Теория и практика затирания в пивоварении

Не зря затирание считается не только самым главным и важным этапом в производстве пива, но и самым сложным, так как требует определенных знаний в биохимии. Не владея этими базовыми знаниями можно получить пиво с низкими органолептическими свойствами, а так же не полностью перевести все ценные вещества из зерна в сусло. Думаю, информация, приведенная в этой статье, будет полезна как для начинающего домашнего пивовара, так и для промышленного пивовара, чтобы помочь устранить дефекты или улучшить потребительские качества в своем пенном напитке.

Коротко о затирание и роли ферментов

Затирание – это процесс смешивания  дробленных зернопродуктов с водой, с  последующей выдержкой полученного  затора при определенных температурных  паузах, с целью  разрушения сложных  компонентов зерна на более простые и  растворения их в воде.

К зернопродуктам  относится непосредственно сам солод и  несоложенные злаки ячменя, пшеницы,  кукурузы и т.д. Находящиеся в зерне ферменты в воде активируются и  расщепляют крупные вещества зерна до  более мелких. Мелкие вещества  растворяются в воде, образуя раствор,  который называется суслом. Без  ферментов мы бы не получили сусло, но  некоторые ферменты при излишнем  воздействии могут ухудшить его свойства.

Название	Температура, 0С			pH Оптимум
	Диапазон	Оптимум	Иннакти-вация
Липазы	35-60	45-50	65	6,0
бета-глюканаза	35-55	45	60	-
бета-глюкан-солюбилаза	55-70	65	72	-
Пептидаза	45-53	50	63	5,2
Протеаза	50-60	58	69	5,0
бета-амилаза	54-67	63	71	5,5
альфа-амилаза	66-73	70	77	5,7

В первой таблице представлены семь  самых важных, по моему мнению,  ферментов, а так же условия при которых  они оптимально выполняют свои функции.  Диапазон температур говорит об интервале температур, при котором ферменты включаются в работу. Оптимум – это лучшая температура для действия фермента. А иннактивация – температура при которых фермент теряет свою «работоспособность». Так же не стоит забывать про pH затора. Для всех ферментов оптимум находится в интервале pH 5,0-6,0. Но после смешивание зерна с водой pH может быть выше 6,0, поэтому его нужно понижать добавлением в затор фосфорной или молочной кислоты.

 

Фермент липаза и ненасыщенные жирные кислоты

Первым в таблице указан фермент липаза. Он расщепляет в присутствие кислорода липиды до ненасыщенных жирных кислот (НЖК). НЖК ухудшают качество пены, придают пиву «картонный» аромата, а так же приводят к его быстрому старению.

По этой причине затирание лучше проводить при температуре выше 62 ⁰С с подкислением затора до рН 5,0–5,2. Так же необходимо принимать меры по снижению кислородного окисление. Для этого на всех этапах изготовления пива старайтесь снижать контакт воздуха с продуктом. Зерно после дробления лучше сразу использовать на затирание или же хранить при низких температурах 0-10 ⁰С, желательно в герметичных бункерах заполненных углекислым газом, азотом или под вакуумом. В заторной и промывной воде старайтесь удалять кислород кипячением или продувом углекислым газом (барботирование). Переливы из емкости в емкость желательно осуществлять снизу вниз или медленной струйкой по стенке емкости, чтобы не допускать вспенивание и аэрирование продукта.

 

Ферменты снижающие вязкость затора

Фермент бета-глюканаза расщепляет  бета-глюканы (сложные полисахариды) на более простые сахара, что приводит к понижению вязкости затора, повышению экстрактивности сусла и ускоренному фильтрованию затора, а так же к лучшему и скорому осветлению пива во время созревания. pH на работу фермента сильно не влияет. 

Другой фермент бета-глюкан-солюбилаза включается в работу при более высоких температурах и высвобождает  бета-глюканы из белка без дальнейшего их расщепления, т.к. бета-глюканаза уже инактивированна.  

Во время сильных касательных воздействиях на сусло при температурах свыше 60 ⁰С бета-глюкан изменяет свою структуру на гелеобразную, что приводит к увеличению вязкости сусла. По этой причине стоит избегать сильных механических воздействий на сусло и затор при высоких температурах. Например, стоит проводить более щадящее перемешивание, медленное перекачивание,  минимизировать воздействие насосов и т.д.

 

Объяснение роли белковых ферментов, влияющих на пеностойкость

Следующая группа «белковых» ферментов – пептидазы и протеазы. Они разрушают фракции белка на менее крупные в диапазоне температур 45-60 ⁰С.

Пептидаза отвечает за отщепление концевых мелких фракций от крупных и средних  фракции белка. Мелкие фракции – это свободный аминный азот. Он нам жизненно необходимы для питания дрожжей во время брожения, но излишнее его отщепление всегда отрицательно сказывается на пенообразование, аромате и полноте вкуса напитка.  

Протеазы же расщепляют крупные фракций белка до средних величин. Крупные фракции образуют структурную пену в бокале, но также вызывают белковые помутнения и неприятную горечь в пиве. Средние фракции как и крупные положительно влияют на пенообразование, но не вызывают помутнений и улучшают полноту вкуса хмельного напитка

Показатели	Степень растворения
	Хорошая	Нормальная	Низкая
Число Кольбаха, %	выше 41	39-41	ниже 39
Свободный аминный азот (FAN), мг/100г СВ	выше 140	120-140	ниже 120
Число Хартонга  VZ 45 0C, %	выше 38	38-36	ниже 36
Вязкость, мПа*с	ниже 1,52	1,52- 1,56	выше 1,56
Бета-глюканы мг/л	ниже 150	150-200	выше 200

 

Проведение затирания при низких температурах

Во второй таблице указаны пять основных показателей для определения степени растворения белков и бета-глюканов в солоде.

Число Кольбаха характеризует процент растворимого белка в солоде.Чем выше этот показатель,  тем больше белка перейдет из солода в сусло.

Свободный аминный азот указывает на его количество в сусле. Оптимально для брожения считается  120-160 мг/л.

Число Хартонга указывает на процент растворенных веществ в сусле при паузе в 45 ⁰С. Чем выше этот показатель, тем лучше происходит расщепление белка и бета-глюканов в сусле.

Показатель вязкости, говорит о расщепление бета-глюканов в сусле и их количестве.Чем выше вязкость, тем хуже происходит расщепление или содержание бета-глюканов повышенное в зерне, что отрицательно сказывается на прохождение фильтрации затора и осветление пива.

При затирание с ячменным солодом низкого растворения и (или) с несоложенными злаками рекомендуется выдерживать паузу при  45-53 ⁰С в течение 10-30 минут для работы бета-глюканазы и пептидазы. Если же затирание проходит с солодом нормального растворения, то лучше затирание начать с паузы 55-59 ⁰С до 30 минут, для расщепления высокомолекулярных фракций белка протеазой. А с хорошо растворенным солодом, где большинство процессов расщепления прошли еще на стадии солодоращения, затирание лучше всего проводить при температурах свыше 62 ⁰С. Так же ингибируется отрицательное действие липаз.

 

Осахаривание затора диастатическими ферментами

В диапазоне температур 54-73 ⁰С происходит превращение зернового крахмала в сахара диастатическими ферментами - бета  и альфа-амилазами.

Бета-амилаза отщепляет молекулы мальтозы от концов молекулы крахмала, увеличивая количество сбраживаемой дрожжами мальтозы в нашем сусле. Чем дольше воздействует этот фермент на крахмал, тем больше сбраживаемых сахаров перейдет из зерна в сусло.

Альфа-амилаза, напротив, расщепляет молекулу крахмала изнутри на более мелкие декстрины. Декстрины – это полисахариды, которые не сбраживаются дрожжами. Они увеличивают плотность и сладость готового пива.

Процесс ферментации диастатическими ферментами называется осахариванием. Сусло в конце осахаривания не должно изменять цвет с раствором йода. Это означает, что осахаривание прошло полностью и весь зерновой крахмал был превращен ферментами в сахара.

Показатели солода хорошего качества
Содержание белка, %	менее 10,8
Число Кольбаха, %	38-42
Экстрактивность СВ, %	выше 82
Разность экстрактов, %	1,2-1,8
Диастатическая сила, WK	выше 240
Вязкость, мПа*с	ниже 1,55
Содержание β-глюкана, мг/л	ниже 300
Цветность, ЕВС	ниже 3,4
Цветность после кипячения, ЕВС	ниже 5,0
Содержание азота на СВ, %	более 0,65
Показатели фрибиалимитра, %	более 87
ДМС, мг/кг	менее 6
Стекловидность	менее 2
Число Хартонга  VZ 45 0C, %	37-41
Влажность, %	ниже 5

 

Проведение затирания при высоких температурах

Для более сухого и крепкого пива необходимо увеличить действие бета-амилазы, удлинением паузы до 40-60 минут при 62-65 ⁰С. Или наоборот, для более плотного, сладкого и легкого пива нужно минимизировать паузы при 62-65 ⁰С, и удлинением их до 40-60 мин при температурах 67-72 ⁰С.

Для любителей однопаузного затирания, можно подобрать температуру для двух амилаз в диапазоне 66-70 ⁰С. Сдвигая температуру ближе к 70 ⁰С, мы получим более плотное пиво, а если наоборот, более сухое. Но при этом солод должен быть хорошего растворения и высокого качества, т.к. другие ферменты уже почти все инактивированны в этом диапазоне температур.

Стоит так же отметить, что альфа-амилаза не содержится в несоложенных злаках, а чем темнее солод, тем он более беден всеми ферментами. Поэтому при замещение светлого солода этими продуктами активность альфа-амилазы и других ферментов уменьшается.

Для получения качественного пива показатели светлого ячменного солода должны быть схожими с приведенными в третьей таблице. Поэтому, перед его закупкой требуйте у поставщика качественное удостоверение на партию закупаемого солода.