферментних препаратів амілосубтиліна Г10х, протосубтиліна Г10х і
Амілорізіна П10х. Наявність в комплексі МЕК грибних і бактеріальних
амілолітичних, протеолітичних і цитолітичних ферментів забезпечує
глибокий гідроліз крохмалю, білків і геміцеллюлоз ячменю. Завдяки цьому
можна переробляти 40 ... 50% несолодженого ячменю при одночасному
використанні солоду задовільної і хорошої якості. При переробці солоду
зниженої якості рекомендують застосовувати не більше 40% несолодженої
сировини.
МЕК є порошок світло-сірого кольору. АС препарату становить 2300 ...
3000 од/г, ПС - 15 ... 30 од/г, ендо- β-глюкана - 800 ... 1100 од/г. [25]
1.4. Теорія ферментативного гідролізу крохмалю
Ферментативний гідроліз крохмалю проходить під впливом
амілолітичних ферментів. Будова крохмалю складається з амілози і
амілопектину.
Рисунок - Будова крохмалю: А. Амілоза, Б. Амілопектин
16
Амілоза представляється у вигляді довгого ланцюжка з 300-1000
глюкозних кілець, з'єднаних глюкозидними зв'язками між першим і
четвертим вуглецевими атомами (зв'язок а-1,4).
Амілопектин представляється у вигляді розгалуженого ланцюга, що
складається з великої кількості глюкозних залишків (близько 2500).
Головний ланцюжок, до якої приєднуються бокові гілки, складається з 25-30
глюкозних кілець. Кожна ж окрема гілка складається з 15-18 кілець, а
внутрішні відрізки ланцюгів (між точками розгалуження) мають 8-9 таких
кілець. Бокові ланцюги в свою чергу пов'язані з сусідніми ланцюжками.
Таким чином, макромолекула амілопектину виявляється сильно
розгалуженою.
У амілопектину залишки глюкози в межах одного ланцюжка пов'язані
між собою, так само як в амілоза, за допомогою кисневих містків,
перекинутих між першим і четвертим вуглецевими атомами глюкози. Але
зв'язок між окремими ланцюжками в амілопектині здійснюється за
допомогою кисневих містків між першим вуглецевим атомом крайнього
залишку глюкози одного ланцюжка і шостим вуглецевим атомом одного з
глюкозних залишків іншого ланцюга.
1.5. Схема гідролізу крохмалю α і β-амілазою.
α-Амілаза розщеплює головним чином кожну п'яту або шостий β-
глюкозідний зв'язок, причому місця розгалужень (зв'язок α-1,6) не є
перешкодою її дії, хоча саме цяй зв'язок ферментом не розривається. Під
дією α-амілази молекули амілози і амілопектину швидко розщеплюються на
високомолекулярні декстрини і молекули олігосахаридів, які далі
розщеплюються до мальтози і глюкози. Поряд з декстринами α-амілаза
утворює незначну кількість мальтози і глюкози з самого початку гідролізу,
відщеплюючи відразу глюкозу від ряду мальтодекстрин. Спочатку
відбувається швидке розщеплення крохмальних молекул, при якому
17
розривається близько 16 глюкозних зв'язків, причому в'язкість субстрату
різко знижується і швидко зникає забарвлення його з йодом. Дія α-амілази
ячмінного солоду сповільнюється при ступені полімеризації утворилися
олігосахаридів близько шести, після чого відбувається повільний гідроліз цих
речовин, і кінцевими продуктами є мальтоза і глюкоза [23].
а)
б)
Рисунок 1.1 - Схема ферментативного гідролизу крахмалю:
а — розщеплення амілози α – і β -амілозою, б— розщеплення амілопектину β-
амілазою.
β-Амілаза розриває кожен другий α-глюкозидний зв'язок, починаючи з
кінця ланцюга, відщеплюючи по два глюкозних залишків у вигляді молекули
мальтози, причому місця розгалужень глюкозних ланцюгів є перешкодою її
дії (поблизу місць розгалуження розщеплення припиняється).
β-Амілаза особливо специфічна тим, що її активна частина, мабуть,
здатна утворювати реакційний комплекс тільки з мальтозідною групою і
тільки тоді, коли цей мальтозід з'єднаний а-1,4-глюкозидной зв'язком. Цей
фермент діє з нередукованого (неальдегідного) кінця молекули амілози і з не
редукованого кінця молекули амілопектину, відщеплюючи групи мальтози,
тоб то гідролізуя кожен другий зв'язок між елементарними ланками.
Мальтоза виділяється в β-формі, на відміну від α-амілоліза гідроліз α-зв'язку
супроводжується вальденівським зверненням.
При дії на амілопектинові молекули α-амілаза відщеплює мальтозні
одиниці до досягнення місця розгалуж1е8ння, до того місця, де такі дві одиниці
в структурі не є мальтозідною групою, з’єднаною з іншими одиницями α-
1,4-глюкозидним зв'язком. Дія ферменту припиняється, коли розщеплення
наближається до точок розгалуження або до елементарних ланок,
етерифіцированим фосфатом при С(6). Зв'язки, якими приєднані від-
розгалуження, не є кінцевими щодо дії ферменту, але дія це припиняється,
коли фермент наближається на відстань в 1-3 елементарних
ангідроглюкозних ланок від точки розгалуження. Тому розщеплення
амілопектину β-амілазою не доходить до кінця. Амілоза розщеплюється цим
ферментом повністю, а амілопектин - на 50%; залишковий продукт α-
амілодекстрин піддається подальшому гідролізу ферментом α-амілазою, яка
розщеплює цей декстрин на менші осколки. Розщеплення α-амілодекстрина
відбувається більш повільно і фактично закінчується, коли ступінь
полімеризаціі неоцукрених залишків досягає 5-6 глюкозних одиниць,
найдрібніших декстринів[23].
Суміш залишків крохмальних молекул, які не розщеплюються при
спільній дії α- і β-амілаз, що мають α-1,6-глюкозні зв'язку або містять
фосфорну кислоту, називаються кінцевими декстринами. Характерною
особливістю кінцевих декстринів є підвищений вміст фосфорной кислоти,
тому їх називають також фосфодекстринами. Але така назва не цілком
обґрунтована, тому що тільки при ферментативному гідролізі картопляного
крохмалю утворюються кінцеві декстрини, що містять залишки обох
названих типів; при гідролізі же зернового крохмалю утворюються кінцеві
декстрини, складаються лише із залишків першого типу, так як в зерновому
крохмалі фосфорна кислота не пов'язана хімічно із залишками глюкози і тому
не є перешкодою для ферментативного розщеплення зв'язків крохмальної
молекули.
Кінцеві декстрини складаються з 5-7 залишків глюкози. Вони не
зброджуються пивними дріжджами, які звичайно застосовуються у
виробництві.
19
Однією з найбільш характерних реакцій крохмалю є його здатність
давати інтенсивне фарбування з йодом. Забарвлення відбувається завдяки
розташуванню молекул йоду всередині спіральних завитків глюкозних
залишків. Усередині кожного спірального завитка розташовується одна
молекула (рис.1.2 ).
Крупні декстрини мають властивості, близькі до крохмалю, і
фарбуються йодом в фіолетово-синій колір; вони називаються
амілодекстринами. Більш дрібні декстрини, забарвлюється йодом в червоно-
бурий колір, називаються еритродекстрини. Найдрібніші декстрини,
абсолютно не фарбується йодом, називаються ахродекстринами і
мальтодекстринами.
Амілодекстріни (молекулярна маса 10-20 тис.) Стоять близько до
розчинного крохмалю, редукуючої здатності не мають легко розчиняються в
гарячій воді і погано в холодній. Ерітродекстрини (міцелярна маса 6200-
7000) мають слабо редуковану здатність. Ахродекстріни (молекулярна маса
близько 3700) мають редуковану здатність. Мальтодекстрини стоять дуже
близько до мальтози. Всі декстрини розчинні у воді. У міру переходу від
вищих декстринів до нижчих зростає здатність до дифузії. Ахродекстрини
важко зброджуються, мальтодекстрини легше. Мальтодекстрини, на думку
деяких дослідників, є трисахаридами. У нормальному повному суслі
трисахариди складають 10-12% екстракту сусла. Трисахариди надають
великого значення, вони необхідні на стадії доброджування пива. Вони
зброджуються важче ніж мальтоза і викликають повільне зброджування[23].
Рисунок 1.2. - Забарвлення крохмалю йодом
20
Ферментативний гідроліз крохмалю відбувається при одночасній дії на
нього α- і β - амілаз солоду. В результаті активної дії амілаз утворюються
сполуки з явно вираженими редукуючими властивостями. Якщо таке
розщеплення крохмалю призводить до утворення цукрів, то процес
називається оцукрювання. Прийнято вважати, що мальтоза є основним
цукром, що утворюється в результаті ферментативного оцукрювання
крохмалю системою солодовою амілази і деякими іншими системами.
При ферментативному гідролізі виходить 70-80% сирої мальтози і 20-
30% суміші проміжних продуктів складного складу[23].
Солодове сусло, крім глюкози, фруктози, сахарози і мальтози, містить
ще різні олігосахариди і мальтодектрини, наприклад мальтотріоза,
мальтотетраозу, мальтопентаозу, мальтогексаозу. Мальтотріоза
розщеплюється на мальтозу і глюкозу; може зброджуватися пивними
дріжджами. Мальтотетраоза і вищі гомологи декстринів пивними дріжджами
не зброджуються.
На ферментативний гідроліз крохмалю впливає ряд різних факторів:
температура, кислотність, рН, склад середовища і т. д. З підвищенням
температури процес оцукрювання прискорюється, проте при високій
температурі проходить інактивація ферментів. β-Амілаза ячмінного солоду
чутлива до денатурації і має низьку термостійкість. При нагріванні до 70 ° С
β-амілаза руйнується: теплова інактивація даного ферменту майже повністю
завершується за декілька хвилин при 70 °С. α-Амілаза ячмінного солоду
стійка до денатурації і володіє достатнім ступенем термостійкості: вона має
більш високий температурний оптимум і є більше стійкою до нагрівання,
руйнуючись близько 80 °С. Інактивація амілаз при низькому рН протікає
швидше, ніж при високому[23].
Різне ставлення амілаз до температури впливає на склад затору,
оцукрюючих при різних температурах. При високій температурі виходить
більше декстринів і менше сахарів і навпаки. Це пояснюється тим, що при
21
підвищеній температурі β-амілаза руйнується і тому знижується кількість
утвореною нею мальтози.
Академік А. І. Опарін встановив, що причиною інактивації амілаз при
нагріванні є коагуляція білків, які при цьому частково або повністю
адсорбують фермент з розчину. Зі збільшенням концентрації цукру в
середовищі зменшується коагуляція білків. Цукор і пептони перешкоджають
коагуляції білкових речовин при високій температурі і тим самим захищають
амілази від інактивації. Цим і пояснюється захисну дію продуктів гідролізу
щодо амілаз.
Температура, при якій хімічні зміни субстрату при даних умовах
виявляються найбільшими, називається оптимальною. Якщо ферментативний
процес протікає в ряду температур, що не роблять шкідливого впливу на
амілазний комплекс, то підвищення температури на 10° тягне за собою
збільшення швидкості реакції приблизно вдвічі. При дією амілаз на розчин
крохмалю температурний коефіцієнт встановлен для 20-30 °С рівним 1,96,
для 30-40 °С-1,65 і для 40-50° С-1,43. При температурі вище оптимуму
реакція протікає ще більш швидко. Але збільшення швидкості
ферментативної реакції з підвищенням температури є межа, який
обумовлений інактивацією ферментів. З певної температури починається
помітне зменшення швидкості реакції, тому що інактивація ферменту
починає переважати над швидкістю перетворення[23].
Концентрація затору також відіграє певну роль в процесі оцукрювання:
чим вище концентрація затору, тим повільніше відбувається оцукрювання.
Так, оцукрювання затору при вмісті екстракту в суслі 22% триває в 2 рази
довше, ніж затору концентрацією сусла 18%. З подальшим підвищенням
концентрації затору час оцукрювання помітно збільшується. Це можна
пояснити тим, що зі збільшенням концентрації затору збільшується його
в'язкість, завдяки чому уповільнюється процес дифузії між субстратом і
ферментом.
22
Кьєльдаль показав, що швидкість утворення цукру пропорционально
концентрації амілази і що така закономірність спостерігається тільки до
розщеплення 40% крохмалю. Практично до моменту утворення 75-80%
теоретичної кількості мальтози реакція оцукрювання протікає швидко, а
потім різко сповільнюється (в 1000 разів повільніше, ніж на початку
розщеплення) [23].
Кінетика реакції оцукрювання крохмалю є по природі двохфазною. У
першій фазі, яка наступає, коли кількість субстрату по відношенню до
ферменту високе, утворення цукрів протікає швидко і знаходиться в лінійній
залежності від концентрації ферменту. У другій фазі реакція протікає
повільно і лінійна залежність між кількістю утворених цукрів і
концентрацією ферменту відсутня.
Одним з факторів, що визначають активність ферменту, є рН.
Оптимальна зона рН для оцукрювання, дії амілаз, знаходиться в межах 4,7-
5,1, а для збереження їх активності - в межах 5,9-6,0. При різних значеннях
рН коагуляція білків, адсорбція і інактивація ферментів будуть різні. При
оптимальному рН коагуляція білків і адсорбція ферментів мінімальні або
взагалі не мають місця, внаслідок чого ферменти проявляють максимальну
активність. Однак оптимум рН для дії амілаз залежить від температури, в
свою чергу на температурний оптимум впливає рН середовища. Для процесу
оцукрювання при приготуванні пивоварних заторів ця залежність може
ілюструватися наступними даними:
рН …………………….. 6,0 5,1 4,5 4,2
Температурний оптимум . . 60—65 55—60 50—55 45—50
Температурний оптимум для утворення мальтози із зміною рН
змінюється таким чином:
рН………………………………6,0 5,1 4,5
Температурный оптимум . . 55—6050—55 45—50
И навпаки, при даній температурі оптимальна зона рН змінюється так:
23
Температура в °С ………….50 60—70
Оптимальная зона рН . . . 4,4—5,0 5,7—6,2
Хімічні перетворення крохмалю при затиранні:
п
(С6Н10О5) п + (п — х) Н2О = х (С6Н10О5) — — декстрини;
п п х
(С6Н10О5) п + — Н2О = — С12Н22О11— мальтоза;
2 2
(С6Н10О5)п + (п— 1) Н2О = п С6Н12О6— глюкоза.
При затирання під дією амілаз протікають головним чином перші дві
реакції.
Сирий неоклейстеризованний крохмаль розщеплюється під дією
амілаз, але тільки дуже повільно. Щоб прискорити процес оцукрювання,
потрібно перш за все клейстеризувати крохмаль. Крохмальний клейстер під
дією ферментів спочатку розріджується, а потім оцукрюється. Таким чином,
в ході процесу оцукрювання крохмалю потрібно розрізняти три стадії:
клейстеризація, розрідження і власне оцукрювання[23].
Крохмаль при нагріванні з водою переходить з твердого стану в
драглистоподібного -клейстерізуется. Процес гідрата¬ціі і клейстеризації
пов'язаний з поглинанням води крохмальними зернами, їх набуханням і
утворенням пухирців. Обсяг цих бульбашок в 60-100 разів більше обсягу
зерен сухого крохмалю. При такому збільшенні обсягу зв'язку між окремими
макро¬молекуламі настільки послаблюються, що крохмальні бульбашки
розпадаються і утворюється в'язкий гомогенний розчин. Таким чином,
гідратація і клейстеризація крохмалю характері¬зуются спочатку набуханням
крохмальних зерен з подальшим розривом і диспергированием цих
набряклих зерен.
Температура клейстеризації коливається в залежності від природи
крохмалю і величини крохмальних зерен. До того ж клейстеризація
характеризується не однією температурною точкою, а певним температурним
інтервалом, в межах якого цей процес протікає найбільш інтенсивно. Для
24
крохмалю різних культур, що переробляються при виробництві пива,
температурний інтервал клейстеризації такий: для ячмінного 60-80 °С,
кукурудзяного 65-75 °С, рисового 80-85 °С. Таким чином, більш низька
температура клейстеризації у ячмінного крохмалю, має велику величину
крохмальних зерен і складається в основному з простих зерен, тоб то з
однорідних утворень, і найбільш висока температура клейстеризації у
рисового крохмалю, величина зерен якого найменша, причому зерна ці
складні, що є поєднанням більш дрібних частинок. При нагріванні до 110 ° С
клейстер починає розріджуватися, а при 120-130 ° С стає рідким[23].
Клейстеризований крохмаль при досить великий кількості ферментів
розріджується в кілька хвилин, в той час як для розрідження
неклейстеризованного крохмалю потрібно кілька годин. Отже, розрідження в
процесі затирання може відбуватися практично лише після клейстеризації.
Деякі дослідники вважають, що розрідження крохмалю відбувається під дією
амілофосфатази, яка нібито відщеплює від амілопектину фосфат, в результаті
чого зменьшується в'язкість розчину. Інші дослідники розглядають
розрідження крохмалю як результат дії α-амілази. Температурний оптимум
для розріджуючої дії ферментів знаходиться в межах 65-70 °С, однак
розрідження крахмального клейстеру починається при 50 °С, оптимальна
величина рН 4,6; при 80 °С розріджуючий фермент швидко руйнується.
Щоб полегшити розрідження несоложеної сировини, додають в затор
ферментний препарат. Ферменти мають дуже велику розріджуючу силу і
руйнуються лише при температурі вище 90 ° С. Розрідження крохмального
клейстеру з утворенням розчинного крохмалю полягає у переході амілози в
колоїдний розчин. Потім настає подальший розпад міцел. Утворення
розчинного крохмалю є дісоціаціоний процес, а утворення декстринів
пов'язано з гідролізом, із звільненням альдегідних груп, внаслідок чого
декстрини набувають відновленних властивостей[23].
До ферментативному гідролізу в пивоварінні пред'являються наступні
вимоги.
25
1. Ступінь розщеплення крохмалю повинна бути глибокою, щоб в суслі
не було аміло і еритродекстринів, продуктів розпаду, що дають кольорові
реакції з йодом.
2. Крім мальтози, в суслі повинно бути певна кількість ахро- і
мальтодекстринів, що обумовлюють повноту смаку і в'язкість пива.
Сирою мальтозою називають кількість цукрів сусла, визначених
шляхом відновлення фелінгової рідини. Група нецукрів, крім не редукованих
декстринів, включаючи всі органічні та неорганічні речовини сусла, що не
володіють редукуючими (відновлюючими) властивостями. Точне спів-
відношення між мальтозою і декстринами встановити дуже важко, так як
спосіб визначення мальтози заснований на її редукованій здатності, а в суслі,
крім мальтози, знаходяться і інші редуковані продукти гідролізу (глюкоза,
більшість цукрів і в тому числі декстринів). Кожен з цих цукрів має певну
редуковану здатністю.
Загальний вміст вуглеводів в суслі становить близько 85% екстракту.
Крім глюкози, фруктози, сахарози і мальтози, зброджується ще мальтотріоза.
Її кількість досить велика і складає 15% від усієї кількості вуглеводів. [23]
1.6. Ферментативне розщеплення білків
Розчинення азотистих речовин при затирання. Досить важливим
процесом під час затирання є гідроліз білкових речовин. Під дією протеаз
складні білкові молекули розпадаються, нерозчинні білки перетворюються в
альбумози, пептони, поліпептиди, пептиди і амінокислоти.
Низькомолекулярні продукти гідролізу білків (пептиди, амінокислоти)
необхідні для харчування дріжджів, середньо-молекулярні (пептони,
поліпептиди) обумовлюють повноту смаку і піностійкість пива, а
високомолекулярні білки часто бувають причиною помутніння.
Азотисті сполуки, грають роль в піноутворені. Частка цієї фракції в
загальній кількості білкових речовин пива становить 25-30%, досягаючи
понад 80% в пивній піні.
26
Розщеплення крохмалю можна просто контролювати визначенням
виходу екстракту, кінцевого ступеня зброджування і аналізом дробини.
Контроль гідролізу білків значно складніше, так як поки що не можна з
необхідною достовірністю вказати кількість і якість азотистих сполук, які
повинні при затирання перейти в сусло, методи контролю більш складні і для
оцінки результату гідролізу менш зрозумілі. Численність продуктів гідролізу
білків і різноманітність їх хіміческих і фізико-хімічних властивостей
ускладнюють контроль процесу розщеплення білків[23].
Існуючі методи визначення білків і білкових речовин, засновані на
осадженні різних фракцій азотистих речовин спиртом і іншими хімічними
сполуками, що не можуть бути використані для оперативного контролю за
ферментативним гідролізом білків при затирання. Тому про розщеплення
білків в ході затирання судять пізніше за непрямими показниками: по
коагуляції білків при кип'ятінні сусла, освітленні гарячого сусла при його
охолодженні, характеру утвореної при бродінні піни і т. Д. При затирання
розщеплюється приблизно така ж кількість білків, як і при солодорощенні
Однак при гідролізі в процесі затирання утворюється більше
високомолекулярних продуктів розпаду. Якщо при солодорощенні в
розчинний стан переходить 40% формольного азоту, то при затирання тільки
близько 20%. Кількість високомолекулярних білків в заторі можна знизити
навіть тривалою витримкою при температурі пептонізації, так як складні
білки одночасно з перетворенням в прості переходять в розчин із запасу
нерозчинених білків солоду. Недостатнє розщеплення білків при
солодорощенні не можна відшкодувати посиленням їх розпаду при
затирання, так як продукти гідролізу різні.
На відміну від крохмалю білкові речовини переходять в розчин при
затирання не в повному обсязі, а лише в кількості від 1/3 до 2/5. До того ж
при затиранні відбувається не тільки розчинення білків, але також і
коагуляція їх при кип'ятінні частин затору[23].
27
Компоненти едестіна (глобуліну ячменю) поводяться при затиранні по
різному. При нагріванні до 70 °С β-глобулін не змінюється, в той час як
більша частина α- і γ-глобуліну коагулірує. При кип'ятінні виділяються всі
фракції за винятком невеликих кількостей (слідів).
Білки переходять в розчин під дією протеолітичних ферментів. Однак
розчинення невеликої частини їх обумовлено впливом солей, води і
солоду[23].
1.7. Найважливіші продукти розщеплювання білків і їх вплив на якість
пива.
З двох груп протеолітичних ферментів пептидази дуже чутливі до
високих температур і майже повністю інактивуються при сушінні солоду. До
того ж вони мають досить високий оптимальний рН (близько 8), який
набагато вище рН затору. Таким чином, найбільшу активність при затирання
проявляють протеїнази.
Продукти білкового розпаду - альбумози, пептони, поліпептиди і
амінокислоти - складають так звану групу «стійко розчинних білків», які на
противагу істиним білкам не виділяються з розчину (не коагулюють при
кип'ятінні).
Повнота смаку і піноутворювання обумовлено наявністю білкових
речовин типу альбумоз, для утворення яких необхідно робити витримку при
60 °С. При витримці затору при 60 °С замість витримки при 50 °С кількість
альбумоз на 100 частин сухої речовини солоду збільшується приблизно в 2
рази. Таким чином, шляхом зміни температурного режиму певною мірою
можна регулювати співвідношення між окремими фракціями білкового
розпаду[23].
Оптимальний рН для дії протеїназ при затирання знаходиться в межах
4,6-5, а температурний оптимум для розчинення азотистих речовин
знаходиться в межах від 45 до 50 °С. Однак при 60 °С розщеплюється також
досить багато азотистих речовин, і розчинення високомолекулярних білків
28
йде при цій температурі швидше. Різниця полягає в ступені і продуктах
розпаду. Так, при 60 °С утворюється значно більше некоагуліруємих
азотистих речовин типу альбумоз. Наявність в пиві високомолекулярних
білків обумовлює хороше піноутворення і повноту смаку пива. Накопичення
такої фракції білків досягається більш тривалою витримкою затору при
температурі 60 °С. Але для отримання більш стійкого пива, навпаки,
потрібний вміст менш складних білкових речовин, для утворення яких
оптимальна температура 45-50 °С. Таким чином, внаслідок витримки затору
при відповідних температурах можна регулювати співвідношення між
високомолекулярними і менш складними білковими сполуками і тим самим
впливати на піноутворення і стійкість пива[23].
У суслі велика частина азотистих з'єднань знаходиться у вигляді
продуктів розпаду білків і з них близько 1/3 з високою молекулярною масою.
У порівнянні з солодом загальна кількість амінокислот в суслі збільшується
удвічі. З 100 г азоту солоду переходить в розчин при затирані 35-53%
(включаючи і розчинний азот солоду). Вміст азоту в 100 г 12% -ного сусла
при переробці різних солодів знаходиться в межах 87-114 мг. З 100 г солоду в
перше сусло переходить 0,58-0,95 г азоту (3-6 г білка). На 100 г екстракту
доводиться 0,73-1,20 г азоту.
На білковий розпад впливає витримка затору при температурі
пептонізаціі (білкова пауза). При великій тривалості білкової паузи розпад
білка протікає глибше.
Якщо застосовувати багато несоложеної сировини, то роблять тривалу
витримку затору при температурі пептонізаціі і рН (близько 5), що сприяє
розчиненню білків.
1.8. Процеси, що відбуваються під час бродіння пивного сусла
Зброджування цукрів. Основним процесом при головному бродінні є
перетворення зброджуваних цукрів в спирт і вуглекислоту. Безпосередньо
зброджуються тільки d - глюкоза, d -фруктоза, d -манноза і d -галактоза. З
29
дисахаридів легко зброджуються мальтоза і сахароза, але тільки після їх
гідролітичного розщеплення на гексози, яке відбувається при бродінні в
результаті дії відповідних гідролаз дріжджів[23].
Зброджування окремих цукрів дріжджами відбувається в певній
послідовності, обумовленої швидкістю дифузії цукрів в дріжджову клітину,
яка залежить від величини молекули цукру, а також характеру з'єднань
моносахаридів в складних цукрі. Швидше за всіх зброджується фруктоза і
глюкоза. Однак сахароза інвертується на початку бродіння. Сахароза
гідролізується інвертазою стінок дріжджових клітин з утворенням гексоз, які
в подальшому легко використовуються клітиною.
Мальтозу дріжджі починають споживати тоді, коли фруктози і глюкози
в суслі майже не залишається; вона зброджується майже вся при головному
бродінні. Мальтотріозу дріжджі зброджують частково при головному
бродінні. У суслі, багатому мальтозою, мальтотріозою може залишитися
незбродженою. Не зброджуються дріжджами, що знаходяться в невеликій
кількості в суслі, глюкозани мальтозного ряду (1,4 зв'язку) і ізомальтозного
ряду (1,6 зв’язку), так як недоступні їх ферментам.
При безперервному бродінні послідовність зброджування цукрів
зберігається такий же, як і при періодичному бродінні: мальтоза
споживається дріжджами після сахарози, глюкози і фруктози[23].
Коагуляція азотовмісних речовин.
Вміст азоту під час бродіння зменшується приблизно на 1/3. Це
зменшення відбувається головним чином внаслідок асиміляції дріжджами
амінокислот і низькомолекулярних продуктів розщеплення білків і частково
також завдяки виділенню комплексів азотистих речовин, яке відбувається зі
зниженням рН і утворенням алкоголю.
З асимільованого азоту близько 1/3 дріжджі виділяють в зброджуєме
середовище. Таким чином, пиво містить (в% загального азоту) близько 50
азоту сусла і 16,5 азоту, виділеного дріжджами. Відповідно до цього із
30
загальної кількості азоту пива 3/4 доводиться на частку азоту сусла і 3/4 на
частку азоту дріжджів. Слід зазначити, що на роль дріжджового азоту в пиві
ще не зверталося достатньої уваги і що вид і властивості азоту, що
виділяється дріжджами в пиво, ще мало вивчені.
Процес бродіння не обмежується тільки перетворенням зброджування
вуглеводів в етиловий спирт і вуглекислоту. Вся колоїдна система сусла при
бродінні піддається різного роду впливам і змінам. Утворення спирту, ефірів
і зниження рН зброджуваного сусла сприяє коагуляції колоїдів. Важливим
процесом є коагуляція білкових речовин [26].
Внаслідок підвищення активної кислотності білкові речовини частково
денатуруються, частково втрачають свій заряд і флокулюють. На коагуляцію
колоїдів впливає характер поповерхні бродильних чанів або танків. Колоїди
пива заряджені позитивно. Якщо стінки бродильного танка заряджені
електростатично позитивно (наприклад, емаль), то однаково заряджені
колоїди пива відштовхуються від стінок і залишаються в пиві. Аналогічне
явище відбувається і з позитивно зарядженими бульбашками вуглекислоти.
При негативно заряджених стінках бродильного чана (наприклад,
парафін) на них відбувається адсорбція позитивно заряджених колоїдів,
розрядка і коагуляція. Точно так само негативно заряджений парафін
притягує позитивно заряджені бульбашки вуглекислоти, які після розрядки
виділяються. Такі стінки, з одного боку, прискорюють процес бродіння, а з
іншого, зменшують вміст колоїдів у пиві.
Коагуляція азотистих речовин і хмельових смол під час бродіння має
великий вплив на освітлення і смак пива: пиво легше і повніше освітлюється,
смак його стає м'якше.
Розчинення вуглекислоти.
Під час бродіння пиво насичується вуглекислотою і перенасичується,
якщо танк знаходиться під тиском. Після закінчення головного бродіння
нормальний вміст СО2 в молодому пиві становить 0,2% і після витримки в
лагірному відділенні при 0 °С і абсолютному тиску 1,28 бар (1,3 ат)
31
підвищується до 0,4-0,45%. Розчинність СО2, як і всіх газів, збільшується з
пониженням температури. Тому, щоб зберегти максимально можливу
кількість розчиненої вуглекислоти в молодому пиві, температуру в кінці
головного бродіння знижують.
З інших газів утворюється трохи Н2S. Утворення Н2S відбувається
завдяки редукуючої дії дріжджів на деякі складові частини сусла, що містять
сірку. Цей газ випаровується з вуглекислотою[26].
Піноутворення.
Утворина в ході бродіння вуглекислота спочатку розчиняється в
зброжувальному суслі, та в міру насичення сусла виділяється у вигляді
газових бульбашок. На поверхні газових бульбашок з'являється адсорбційний
шар з поверхневоактивних речовин (білки, пектин, хмелеві смоли). При
склеюванні окремих бульбашок виходять осередки піни. Поступово поверхня
сусла покривається шаром піни. Спочатку утворюється дрібнодисперсна
піна, а потім вона поступово переходить в грубодисперсну.
В ході бродіння зовнішній вигляд піни змінюється. Зовні ці зміни
характеризуються різною формою завитків. Зі зниженням інтенсивності
бродіння завитки обпадають і шар піни зменшується. В кінці головного
бродіння відбувається слабке виділення бульбашок вуглекислоти і зникнення
завитків. Поверхня молодого пива залишається покритою тонким шаром
піни, званим декою.
Зі зниженням рН зброджуваного сусла зменшується розчинність
хмельових смол, які виділяються з сусла, адсорбуючісь на дріжджових
клітинах і поверхні газових пухирків. Таким чином виділяється під час
головного бродіння близько 50% гірких речовин і також ще трохи при
витримці пива, і тим більше, чим довше витримка.
Бульбашки вуглекислоти і дріжджові клітини в сукупності
представляють велику поверхню. Поверхнево-активні колоїди сусла
адсорбуються поверхнею пухирців, концентруючись, при цьому частково
коагулюють і разом з пухирьками вуглекислоти надходять в завитки піни або
32
пінисту покришку (деку). У завитках піни знаходиться суміш різних колоїдів
- хмельових смол, дубильних речовин, білкових речовин, а також різних
суспензій і дріжджових клітин. Таким чином, виділені хмелеві гіркі речовини
частково знаходяться в піні, яку потрібно ретельно видаляти. При знятті піни
видаляються грубодисперсні частинки хмельових смол, які надавали б пиву
грубий і неприємний смак[26].
Необхідно, однак, пам'ятати, що з утворенням досить високої піни
виділяється багато колоїдних речовин, які обумовлюють піностійкість і
повноту смаку пива. Створюючи умови для утворення слабкоїпіни, уникають
надмірного виділення колоїдів.
Забарвлення пива при бродінні послаблюється, що пояснюється
виділенням барвних речовин в завитки.
Під час бродіння завжди виділяється щавлевокислий кальцій, який
знаходять у вигляді характерних кристалів на дріжджах і стінках бродильних
чанів і танків як складову частину «пивного каменю» [26].
33
2. ОБ´ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1 Об΄єкти дослідження
Ферментні препарати
Endozym Alphamyl SB1 (Эндозим Альфамил SB1).
Бактеріальна альфа-амілаза. Використовується при високих
температурах у варильному цеху під час затирання з метою прискорення
розщеплення крохмалю на мальтозу, розчинні декстрини та цукор.
Endozym Protease NP (Эндозим Протеаза NP).
Ферментний препарат на основі спеціального штаму Bacillus subtilis.
Містить високу концентрацію активної пептидази, що сприяє вивільненню
амінокислот і пептидів. Застосування цього ферменту дозволяє розщепити
білки які містяться в пивному суслі.
Дріжджі.
Fermolager Berlin (Фермолагер Берлин)
Дріжджі для низового бродіння, спеціально підібрані для виробництва
лагерного пива.
Препарат розроблений в Берлінському університеті. Висока зброжуєма
здатність, характерна для виробництва лагера з високим вмістом складних
ефірів фруктового характеру.
Хміль Промінь.
Гірко-ароматичний високосмольний сорт хмелю. Вміст альфа-кислот 5-
6%. Сорт має співвідношення кислот Бета до Альфі 0,5-0,6, що характеризує
його як сорт гіркого типу. Однак невисокий вміст когумулона в складі альфа
- кислот, наявність Фарнезе в ефірному маслі і співвідношення гумулен до
34
каріофілену більше 3 - характерно для ароматичних сортів хмелю.
Використовується як хміль подвійного призначення, як для гіркоти, так і для
аромату і надає пиву приємну благородну гіркоту. Аромат можна
охарактеризувати як пряно - квітковий з солодким фруктовим тоном.
Використовується для виробництва світлих і темних лагерів і елів.
2.2 Методи дослідження
Визначення якості помолу зерна[27]
Техніка аналізу. Наважку висипають на верхнє сито і розсів закривають
покришкою. Просіювання вручну проводять таким чином. Комплект сит з
наважкою поміщають на стіл з гладкою поверхнею або на скло і проводять
просіювання за допомогою кругових рухів (без струшувань). Розмах
коливань сит біля 10 см, тривалість просіювання 3 хв при 110-120 рухах за
хвилину. Виділені із проходу в піддон і із сходів з сит
фракції подрібненого зерна зважують на вагах.
Обробка результатів. Виділені фракції подрібненого зерна
зважують окремо і виражають у відсотках до маси взятої наважки.
Визначення титрованої кислотності з червоним фенолфталеїном
Техніка аналізу. 50 см3 лабораторного сусла, відміряного піпеткою в
конічну колбу, титрують розчином гідроксиду натрію концентрацією
0,1 моль/дм3 поки 4 краплі сусла, змішані на білій порцеляновій пластині з
2 краплями червоного фенолфталеїну, не перестануть його знебарвлювати.
Визначення кислотності можна проводити з використанням рН-метра.
При цьому титрування проводять до досягнення величини рН 8,3-8,5,
яка відповідає рН переходу забарвлення індикатора червоного
фенолфталеїну. Це забезпечує отримання близьких результатів з
використанням різних методів.
35
Обробка результатів. Кислотність лабораторного сусла Кис, см3
гідроксиду натрію концентрацією 1 моль/дм3 на 100 см3 сусла, розраховують
за формулою:
Кис = �� ⋅2
10
де V — кількість см3 гідроксиду натрію концентрацією 0,1 моль/дм3,
що пішла на титрування;
2— коефіцієнт перерахунку на 100 см3 сусла;
10 — коефіцієнт перерахунку гідроксиду натрію концентрацією 0,1
моль/дм3 на 1 моль/дм3.
Більш правильно перераховувати значення кислотності, отримане при
аналізі лабораторного сусла, на 100 г екстрактивних речовин солоду Кис100е.р,
см3 гідроксиду натрію концентрацією 1 моль/дм3 на 100 г екстрактивних
речовин, з використанням формули:
Кис = Кис∙100
100 е.р. е∙��
де е— концентрація сухих речовин в суслі, % мас.;
ρ— відносна густина сусла.
Як правило, кислотність становить 0,9-1,3 см3 розчину гідроксиду
натрію концентрацією 1 моль/дм3 на 100 см3 сусла (10,5-14 см3 гідроксиду
натрію на 100 г екстрактивних речовин).
Розходження між результатами двох паралельних визначень не
повинно перевищувати 0,1 см3 гідроксиду натрію на 100 см3 сусла.
Визначення кольоровості лабораторного сусла[27]
Метою роботи є опанування методикою визначення кольоровості сусла
колориметричним титруванням або за допомогою фотоелектроколориметра з
подальшим оцінюванням відповідності отриманого показника вимогам
стандарту.
36
Кольоровість характеризує той чи інший тип солоду. Її визначають в
лабораторному суслі, отриманому при визначенні екстрактивності солоду
стандартним методом.
Кольоровість визначають візуальним методом колориметричного
титрування або за допомогою фотоелектроколориметра.
Беруть два однакових стакана місткістю 100 см3. В один піпеткою
відмірюють 100 см3 лабораторного сусла, а в інший — 100 см3 дистильованої
води. Воду титрують із мікробюретки розчином йоду концентрацією 0,1
моль/дм3 при перемішуванні скляною поличкою до тих пір, поки забарвлення
в обох стаканах не стане однаковим. Якщо сусло дуже темне, його
розбавляють водою, і при розрахунках враховують ступінь розведення.
Більш правильно перераховувати величину кольоровості Колер, см3
розчину йоду концентрацією 0,1 моль/дм3 на 100 г екстрактивних речовин,
отриману при аналізі лабораторного сусла, за формулою:
Кол = Кол∙Ес
ер е∙��
де Кол — кольоровість солоду, визначена титруванням 100 см3 води,
см3 розчину йоду концентрацією 0,1 моль/дм3;
е — вміст екстрактивних речовин у лабораторному суслі, % мас.;
Ес — екстрактивність солоду на суху речовину,%;
ρ — відносна густина сусла.
Визначення масової частки СР у пивному суслі ареометричним
методом[27]
Ареометричний метод визначення масової частки сухих речовин
базується на залежності густини розчину від вмісту в ньому сухих речовин,
які визначають за допомогою ареометра. Дія ареометра заснована на
гідростатичному законі Архімеда, згідно з яким тіло, що занурене в рідину,
виштовхується силою, яка дорівнює масі рідини, що була витіснена.
37
Ареометр являє собою тіло, що плаває в рідині. При одній і тій самій масі
ареометра глибина його занурення і витіснений ним об'єм залежать тільки від
густини досліджуваного розчину. Чим вище густина рідини, тим менше
занурюється в неї ареометр і навпаки. Покази ареометру для світлих розчинів
знімають за нижнім меніском, а темних– за верхнім.
Ареометр -це скляна циліндрична посудина,запаяна з обох кінців.
Щоб визначити концентрацію СР, використовують ареометри, які
граду-йовані при температурі 20о С по розчинам чистої цукрози. Їх
специфічна назва
− цукромір.
Прилади і посуд:ваги лабораторні загального призначення,хімічний ста-
кан місткістю 100 см3, цукромір, термометр, лійка, циліндр місткістю 250
см3.
Техніка аналізу.Для аналізу використовують попередньо
профільтроване і охолоджене до температури 20о С сусло. Покази ареометра
при температурі 20о С вказують на вміст СР у суслі.
Визначення масової частки СР у пивному суслі
рефрактометричним методом[27]
Для аналізу використовують попередньо профільтроване і охолоджене
до температури 20оС сусло. Метод заснований на визначенні показника
заломлення і концентрації мелясного розчину за допомогою рефрактометра.
Техніка аналізу. Перед початком роботи перевіряють нульову точку
приладу. Для цього 2-3 краплі дистильованої води наносять на вимірювальну
призму. Поворотом рукоятки зміщують границю світла і тіні з трьома
штрихами. Ця границя повинна проходити через нульову поділку правої
шкали, яка градуйована в процентах цукрози, і поділку 1,333 лівої шкали –
значень показників заломлення.
Перевіривши нульову точку, визначають вміст СР у суслі. Для цього 2-
3 краплі розчину наносять на суху вимірювальну призму. Далі спостерігаючи
38
в окуляр зорової труби, зміщують рукоятку рефрактометра до сполучення
границі світла і тіні з візирною лінією сітки. Досягнувши такого положення
знімають покази за концентрацією розчину і значенням коефіцієнта за-
ломлення.
Визначення видимого та дійсного екстракту пива[24]
Метод заснований на визначенні екстрактивних речовин пива, яке зві-
льнене від діоксиду вуглецю, за відносною густиною.
Техніка аналізу. Для визначення видимого екстракту пиво,яке
попередньозвільнене від діоксиду вуглецю, наливають по стінці у циліндр,
вимірюють температуру, занурюють ареометр і визначають вміст сухих
речовин, враховуючи температуру проби.
Визначення вмісту спирту і дійсного екстракту у пиві
дистиляційним методом з використанням ареометру[27]
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.
Техніка аналізу. 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 при-ймальну колбу наливають 10-15 см3 дистильованої
води і занурюють у неї кінець трубки холодильника. Збирають прилад і
розпочинають перегонку, під час якої в холодильник безперервно подають
холодну воду.
Пиво в перегінній колбі нагрівають до кипіння і забезпечують його рів-
номірний рівень. Під час дистиляції слідкують за тим, щоб до стінок
39
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 за методикою 5.1. 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 pH сусла[27]
Метою роботи є поглиблення навичок роботи з рН-метрами різних
конструкцій з подальшим оцінюванням відповідності отриманого показника
вимогам стандарту.
Суть методу полягає в залежності сили електроструму між двома
електродами від показника рН розчину, в який вони занурені. Силу
електроструму заміряють системою з скляного електроду (вимірювальний) і
каломельного електроду (порівняльний).
Техніка аналізу. Перед початком вимірювань прилад прогрівають
протягом 60 хв. Прилад перевіряють по буферному розчину калію
фталевокислого концентрацією 0,05 моль/дм3, який має рН 4,0 при
температурі 20 °С.
Електроди перед зануренням в досліджувану рідину ретельно
промивають дистильованою водою, а потім декілька разів дослідною
рідиною. Температуру сусла доводять до температури 20±0,5 °С.
Електроди приладу занурюють в сусло. Перемикач «Межі
вимірювання» встановлюють в положення, що відповідає рН сусла, і роблять
відлік показань по шкалі приладу.
40
Обробка результатів. За кінцевий результат приймають середнє
арифметичне значення результатів двох паралельних вимірів рН, розбіжність
між якими не перевищує 0,1.
Результат виражають з точністю до першого десяткового знаку
Визначення «сирої» мальтози йодометричним методом[27]
Метою роботи є опанування методикою визначення «сирої» мальтози
йодометричним методом з подальшим оцінюванням відповідності
отриманого показника вимогам стандарту.
Мальтоза є основним цукром головного бродіння. Залежно від типу і
сорту пива вміст мальтози в суслі коливається від 65 до 80 % екстрактивних
речовин сусла. Відносно більше її міститься в суслі світлого пива (75-80 %) і
менше — темного пива (65-70 %).
Вміст «сирої» мальтози перераховують в г на 100 см3 сусла або в % від
екстракту.
Метод розроблений Вільштеттером і Шудлем, в його основу покладена
реакція окислення альдегідної групи цукрів у відповідну одноосновну
кислоту.
Наприклад, глюкоза окислюється в глюконову кислоту за рівнянням
СН2OH(СНОН)4СОН + J2 +2NaOH = СН2OH(СНОН)4СОOН + 2Na J + H2O.
За наведеним рівнянням окиснення цукрів протікає лише в слабо
лужному середовищі і при кімнатній температурі. Луг додають в кількості,
достатній для нейтралізації утворюваної кислоти, при цьому лужність
середовища не повинна перевищувати рН 9. Кетози за таких умов не
окиснюються, що дозволяє визначати глюкозу в присутності фруктози.
41
У сильнолужному середовищі і при підвищеній температурі альдози
окиснюються у двохосновні кислоти, відбувається також окислення кетоз, і
тому результати аналізу значно збільшуються.
Кількість окисленого цукру визначають за різницею між об’ємом
розчину йоду, взятого на окиснення цукру, і об’ємом його надлишку.
Надлишок йоду визначають титруванням тіосульфатом натрію в кислому
середовищі в присутності крохмалю.
Кислоту перед титруванням додають в чіткій кількості, оскільки в
сильнокислому середовищі утворилися при окисленні цукрів йодид і йодат
натрію, які, вступаючи в реакцію з кислотою, вивільняють вільний йод за
реакцією:
NaJО3 + 5NaJ + 3H2SO4 = 3J2 + 3Na2SO4 + 3H2O.
Цей йод також відтитровується тіосульфатом натрію, тому результати
аналізу сильно занижаються.
Індикатор крохмаль додають в кінці титрування, коли розчин набуває
світло-жовтого забарвлення, щоб зменшити на ньому адсорбцію йоду.
Вміст мальтози в аналізованій пробі розраховують за рівнянням реакції
окиснення, з якої видно, що на окислення однієї молекули цукру іде 2 атома
йоду. Для мальтози 342:2=171 г, де 342 — маса молекули мальтози. Отже, 1
см3 розчину йоду концентрацією 0,1 моль/дм3 еквівалентний 0,0171 г
мальтози.
Для аналізу готують розчини, що містять не більше 0,5 % цукру. Метод
широко використовують для визначення редукуючих цукрів.
Техніка аналізу. У мірну колбу на 250 см3 піпеткою відміряють 10 см3
сусла, об’єм колби доводять до мітки дистильованою водою і перемішують.
50 см3 розчину піпеткою вносять в конічну колбу, сюди із бюретки
додають 25 см3 розчину йоду концентрацією 0,1 моль/дм3 і з бюретки 3 см3
розчину лугу концентрацією 1 моль/дм3. Колбу покривають склом, вміст
42
колби перемішують і ставлять у темне місце, щоб уникнути зворотних
фотохімічних процесів.
Через 20 хв до суміші додають 4,5 см3 розчину сірчаної кислоти
концентрацією 1 моль/дм3 і титрують розчином тіосульфату натрію
концентрацією 0,1 моль/дм3 до світло-жовтого забарвлення. Після чого
додають кілька крапель індикатора 1 % розчину крохмалю і повільно, при
енергійному перемішування, по краплях титрують розчином тіосульфату
натрію до зникнення синього забарвлення крохмалю.
Вміст мальтози М, г/100 см3 сусла, розраховують за формулою:
М = (��1−��2)0.0171∙100��
��
де V1 — об’єм розчину йоду концентрацією 0,1 моль/дм3 взятий на
реакцію окиснення, см3;
V2 — об’єм розчину тіосульфату натрію концентрацією 0,1 моль/дм3,
який пішов на титрування надлишку йоду, см3;
n — коефіцієнт розведення сусла;
V — об’єм розчину сусла, взятий на реакцію окиснення, см3.
Визначення піностійкості і висоти піни[27].
Під стійкістю піни розуміють час, який минув з моменту її виникнення
до повного руйнування.
Техніка аналізу. У чистий скляний стакан наливають пиво з
температурою 12 °С з висоти 25 мм (відстань від горловини пляшки до
верхнього краю посудини). Наливання припиняють коли верхня поверхня
піни, зрівняється з верхнім краєм стакану. Лінійкою відміряють висоту піни,
а секундоміром – час опадання піни. Контроль часу припиняють з
утворенням на поверхні піни невеликих вільних ділянок. Стійкість піни
виражають у хвилинах.
43
Органолептичні показники якості пива
Характеристика показника
Назва Фільтроване пиво Фільтроване пиво:
показника освітлене, неосвітлене
світле напівтемне темне світле напівт темне
емне
Прозора піниста
рідина, без сторонніх
Зовнішній Прозора піниста рідина, без осаду включень, не властивих
вигляд та сторонніх включень продукту (допускається
наявність дріжджового
осаду та слабка
опалесценція)
Повний
Солодо солодовий
вий та Солодовий смак із яск
хмельо смак із раво вира
вий присмаком женим Чистий смак збродженого
смак карамельно карамельн солодового напою з
Смак з гірко го солоду, им хмельовою гіркотою та
тою, що приємною смаком, присмаком дріжджів.
відповід гіркотою, при Сторонній присмак не
а що відпові ємною допускається
є сорту дає сорту гірко
пива пива тою, що
відповідає
сорту пива
Аромат збродженого напою.
Аромат, що відповідає сорту пива, Допускається слабкий
Аромат чистий, без сторонніх запахів та дріжджовий аромат.
присмаку Сторонній запах не
допускається.
Пиво з масовою часткою сухих речовин у початковому суслі
від 8 до 11,5 %: висота піни, не менше, мм – 20,0; піностійкість,
Піноутво- не менше, хв – 2,0.
рення 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
44
3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
Метою роботи є дослідити вплив ферментних препаратів на якість
пива.
На першому етапі підбирали ступінь подрібнення зерна, встановили
вплив ФП Endozym Alphamyl SB1 на технологічні показники процесу
затирання пивного сусла та визначили оптимальні умови процесу.
Endozym Alphamyl SB1 (Эндозим Альфамил SB1).
Бактеріальна альфа-амілаза. Використовується при високих
температурах у варильному цеху під час затирання з метою прискорення
розщеплення крохмалю на мальтозу, розчинні декстрини та цукор.
Під час дослідження подрібнення проводили на млині. Для
вимірювання помелу використовували сита, просіювання зразків через які
дозволяє визначити відсоток тих чи інших фракцій в помелі.
Для точних вимірів використовували 4 сита з розміром осередків 2 мм,
1,5 мм, 1 мм, 0,5 мм. Помел солоду поміщається на піраміду з цих сит, після
чого його просівають і зважують зібрані на тому чи іншому ситі фракції.
І помел.
Сито, мм 2,0мм 1,5мм 1,0 мм 0,5 мм Схід
Фракції, % 8 60 24 5 3
ІІ помел.
Сито, мм 2,0мм 1,5мм 1,0 мм 0,5 мм Схід
Фракції, % 1 53 26 8 12
ІІІ помел.
Сито, мм 2,0мм 1,5мм 1,0 мм 0,5 мм Схід
Фракції, % 3 68 15 2 2
45
В помелах визначали екстрактивність і час фільтрації сусла.
Таблиця3.1 - Якість помелу
Помел Екстрактивність, Фільтрація,
% хв
І помел 90 87
ІІ помел 93 102
ІІІ помел 81 84
Виходячи з отриманих даних можна зробити висновок, що найкращі
показники у І-го та ІІ помелу, але у ІІ-го помелу збільшився час фільтрації.
Затор готували із світлого солоду і з додаванням ячменю в
співвідношенні 3:1 (75% солоду і 25% ячменю). Затор готували настійним
способом.
До подрібненого солоду з ячменем додали нагріту воду (1:4)
температурою 45оС при постійному перемішуванні витримували 30 хв.
(цитазна пауза). Далі підігрівали до температури 50-52оС, витримували 15 хв.
(білкова пауза), далі – до температури 63-65оС з витримкою 20 хв. (мальтозна
пауза) з подальшим нагрівом до температури 70-72оС і витримкою затору до
оцукрення, але не більше 60 хв. Після оцукрення підігрівали затір до
температури 75оС і фільтрували. Ферментні препарати вносили в період
цитазної паузи.
Охмеління сусла проводили хмелем Промінь.
Гірко-ароматичний високосмольний сорт хмелю. Вміст альфа-кислот 5-
6%. Сорт має співвідношення кислот Бета до Альфі 0,5-0,6, що характеризує
його як сорт гіркого типу. Однак невисокий вміст когумулона в складі альфа
- кислот, наявність Фарнезе в ефірному маслі і співвідношення гумулен до
каріофілену більше 3 - характерно для ароматичних сортів хмелю.
Використовується як хміль подвійного призначення, як для гіркоти, так і для
аромату і надає пиву приємну благородну гіркоту. Аромат можна
46
охарактеризувати як пряно - квітковий з солодким фруктовим тоном.
Використовується для виробництва світлих і темних лагерів і елів.
Хміль додавали в два прийоми в кількості 22 г на 1 дал пива. Першу
порцію 80% вносили через 15 хв після початку кип’ятіння, другу порцію в
кількості 25 % вносили за 10 хв до кінця кип’ятіння. Тривалість кип’ятіння
60 хв.
В готовому пивному суслі визначали: екстрактивність та тривалість
оцукрювання, тривалість фільтрування і якість фільтрату, вміст мальтози у
суслі, кислотність, колірність, в'язкість.
Наступним етапом нашої роботи, було визначення оптимальної дози
ферментного препарату для І і ІІ помелу.
Таблиця3.2 – Оптимальна доза ферментного препарату для І помелу
Показники сусла Концентрація ФП, г/дал
0 0,03 0,05 0,07
Тривалість оцукрювання, хв. 25 22 21 22
Швидкість фільтрації, см3/хв 23 20 15 16
Густина сусла, г/см3 1,0467 1,0466 1,0467 1,0471
Вміст сухих речовин, % 11,6 11,5 11,6 11,7
Екстрактивність, % 76,5 77,3 78,1 78,0
Вміст мальтози, % мас 6,4 6,5 6,8 6,9
Кислотність, мл 1н 0,89 0,83 0,85 0,9
NаОН/100 мл
Колір, мл.р-ну І2 на 100 мл 0,32 0,30 0,31 0,29
47
25
20
15
10
ТТррииввааллііссттьь фоцілуьктррюувваанннняя,, ххвв5
0
0 0.03 0.05 0.07
Дозування ФП, г/дал
Рисунок 3.1 - Залежність фільтрації та оцукрювання від дози ФП
Тривалість оцукрювання при дозуванні ферментного препарату 0,05
г/дал зменшилася на 16%, тривалість фільтрації на 35%.
78.5
78
77.5
77
76.5 Екстрактивність, %
76
75.5
0 До0з.0у3вання ФП,0г./0д5ал 0.07
Рисунок 3.2– Залежність екстрактивності від дози ФП
Екстрактивність при дозуванні ферментного препарату 0,05 г/дал
збільшилася на 2%
48
Y Axis
66
6.
..8
9
6.76 6
6..45 Вміст мальтози, %
66.36..21
0 Д0о.0з3ування ФП, г0/.д05ал 0.07
Рисунок3.3 – Залежність вмісту мальтози від дози ФП
Мальтоза при дозуванні ферментного препарату 0,07 г/дал збільшилася
на 8%
Таблиця 3.3– Оптимальна доза ферментного препарату для ІІ помелу
Показники сусла Концентрація ФП, г/дал
0 0,03 0,05 0,07
Тривалість оцукрювання, хв. 20 12 12 11
Швидкість фільтрації, см3/хв 32 28 25 26
Густина сусла, г/см3 1,0442 1,0433 1,0437 1,0433
Вміст сухих речовин, % 11,0 10,8 10,9 10,8
Екстрактивність, % 77,3 78,1 79,8 79,2
Вміст мальтози, % мас 6,4 6,6 6,8 6,7
Кислотність, мл 1н 0,92 0,98 0,98 0,97
NаОН/100 мл
Колір, мл.р-ну І2 на 100 мл 0,41 0,46 0,48 0,48
49
35
30
25
20
15
10 ТТррииввааллііссттьь фоцілуьктррюувваанннняя,, ххвв5
0
0 0.03 0.05 0.07
Концентрація ФП, г/дал
Рисунок 3.4 - Залежність фільтрації та оцукрювання від дози ФП
Тривалість оцукрювання при дозуванні ферментного препарату 0,07
г/дал зменшилася на 45%, тривалість фільтрації на 22%.
798.50
7877.5
9
77.58 Екстрактивність, %
7677.5
7
6
0 Д0о.0зу3вання ФП, 0г/.0д5ал 0.07
Рисунок3.5 – Залежність екстрактивності від дози ФП
Екстрактивність при дозуванні ферментного препарату 0,05 г/дал
збільшилася на 22%
50
6.8
6.7
6.6
6.5
6.4 Вміст мальтози, %
6.3
6.2
0 Д0о.0з3ування ФП, г0/.д05ал 0.07
Рисунок 3.6 – Залежність вмісту мальтози від дози ФП
Мальтоза при дозуванні ферментного препарату 0,05 г/дал збільшилася
на 6%
Таблиця 3.4– Показники якості сусла при дозуванні ФП 0,05 г/дал
Показники І помел ІІ помел Ефект,%
Тривалість 21 12 43(+)
оцукрювання, хв.
Швидкість 15 25 40(-)
фільтрації, см3/хв
Екстрактивність, % 78,1 79,8 2 (+)
Вміст мальтози, % 6,8 6,8 0
мас
35
30
25
20 Тпроимвеаллуість оцукрювання І
15
10 Тпроимвеаллуі
,схтьв, х фільтрування І
5 Тпривалість
в оцукрювання ІІ
0
0 0.03 Тпр
оимвеаллу, хв
0.05 0.07 омелуі,схтьв фільтрування ІІ
Дозування ФП, г/дал
Рисунок 3.7– Тривалість оцукрювання в залежності від якості помелу
51
80
79
78
77
76 ЕЕккссттррааккттииввннііссттьь ІІІппооммееллуу,,%%2
75
74
0 0.03 0.05 0.07
Дозування ФП, г/дал
Рисунок3.8 – Екстрактивність в залежності від якості помелу
7
6.9
6.8
6.7
6.6
6.5
6.4 ВВмміісст м6.3 т мааллььттооззии ІІ ппооммееллуу,, %%2
6.2
6.1
0 0.03 0.05 0.07
Дозування ФП, г/дал
Рисунок 3.9– Вміст мальтози в залежності від якості помелу
Проаналізувавши отриманні данні можна зробити висновок, що
найкраще показники сусла у помела ІІ при концентрації ФП 0,05 г/дал.
Тривалість оцукрювання зменшилася на 43%, екстрактивність збільшилась
на 2%.
У другій частині роботи досліджували вплив ферментних препаратів на
процес бродіння пивного сусла.
Ферменти на стадії бродіння додаються за різних причин, а саме для
поліпшення якості пива, збільшення економії виробництва, скорочення та
прискорення процесу, отримання нових типів пива, тому правильний вибір
ферментів є необхідною частиною роботи. При цьому важливо визначити
особливу специфічність дії кожного з ферментів.
52
Для збродження пива використовували дріжджі Fermolager Berlin.
Fermolager Berlin (Фермолагер Берлин)
Дріжджі для низового бродіння, спеціально підібрані для виробництва
лагерного пива.
Препарат розроблений в Берлінському університеті. Висока зброжуєма
здатність, характерна для виробництва лагера з високим вмістом складних
ефірів фруктового характеру.
З метою дослідження впливу ферментних препаратів на колоїдну
стійкості пива було обрано препарат закордонного виробництва Endozym
Protease NP (Эндозим Протеаза NP).
Ферментний препарат на основі спеціального штаму Bacillus subtilis.
Містить високу концентрацію активної пептидази, що сприяє вивільненню
амінокислот і пептидів. Застосування цього ферменту дозволяє розщепити
білки які містяться в пивному суслі.
Перед початком бродіння в сусло вносили ферментний препарат в
кількості 0,01г/дал, 0,02 г/дал, 0,03 г/дал. Для порівняння, використовували
контрольний зразок без внесення ферментних препаратів.
Бродіння проводили протягом 7 діб при температурі 7 °С. Дріжджі
додавали в кількості 0,2г/дал.
Динаміка зброджування пивного сусла наведена в таблиці 3.5
Таблиця 3.5 - Динаміка зброджування пивного сусла
Доза ФП, Тривалість зброджування, год
г/дал 0 24 48 72 96 120 144 168
Контроль 10,9 10,7 10,0 9,2 9,0 8,2 7,9 7,0
0,01 10,9 10,3 9,6 8,8 8,2 7,8 7,0 6,2
0,02 10,9 10,0 9,2 8,0 7,3 6,1 5,8 5,2
0,03 10,9 9,3 8,8 7,5 6,0 5,9 5,5 5,5
53
12
10
8
6 ККооцнтр4 Коцеен
оль
нттррааццііяя ФФПП 00,01г/дал2 Коцентрація ФП 0,,0032гг//ддаалл
0
0 24 48 72 96 120 144 168
Тривалість бродіння, год
Рисунок 3.10– Вміст сухих речовин залежно від тривалості бродіння.
Аналіз отриманих даних показав, що при концентрації 0,02 г/дал
відбувається більш глибоке зброджування сухих речовин.
При аналізі пива отримали данні, що наведені в таблиці 3.6
Таблиця3.6 - Порівняльні характеристики пива
Показники Контроль Доза ФП, г/дал
0,01 0,02 0,03
Вміст сухих речовин, % 7,0 6,2 5,2 5,5
Вміст спирту, % об. 2,0 2,6 3,2 2,9
Кислотність, 0,1 н. р-н 2,0 1,9 1,8 2,0
NаОН/ 100 см3
рН 4,85 4,82 4,78 4,8
Висота піни, мм. 56 56 58 58
Стійкість піни, хв. 5,8 6,0 6,0 5,9
Кольоровість, 0,1 нр-н І2 1,4 1,4 1,3 1,3
на 100 см3
8
6
4
2 ВВмміісстт ссупхиирхтур,е%човин, %
0
0 0.01 0.02 0.03
Дозування ФП, г/дал
Рисунок3.11 – Вміст спирту і сухих речовин в залежності від
тривалості бродіння
54
Вміст сухих речовин, %
При дозуванні 0,02 г/дал сусла ферментного препарату отримали
найбільше етилового спирту в пиві – 3,2 % об.
Також в усіх 4-х зразках пива було проведено органолептичний аналіз,
результати наведені на рисунку
Контрольний зразок - без внесення ферментних препаратів.
Зразок 1 – з додаванням 0,01 г/дал ферментного препарату.
Зразок 2 – з додаванням 0,02 г/дал ферментного препарату.
Зразок 3 – з додаванням 0,03 г/дал ферментного препарату.
Показники Контроль Зразок 1 Зразок 2 Зразок 3
Аромат 4 4 4 3
Колір 3 4 3 3
Піностійкість 3 4 5 4
Прозорість 3 3 5 5
Смак 4 4 3 3
Всього балів 17 19 20 18
а5ромат
4
3
смак 2 колір
1 кзроанзторкол1ьний0
ззррааззоокк32
прозорість піностійкість
Рисунок3.12 - Профілографа органічної оцінки пива
За органолептичними показниками найкращі результати отримало пиво
з додаванням ферментних препаратів в кількості 0,02 г/дал. Зразок 3
55
відрізняється більш гармонійним смаком, з м’якою хмельовою гіркотою,
чистим запахом, солом’яним кольором.
Стійкість пива визначали за кислотністю, пиво витримували при
температурі 20 °С.
Таблиця 3.7– Залежність стійкості пива від дози ФП
Показник Тривалість витримки, діб
1 2 3 4 5
Контроль 2,0 2,0 1,8 1,2 0,6
Зразок 1 1,9 1,9 1,8 1,8 1,3
Зразок 2 1,8 1,8 1,7 1,6 1,2
Зразок 3 2,0 1,9 1,9 1,8 1,6
2.5
2
1.5
1 зКроанзраз
торкол1ь
0.5 зраззоокк 23
0
1 2 3 4 5
Тривалість , доб
Рисунок 3.13 - Залежність кислотності від тривалості витримки.
У контрольного зразка (пиво без ФП) кислотність на 3 добу вже мала
показник нижчий від показника згідно ДСТУ 3999:2015 (кислотність згідно
ДСТУ – 1,3-2,8 0,1 н. р-н NаОН / 100 см3), стійкість такого пива складає – 3
доби.
У 1 зразка стійкість – 5 діб, 2 зразка - 4 доби, 3 зразка - 5 діб.
В результаті отриманих даних можна зробити висновок, що при внесені
ферментних препаратів нового покоління можна покращити якість напою та
збільшити термін зберігання.
56
4 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
4.1 Принципово-технологічна схема
Солод Ячмінь
Повітря Очистка Домішки
Подрібнення
Пара Затирання
Ферментні препарати
Промивні води Фільтрація Пивна дробина
Хміль Приготування сусла Хмельова дробина
Пара
Хладоагент Охолодження
Холодна вода
Дріжджі Головне бродіння Надлишкові дріжджі
Хладоагент
Хладоагент Доброджуванн
Ферментні препарати
Кізельгур Фільтрація Відпрацьований кізельгур
СО2 Сатурація
Розлив
Готовий напій
57
4.2. Опис апаратурно-технологічної схеми
Дроблення солоду[15]
Щоб при затиранні дати ферментам солоду можливість впливати на
речовини солоду та їх розщепити, солод слід подрібнити. Цей процес
називається дробленням. Кількість солоду, що застосовується для варіння,
називається засипом.
Дроблення - це процес механічного подрібнення, при якому, однак, слід
по можливості зберегти оболонки для подальшого їх використання як
фільтруючого матеріалу при фільтруванні затору.
При подрібненні слід враховувати ряд параметрів, але перш ніж
дробити солод, засип виважують на вагах.
У дробарці солод подрібнюють. По характеру процесу розрізняють:
− дробарки сухого помелу;
− дробарки мокрого помелу;
− молоткові дробарки.
Подрібнення солоду залежить від його розчинення. Краще розчинений
солод не надає при дробленні великого опору вальцям, оскільки вміст зерна
крихкий і пухкий. Тому при добре розчиненому солоді зростає вміст
борошна і дрібної крупки. У них добре проникають ферменти і пізніше у
варильному цеху екстрактивні речовини легко переходять у розчин. Погано
розчинені кінчики зерен або в цілому зерна погано розчиненого солоду
мають підвищену твердість і не так легко дробляться, що помітно по
збільшенню вмісту великої крупки. Оскільки вона відстає за рівнем
внутрішніх перетворень, їй ще потрібно інтенсивне ферментативне
розщеплення. Велика крупка важко віддає свій екстракт, і тому якщо вона у
варильному цеху була розщеплена не повністю, слід зважати на менший
вихід, тобто чим гірше розчинений солод, тим дрібніше його треба дробити.
58
Затирання
Затирання - найважливіший процес при виробництві сусла. При
затиранні помел і вода перемішуються (затираються), компоненти солоду
переходять в розчин і стають речовинами екстракту.
При затиранні вирішальне значення набуває процесу перетворення
речовин.
Мета затирання[15]
Більшість компонентів подрібленого солоду не розчиняються власними
силами, а пиво можуть перейти лише розчинні речовини. Тому при затиранні
необхідно перевести нерозчинні речовини помелу в розчинні.
Усі речовини, що переходять у розчин, називаються екстрактом.
Розчинними речовинами є, наприклад, цукру, декстрини, мінеральні
речовини та певні білки. До нерозчинних речовин відносяться крохмаль,
целюлоза, частина високомолекулярних білків та інші сполуки, які після
закінчення процесу фільтрування залишаються у вигляді дробини.
З економічних міркувань більшість нерозчинних сполук намагаються
перевести в розчинні, щоб отримати якнайбільше екстракту.
Однак має значення не тільки кількісний вміст, але і якість екстракту,
так як присутність певних сполук (наприклад, дубильних речовин з
оболонок) дуже небажано, тоді як інші сполуки (наприклад, певні цукру або
продукти розщеплення білків ) досконало необхідні.
Мета затирання полягає в тому, щоб розщепити крохмаль в цукри і
розчинні декстрини без залишку. При цьому утворюються й інші
екстрактивні речовини. Основна кількість екстракту утворюється при
затиранні насамперед завдяки дії ферментів, які можуть діяти при
оптимальних для них температурах.
При виробництві пива можна застосовувати ферментні препарати,
особливо коли пиво виробляють із додаванням несолодженої сировини понад
15%.
59
Цілеспрямоване застосування ферментів при виробництві пива за інших
рівних умов дає ряд переваг, а саме:
− ферментні препарати мають виражену специфічність до
субстрату та реакціям;
− при середніх температурах вони мають високу швидкість реакції;
− вони забезпечують кероване та швидке проведення реакцій;
− вони можуть готуватися технічно абсолютно чистими.
Ферментами, що готуються з цвілевих грибів або бактерій, є:
− амілази - для стимулювання розщеплення крохмалю у
варильному цеху при великому вмісті несолодженої сировини і
для повного розщеплення білка при виробництві бідного
вуглеводами пива (Дієтичне пиво);
− протеази – для посилення розщеплення білка та підвищення
вмісту вільних амінокислот;
− глюканази - для розщеплення у варочному цеху
високомолекулярних глюканів або для виключення проблем з
фільтруванням;
− декарбоксилази – для запобігання утворення діацетилу при
бродінні.
Ферменти мікроорганічного походження, організовані інакше, ніж
ферменти ячменю і солоду, і тому порівняно з ферментами солоду вони
мають інший температурний і рН-оптимум.
Фільтрування затору[15]
Наприкінці процесу затирання затор складається із суміші розчинених і
нерозчинених у воді речовин.
Водний розчин екстрактивних речовин називається суслом, а
нерозчинену частину називають дробиною. Дробина переважно складається з
м'якинних оболонок, зародків та інших речовин, не розчинених при
затиранні.
60
Для виробництва пива використовують лише сусло, яке має бути
відокремлено від дробини можливо ретельніше. Подібний процес поділу фаз
називають фільтруванням затору.
При фільтруванні затору екстракт повинен бути отриманий якомога
повніше.
Фільтрування затору є процесом, при якому дробина бере на себе роль
фільтруючого матеріалу. Фільтрування затору проходить у дві окремі фази,
що йдуть одна за одною, а саме:
− збирання першого сусла;
− вилуговування дробини шляхом вимивання затриманих у ній
екстрактивних речовин (промивні води).
Кип'ятіння сусла[15]
Отримане у процесі фільтрування сусло кип'ятять протягом 1-2 годин з
додаванням хмелю.
При кип'ятінні сусла в нього переходять гіркі та ароматичні речовини
хмелю, одночасно коагулюють білки.
Кип'ятіння сусла ведуть у сусловарильних котлах, у яких створюються
умови для інтенсивного кип'ятіння сусла. Кінцевим продуктом після стадії
кип'ятіння є гаряче охмелене сусло.
Процеси, що відбуваються під час кип'ятіння сусла
При кип'ятінні сусла відбувається ряд таких важливих процесів:
− розчинення та перетворення компонентів хмелю;
− утворення та коагуляція конгломератів білкових і дубильних
речовин;
− випарювання води;
− стерилізація сусла;
− руйнування всіх ферментів;
− підвищення кольоровості сусла;
− підвищення кислотності сусла;
61
− утворення редукуючих речовин;
− зміна вмісту в суслі димітілсульфіду (ДМС) та інших летких
речовин.
Бродіння сусла
Для перетворення сусла на пиво цукор, що міститься в суслі, повинен
бути зброджений ферментами дріжджів на етанол і вуглекислоту.
При цьому виникають побічні продукти бродіння, які суттєво
впливають на смак, запах та інші споживчі властивості пива. Утворення та
часткове розщеплення цих побічних продуктів тісно пов'язане з обміном
речовин дріжджів і може розглядатися тільки разом з ним.
Зброджування та дозрівання пива відбувається на багатьох пивоварних
підприємствах за класичним способом у бродильному та лагірному відділені.
На підприємствах, оснащених сучасним обладнанням, бродіння та
дозрівання проводиться в циліндроконічних танках (ЦКТ).
Після завершення бродіння, дозрівання та доброжування пиво
фільтрують і піддають біологічної та колоїдної стабілізації.
4.3 Розрахунок продуктів
Розрахунки продуктів виробництва пива здійснений за методикою,
викладеною в навчальному посібнику [1, с.64 - 81].
Розрахунок продуктів виробництва Жигулівського пива
Визначення виходу екстракту у варильному відділенні із 100 кг
зернової сировини
Жигулівське пиво готують із 75 % світлого солоду і 25 % ячменю.
Отже, маса солоду 75 кг, маса ячменю 25 кг.
Втрати при поліруванні складають 0,5% маси солоду [1, с. 80], тобто
75·0,5/100 = 0,375 кг.
Кількість полірованого солоду:
62
75(100 – 0,5) / 100 = 74,63 кг.
При вологості світлого солоду - 5,5 % і ячменю - 14,5 % кількість
сухих речовин:
в солоді
74,63·(100 – 5,5) / 100 = 70,52 кг;
в ячмені
25·(100 – 14,5) / 100 = 21,38 кг.
Вміст екстрактивних речовин в сировині при екстрактивності світлого
солоду 76% й ячменю 75% маси сухих речовин:
в солоді
70,52·76/100 = 53,60 кг;
в ячмені
21,38·75/100 = 16,04 кг.
Загальна кількість:
сухих речовин 70,52 + 21,38 = 91,90 кг.
екстрактивних речовин
53,60 + 16,04 = 69,64 кг;
Втрати екстракту у варильному цеху дорівнюють 2,6% до маси зерно
продуктів [1,с.65],
або
100·2,6 / 100 = 2,6 кг.
Отже, в сусло перейде екстрактивних речовин
63
69,64 – 2,6 = 67,04 кг.
Визначення кількості проміжних продуктів і готового пива.
У гаряче сусло у відповідності з розрахунком переходить 67,04 кг
екстрактивних речовин.
Маса сусла визначається співвідношенням кількості екстрактивних
речовин до масового відсотка речовин у початковому суслі, поділеній на 100.
Масова частка СР в початковому суслі для Жигулівського пива – 11%,
густина сусла при 20 ºС дорівнює 1,0442 кг/л [7, с.353]
Таким чином, маса сусла
67,04·100 / 11=609,45кг.
об’єм сусла при 20 ºС
609,45 / 1,0442·10 = 63,64 дал,
Коефіцієнт об’ємного розширення при нагріванні сусла до 100 ºС
дорівнює 1,04. З урахуванням цього коефіцієнта об’єм гарячого сусла
дорівнює
63,64· 1,04 = 66,19 дал.
Втрати сусла у варильному цеху з солодовою та хмелевою дробиною на
стадії освітлення і охолодження сусла дорівнюють 6 % об’єму гарячого
сусла.
Об’єм холодного сусла.
66,19·(100-6) / 100 =62,22 дал.
Кількість не фільтрованого і фільтрованого пива залежить від способу
зброджування пивного сусла.
При зброджуванні Жигулівського пива в ЦКБА втрати у відділенні
бродіння й доброджування пива та відділенні фільтрування складають 4,65%
64
об’єму холодного сусла, в тому числі втрати при фільтруванні – 1,55% [1,
с.66].
Втрати при бродінні й доброджу ванні
4,65 – 1,55 = 3,1 %,
об’єм нефільтрованого пива
62,22·(100 – 3,1) / 100 = 60,29 дал,
а об’єм фільтрованого пива
62,22·(100 – 4,65) / 100 = 59,33 дал.
Втрати товарного (готового) пива при розливанні в пляшки дорівнюють
2%, в кеги 0,5% [1, с.66]. Передбачається, що 60% Жигулівського пива
розливається в пляшки і 40% у кеги. Втрати пива в середньому складають
(2·60) + (0,5·40) / 100 = 1,4%.
Кількість товарного пива
59,33 (100 – 1,4) / 100 = 58,50дал.
Загальні видимі втрати рідкої фази визначаються за різницею між
об’ємом гарячого сусла і товарного пива і складають:
66,19 – 58,5 = 7,69 дал;
або по відношенню до об’єму гарячого сусла:
7,69·100/66,19 = 11,62%.
Визначення витрати хмелю
Витрата хмелю визначається за нормами, розрахованими з урахуванням
масової частки в хмелі a - кислот і вологи.
65
Норма витрати повітряно-сухого хмелю на 1 дал пива розраховується за
формулою
Х = Гс ·106 / (α + 1)(100 – w)(100 – В),
де Гс = 0,62 г/дал – норма гірких речовин на 1 дал гарячого сусла
Жигулівського пива [1, с.77];
α = 3,7 % до маси СР – масова частка α – кислот в хмелі;
1 – величина гіркоти β – фракції в хмелі, % до маси СР;
W = 14,0 % - масова частка вологи в хмелі;
В = 11,62 % - втрати рідкої фази.
Тоді витрати хмелю на 1 дал пива
0,62 106/(3,7 + 1)(100 – 14)(100 – 11,62) = 17,36 г/дал,
а на 100 кг зерно продуктів
58,50·17,36/1000 = 1,02 кг.
Визначення кількості відходів
Кількість відходів на 100 кг зерно продуктів для Жигулівського пива
складає [1, с.80]:
дробини солодової вологістю 88 % - 201,4 кг;
дробини хмелевої вологістю 85 % - 4,9 кг;
відстою білкового вологістю 80 % - 1,75 кг.
Кількість надлишкових дріжджів вологістю 88% при зброджуванні й
доброджу ванні пива в ЦКБА складає 2 л на 10 дал зброджуваного сусла [1,
с.80]
Тоді кількість надлишкових дріжджів на 100 кг зернової сировини
складе:
62,21·2/10 = 12,44 л.
66
На 1 дал готового пива при головному бродінні виділяється 150 г
діоксиду вуглецю [1, с.80], який може утилізуватись.
Кількість виправного брак пива із цеху розливання складає 2% за всіма
сортами пива [1, с.80], його об’єм на 1 дал складає 0,2 л.
Дані, одержані при розрахунку на 100 кг зернової сировини, на 1 дал
пива і на річну продуктивність, наведені в таблиці 4.1.
При розрахунку на 1 дал пива кількість кожного продукту ділять на
кількість товарного пива, яке одержують із 100 кг зерно продуктів.
Помножуючи кількість продуктів, потрібних для одержання 1 дал пива, на
його річний випуск, одержують річну кількість сировини, проміжних
продуктів і відходів.
Розрахунок необхідної кількості ферментних препаратів
В зв´язку з використанням підвищеної кількості несолодженої
сировини використовуємо ферментні препарати.
При затиранні затору використовуємо Endozym Alphamyl SB1 норма
задачі яких становить 0,05 г на 1 дал.
Також для кращого освітлення і фільтрації у лагерні апарати
задають Endozym Protease NP з розрахунку 0,02 г/дал.
Розрахуємо необхідну кількість гіпсу яку необхідно внести у
воду для приготування затору
Необхідну кількість гіпсу визначають за формулою :
Н = ( Р + З ) М q ,
2000
де Р – різниця між лужністю води і вмістом у ній кальцію і лугу ,
мг-екв/л. ;
З – надлишок кальцію , мг-ек/л ;
М – молекулярна маса гіпсу , г ;
q – гідромодуль затору .
67
Приймаємо, що загальна жорсткість води 7,5 мг-ек/л, вміст кальцію - 3,4
мг-ек/л і лужність води становить 5,2 мг-ек/л , підставивши значення у
формулу одержимо:
Н = ( (5,2 – 3,4 ) + 3,4) 172 4 = 1,79кг/т
2000
Таблиця 4.1 - Норми витрати сировини і продуктів для виробництва
Жигулівського пива.
Сировина і продукти На 100 кг На 1 дал
зернової
сировини
Зернова сировина, кг
Солод світлий 75,0 1,285
Ячмінь 25,0 0,427
Усього 100,0 1,709
Інші види сировини, кг
Хміль 1,02 0,0174
Проміжні продукти і товарне пиво, дал
Сусло гаряче 66,19 1,134
Сусло холодне 62,21 1,063
Пиво нефільтроване 60,29 1,031
Пиво фільтроване 59,33 1,014
Пиво товарне 58,5 1,000
Відходи, кг
Дробина солодова 201,4 3,443
Дробина хмелева 4,9 0,084
Відстій білковий 1,75 0,030
Надлишкові дріжджі, л 12,44 0,213
Діоксид вуглецю - 0,15
Відходи при 0,375 0,0064
поліруванні
Виправний брак пива, л - 0,2
Ферментні препарати:
Endozym Alphamyl SB1 0,05
Endozym Protease NP 0,02
Гіпс 0,179 0,0031
68
Для визначення економічної ефективності роботи, проводимо
додатковий розрахунок пива виготовленого на 100 % солоді
Визначення виходу екстракту у варильному відділенні із 100 кг
зернової сировини
Жигулівське пиво готують із 100 % світлого солоду. Отже, маса солоду
10 кг.
Втрати при поліруванні складають 0,5% маси солоду [1, с. 80], тобто
100·0,5/100 = 0,5 кг.
Кількість полірованого солоду:
100(100 – 0,5) / 100 = 99,50 кг.
При вологості світлого солоду - 5,5 % кількість сухих речовин:
в солоді
99,5·(100 – 5,5) / 100 = 94,03 кг;
Вміст екстрактивних речовин в сировині при екстрактивності світлого
солоду 76% маси сухих речовин:
в солоді
94,03·76/100 = 71,46 кг;
Втрати екстракту у варильному цеху дорівнюють 2,6% до маси зерно
продуктів [1,с.65],
або
100·2,6 / 100 = 2,6 кг.
Отже, в сусло перейде екстрактивних речовин
71,46 – 2,6 = 68,86 кг.
Визначення кількості проміжних продуктів і готового пива.
69
У гаряче сусло у відповідності з розрахунком переходить 68,86 кг
екстрактивних речовин.
Маса сусла визначається співвідношенням кількості екстрактивних
речовин до масового відсотка речовин у початковому суслі, поділеній на 100.
Масова частка СР в початковому суслі для Жигулівського пива – 11%,
густина сусла при 20 ºС дорівнює 1,0442 кг/л [7, с.353]
Таким чином, маса сусла
68,86·100 / 11=626,00кг.
об’єм сусла при 20 ºС
626,00 / 1,0442·10 = 59,96 дал,
Коефіцієнт об’ємного розширення при нагріванні сусла до 100 ºС
дорівнює 1,04. З урахуванням цього коефіцієнта об’єм гарячого сусла
дорівнює
59,96· 1,04 = 62,35 дал.
Втрати сусла у варильному цеху з солодовою та хмелевою дробиною на
стадії освітлення і охолодження сусла дорівнюють 6 % об’єму гарячого
сусла.
Об’єм холодного сусла.
62,35·(100-6) / 100 =58,61 дал.
Кількість не фільтрованого і фільтрованого пива залежить від способу
зброджування пивного сусла.
При зброджуванні Жигулівського пива в ЦКБА втрати у відділенні
бродіння й доброджування пива та відділенні фільтрування складають 4,65%
об’єму холодного сусла, в тому числі втрати при фільтруванні – 1,55% [1,
с.66].
Втрати при бродінні й доброджу ванні
70
4,65 – 1,55 = 3,1 %,
об’єм нефільтрованого пива
58,61·(100 – 3,1) / 100 = 56,79 дал,
а об’єм фільтрованого пива
58,61·(100 – 4,65) / 100 = 55,89 дал.
Втрати товарного (готового) пива при розливанні в пляшки дорівнюють
2%, в кеги 0,5% [1, с.66]. Передбачається, що 60% Жигулівського пива
розливається в пляшки і 40% у кеги. Втрати пива в середньому складають
(2·60) + (0,5·40) / 100 = 1,4%.
Кількість товарного пива
55,89 (100 – 1,4) / 100 = 55,10дал.
Загальні видимі втрати рідкої фази визначаються за різницею між
об’ємом гарячого сусла і товарного пива і складають:
62,35 – 55,10 = 7,25 дал;
або по відношенню до об’єму гарячого сусла:
7,25·100/62,35 = 11,63%.
Визначення витрати хмелю
Витрата хмелю визначається за нормами, розрахованими з урахуванням
масової частки в хмелі a - кислот і вологи.
Норма витрати повітряно-сухого хмелю на 1 дал пива розраховується за
формулою
Х = Гс ·106 / (α + 1)(100 – w)(100 – В),
71
де Гс = 0,62 г/дал – норма гірких речовин на 1 дал гарячого сусла
Жигулівського пива [1, с.77];
α = 3,7 % до маси СР – масова частка α – кислот в хмелі;
1 – величина гіркоти β – фракції в хмелі, % до маси СР;
W = 14,0 % - масова частка вологи в хмелі;
В = 11,62 % - втрати рідкої фази.
Тоді витрати хмелю на 1 дал пива
0,62 106/(3,7 + 1)(100 – 14)(100 – 11,63) = 17,36 г/дал,
а на 100 кг зерно продуктів
55,10·17,36/1000 = 0,957 кг.
Визначення кількості відходів
Кількість відходів на 100 кг зерно продуктів для Жигулівського пива
складає [1, с.80]:
дробини солодової вологістю 88 % - 201,4 кг;
дробини хмелевої вологістю 85 % - 4,9 кг;
відстою білкового вологістю 80 % - 1,75 кг.
Кількість надлишкових дріжджів вологістю 88% при зброджуванні й
доброджу ванні пива в ЦКБА складає 2 л на 10 дал зброджуваного сусла [1,
с.80]
Тоді кількість надлишкових дріжджів на 100 кг зернової сировини
складе:
58,61·2/10 = 11,72 л.
На 1 дал готового пива при головному бродінні виділяється 150 г
діоксиду вуглецю [1, с.80], який може утилізуватись.
Кількість виправного брак пива із цеху розливання складає 2% за всіма
сортами пива [1, с.80], його об’єм на 1 дал складає 0,2 л.
72
Дані, одержані при розрахунку на 100 кг зернової сировини, на 1 дал
пива і на річну продуктивність, наведені в таблиці 4.2.
При розрахунку на 1 дал пива кількість кожного продукту ділять на
кількість товарного пива, яке одержують із 100 кг зерно продуктів.
Помножуючи кількість продуктів, потрібних для одержання 1 дал пива, на
його річний випуск, одержують річну кількість сировини, проміжних
продуктів і відходів.
Таблиця 4.2 - Норми витрати сировини і продуктів для виробництва
Жигулівського пива.
Сировина і продукти На 100 кг На 1 дал
зернової
сировини
Зернова сировина, кг
Солод світлий 100,0 1,815
Усього 100,0 1,815
Інші види сировини, кг
Хміль 0,957 0,0174
Проміжні продукти і товарне пиво, дал
Сусло гаряче 62,35 1,132
Сусло холодне 58,61 1,064
Пиво нефільтроване 56,79 1,031
Пиво фільтроване 55,89 1,014
Пиво товарне 55,10 1,000
Відходи, кг
Дробина солодова 201,4 3,655
Дробина хмелева 4,9 0,088
Відстій білковий 1,75 0,032
Надлишкові дріжджі, л 11,72 0,213
Діоксид вуглецю - 0,15
Відходи при 0,5 0,0091
поліруванні
Виправний брак пива, л - 0,2
73
4.4 Техніко-економічна ефективність.
Розрахунок собівартості пива «Жигулівського» виготовленого з
додаванням несолодженої сировини
Таблиця 4.3- Розрахунок статгі 1 „Основна сировина”
№ Сировина по продуктам Одиниці Норма Вартість Витрати на
п/п виміру витрат на одиниці, 1 дал.грн.
1 дал. грн.
1 Солод світлий Кг 1,285 25,0 32,125
2 Ячмінь Кг 0,427 7,0 2,99
3 Хміль Кг 0,0174 500 8,7
4 Ферментні препарати Кг 0,0005 1000 0,5
0,0002 870 0,18
5 Лимонна кислота Кг 0,003 80 0,24
6 Гіпс Кг 0,003 3,0 0,009
7 Вода м³ 1,12 18 20,16
8 Дріжджі кг 0,00002 5000 0,1
всього 65,004
Таблиця 4.4- Розрахунок стаггі калькуляції 2 „Допоміжні матеріали”
№ Сировина по Одиниці Норма Вартість Витрати на
п/п продуктам виміру витрат на 1 одиниці, 1 дал.грн.
дал. грн.
1 Пробки Шт 20,8 0,3 6,24
2 Клей Кг 0,0055 50,7 0,28
3 Сода каустична Кг 0,0017 40 0,068
4 Бій пляшок Кг 0,02 0,6 0,12
5 етикетки шт 20,9 0,85 17,77
всього 24,48
Стаття 4. „Паливо та енергія на технологічні цілі”
Таблиця 4.5 - Розрахунок статгі калькуляції „Паливо та енергія
на технологічні цілі”
№ показник Одиниці Норма Ціна за Вартість
п/п виміру витрат одиницю,грн. енерго-
енерго- ресурсів
ресурсів на 1
дал.,грн.
1 теплоенергія кг 8 8,3 66,4
2 електроенергія кВт/год 3,687 2,34 8,63
74
Всього 75,03
Собівартість пива по сировині, допоміжних матеріалів та енергоносіїв
склала:
65,004 +24,48+75,03 = 164,514 грн/дал
Розрахунок собівартості пива «Жигулівського» виготовленого з 100%
солоду
Таблиця 4.6- Розрахунок статті 1 „Основна сировина”
№ Сировина по продуктам Одиниці Норма Вартість Витрати на
п/п виміру витрат на одиниці, 1 дал.грн.
1 дал. грн.
1 Солод світлий Кг 1,815 25,0 45,375
3 Хміль Кг 0,0174 500 8,7
5 Лимонна кислота Кг 0,003 80 0,24
6 Гіпс Кг 0,003 3,0 0,009
7 Вода м³ 1,12 18 20,16
8 Дріжджі кг 0,00002 5000 0,1
всього 74,59
Собівартість пива по сировині, допоміжних матеріалів та енергоносіїв
склала:
74,59 +24,48+75,03 = 174,094 грн/дал.
При додаванні несолодженого матеріалу економія склала:
174,094-164,514 =9,58 грн/дал.
75
5 ОХОРОНА ПРАЦІ
5.1. Управління охороною праці на підприємствах галузі
В Україні розроблена і затверджена (наказ Міністерства праці і
соціальної політики від 22.10.2001р. № 432) Концепція управління охороною
праці. У ній передбачене створення і забезпечення функціонування
державної, галузевої, регіональної систем управління охороною праці, а
також системи управління нею на підприємствах, в установах, організаціях.
Управління охороною праці здійснюють:
- на державному рівні - Кабінет Міністрів України (реалізує державну
політику щодо управління охороною праці через Національну раду з питань
безпечної життєдіяльності населення), Міністерство України з питань
надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків
Чорнобильської катастрофи;
- місцеві державні адміністрації та органи місцевого самоврядування;
- на галузевому рівні - міністерства й інші центральні органи
виконавчої влади.
Рішення Національної ради з питань безпечної життєдіяльності
населення і Міністерства України з питань надзвичайних ситуацій та у
справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи є
пріоритетними та обов'язковими для виконання органами управління
охороною праці на регіональному і галузевому рівнях. До сфери управління
охороною праці регіональних органів відносяться об'єкти комунальної
власності та інші об'єкти господарювання недержавної форми власності, у
першу чергу підприємства малого і середнього бізнесу, розташовані на
відповідній території. Управління охороною праці на галузевому рівні
здійснюють міністерства й інші центральні органи виконавчої влади щодо
підприємств, які належать до сфери їхнього управління. З метою
забезпечення безпечних і нешкідливих умов праці в кожному структурному
76
підрозділі і на кожному робочому місці, роботодавець повинен створити
систему управління охороною праці і забезпечити її ефективне
функціонування.
Система управління охороною праці (СУОП) є складовою частиною
управління підприємствами (установами, організаціями), що включає
прогнозування та планування, організацію роботи, координацію та
регулювання, активізацію та стимулювання, контроль, облік і аналіз.
Об'єктом управління є діяльність функціональних служб і структурних
підрозділів щодо забезпечення безпеки праці на робочих місцях, дільницях, у
цехах та на підприємстві (в установі, організації) в цілому. Управління
охороною праці на підприємстві (в установі, організації) здійснює
роботодавець, у цехах, службах і на дільницях - керівники відповідних
підрозділів і служб. Для цього розробляється і затверджується Положення
про систему управління охороною праці на підприємстві (в установі,
організації) [9].
5.2. Запобігання нещасним випадкам при роботах в апаратах
варильного цеху
У більш старих варильних ємностях потрібно при їх митті спускатися
всередину, миття сучасних апаратів проводиться безрозбірним методом
(CIP). Незважаючи на це, в такі ємності також доводиться час від часу
спускатися, щоб проводити контроль або усувати несправності.
Проникнення у такі ємності пов'язані з великою небезпекою. Якщо
відбудеться несанкціонований пуск мішалки чи рихлителя, коли працівник
перебуває у ємності, він не встигне навіть попросити про допомогу.
В якості захисного заходу від несанкціонованого включення мішалки
або іншого пристрою, що рухається, виправдав себе такий простий захід, як
вивинчування з патрона електричного запобіжника, щоб можна було
зберігати його у себе весь час робіт. У цьому випадку навіть за наявності
77
дистанційного управління будь-яке не навмисне включення рухомих
механізмів не спрацює.
В автоматизованих системах управління передбачено, що працівник,
що спускається в апарат, виймає із замку ключ блокування і бере його із
собою.
5.3. Охорона праці на виробництві пива
Найбільш небезпечним виробничим фактором у бродильно-лагірному
відділенні є СО2, який виникає при бродінні. Для пивовара, який у разі
наявності у бродильному відділенні відкритих чанів постійно контактує з
СО2, дуже важливо знати властивості та характер дії СО2.
СО2 не має смаку або запаху; він у 1,5 рази важчий за повітря і тому
накопичується у нижній частині чанів і приміщенні. При постійному русі
повітря накопичення СО2 не відбувається, але спостерігається підвищення
його концентрації в повітрі. Через вміст СО2, що міститься в повітрі,
знижується необхідна для нормального дихання концентрація кисню.
Підвищення концентрації СО2 призводить до порушення дихання. При вмісті
СО2 в повітрі менше 1% об. негативного впливу на фізичний стан людини не
має.
− максимальна концентрація на робочому місці має становити не
більш 0,5% СО2;
− рівень короткочасного впливу, тобто рівень, який може бути
допустимим максимум 3 рази за зміну протягом 60 хвилин, але не
повинен бути перевищеним, 1,0% СО2.
При більш високих концентраціях:
− при 1 ~2% при фізичному навантаженні виникають зміни у складі
крові;
− при перевищенні 2% об. погіршується дихання, порушується
мозковий кровообіг.
78
− при ще більш високій концентрації СО2 підвищується частота
пульсу, виникає головний біль, шум у вухах тощо;
− при концентрації 8 - 10% особи втрачають свідомість, а потім
настає смертельний результат[15].
5.4. Видалення СО2 перед проведенням робіт у танках
У разі зброджування сусла у циліндроконічних танках проблема
видалення СО2 вирішена. Танки оснащені вловлювачами вуглекислоти і після
проходження через установку рекуперації знову використовують її для
потреб виробництва.
При відкритих чанах, на великих підприємствах, природне видалення
СО2 має підтримуватись потужними вентиляторами.
Для роботи всередині бродильних чанів та лагірних танків існують
певні правила. Ці правила дуже важливі, оскільки через неможливість гарної
вентиляції чанів або танків потрібно зважати на сильне накопичення СО2 у
цих ємкостях. Тому:
■ операції з видалення СО2 перед спуском в ємність (шляхом
відсмоктування СО2 або розбризкування води) слід проводити до тих пір
доки концентрація СО2 не знизиться до 0,5% об., або, при короткочасному
контакті, до 1,0%;
■ повинні бути інструкції з охорони праці, в яких мають бути вказані
всі заходи, що підлягають виконанню;
■ працівник, який спускається в чан, повинен бути проінструктований
про виникає небезпеки; інструктаж необхідно проводити безпосередньо
перед початком робіт, а також на регулярній основі;
■ нагорі повинен постійно бути присутня людина, підтримуючи
контакт з робітником;
■ відповідальний за техніку безпеки зобов'язаний регулярно перевіряти
дотримання затверджених правил.
Обов'язкове проведення вимірювань СО2
79
Раніше наявність СО2 перевіряли свічкою, що горить, яку опускали в
чан. Якщо свічка гасла, значить у ємності скупчився СО2. Однак свічка гасне
тільки при концентрації СО2 8-10%, тобто в зоні високої небезпеки, так що
даний спосіб непридатний для вимірювання.
В даний час використовують датчики контролю газу, які вимірюють
СО2 або в контрольних пробах, або (найкраще) безперервно[15].
5.5. Техніка безпеки під час роботи з ЦКТ
Контрольні люки
Для можливості безпечного огляду кожен ЦКТ повинен бути
забезпечений верхнім і нижнім люком, діаметр отворів яких повинен
становити не менше 450 мм. Нижній люк, який представляє собою сегмент
верхівки конуса, повинен бути змонтований таким чином, щоб ця частина
конуса не падала вниз, коли всі болти вже відкручені.
Верхній люк розташований у верхівковій плиті. При проведенні огляду
зверху - що особливо важливо при контролі стінок - людина, що спускається,
страхується за допомогою пояса і троса; застосування мотузкових або
приставних драбин суворо заборонено. Для огляду існують:
■ індивідуальні пристрої для спуску в шахти;
■ обладнання для огляду танків, які дозволяють проводити роботи на
стінах.
У кожному випадку перед спуском потрібно проводити повну
вентиляцію танка[15].
Запобіжні пристрої проти перевищення встановленого тиску
Перевищення тиску в ЦКТ може статися будь-якої миті. Надлишковий
тиск може виникнути вже з тієї простої причини, що танк з недогляду
переповнили. Цьому повинен перешкодити датчик верхнього рівня, який при
досягненні граничного рівня вимкне насос і тим самим запобігатиме
переповненню танка. Однак при наповненні танка з протитиском або при
80
видавлюванні вмісту танка не можна виключити можливості перевищення
тиску.
Для безпечної експлуатації кожен танк обладнаний пружинний або
важільний запобіжний клапан.
Миття та обігрів запобіжної арматури на ЦКТ
Через залипання або замерзання, особливо у разі зовнішнього
розташування танка, робота запобіжної арматури може бути порушена. У
зв'язку з цим необхідно:
− інтегрувати запобіжну арматуру до системи CIP;
− при необхідності - обігрівати арматуру.
Обслуговування верхівкової плити ЦКТ
Безпечний доступ до обладнання на верхівковій плиті повинен бути
можливий у будь-який момент. Для цього на всіх ЦКТ, незалежно від того,
зовні або всередині приміщення знаходиться танк, повинна бути обладнана
площадка для обслуговування, розташована в одній площині з верхівковою
плитою [15].
5.6. Загальні правила безпечної роботи в хімічній лабораторії
В хімічній лабораторії дозволяється працювати тільки за наявності
справної припливно-витяжної вентиляції, обладнаних витяжних шаф,
спецодягу, засобів індивідуального захисту, пожежогасіння і аптечки першої
допомоги.
В хімічній лабораторії забороняється пити воду і приймати їжу.
Після закінчення роботи необхідно привести в належний стан своє робоче
місце, помити та прибрати посуд, поставити на місце хімічні реактиви,
виключити електроприлади, воду, газ, стисле повітря та освітлення.
Правила роботи з скляним посудом
При роботі з скляним хімічним посудом і скляними приладами
необхідно дотримуватися певних правил безпеки. Необхідно пам’ятати, що
81
хімічний посуд крихкий і, в основному, тонкостінний, а через це при
необережній роботі його можна розбити і отримати порізи і травми. Скляний
посуд і прилади потрібно тримати обережно, не стискаючи його сильно
пальцями.
Для попередження травматичних пошкоджень при роботі з скляним
посудом необхідно дотримуватись таких застережних заходів:
1. Відразу ж прибирати склобій і відходи теплової обробки скла.
2. При збиранні скляних частин приладів суворо дотримуватися
діючих правил, які наведені у відповідних інструкціях.
3. При розрізані скляних трубок і паличок руки потрібно захищати
рушником.
4. При митті посуду «йоршами» бути обережним, адже можна ними
легко пробити днище або стінки посуду. Для попередження цього на
оголений металевий кінець «йоржа» або кінець скляної палички необхідно
надіти шматочок гумової трубки.
Правила роботи з хімічними реактивами
Щоб запобігти нещасним випадкам під час роботи з хімічними
реактивами необхідно керуватися такими правилами:
1. Токсичні рідини забороняється втягувати в піпетку ротом. В
цьому випадку потрібно користуватися гумовою грушою.
2. Заборонено приливати концентровані кислоти до концентрованих
лугів (або навпаки); їх необхідно попередньо розводити водою для
проведення нейтралізації.
3. Нагрівання пробірок та іншого скляного посуду потрібно
проводити поступово, направляючи їх отворами від працюючого та інших
осіб.
4. Не можна змішувати киплячі розчини або додавати в них сухі
реагенти на нагрівальних приладах.
82
5. Перед нагріванням води в колбі-промивалці з останньої
виймають пробку.
6. Всі процеси, пов'язані з виділенням токсичних газів, пари та
диму, проводять у витяжній шафі. З токсичними речовинами працюють в
гумових рукавичках.
7. Використані розчини, які містять в собі токсичні речовини,
виливають в раковину витяжної шафи. Посуд та раковину старанно миють.
8. Всі роботи з легкозаймистими речовинами або
вогненебезпечними рідинами необхідно проводити у витяжній шафі при
працюючій вентиляції.
9. Перегонку і нагрівання низькокиплячих вогненебезпечних
речовин необхідно проводити в круглодонних колбах з тугоплавкого скла і
на водяних банях.
10. Відпрацьовані кислоти та луги потрібно збирати окремо в
спеціальний посуд і після нейтралізації зливати в каналізацію або інше
спеціально відведене для цієї мети місце.
Протипожежні правила безпеки
1. Забороняється залишати без догляду газові пальники і
електронагрівальні прилади. При пожежі необхідно виключити рубильники,
перекрити газовий кран, полум'я засипати піском.
2. При займанні одягу необхідно накрити потерпілого одіялом або
облити водою.
3. При розливі вогненебезпечної рідини необхідно відключити всі
пальники і електронагрівальні прилади, а потім прибрати рідину.
4. При виявленні запаху газу заборонено запалювати вогонь і
користуватись електронагрівальними приладами, необхідно добре провітрити
лабораторію.
83
Перша допомога при опіках та порізах
1. При опіках водяною парою, гарячими предметами або відкритим
полум'ям пошкоджене місце обробляють етиловим спиртом або 3-10 %-ним
розчином перманганату калію і накладають стерильну пов'язку.
2. При попаданні гарячої олії на шкіру, обпечене місце обробляють
бензином, далі змащують маззю від опіків. При опіках бромом шкіру
промивають водою і змащують вазеліном або обробляють концентрованим
розчином тіосульфату натрію і водою.
3. При попаданні на одяг та шкіру кислот вражене місце промивають
спочатку водою і 3 %-м розчином гідрокарбонату натрію, а при попаданні
лугу — водою та 1-5 %-м розчином оцтової кислоти.
4. При порізах склом необхідно переконатися у відсутності залишків
скла в рані, а далі її обробити розчином йоду. Можна промити рану водою,
присипати стрептоцидом і перев‘язати. При сильній кровотечі рану
обробляють 3 %-м розчином перекису водню і перев'язують.
84
6. ЦИВІЛЬНИЙ ЗАХИСТ
6.1 Заходи для захисту продуктів харчування за допомогою тари,
пакувальних та покрівельних матеріалів.
Щодо захисних властивостей тару поділяють на три категорії: вищу,
першу та другу.
До вищої категорії відноситься тара, яка захищає від радіоактивних,
отруйних речовин і бактеріальних засобів. Це герметично закрита металева,
скляна тара і деякі види дерев'яної і полімерної тари; фляги з гумовою
кільцевою прокладкою, стальні і дерев'яні заливні бочки, банки для
консервів, туби алюмінієві, банки скляні, закатані бляшаними кришками,
пляшки вузькогорлі, герметично закриті металевими капсулами чи
закупорені щільними корками або поліетиленовими пробками, пакети із
комбінованого матеріалу, паперу, фольги, поліетилену[24].
Тара першої категорії захищає продовольство від радіоактивних
речовин і бактеріальних засобів. До неї, перш за все, відносяться: бочки
дерев'яні сухої тари, ящики дощаті з поліетиленовими вкладками, банки і
пакети із комбінованого матеріалу (для упаковки концентратів, круп,
молока), пляшки із поліхлорвінілу для рослинної олії, крафт-мішки.
До другої категорії відноситься тара, яка захищає продовольство тільки
від радіоактивних речовин і дещо зменшує дію отруйних хімічних речовин та
бактеріальних засобів. Це ящики, багатошарові паперові мішки без
внутрішніх прокладок, пляшки молочні з кришками із фольги.
Таким чином, майже всі види тари та упаковки значною мірою
захищають вміщувані в них продукти від зараження, а забруднену зовнішню
поверхню тари можна дезактивувати.
Продукція та сировина у негерметизованих приміщеннях у період
загрози радіоактивного забруднення місцевості має бути захищена покриттям
85
із брезенту або прогумованої тканини. Крім штабелів готової продукції,
захисним покриттям вкривають штабелі тари.
Для захисту напівфабрикатів та продукції у цехах, сховищах повинні
використовуватися всі наявні місткості та холодильні камери. Ці заходи
повинні здійснюватись за сигналами оповіщення ЦЗ та у разі тривалих
перерв між змінами.
Захист продуктів та сировини під час транспортування забезпечується
використанням спеціалізованого транспорту. При перевезенні продуктів
транспортом загального користування, їх потрібно вкривати брезентом.
Заражений транспорт перш ніж поставити до приймальної рампи заводу
треба знезаразити на пунктах спеціальної оброблення[24].
86
ВИСНОВКИ
В роботі на основі літературних даних проаналізували сучасні способи
підвищення якості пива. Для визначення впливу на технологічні показники
процесу затирання пивного сусла та оптимальні умови процесу
застосовували ферментний препарат Endozym Alphamyl SB1.
З метою дослідження впливу ферментних препаратів на колоїдну
стійкості пива було обрано препарат закордонного виробництва Endozym
Protease NP (Эндозим Протеаза NP).
У контрольного зразка (пиво без ФП) кислотність на 3 добу вже мала
показник нижчий від показника згідно ДСТУ 3999:2015 (кислотність згідно
ДСТУ – 1,3-2,8 0,1 н. р-н NаОН / 100 см3), стійкість такого пива складає – 3
доби.
У 1 зразка стійкість – 5 діб, 2 зразка - 4 доби, 3 зразка - 5 діб.
В результаті отриманих даних можна зробити висновок, що при внесені
ферментних препаратів нового покоління можна покращити якість напою та
збільшити термін зберігання.
87
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1. Балашов В.Е., Кретов И.Т., Антипов С.Т. Практикум по расчетам
технологического оборудования предприятий бродильной промышленности.
– М.: Колос,1992. – 210 с.
2. Домарецький В.А. Технологія солоду і пива. – К.: Фірма “ІНКОС”,
2004. – 426 с.
3. ДСТУ 3888:2015 Пиво. Загальні технічні умови.
4. ДСТУ 4282:2018 Солод пивоварний ячмінний. Загальні технічні умови.
5. ДСТУ 7103:2009 Пиво. Методи визначання органолептичних
показників та об’єму продукції.
6. ДСТУ 7104:2009 Пиво. Методи визначання спирту, дійсного екстракту
та розрахування сухих речовин у початковому суслі.
7. ДСТУ 7239:2011 Система стандартів безпеки праці. Засоби
індивідуального захисту. Загальні вимоги та класифікація.
8. Жидецький В. Ц. Охорона праці/ Львів. Афіша 2004 – 248 с.
9. Осокін В.В. Охорона праці на підприємствах харчових виробництв.
Конспект лекцій. / В.В.Осокін, Ю.А.Селезньова. Донецьк. 2008. – 153с.
10. 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.
11. Колотуша П.В., Кошова В.М. Сировина для виробництва пива.– К.:
НМК ВО України, 1991. – 144 с.
12. Косів Р. Б. Інтенсифікація зброджування високогустинного пивного
сусла за участю вітамінів / Р. Б. Косів, Л. Я. Паляниця, Н. І. Березовська, Т. В.
Харандюк // Харчова наука і технологія. - 2016. - Т. 10 Вип. 3. - С. 39-44. -
Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Khnit_2016_10_3_9
88
13. Кошова, В. М. Вплив поліфенолів на колоїдну стійкість пива / В. М.
Кошова, Л. P. Мацулевич Н.Є. // Наукові праці НУХТ. – 2010. – Т. 21, № 1. –
С. 220-226.
14. Кудрявцева, Л.В. Разработка технологических приемов для повышения
качества и стабильности пива : дис….канд.техн.наук : 05.18.07 / Л.В.
Кудрявцева; ВАК РФ, - Москва, 2002. – 172 с.
15. Кунце В. Технология солода и пива. – Санкт-Петербург: Профессия,
2003. – 912 с.
16. Kupetz M., Weber M., Zarnikow M., Becker T. Den Blockern auf der Spur
// Brauindustrie. - 2014. - 99, № 10. - С. 18-21. - Нем.
17. 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.
18. Магорівська Г.Я. Приготування пивного сусла з використанням
ферментного препарату HYTEMPHASE. / Г.Я.Магорівська . – Національний
вісник НЛТУ України. – 2009. Вип.19.4. С.110-113.
19. Нарцисс, Людвиг. Краткий курс пивоварения / Л. Нарцисс; при участии
В. Бака; пер. с нем.А. А. Куреленкова. — СПб.: Профессия, 2007. — 640 с.
20. Технохімічний контроль виробництва солоду, пива і безалкогольних
напоїв[Текст]/За ред. А. Є. Мелетьєва.– Вінниця:Нова Книга,2007.– 392 с.
21. Радивой Главарданов. Улучшение показателей качества пива с
применением ферментов во время брожения : «Новозаймс А/С» Австрия,
Вена : 2003 - с.39-41. – (Б-ка журн. «Пиво и напитки)
22. Романова З.М. Інтенсифікація процесів пивоваріння за участі
ферментів. https://er.nau.edu.ua/bitstream/NAU/38986/1/2017_2.pdf,
23. Хорунжина С.И.Биологические и физико-химические основы технологии
солода и пива. – М.:Колос, 1999. – 312 с.
89
24. Цивільний захист на підприємствах харчової промисловості : навч. посіб.
/ О. В. Хіврич, Б. Д. Халмурадов, О. П. Слободян, Н.В. Володченкова та ін.
— К. : ЦУЛ, 2015. — 192 с.
25. Тихомиров В, Г, Технология пивоваренного и безалкогольного
производств. — М.: Колос, 1998. — 448 с.; ил.
26.Мальцев П.М. Технология солода и пива. – М.:1964. – 860 с.
Методичні вказівки
27. 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.
28. Методичні рекомендації до підготовки магістерської роботи для
здобувачів освітнього ступеня «магістр» зі спеціальності 181 «Харчові
технології» усіх форм навчання / уклад. О.Л. Чепурна, Н.А. Нагурна,
З.В.Бондарчук.- Черкаси: ЧДТУ, 2018. –55с.
29. Методичні вказівки до виконання розділу «Охорона праці» в дипломних
роботах бакалаврів напряму підготовки 6.051701 «Харчові технології та
інженерія» усіх форм навчання / Укл.: В.І. Биков, В.Л. Цикановський, Ю.Ю.
Гайова. – Черкаси: ЧДТУ, 2014. – 24 с.
30. Методичні вказівки до виконання економічної частини дипломного
проекту для студентів спеціальності 181 «Харчові технології» усіх форм
навчання / Укл.: – Черкаси: ЧДТУ, 2012. – 13 с.
90

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