Предварительное сбраживание сусла

Сусло следует предварительно сбраживать сразу же после охлаждения. Оно является отличной средой не только для дрожжей, но и для многих других микроорганизмов. Поскольку в производстве нет асептических условий, то при охлаждении сусло может инфицироваться. Чем дольше инфекция действует в несброженном сусле, тем отрицательнее ее влияние. Это характерно прежде всего для термобактерий, которые быстро размножаются и являются причиной неприятного вкуса пива. По Вайнфуртнеру [3], они отнимают у сусла кроме кислорода также витамины, которые являются ростовыми веществами дрожжей. Своевременным предварительным сбраживанием свежими и активными дрожжами ускоряется начало спиртового брожения. Кроме того, при раз-множении дрожжей от образовавшихся углекислого газа и спирта ухудшаются условия для развития инфекции. Термобактерии в этой среде быстро погибают и подавляется развитие остальных микроорганизмов. Однако для быстрого разбраживания необходимо, чтобы сусло было хорошо аэрировано и количество задаваемых дрожжей было соразмерно.

Отбор и определение количества задаваемых дрожжей

На каждом пивоваренном заводе имеется обычно одна или две проверенные расы пивных дрожжей, которые используются постоянно. При перекачке молодого пива для дальнейшего дображивания отбирают здоровые дрожжи из брожения, при котором полученное пиво хорошо осветлялось и дрожжи хорошо осаждались. Для обновления рас используют полученные в аппаратах для разведения чистые культуры, которые затем размножают в производстве или покупают семенные дрожжи на другом пивоваренном заводе.

В зависимости от степени сбраживания различают дрожжи слабосбраживающие, среднесбраживающие и сильносбраживающие. Степень сбраживания перекачиваемого пива колеблется при использовании слабосбраживающих дрожжей от 57 до 60%, среднесбраживающих - от 60 до 66% и сильносбраживающих - от 67 до 73%. Для светлого пива, как правило, выбирают среднесбраживающие или сильносбраживающие типы дрожжей, для темного пива - слабосбраживающие или среднесбраживающие.

Семенные дрожжи каждого типа имеют определенные специфические свойства и сбраживают экстрактивные вещества до определенной степени. Применение дрожжей нескольких типов может повлиять на вкусовые качества пива. Часто используют дрожжи двух типов, слабосбраживающие и сильносбраживающие, которые задают отдельно. Действие сильносбраживающих дрожжей проявляется в сбраживании сахаров, не сброженных слабосбраживающими дрожжами и тем самым повышается интенсивность дображивания. При введении дрожжей нового типа следует поступать осторожно и предварительно проверить его в производстве.

Семенные дрожжи перед каждым внесением следует проверить с помощью микроскопа. Определяют физиологическое состояние, форму и размер клеток. Форма и размер являются характерными признаками отдельных рас дрожжей, и поэтому определяют возможные отклонения. Далее определяют присутствие посторонних микроорганизмов и количество мертвых клеток. Если встречаются неправильные формы, главным образом инволюционные формы, и если инфекции превышают допустимый предел [14] или содержится более 5% мертвых клеток, то их нельзя использовать как семенные дрожжи и следует исключить. Количество механических загрязнений (дубильно-белковые соединения, выделившиеся хмелевые смолы, частицы хмеля или дробины) в дрожжах не должно быть слишком большое. Механические загрязнения не вызывают трудности непосредственно при брожении, однако снижают в дрожжах количество клеток, способных сбраживать, и могут оказаться питательной средой для посторонних микроорганизмов.

Семенные дрожжи нельзя задавать по шаблону; при установлении нормы внесения их следует учитывать условия завода и технологические требования. Норма должна быть такой, чтобы брожение произошло как можно раньше. Слишком большие дозы до определенной степени ограничивают развитие молодых клеток с высокой интенсивностью брожения и снижают прирост дрожжевой массы. При использовании больших доз старые клетки быстро умирают и автолиз клеток ухудшает вкус пива. Обычно вносят 0,5 л густых семенных дрожжей на 1 гл 10%-ного сусла. Это количество значительно превышает действительную потребность для сбраживания экстракта, однако выбирают для того, чтобы быстрее произошло разбраживание. При таких условиях дрожжи в сусле размножаются только до достижения определенной концентрации клеток в объемной единице. Влияние дозы дрожжей S2X (все величины пересчитаны на сухой остаток, равный 15%) на сбраживание сусла (10,25 мае %) и прирост дрожжевой массы видны из табл. 17, составленной в ПВС в Бранике.

Таблица 17. Влияние количества заданных дрожжей на сбраживание сусла и прирост дрожжевой массы

(Примечание. Температура сбраживания 5,5°С, температура бродильного отделения 6,6°С.)

Количество задаваемых дрожжей следует приспособить также к температуре и концентрации сбраживаемого сусла. При температуре предварительного сбраживания 5°С достаточно на 1 гл 10%-ного сусла 0,4 л густых дрожжей, при температурах ниже 5°С доза должна быть пропорционально увеличена. При более высокой концентрации доза дрожжей также повышается. Леберле рекомендовал задавать дрожжи по засыпи, а именно на 50 кг солода 1 л густых дрожжей. Оказывает влияние и консистенция дрожжей; жидких дрожжей следует использовать больше, чем густых. Густые дрожжи содержат 85-88% воды, а следовательно, 12-15% сухого остатка. Дрожжи, которые плохо осаждаются, в производстве получаются жидкие и содержат больше воды. Непромытые дрожжи после съема из чана имеют более низкое содержание сухого остатка, так как в них содержатся пузырьки углекислого газа, образовавшегося при сбраживании экстракта. Следовательно, при задаче дрожжей нужно хотя бы приблизительно определять их густоту. Действующей нормы для определения дозы дрожжей для предварительного сбраживания рекомендовать нельзя.

Известно, что на некоторых пивоваренных заводах пиво при больших дозах дрожжей имеет дрожжевой привкус, а на других - местные условия требуют внесения большего количества дрожжей, но оно не влияет отрицательно на вкус пива.

Аэрация и внесение дрожжей

Чтобы сусло начало быстро бродить, его следует сбраживать дрожжами, хорошо размешанными и проаэрированными. Каждая дрожжевая клетка при брожении действует самостоятельно; поэтому, если дрожжи плохо размешаны, комки их оседают на дно и тем самым много клеток исключается из процесса брожения. Дрожжи размешиваются и при этом аэрируются или вручную, или механически в аппаратах для предварительного брожения, или так называемым переливанием.

При ручном переливании точно определенное (отмеренное) количество густых дрожжей смешивается в сосуде с охлажденным суслом и основательно перемешивается гребком. Разбавленные дрожжи переливаются из одного сосуда в другой до тех пор, пока их объем не удвоится. Хорошие семенные дрожжи при переливании имеют дрожжевой запах и хорошо вспениваются. После переливания дрожжи пропускают через густое сито, чтобы освободить их от дрожжевых комочков и загрязнений. При таком процессе дрожжи хорошо перемешиваются и насыщаются кислородом, так что могут тотчас же поступать в бродильные чаны. Их вносят в чаны, в которых сусло едва покрывает дно. В пустых чанах дрожжи при внесении прилипали бы к стенкам и к дну и с трудом размешивались бы в сусле. Устройство, применяемое для внесения дрожжей, должно быть абсолютно чистым. При работе вручную следует соблюдать осторожность, чтобы разбавленные дрожжи не загрязнились.

Определенными преимуществами обладают аппараты предварительного сбраживания. Это передвижные цилиндрические емкости с коническим дном (рис. 68) из меди, алюминия или нержавеющей стали. Небольшие медные аппараты имеют яйцевидную форму. Обычно они содержат также такое количество дрожжей, которое необходимо для сбраживания одного чана. В. аппарат вводят заданный объем охлажденного сусла и добавляют отмеренное количество дрожжей. Однако в обычных условиях дрожжи перед добавлением разбавляют суслом и процеживают.

Рис 8. Аппарат для предварительного сбраживания

Потом аппарат закрывают и в сусло снизу подают профильтрованный воздух. Чаще всего используют сжатый воздух, очищенный от масел на фильтрах воздушной станции и прошедший через ватный фильтр, находящийся непосредственно в бродильном отделении. После основательного аэрирования аппарат перемещают ближе к бродильному чану и вспененное сусло с дрожжами из аппарата выжимают отфильтрованным воздухом в бродильный чан. Аппараты для предварительного сбраживания должны быть гладкими внутри, чтобы дрожжи в них не задерживались. После использования их следует прочистить.

Сусло в чане тотчас после сбраживания размешивают, чтобы дрожжи не собирались комками и отдельные клетки могли соприкасаться с суслом.

В настоящее время сусло перемешивают с помощью иглы (трубки) длиной 2,5 м луженой или никелированной, снабженной на конце перфорированным диском. Диск погружают до дна чана и трубку медленно вращают. Подаваемый воздух рассеивается через отверстия диска и перемешивает и аэрирует сусло. После доливки чана сусло снова размешивается так, чтобы оно все основательно было насыщено кислородом и дрожжи равномерно распределились в сусле. После такого перемешивания и аэрирования можно начать бродильный процесс. Дрожжи нуждаются в кислороде только в начале брожения, а именно для размножения и роста; собственно брожение протекает уже без кислорода. Только в особых случаях, т. е. если для сбраживания была использована небольшая доза дрожжей, если дрожжи ослаблены или температура бродильного отделения низкая, перемешивают сусло воздухом еще раз через 12 ч.

Сбраживать сусло можно по-разному. Если дрожжей недостаточно или вносят прессованные семенные дрожжи с другого пивоваренного завода, то сбраживание ведут так же, как при разведении чистых культур. Для этого используют, как правило, чаны меньших размеров, которые только до ¹/₄ - ¹/₃ наполняются теплым суслом (6-8°С). Количество заданных дрожжей бывает нормальным, иногда несколько выше (от 0,6 до 0,7 л/гл).

После разбраживания, самое позднее в стадии белых завитков, добавляют несколько более холодное сусло и после повторного разбраживания содержимое чана дополняют. Точно также по-ступают при так называемом доливе сусла, т. е. способе, который постоянно используется на некоторых пивоваренных заводах. При этом поступают так, что сбраживают половину сусла несколько большей дозой дрожжей и через 12-24 ч, когда сусло находится в стадии завитков, чан дополняют следующим суслом приблизительно той же температуры, что и бродящее сусло.

Добавляемое сусло не должно быть холоднее, чтобы не подавлять размножение дрожжей и брожения. При использовании этого способа молодое пиво при перекачке несколько сильнее сброжено, а именно потому, что при дополнении чана суслом нарушается осаждение дрожжей, которые дольше остаются в движении. Иногда дображивание бывает менее интенсивным, чем при прямом внесении дрожжей. Охлаждению бродящего сусла в чане при использовании этого способа должно уделяться особое внимание, главным образом к концу брожения. Преимуществом этого способа является экономия дрожжей и снижение потребления семенных дрожжей.

На больших заводах, главным образом за границей, сусло сбраживают в огромных чанах предварительного брожения. После разбраживания, которое происходит в них в зависимости от температуры через 12-24 ч, сусло спускают в бродильные чаны, где происходит брожение. Чаны предварительного брожения имеют объем 1200-2000 гл, так что в них можно смешивать сусло нескольких варок и тем самым выравнивать качество.

Дрожжи хранят под водой в больших ваннах, их объем достаточен для предварительного брожения одного чана. Воду с поверхности дрожжей отсасывают, дрожжи перемешивают гребком и подают насосом по суслопроводу в чан. Одновременно с дрожжами в суслопровод подают профильтрованный воздух, который аэрирует сусло и размешивает дрожжи. В чан предварительного брожения сусло обычно сливают более теплым.

На больших пивоваренных заводах США температура предварительного сбраживания сусла 10-12°С. После заполнения чана сусло аэрируют и через 12-24 ч (в зависимости от температуры сбраживания) спускают в бродильные чаны меньшего объема (400-600 гл) и одновременно охлаждают до температуры 6-8°С. На дне чана предварительного брожения остаются осадки из грубых взвесей, большая часть тонких взвесей, загрязнения, мертвые, старые и ослабленные дрожжевые клетки. По своему составу этот осадок отвечает нижнему слою, получаемому при съеме прямо заданных дрожжей. Из чанов предварительного брожения в бродильные чаны поступает сусло, освобожденное от указанных балластных веществ, с большим количеством молодых активных клеток. Дрожжи, полученные при этом способе предварительного брожения, более чистые, белые, однако дека получается более рыхлая. Весь процесс более трудоемкий; чаны следует чистить и снимать в них дрожжи. Если чаны предварительного сбраживания нельзя разместить над бродильным отделением, то сброженное сусло из них надо перекачивать. Поэтому на небольших и средних заводах предпочитают прямое сбраживание.

Температура сбраживания оказывает большое влияние на весь ход брожения и поэтому должна точно устанавливаться и поддерживаться. При холодном брожении, которое принято в Чехословакии, сбраживание производится при температуре 4,5-6°С. При теплом брожении температура сбраживания повышается до 8°С. Чем выше температура сбраживания, тем быстрее происходит разбраживание и тем быстрее поднимается температура бродящего сусла, которое поэтому необходимо быстро и интенсивно охлаждать.

Уже говорилось, что более высокая температура брожения выбирается также при сбраживании малыми дозами дрожжей в зимние месяцы, когда под влиянием холодной погоды температура в бродильном отделении снижается ниже 5°С.