ЭлБиб

НАУКА — ПРОИЗВОДСТВУ

ПИВО

НАПИТКИ

•

2003

Основные процессы пивоварения

Г.А. Ермолаева

Московский государственный университет пищевых производств

Продолжение. Начало см. «Пиво и напитки» 1997–2002 гг.

В настоящее время в пивоварении

вновь появляется интерес к сбражи

ванию пивного сусла иммобилизован

ными дрожжами. В мире начали дей

ствовать промышленные установки.

Эта публикация и последующие по

священы этому вопросу.

Пивоварение — старый биотехноло

гический и консервативный технологи

ческий процесс. Консерватизм произ

водства можно объяснить стремлением

к получению пива старинных сортов с

соблюдением традиционных технологи

ческих приемов. Но в последние годы

широко стали внедряться новые техно

логии, позволяющие интенсифициро

вать производственные процессы, и в

первую очередь наиболее продолжи

тельные — брожения и дображивания.

Традиционное главное брожение,

протекающее в присутствии всей мас

сы дрожжей, определяется сортом по

лучаемого пива. При брожении и доб

раживании происходят сложные биохи

мические процессы, связанные с жиз

недеятельностью дрожжей, их обменом

веществ, а также с химическими пре

вращениями, протекающими в пиве под

влиянием внешних условий (темпера

тура, рН, концентрация различных

органических веществ). Процесс бро

жения происходит под действием фер

ментов пивных дрожжей, расщепляю

щих основное количество углеводов

сусла с образованием этилового спир

та, диоксида углерода и продуктов кон

ститутивного обмена. Чем выше плот

ность начального сусла (от 8 %до 23 %

сухих веществ), тем дольше идет бро

жение. По классической технологии

главное брожение продолжается от 6 до

9–10 сут. Затем молодое пиво с содер

жанием этилового спирта в зависимос

ти от сорта (0,5–9 %) снимают с дрож

жей и направляют на дображивание,

длительность которого может быть до

90 дней.

Поэтому на протяжении десятилетий

пивовары стремились сократить наибо

лее продолжительную часть технологи

ческого процесса.

Тенденция к ускорению процесса

брожения привела к разработке новых

методов сбраживания пивного сусла —

Получение пива с применением

иммобилизованных дрожжей

непрерывных, периодических в аппара

тах большой вместимости — цилиндро

конических бродильных аппаратах

(ЦКБА), сбраживанию иммобилизован

ными (закрепленными) дрожжами. Они

основывались на использовании повы

шенной температуры брожения, увели

чении нормы засевных дрожжей, при

менении мероприятий по достижению

высокой бродильной активности дрож

жей.

Около 100 лет назад были попытки

применить непрерывное брожение, а с

начала 70 х гг. —использовать иммоби

лизованные дрожжи в пивоварении.

Впервые принцип иммобилизации

микроорганизмов был реализован в

производстве уксуса более 100 лет на

зад, наибольшего развития исследова

ния и методы реализации достигли в

70–80 гг. [5].

Адсорбированные дрожжевые клетки

для непрерывного брожения были испы

таны в 1899 г. Барбетом. В 50–60 е гг.

непрерывное брожение было предметом

многочисленных исследований. Но в ос

новном они осуществлялись с интактны

ми (свободными) клетками. Иммобили

зация казалась решением всех проблем.

В 1971 г. Нарцисс и Хеллих и в 1973 г.

Бейкер и Кирсоп применили, как первый

шаг к иммобилизации, смесь дрожжей и

кизельгура.

Практически одновременно стали

проводиться исследования по примене

нию иммобилизованных дрожжей для

периодического и непрерывного бро

жения.

Периодическое брожение пива им

мобилизованными клетками исследо

вали А.П. Колпакчи и др. на полиэти

леновой пленке (1976 г.) и керамичес

ких или полиэтиленовых кольцах

(1980), на альгинатах Вайт и Портно

(1978), геле альгината Парандова и др.

(1982), Шиндо и др. (1990) на порис

том ПВА (1990 г.) [4, 6].

Непрерывное брожение исследовали

с помощью дрожжей, иммобилизован

ных на ПВХ и пористых частицах (Крье,

Наварро, 1976 г.), диатомите, ПВХ и

пластмассе (Молл, 1977), альгинате

кальция (Годфредсен и др., 1981, Линко

и др., 1981 г.).

Интенсивное развитие биотехноло

гии в этот период было обусловлено со

зданием нового типа биокатализато

ров — иммобилизованных клеток мик

роорганизмов. Микроорганизмы, при

крепленные к основе, называют иммоби

лизованными (связанными, пришитыми,

фиксированными, матрицированными).

Иммобилизованными считаются клетки,

которые физически связаны или локали

зованы в определенном месте или про

странстве с сохранением их каталити

ческой активности, если возможно или

необходимо, — их жизнеспособностью,

которые могут быть использованы по

вторно или непрерывно (Godia и др.,

1987). Использование иммобилизован

ных дрожжей позволяет легко управ

лять биокатализом во время брожения

и конструировать биореакторы типа

плотно набитой колонны, которая удоб

на для ведения процесса непрерывным

способом [3]. В этом направлении раз

вивались и дальнейшие исследования (о

результатах которых будут публикации

в дальнейшем).

С технологической точки зрения им

мобилизация клеток микроорганизмов

на твердом носителе создает высокоак

тивную полиферментную систему для

получения разнообразных продуктов,

являющихся результатом метаболизма

дрожжевой клетки. Преимущество им

мобилизации — создание фактора мик

росреды, которая образовалась вокруг

частиц дрожжей с участием нераство

римого носителя. Эта микросреда со

держит гидрофобные заряженные час

тицы, имеющие большое значение в

концентрировании питательных ве

ществ.

Иммобилизация на твердом носите

ле изменяет жизнедеятельность мик

робной клетки и интенсивность биохи

мических процессов микроорганизмов.

Многократное их использование в био

синтезе различных веществ дает зна

чительный экономический эффект. В

производственных условиях расход

сырья для генерации биомассы снижа

ется.

Использование иммобилизованных

клеток дрожжей для интенсификации

процесса обусловлено разными факто

рами: создается клеточная масса в еди

нице объема реактора, значительно

льшая, чем при периодическом и не

прерывном процессах с использовани

ем интактных клеток; в результате зна

чительно увеличивается выход пива;

удлиняется срок действия ферментов

клетки; ускоряется процесс ввиду луч

ших условий транспорта питательных

веществ к клетке и связанным с этим

улучшением метаболизма. Применение

иммобилизованных систем сохраняет и

поддерживает определенный ритм ро

ста дрожжевых клеток и соответству

В помощь

пивовару

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека