Технологични основи при производство на пиво
Индекс на статията
Говорейки за производството на пиво на първо място трябва да споменем основните суровини, от които се произвежда то. Това са вода, малц, хмел и пивни дрожди (с по-широко срещаното наименование - мая). Всяка една от тези суровини има своята особеност, която съчетана с тази на другите суровини в хода на технологичния процес формира характера на най-различни пива. Някои от тях са коренно различни едни от други.
Пивоварната технология в основни линии се основава на действието на различни ензимни системи, формирани в хода малцовото производство и разграждащи впоследствие голяма част от веществата, налични в малца.
Регистрирайте се и научете много повече по темата! Направете своята регистрация ТУК
По този начин се формират и така необходимите ферментируеми захари. Ензимно действие присъства и при последващата алкохолна ферментация, провеждана с използването на чиста култура пивни дрожди. Благодарение на тях става и формирането на пивото като алкохолна напитка.
Самият технологичен процес преминава през множество етапи, като тук ще споменем основните от тях, заедно с тяхната специфика.
Приемане, съхранение и пречистване на малца
Дозиране на малца
Смилане на малца
Смесване на малца с вода
Майшуване
Филтрация на малцовата каша
Промиване на малцовите трици
Варене на пивната мъст с хмел
Отделяне на горещите утайки
Охлаждане и аериране на пивната мъст
Заквасване на пивната мъст
Главна алкохолна ферментация
Доферментиране и съзряване на пивото
Филтриране на пивото
Успокояване на пивото
Бутилиране на пивото
Споменатите тук технологични етапи стоят в основата на пивопроизводството. Разбира се трябва да се уточни, че всяка една пивоварна определя своя собствена технология, която може леко да се различава от общоприетата.
Приемане, съхранение и пречистване на малца
Обикновено малцът бива доставян на пивоварните от външни производители, но разбира се съществува възможност производството му да бъде осъществено и на територията на самото предприятие.
При снабдяването на пивоварната с малц се цели осигуряване на необходимото количество качествена суровина за нормалното функциониране на предприятието. Самото окачествяване се извършва чрез надежден лабораторен анализ.
Тъй като е необходимо създаването на известен запас от малц, то в базата на пивоварните присъстват и силози за съхранение на малца, до момента на неговото включване е производствения процес. Зареждането на силозите, както и тяхното разтоварване се осъществява чрез различни системи от механични или пневматични транспортьори.
Чистотата на малца е много важно условие за нормалното протичане на процесите. Именно за това непосредствено преди преработката му, малцът се пречиства от прах и други случайно попаднали частички. Това обикновено се осъществява чрез полиращи машини или т.нар. дестонери. И в двата случая се прилага пресяване и мощна, ефективна аспирация. Така пречистеният малц се отправя към следващия технологичен етап, като непосредствено преди това се дозира необходимото количество, посредством автоматични порционни везни.
Дозиране на малца
Претеглянето на малца винаги предхожда неговото смилане. Това се определя от необходимостта от точно дизиране на смления малц в смесително-озахарителния апарат. От една страна, майшуването се провежда при строго определен хидромодул, т.е. съотношението между количеството малц и количеството вода. Този факт до голяма степен определя и последващите физико-химични характеристики на получената пивна мъст. Това означава че е необходимо да бъде дозирано точното количество малц за да бъде спазен зададения хидромодул с водата и обратно. От друга страна производителността на един такъв апарат е изчислена спрямо конкретни максимални стойности. Това включва силово-предавателните уредби за разбъркването на майша, както и топлообменната повърхност.
В съвременната практика за дозирането на малца са се наложили автоматичните порционни везни.
Смилане на малца
Смилането на малца е една от най-важните операции в началния етап на производството на пиво. Това е така понеже за да се осъществи разграждането на веществата, налични в малца е необходимо ензимите да достигнат до тях. Това най-лесно и практично се осъществява чрез смилането на малца. По този начин малките вече частички малц много по-лесно се разграждат до захари, аминокиселини и други вещества.
Предварително пречистения и претеглен малц се смила в специални малцови мелници. В конструктивно отношение те могат да бъдат най-различни. За момента най-разпространени са валцовите мелници, които могат да провеждат сухо смилане, сухо смилане с кондициониране или мокро смилане на малца. Това е една важна особеност, понеже при една от следващите операции, каквато е филтрацията на малцовата каша могат да се използват различни филтрационни апарати. При различните конструкции, едрината на смлените частички може да определи скоростта на филтрация. Тъй като люспите на малца не претърпяват промени в хода на производството, то най-добре е те да запазят максимално целостта си. Това обикновено се постига или чрез разделното смилане на люспите и ендосперма, или чрез предварителното омокряне на малца.
Споменатото до тук важи за най-масовите конструкции на филтрационните апарати. При използването на т.нар. майш-филтри, нещата стоят много по-различно. Там целта е да се получи максимално фино смилане на малца. Именно за това там се прилагат чукови мелници.
Смесване на малца с вода
Както вече бе споменато, една част от пивоварната технология се основава на действието на различни ензимни системи върху наличните в малца вещества. Това няма как да се осъществи без наличието на вода. Именно за това един от най-важните етапи – майшуването, се провежда след смесването на малца с вода, и формирането на т.нар. малцова каша. Водата осигурява възможност за действие на ензимите, както и условия някои вещества да преминат в разтворима форма. Смесването на смления малц с вода може да се извърши по-няколко начина, но най-широко прилаганият е с използването на т.нар. предсмесител.
Майшуване
Майшуването е един от най-важните, но може би и един от най-сложните процеси при производството на пиво.
Самият процес представлява поддържането на определени температури на малцовата каша за определено време. По-просто казано, това са т.нар. температурни паузи. На пръв поглед процеса не изглежда сложен, но сложността му се крие в неговата цел – разграждане на високомолекулните вещества в малца. Разградените вещества преминават в разтворима форма и формират екстракта на пивната мъст. Именно част от този екстракт впоследствие може да бъде подложен на ферментация и да позволи обособяването на пивото като специфична алкохолна напитка.
Ензимните системи, извършващи тези процеси могат да действат най-добре само при оптимални за тях условия – температура, рН и други. На тази база се гради и майшуването. По този начин, чрез умелото регулиране на температурните паузи, майшуването може да се провежда в желаната от технолога посока, т.е. до получаването на най-различни по качество и количество екстрактни вещества. Не случайно съществуват множество режими на майшуване, различаващи се и по своята продължителност.
Този важен технологичен процес се провежда в смесително-озахарителни апарати, даващи възможност за загряване и непрекъснато разбъркване на малцовата каша. Тези апарати са част от т.нар. варилна инсталация, без която нито една пивоварна не може. Тъй като инсталацията сама по себе си е много интересна, то често тя е главна туристическа атракция при някои пивоварни.
Филтрация на малцовата каша
След приключване на майшуването, малцовата каша се прехвърля във филтрационен апарат за провеждането на следващия технологичен етап – филтрацията на малцовата каша. Целта на този етап е да се отдели течността от малцовите трици. Течността представлява комбинация от вода и екстрактни вещества, получени при майшуването и се нарича пивна мъст. Непосредствено от нея впоследствие се получава пивото.
Процесът се извършва във филтрационни апарати, които използват естествено образувалия се слой от малцови трици. Тъй като са по-тежките частици, след кратък престой на кашата в апарата триците първи се утаяват върху ситото на апарата, а по-леките се утаяват върху тях. По този начин се формира един естествен допълнителен филтриращ слой, през който пивната мъст преминава и се избистря. Колкото частиците в този слой са по-малки, толкова по-плътен е слоя и скоростта на филтрация е по-малка, и обратно. Ето защо отново се намесва важността на смилането на малца. Когато се използват майш-филтри обаче, там слоя от трици е много тънък, а приложеното налягане допълнително определя нуждата от много фино смилане на малца. По този начин и добивът на екстракт е малко по-добър.
Промиване на малцовите трици
При самата филтрация първата партида пивна мъст се нарича още сладка пивна мъст. Това е така, тъй като в нея е най-висока концентрацията на захари. След отделянето на сладката пивна мъст, триците остават почти сухи, но в тях все още се съдържат екстрактни вещества. Необходимо е те също да бъдат извлечени до определена степен. Това става с използването на няколко порции чиста вода. Така отделените сладка пивна мъст и промивни води се събират в буферен резервоар, или директно във варилния апарат за провеждане на следващия важен етап.
Варене на пивната мъст с хмел
Сладката пивна мъст и промивните води след своето смесване представляват една еднородна смес. Тя се характеризира с определено екстрактно съдържание. Този екстракт обаче е по-нисък от желания, характерен за даденото пиво. Ето защо е необходимо екстрактното съдържание да бъде повишено до желания процент, а начинът по който това може да се осъществи е чрез варене на пивната мъст. Освен концентриране на пивната мъст, при варенето се извършва и влагането на хмел. Той придава специфичната горчивина и аромат на пивото. Прибавянето му към пивната мъст се извършва именно при високата температура на варене, понеже там най-пълно се разтварят, оползотворяват и трансформират хмеловите горчиви вещества. Тяхната промяна позволява горчивината на пивото да бъде по-лека и приятна, а ароматът – фин и нежен.
Варенето на пивната мъст позволява отделянето на нежелани ароматични вещества, както и пресичането на нестабилните белтъчни вещества, който впоследствие биха могли да се отразят негативно върху качеството на пивото.
Освен това, един от най-важните резултати от варенето е постигането на практическа стерилност на пивната мъст. Това означава, че тя е чиста в микробиологично отношение, което е от особена важност в пивоварната технология, имайки предвид използването на чиста култура дрожди за заквасване на пивната мъст и последващата ферментация.
Процесът на варене се осъществява в съответните варилни апарати, като тук също съществуват няколко системи, различаващи се в конструктивно отношение. Като цяло варилният апарат е основния символ на пивоварството. Не случайно варилната инсталацията, формирана от смесително-озахарителните апарати, филтрационния и варилния апарат се оприличава като сърцето на всяка една пивоварна.
Отделяне на горещите утайки
В самия процес на варене се формират различни по състав неразтворими частици, които впоследствие преминават в утайка. Те могат да се образуват от някои хмелови, белтъчни и други вещества. Тези частици не са желани тъй като могат да попречат на правилното протичане на ферментационния процес. Това налага и тяхното отстраняване. Принципно утайките се подразделят на горещи и студени. Това разделение се определя от температурата при която се формират. Понеже горещите утайки се формират още при варенето и са най-нежелани, то тяхното отстраняване се извършва непосредствено след варенето на пивната мъст. Историята познава няколко системи за отделяне на горещите утайки, но най-застъпената е тази с използване на апарат Вирпол. Центрофугирането също е приложим вариант.
Охлаждане и аериране на пивната мъст
Както бе споменато, освен горещи утайки различаваме и студени. Те се формират единствено след охлаждане на охмелената пивна мъст до определени температурни граници. Тези утайки са далеч по-фини от горещите и за разлика от тях могат да окажат и положително влияние върху ферментационния процес. Ето защо част от студените утайки остават в пивната мъст, а друга част се отделят. Все пак, освен благоприятните условия за формиране на студените утайки, охлаждането има и друга много важна цел. Тя е свързана с последващото заквасване на пивната мъст с чиста култура пивни дрожди. Ако не се осъществи това охлаждане, високата температура неминуемо би унищожила микроорганизмите. Във връзка с тях се провежда и аериране на пивната мъст. Доставянето на кислород спомага за интензивното размножаване на дрождите, вследствие на което се гарантира че ферментацията ще се проведе по желан и контролиран начин.
Заквасване на пивната мъст
Използването на чиста култура пивни дрожди е едно от най-големите предимства на съвременните ферментационни производства, каквото е и пивопроизводството. Това гарантира до голяма степен високото качество на пивото. Протичането на ферментационния процес в желаната посока е един от основните начини са поддържане на стабилни свойства на пивото. Това може да се осъществи единствено с използване на внимателно подбран и контролиран щам пивни дрожди. Селектираните микроорганизми провеждат процеса по начин, който предпоставя оптимално усвояване на хранителните вещества и подходящо съотношение между ферментационните продукти.
Едно от главните условия за пълноценното използване на чистата култура е поддържането на изключително висока степен на чистота в производството. В пивоварните проблема с микробиологичната чистота е решен отдавна, и то на много високо ниво.
Влагането на дрождите в пивната мъст обикновено се извършва непосредствено след охлаждането и аерирането на пивната мъст.
Главна алкохолна ферментация
Алкохолната ферментация е естествения и единствен начин за превръщането на пивната мъст в пиво. Тя се осъществява от пивните дрожди и представлява много сложен процес на трансформация на различни вещества в други, крайни метаболити. Едни от най-важните вещества са захарите, получени при майшуването. В хода на ферментацията те се превръщат основно в алкохол и въглероден диоксид. Благодарение на това, пивото е напитка с едно напълно естествено алкохолно съдържание и газировка. Разбира се, при самата ферментация се формират и множество други продукти, които заедно в комбинация придават специфичните ароматично-вкусови качества на пивото.
В условията на съвременното пивопроизводство, алкохолната ферментация се провежда предимно в специални закрити ферментационни апарати, за разлика от далечното минало. Това спомага изключително много за ускоряване на процесите и поддържането на висока степен на автоматизация, контрол и чистота. Разбира се, съществуват и няколко други открити системи за ферментация, някои от които запазват класическия си вид отпреди много години.
Независимо от начина на провеждане на ферментацията, в началния си стадий тя е много бурна и активна. Това се дължи на наличието на много ферментируеми вещества, които се усвояват от дрождите. Това е съпроводено и с бурно отделяне на въглероден диоксид. Впоследствие, след изферментиране на тези вещества, активността на дрождите намалява и ферментацията продължава в доста по-спокойна форма.
Успоредно с тези процеси се отделя и голямо количество топлина. Ето защо при всички видове ферментационни апарати се предвиждат и системи за тяхното охлаждане и поддържане на температурата на пивото в желаните граници.
Продължителността на ферментацията е много различна. Разликите идват предимно от състава на пивната мъст, използвания щам и количество пивни дрожди, температурните условия, системата за ферментация и много други фактори. В общи линии главната ферментация може да продължи средно между 4 и 15 дни, след което ферментацията продължава в следващия условно определен етап, а именно доферментиране и съзряване на пивото.
Доферментиране и съзряване на пивото
Това са два взаимно свързани процеса, които съвсем естествено следват главната алкохолна ферментация. Тук се създават условия за доферментиране на част от екстракта, останал след протичане на главната ферментация. Това дава възможност за допълнително образуване на алкохол и насищане на пивото с въглероден диоксид. Освен това се извършват и редица други промени в състава на пивото, които оформят неговата ароматно-вкусова характеристика. След усвояване на екстрактните вещества, дрождите се утаяват на дъното на апаратите и увличат със себе си фини частици. По този начин се извършва и едно частично избистряне на пивото.
Доферментирането и съзряването при всички случаи се извършва в апарати под налягане. Това се налага с цел запазване газировката на пивото. В тази връзка и температурните условия трябва да бъдат съобразени според режима на ферментация и вида на апаратите.
Целият процес е с много по-голяма продължителност от главната ферментация.
Филтриране на пивото
След приключване на цялостния ферментационен процес, пивото все още не е напълно завършена напитка. Това се дължи на факта, че в него се съдържат множество миниатюрни частици, които нарушават неговата кристална бистрота. Обикновено те са напълно естествени, и в голяма степен полезни, но широкия кръг от потребители рядко ги възприема по правилния начин. Все пак трябва да се спомене, че нефилтруваното пиво е най-приятно и пълноценно.
За да бъдат отстранени тези частици, пивото подлежи на една окончателна филтрация. По този начин освен високата степен на бистрота се постига и известно стабилизиране на пивото по отношение на евентуални бъдещи помътнявания. Самата филтрация се осъществява чрез филтри, използващи допълнителна филтрираща преграда или фина материя. Тук разнообразието от конструкции и принцип на действие отново е голямо. Това се обуславя от големия технологичен напредък, като и от все по-растящите нужди на пивоварните. Съществуват и много малки пивоварни, главно от ресторантски тип, при които пивото изобщо не се филтрира. Това допринася за най-вярното и пълно усещане за качеството на пивото.
Успокояване на пивото
Успокояването на пивото е една задължителна операция протичаща непосредствено след неговата филтрация. Тъй като пивото е естествено газирана алкохолна напитка, то въглеродния диоксид в него се намира основно в две форми – свързан и свободен. Между тези две форми се установява равновесие, а когато пивото бъде подложено на различни външни въздействия, това равновесие се нарушава. Ето защо непосредствено след филтрацията пивото се подава за успокояване в апарати, подобни на ферментационните в конструктивно отношение. Там то прекарва време на покой от около 20 – 24 часа, през което време въпросното равновесие се възстановява. Едва след това време за успокояване пивото се подава за бутилиране.
Бутилиране на пивото
Това е естествената операция насочваща към края на производствения процес и конкретизираща разфасоването на пивото в различни по вид опаковки. Те могат да бъдат най-разнообразни по своя характер – стъклени бутилки, пластмасови бутилки от полиетилентерафталат – PET, метални кутии – КЕН или метални бурета за наливно пиво – КЕГ. Всяка една от тези опаковки може да има своите различия спрямо материал, обем и специфични характеристики. Това налага и прилагането на различни способи на разливане на пивото. Във връзка с това съществуват и съответни линии за разфасоване. Общия принцип е че винаги напитката се пълни при противоналягане. В модерното пивопроизводство у нас, всички процеси са автоматизирани. Пастьоризацията е една от основните обработки на пивото, която цели единствено повишаване на неговата трайност и стабилност. В зависимост от избраната опаковка и технологично решение, пастьоризацията може да се проведе преди или след разливане на пивото. Това може да окаже и пряко влияние върху ароматно-вкусовите качества на пивото.