Исследование качества плотного сусла для производства пива специального назначения

В настоящее время пивоварение Казахстана является одной из быстро развивающихся отраслей перерабатывающей промышленности. В связи с этим перед пивоваренными компаниями стоит вопрос конкурентоспособности на рынке. Для устойчивого развития заводы стараются расширять ассортимент выпускаемой продукции, применяя новые технологии, разрабатывая новые рецептуры, позволяющие повышать пищевую ценность напитка, внедряя современное оборудование на производство [1].

Одним из актуальных направлений развития является применение нетрадиционного вида сырья для усовершенствования технологий и получения новых видов напитков специального назначения. Появились современные новые напитки-бир-миксы, в которых пиво служит основой для приготовления миксов [2-5].

Одним из путей интенсификации технологии пивоварения, в том числе и при выпуске пива специального является использование для производства сусла с повышенной плотностью. Это представляется наиболее актуальным именно в настоящее время, когда рынок пива специального еще окончательно не сформирован и приходится разрабатывать достаточно большой ассортимент таких напитков, чтобы определить популярные вкусы для конкретного потребителя.

Однако, применение углеводсодержащего сырья при получении плотного сусла вызывает нарушение равновесия: сбраживаемые сахара/усвояемый азот, которое ведет к увеличению длительности брожения и может отрицательно влиять на качество готового продукта.

В связи с этим представляется актуальным разработка технологии плотного сусла для получения пива специального с использованием нетрадиционного вида сырья [6].

Производство пива по технологии высокоплотного пивоварения широко используется зарубежными производителями, и все больше приобретает популярность в нашей стране [7].

Сущность метода состоит в том, что готовится сусло с концентрацией сухих веществ 14-23%, которое сбраживается, созревает и разводится до определенной концентрации начального сусла. Данная технология позволяет увеличить мощность завода на 25-50% при незначительных капитальных затратах и существенной экономии топливно-энергетических ресурсов.

При применении технологии высокоплотного пивоварения одна из основных задач - выбор состава сырья и его соотношения в рецептуре. Для получения сусла с высокой экстрактивностью сырье должно содержать высокое количество сбраживаемых углеводов. Для этой цели традиционно используют рис, мальтозную патоку, сахарный сироп. Однако особен-ности химического состава конкретного вида сырья требуют изменения технологических режимов затирания для получения сусла оптимального по углеводному и азотно-минеральному комплексу [7].

Приготовление сусла с повышенной концентрацией сухих веществ осуществляется введением углеводсодержащих сиропов на стадии кипячения сусла с хмелем [8].

В связи с вышесказанным целью научного исследования стал подбор нетрадиционного углеводсодержащего сырья повышенной пищевой ценности, для производства плотного сусла и получения на его основе пива специального назначения.

В результате мониторинга научно-технической литературы в технологии высокоплотного пивоварения актуальным сырьем стали сиропы крахмального происхождения. Данные сиропы изготавливаются с применение кислотного гидролиза из крахмала различных растений. Также применяют солодовые экстракты, ячменный сироп, высокоглюкозные, мальтозные и другие сиропы[9]. Представленное сырье имеет как достоинства, так и недостатки в производстве плотного сусла, но не все из них позволяют параллельно повысить пищевую ценность основного пивоваренного полупродукта.

Согласно литературному обзору альтернативным нетрадиционным сырьем для производства плотного сусла может стать сироп из топинамбура. Дальнейшие иссле-дования проведены на основе данного сырья.

В последние годы топинамбур стал перспективным сырьем при производстве функциональных продуктов питания [10]. Интерес к топинамбуру связан в первую очередь, с особенностями его углеводного комплекса, основу которого составляют фруктоза и ее полимеры различной слож-ности, высшим гомологом которых является инулин [11]. В настоящее время данное сырье применяется для диетического, лечеб-но-профилактического питания и представ-ляет интерес при производстве напитков специального назначения.

Материалы и методы исследований

Производство плотного пивоваренного сусла производилось в учебно-научной лаборатории «Технология бродильных производств и виноделие» кафедры «Технология хлебопродуктов и перерабатывающих производств» Алматинского технологичес-кого университета. Показатели качества определяли в аккредитованной научноисследовательской лаборатории «Пищевая безопасность».

Объектами исследования являлись светлый пивоваренный солод «Pilsen», светлый карамельный солод 150, хмель гранулированный горький и ароматный, сироп из топинамбура.

Сироп из топинамбура имеет содержание сухих веществ 68%, что затрудняет его введение в сусло, поэтому перед использованием сироп предварительно подготавливают. Разведение водой ведут при температуре 50°С до содержания сухих веществ 1214%.

При производстве сусла использовался заторный аппарат R12 на 12 стаканов. Заторный аппарат имеет встроенный микрокомпьютер, резистивный температурный датчик тип Pt 100, электромагнитный клапан для дополнения водой водяной бани для подогрева затора, современный жидкокристаллический дисплей, мембранную клавиатуру и программное обеспечение.

Определение содержания экстрактивности, плотности начального сусла в пиве в соответствии с методикой выполнения измерений, аттестованной в установленном порядке, проводили на анализаторе спиртосодержащих напитков Колос-2 предназначенного для измерения массовой доли этилового спирта и массовой доли экстракта в спиртосодержащих напитках алкогольной, слабоалкогольной продукции и водно-спиртовых растворах.

Определение массовой доли углеводов определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии согласно ГОСТ 30409-2015. Содержание витаминов исследовали по М-04-41-2005.

Результаты и их обсуждение

Технология высокоплотного пивоварения имеет неоспоримое преимущество: оборудование используется более эффективно, то есть одна варка дает больше пива. В первую очередь это экономия затрат электроэнергии на производство пива, вели-чина которой зависит от коэффициентов разведения. Для реализации данных пре-имуществ следует выполнить ряд усло-вий. Во-первых, следует уделять максимальное внимание качеству помола, для получения прозрачного сусла. Во-вторых, варочное от-деление должно быть в состоянии выдавать сусло с повышенным содержанием сухих веществ при постоянном ритме варок с максимально возможным выходом продукта. В-третьих, при кипячении сусла с хмелем следует стремиться к тем же показателям испарения, что и при кипячении обычного сусла. Кипячение должно быть интенсив-ным, чтобы обеспечивались эффективная коагуляция белков и хорошее хлопьеобра-зование. В конце кипячения сусла с хмелем с целью повышения экстрактивности добав-ляют патоку или сиропы. При их добавлении увеличивается содержание сахаров, а коли-чество аминного азота уменьшается.

Согласно приведенным данным при производстве плотного сусла с добавлением сиропа топинамбура учитывались все рекомендации. Технология производства пивоваренного сусла проводилась по классической технологии: приемка сырья > очистка > дробление > затирание > фильтрация > кипя-чение сусла с хмелем > смешивание с сиропом топинамбура до экстрактивности 14-16%.

Затирание вели при соотношении за-сыпь:гидромодуль, 1:3. Выдерживали белковую паузу при температуре 50-52 °С, мальтоз- ную паузу при температуре 62-64°С, осахаривание проводили при температуре 70-72°С, по йодной пробе определяли ее продолжительность, далее осахаренный затор подогревали до 78°С. Рецептуру брали из расчета на 100 кг зернопродуктов, из них 90 кг светлый солод, 10 кг карамельный солод.

Осахаренный затор отправили на фильтрацию, после чего определили пока-затели качества сусла до кипячения (табл. 1).

Таблица 1- Показатели качества пивоваренного сусла после фильтрации

№	Наименование показателя	Количество
1	Экстрактивность, %	13,39
2	Экстр.сахар, %	12,22
3	Плотность	1,0523
4	Спирт, об%	0
5	Продолжительность осахаривания	14 мин

Согласно представленным данным таблицы 1 все показатели соответствовали норме. Экстрактивность чуть выше среднего, в связи с подобранным гидромодулем при затирании. Полученное сусло направили на кипячение с хмелем, в процессе которого вводили в разных соотношениях подготовленный сироп топинамбура. В результате данного процесса плотность сусла увеличивается, происходит интенсивная коагуляция белка, инактивация ферментов, стерилизация сусла, а также насыщение полноты вкуса и аромата за счет введения горького и ароматного видов хмеля.

Для этого полученное сусло разделили на 5 образцов:

• 1    образец-контроль, без добавления сиропа,

• 2    образец- соотношение сусло:сироп 90:10,

• 3    образец – соотношение сусло:сироп 80:20,

• 4    образец – соотношение сусло:сироп 70:30,

• 5    образец- соотношение сусло:сироп 60:40.

Кипячение вели при температуре 97-98°С в течении 80 мин, при этом горький хмель задавали через 15 мин после начала кипячения, еще через 15 мин в представленных соотношениях вводили подготовленный сироп из топинамбура, далее ароматный хмель добавляли за 20 мин до окончания кипячения сусла.

После кипячения сусла с хмелем и сиропом из топинамбура в охлажденном и осветленном сусле определяли физикохимические (табл. 2) и органолептические (рис.              1)              показатели

Таблица 2- Физико-химические показатели качества плотного сусла

№	Наименование показателя	Образец 1	Образец 2	Образец 3	Образец 4	Образец 5
1	Экстрактивность,%	13,64	14,6	15,29	15,89	16,01
2	Экстр.сахар,%	12,46	13,33	13,96	14,51	15,36
3	Плотность	1,0534	1,0574	1,0604	1,0630	1,0677
4	Пл. спирт, г/мл	0,9982	0,9982	0,9982	0,9982	0,9982
5	Пл экстр, г/мл	1,0534	1,0575	1,0604	1,0630	1,0677
6	Пл.относит.	1,0553	1,0594	1,0623	1,0649	1,0689
7	ЭНС	13,6	14,6	15,3	15,9	16,0

Рисунок 1. Профилограмма сенсорной оценки пивоваренного сусла

Анализируя данные таблицы 2 и рисунка 1, можно сделать следующие выводы. Плотность сусла возрастает с увеличением количества сиропа топинамбура в составе. Необходимая концентрация достигается при соотношении 70:30, при этом из профи-лограммы видно, что при данном соотношении сус-ло:сироп по органолептическим характеристикам данный образец получил наивысшую оценку.

Цвет имел свойственный золотистокоричневый оттенок, преобладал солодовый со слабым медовым ароматом запах, вкус имел сладковато-горький привкус. В образце 5 экс- трактивность выше, но при этом по органолептическим характеристикам преоб-ладал более сладкий с оттенком топинамбура вкус и аромат, что сбивал солодовый привкус.

Для установления функциональных свойств полученного плотного сусла был отобран 4 образец. На следующем этапе исследования изучали углеводный и витаминный состав разработанного сусла (табл. 3), так как на основе данных ре-зультатов можно сделать выводы о использовании полученного сусла для производства пива специального назначения.

Таблица 3- Содержание углеводов и витаминов в плотном сусле

№	Наименование показателя	Содержание
Углеводный состав,%
1	Массовая доля сахарозы,	31,25
2	Массовая доля мальтозы	1,03
3	Массовая доля глюкозы	2,81
4	Массовая доля фруктозы	2,18
Витаминный состав, мг/100 мл
5	В1(тиамин)	0,011
6	В6 (пиридоксин)	0,093
7	С (аскорбиновая кислота)	0,067
8	В3 (пантотеновая кислота)	0,059

В результате приведенных данных углеводный состав имеет как моно- так и дисахариды, соответствует химическому составу сусла, приготовленного по класси-ческой технологии. Для технологии высокоплотного пивоварения данные показатели имеют важное значение, так как следующий этап производства пива будет заключаться в брожении подготовленного сусла. Здесь необходимо учитывать бродильную активность дрожжей в условиях высокого содержания сахара в составе.

Витаминный состав пивоваренного сусла в основном обусловлен наличием витаминов группы В. Витамин В 1 в количестве 1,1

мг/мл, витамин В 3 в количестве 5,9мг/мл, витамин В 6 в количестве 9,3 мг/мл в даль-нейшем позволят обеспечить 40-50% суточной потребности организма человека в этих витаминах. Наличие витамина С, способствует не только повышению функциональных свойств сусла, но и способствует предот-вращению спонтанного окисления.

Заключение, выводы

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

• 1.    Разработана технология приготовления высокоплотного пивоваренного сусла с применением сиропа из топинамбура. При введении его на этапе кипячения сусла с

• 2.    Исследование плотности и органолептических характеристик сусла проводили в 5 образцах с разным соотношением сусло: сироп, в результате наивысшую оценку получил образец 4, в соотношении 70:30.

• 3.    Углеводный и витаминный состав разработанного сусла позволяет сделать вывод о том, что подготовленный образец в дальнейшем позволит повысить функциональные свойства готового пива.

хмелем, через 30 мин после начала процесса, что обеспечивает наивысшее сохранение экстрактивных веществ.