Выдержка пива в подвале

12.04.2017
Технологические процессы, протекающие при выдержке пива в подвале, должны обеспечить в нем следующие свойства: насыщение углекислотой, прозрачность и определенные вкус и аромат, свойственные зрелому продукту.
Насыщение пива углекислым газом достигается путем сбраживания сахаров, оставшихся в молодом пиве, в герметичных сосудах.
Передаваемое в лагерную посуду молодое пиво при открытом брожении содержит 0,15—0,20% углекислоты; но время дображивания содержание углекислоты должно быть повышено до такой степени, чтобы в готовом пиве, т. е. после выдержки и фильтрации, в нем содержалось углекислоты не менее 0,30%; чем выше эти величины, тем лучше вкус пива. Учитывая некоторые потери при последующих технологических операциях, считают, что хорошее насыщение пива углекислым газом может быть достигнуто при дополнительном сбраживании примерно 1% сахаров. При ведении главного брожения в молодом пиве должен быть оставлен в несброженном состоянии 1% сбраживаемого экстракта, который вполне обеспечивает получение добавочного количества углекислого газа. Эта величина несколько велика, но следует учитывать, что для насыщения пива углекислотой в лагерной посуде необходимо создать некоторое давление, которое называется шпунтовым. Оно образуется путем накапливания в сосуде углекислоты. Кроме того, необходимо из пива и в особенности из газового пространства над пивом удалить содержащийся там воздух. В большинстве же случаев в первый период выдержки по технологическим соображениям дображивание ведут с открытым шпунтовым отверстием; поэтому затраты сбраживаемого экстракта значительно превышают то его количество, которое необходимо только для возмещения разницы в содержании углекислоты в молодом и готовом пиве.
Степень растворения углекислого газа в пиве зависит от величины давления и температуры; при температуре в подвале 0,5—1,6° С в пиве при различном давлении растворяются следующие количества углекислоты:

Содержание углекислого газа в пиве, находящемся на дображивании при одной и той же температуре, но в разные периоды этого процесса, характеризуется данными, приведенными в табл. 100.

Большое значение для насыщения пива углекислым газом имеют температура и давление,
Для полного насыщения пива углекислотой требуется сравнительно небольшой период времени. Уже после восьми суток нахождения пива под шпунтовым давлением содержание углекислоты не меняется даже через несколько недель. Правда, этот момент связан с прекращением процесса дображивания. Сахара, несброженные при главном брожении, уже сброжены, и основным процессом выдержки пива является процесс осветления.
Углекислый газ находится частично в растворенном состоянии, а частично в связанном с веществами пива. Если бутылку с пивом после осторожного откупоривания оставить в покое на 2 ч, то потери углекислоты за этот период составляют приблизительно 1—3% первоначального содержания. Газированная вода в тех же условиях опыта теряет около 80% газа. Это свидетельствует о том, что существуют формы связи углекислоты в пиве, отличающиеся от простого растворения в воде.
При растворении углекислоты в воде происходит чрезвычайно быстрая реакция, требующая очень небольшого расхода энергии:
CO2 + Н2О ? Н2СО3,

В пиве такая реакция существенного значения не имеет.
Хорошо изучена реакция между свободными аминогруппами белков и СО2:

Эта реакция протекает с теми белками, которые имеют изоэлектрическую точку ниже pH раствора. Возможность подобных химических реакций ограничена.
Однако рядом исследований доказано, что растворимость белков повышается при наличии углекислоты, а при удалении углекислоты из пива часть белков выпадает в осадок.
Возможно, что в пиве существуют связи между белками и углекислотой, но эти связи не очень прочные, так как углекислота сравнительно легко выделяется из пива.
Существуют электросимметричные молекулы веществ, в них разноименное электричество распределено симметрично, они не создают сколько-нибудь значительных электрических полей, поэтому межмолекулярное взаимодействие этих молекул выражено слабо. Большей частью это газы.
Напротив, у электронесимметричных молекул в одной части молекулы преобладает положительный электрический заряд, а в другой — отрицательный. Образуются два полюса. Эти молекулы называются полярными; так как они имеют два полюса, им присвоено название диполи. Электросимметричные молекулы обладают электрическим полем и способны к межмолекулярном у взаимодействию.
СО2 может быть изображена О=С=О, что указывает па симметричную структуру молекулы; Н2СО3 изображается

что свидетельствует о несимметричности ее молекулы. Отсюда СО2 не обладает дипольным моментом, а Н2СО3 обладает.
Коллоидные белковые частички при pH пива обладают положительным зарядом, отрицательный заряд песет полюс молекулы Н2СО3; таким образом, молекулы Н2СО3 будут адсорбироваться на поверхности молекул белка, причем положительный заряд молекулы Н2СО3 будет направлен на взвеси, имеющиеся в среде:

Благодаря относительно небольшому размеру белковых частиц и их развитой общей поверхности большие количества углекислоты могут удержаться по указанной схеме.
Заряд белка зависит от ионизации аминных и карбоксильных групп аминокислот, а это обусловлено величиной pH. Система белка представляет собой сложный комплекс, и количество зарядов зависит от ряда факторов: размера частиц, типа белка, степени его пептизации, наличия реактивных групп (аминных, карбоксильных, сульфгидрильных) и пр.
Создание метастабильного состояния системы зависит от многих причин, но насыщение пива углекислотой ведет к понижению pH. Изоэлектрическая точка белков пива лежит около pH 4,8, ниже которого белковые молекулы перезаряжаются и приобретают положительный заряд (рис. 40).

Фиксация молекул Н2СО3 на поверхности частиц белка является функцией времени. Постепенное повышение концентрации углекислоты к связанное с этим повышение концентрации водородных ионов способствует созданию метастабильных условий. При быстром насыщении пива углекислотой, а значит, и быстром понижении pH происходят уменьшение дисперсности коллоидов пива и их коагуляция, а это ведет к уменьшению адсорбции углекислоты.
П.А. Ребиндер придерживается физико-химической теории связывания углекислоты. Он считает, что побочные продукты, образующиеся во время брожения, содержат коллоидно-растворимые защитные вещества, которые докрывают адсорбционными пленками выделяющиеся пузырьки углекислого газа и нс позволяют им сливаться и более крупные агрегаты.
Другие авторы придерживаются теории химических связей углекислоты. И.Я. Веселов считает, что угольная кислота, являясь двухосновной кислотой, может образовывать с гидроксилсодержащими веществами соединения двух рядов, а именно полные (ди) и неполные (моно) эфиры угольной кислоты:

Соединения первого порядки (т. е. полные эфиры угольной кислоты) являются веществами, обладающими высокой химической стойкостью.
Эти реакции доказаны не только для метилового и этилового спиртов, но и для других соединений, имеющих в своем составе спиртовую группу, — для глюкозы и сахарозы.
Мнения о химических связях углекислоты в вине придерживаются и виноделы, утверждающие, что в процессе брожения благодаря эстеразной активности дрожжей образуются эфиры угольной кислоты за счет углекислоты и этилового спирта,которые при снятии давления распадаются, обусловливая игру шампанского. Диэтиловый эфир пироугольной кислоты (диэтилпирокарбонат — С2Н55—О—СО—О—СО—О—C2H5), внесенный в вино, находящееся под давлением, сохраняется и нем без заметного разложения. Однако он разлагается при снятии давления при откупоривании бутылки, причем кинетика этого процесса приближается к кинетике газовыделения из шампанского.
При слишком высоком давлении в лагерной посуде может произойти перешпунтовывание пива, т. с. перенасыщение его углекислотой. Вред такого явления заключается в том, что при снятии давления, например при подаче пива на фильтрацию, происходит сильное выделение углекислоты, которое влечет за собой резкое, нарушение стабильности всех коллоидных систем и удаление не только свободной, но и связанной углекислоты.
Следующим важным процессом при лагерной выдержке пива является возможно более полное его осветление. Молодое пиво при перекачке в подвал не обладает прозрачностью, а содержит довольно большое количество дрожжевых клеток и других взвешенных частиц, количество которых при понижении температуры молодого пива до температуры подвала увеличивается за счет коагуляции главным образом белков с дубильными веществами. Несмотря па то что оставшаяся в пиве муть удаляется путем фильтрации, несомненно, выгодно проводить предварительное осветление.
В течение первого периода выдержки пива в подвале осветление его идти не может, так как в пиве продолжается процесс брожения, вследствие чего в нем происходит еще передвижение отдельных слоев; кроме того, продолжается выделение пузырьков углекислоты и выбрасывание их на поверхность. Охлаждение массы пива происходит в течение некоторого времени, что вызывает возникновение конвекционных токов, которые могут прекратиться лишь после выравнивания температуры. Настоящее осветление, выражающееся в оседании взвешенных частиц, происходят после окончания брожения и прекращения колебаний температуры пива.
Отсюда понятно то большое значение, которое имеет поддержание в подвале устойчивой температуры во время выдержки пива.
Однако явления, происходящие во время брожения, способствуют осветлению пива, подготовляя для него благоприятную почву. Движение, вызываемое в пиве дрожжами и образующимися пузырьками углекислоты, способствует коагуляции нестабильных коллоидных веществ. Оседающие дрожжевые клетки адсорбируют на своей поверхности более мелкие частицы скоагулировавших веществ и увлекают их в осадок, а поднимающиеся пузырьки углекислоты увлекают с собой частицы тонкой мути. Белковые частицы, оседающие вместе с дрожжами, адсорбируют грубодисперсные горькие вещества хмеля, что повышает горечь пива. Более интенсивное дображивание благоприятствует получению лучших результатов осветления и, наоборот, вялое дображивание является отрицательным для полноты осветления.
Последним важным процессом при выдержке пива является его созревание. Грубые, даже неприятные, во всяком случае, негармоничные вкус и запах молодого пива превращаются в приятные, тонкие, законченные вкус, и аромат созревшего пива. Созревание пива является сложным процессом, который, несомненно, связан с окислительно-восстановительными превращениями веществ пива.
Степень окисления обусловлена количеством кислорода, длительностью его воздействия и противодействием редуцирующих веществ, содержащихся в пиве. В результате этих процессов гН, который пиво приобретает в результате перекачки из бродильни в подвал, вновь постепенно достигает низкого значения. Высота rН в начале выдержки зависит от количества кислорода, которое проникло в результате перекачки по трубопроводам, шлангам и насосам, а также при наполнении лагерной посуды.
Природа созревания пина очень сложна, и полного освещения этот вопрос еще не получил. Несомненно, что при выдержке пива происходит эфирообразование; в готовом пиве найдено не сколько эфиров, но динамика образования отдельных эфиров освещена слабо. Некоторое представление о нарастания общего количества эфиров в пиве дают данные, приведенные в табл. 101 (по Шмитту) и в табл. 102 (по Глимму и Штепселю).

Как видно из табл. 101, образование эфиров связано с нарастанием содержания кислот и зависит в некоторой степени от величины шпунтового давления, причем особенное увеличение эфиров происходит в более поздние сроки выдержки.
Следует отметить общую тенденцию к увеличению с продолжительностью выдержки количества эфиров и сивушных масел.
Качественные и количественные показатели зависят от концентрации и состава сусла, из которого получено пиво, от технологического процесса и вида дрожжей, применяемых при брожении. Последнее обстоятельство может быть подтверждено данными, приведенными в табл. 103 (по Люерсу и Опекару), где были использованы дрожжи разного типа.


При дображивании, несомненно, протекают процессы, связанные с превращением азотистых веществ в результате жизнедеятельности дрожжей. Этот процесс затихает при достижении очень низких температур, и на смену ему появляется процесс автолиза.
Протеолитические ферменты дрожжей разрушают белки клеток, особенно энергично при высокой температуре. Явление автолиза происходит и при обеднении питательными веществами среды, в которой находятся дрожжи. Автолиз протекает (правда, очень медленно) и при выдержке пива, если дрожжи оставить в пиве на длительное время даже при температуре 0° С. При повышении температуры этот процесс усиливается. Продукты распада белков, вызванного автолизом, небезразличны для вкуса и запаха пива.
Во время автолиза выделяются продукты распада, такие, как пептиды и аминокислоты, различные витамины, некоторые компоненты нуклеиновой кислоты (аденин, гуанин), эргостерол, жиры, ферменты, главным образом пептидазы и протеазы, инвертаза, а др.
Об изменении содержания общего количества азотистых веществ и аминокислотного состава молодого нива при дображивании можно судить по данным, приведенным в табл. 104 (по Сандегрену и Эпебо).
Общее количество белка снизилось примерно на 25%, снизилось и количество почти всех аминокислот, за исключением прелина, причем значительна, например, содержание аланина и ?-аминомасляной кислоты — на 75—80%, а тирозина — на 90%.
Эти изменения, конечно, не могут не оказать влияния на качество готового пива, его органолептические свойства и стойкость.