Процеси, възникващи по време на ферментацията на пивната мъст

По време на основната ферментация на пивната мъст се случва биологична, биохимия­физични и физикохимични процеси, които определят формирането на състава на младата бира.

Биологични процеси. Те включват процеса на размножаване на дрождите. Способността на дрождите да се възпроизвеждат, т.е. да се увеличават­броят на техните клетки зависи от състава на хранителните вещества в пивната мъст, температурата, рН на средата, наличността на кислород и т.н.

Размножаването на дрождите по време на ферментацията на бирена мъст преминава през четири основни фази:

Латентно, когато клетките се адаптират към околната среда и няма видими признаци на разпространение на дрожди;

Логаритмично, характеризиращо се с интензивно възпроизвеждане­с леко изоставане в растежа на биомасата на дрождите;

Стационарно, при което възпроизвеждането на дрожди се забавя и броят на клетките остава непроменен;

Затихване, характеризиращо се с намаляване на умножаващата активност­клетъчен растеж, който се дължи на намаляване на масата на хранителните вещества и увеличаване на количеството на метаболитните продукти.

Възпроизвеждането на дрожди спира, мъртвите клетки се утаяват на дъното на ферментационния апарат. Броят на дрождените клетки в края на ферментацията се увеличава 2 ... 5 пъти.

Биохимични процеси. Те включват алкохолна ферментация, която представлява верига от ензимни процеси, чийто краен резултат е разграждането на глюкозата с образуването на тези­алкохол и въглероден диоксид, отделяне на енергия и топлина­много. В същото време тази енергия е необходима на дрождената клетка за образуването на нови тъканни вещества, използвани за цял живот.­дейности, включително за растеж и възпроизводство.

Алкохолната ферментация е каталитичен процес, който протича под действието на биологични катализатори - ензими. Този сложен, непрекъснат процес на разграждане на захарта се катализира от­ензими с образуването на 12 междинни продукта. Въглехидратите се ферментират в определена последователност,­уловени от скоростта на тяхното проникване в клетката на дрождите. Vna­след това глюкозата и фруктозата се ферментират. Захарозата се хидролизира предварително от ензима β-фруктофуранозидаза на дрождите до глюкоза и фруктоза, които се консумират от дрождите в началото на ферментацията. Когато в пивната мъст почти няма фруктоза и глюкоза­кози, дрожди започват да консумират малтоза. Сряда­съдържа около 7,8 g ферментиращи захари в 100 ml 12% пивна мъст. От тях, например, 14% е за глюкоза и фруктоза, 4% за захароза, 64% за малтоза и 18% за малтотриоза (триоза). От тези видове захари първо се ферментират монозахариди и дисахариди. Триозите се ферментират най-вече по време на ферментацията и степента на ферментация на готовата бира зависи от интензивността на този процес.

По време на ензимното разлагане на въглехидратите се образуват висши алкохоли, естери, алдехиди и техните производни в малки количества като странични продукти от ферментацията.­киселини, както и съединения, съдържащи сяра. Тези вещества са важни за аромата и вкуса на бирата.

Съдържанието на висши алкохоли в бирата зависи от щама и скоростта на въвеждане на дрожди, режима на ферментация и състава на пивната мъст.

Висока температура на ферментация, интензивна аерация и смесване­Шиенето на мъстта причинява висока концентрация на алкохоли, а ферментацията под налягане намалява образуването им. При ниско съдържание на а-аминокиселини в пивната мъст концентрацията на висши алкохоли се увеличава. Същите модели се прилагат и при образуването на естери.

Съдържанието на алдехид леко намалява с ускоряване на ферментацията.

Увеличаването на съдържанието на четири въглеродни съединения - ацетоин, диацетил, 2,3-бутилен гликол - е пряко свързано­от повишаване на температурата на ферментация, скоростта на въвеждане на тръпки­и количеството кислород.

В процеса на основната ферментация се образуват органични киселини - оцетна, млечна, янтарна, мравчена, пировинена, лимонена, ябълчена и др.

Летливите киселини включват оцетна и мравчена киселини, образуващи­в резултат на разграждането на глюкозата. Образуването на оцетна киселина се увеличава с увеличаване на скоростта на въвеждане на дрожди, повишаване на температурата и интензивна аерация. Бирата може да съдържа 20 ... 150 mg/l оцетна киселина, 20 ... 40 mg/l мравка­други.

Нелетливите киселини - пировинообразна, янтарна, лимонена, млечна - се образуват като продукт на метаболизма на дрождите по време на ферментацията­nii, както и дезаминиране на аминокиселини. Бирата може да съдържа пировиноградна киселина 40 ... 75 mg/l, янтарна в среда­това е 60 ... 100, мляко 20 ... 120 и лимон 110 ... 120 mg/l.

В рамките на три до четири дни от основната ферментация се образуват карбоксилни (мастни) киселини като продукти на метаболизма на дрождите: капро­нов, каприлов, капринов и лауричен.

Съдържанието на азотни вещества по време на ферментацията намалява, когато­приблизително 30%. Младата бира, направена само от малц, съдържа около 650 mg/l азотни вещества. Почти 25 ... 45% от тях са аминокиселини и пептиди, които се усвояват от дрождите. Количеството ниско молекулно тегло, усвоено от дрожди­големият азот зависи от щама на дрождите, метода на ферментация, аерацията на пивната мъст и др. Асимилацията на азот, намаляването на общото му съдържание са предпоставка за размножаване на дрождите по време на ферментацията.­образуването на вещества, които създават аромата на бирата. В процеса на ферментация дрождите отделят до 33% асимилирани­азот, който придава на бирата кадифена консистенция и пълен вкус. Освен това, поради намаляване на рН на пивната мъст по време на ферментацията, се освобождава азот с високо молекулно тегло и сте­фиността на отделните му фракции.

Минералите, особено фосфатите, са важни за метаболитните процеси. Пепелната пепелна мъст обикновено е около 2100 mg/l, по време на основната ферментация тя намалява с около 200 mg/l, като намалява с почти 50% поради фосфатите. В резултат на това се променя­има и съотношения на буфериране и киселинност в бирата.

По време на ферментацията рН се измества към киселинната страна при стойността­съотношението, което е около 1, т.е. от 5,2 ... 5,7 до 4,35 ... 4,65. PH се променя в резултат на действието на киселини, възникващи като a­богати на метаболизъм продукти в дрождите, както и отстраняването на фосфатите и усвояването на амоняка от аминокиселините. Количеството и скоростта на образуване на киселина зависят от състава на пивната мъст, щама на дрождите и режима на ферментация.

Пулверизираните дрожди имат по-бърз ефект от флокулираните дрожди при понижаване на рН. С повишен процент на ве­намаляването на рН и утаяването на смолистите вещества се ускорява от развитието на дрожди (25 ... 30 милиона клетки в 1 ml). Топ ферментацията също причинява бърз спад на pH.

В резултат на намаляване на рН, разтворимостта на някои­сухи вещества по време на ферментацията, поради което се освобождават меланоидини, полифеноли и горчиви вещества.

По време на ферментацията на повърхността на пивната мъст се появяват мехурчета с въглероден диоксид, които доставят горчиви вещества до къдриците на пяната или се адсорбират на повърхността на дрождните клетки. В същото време е възможно да се намали количеството на горчивите вещества до 35%: а-киселини, а заедно с тях и част от изо-а-киселини и гулупони.­утайка.

С засилване на процеса на ферментация се увеличава­загуба на горчиви киселини. Загубите им обаче се намаляват с 10 ... 20% по време на ферментация под налягане и в цилиндрично-коничен апарат.

Намаляване на съдържанието на полифеноли и в по-голяма степен на тях­пяна от антоцианогени (20 ... 30%), увеличава броя на­лоидна устойчивост на бира.

Цветът на младата бира е по-малък от първоначалната пивна мъст, което се дължи на отстраняването на меланоидини, полифеноли и други оцветители заедно с палубата, дрождите и утайката.

Физикохимични процеси. Те се характеризират с предателство­намаляване на редокс потенциала (rH2). Оксиди­потенциалът за възстановяване на първоначалната пивна мъст rН2 е­е в диапазона 20 ... 22, а понякога и 24 ... 26. В началото на ферментацията маята интензивно консумира кислород и по този начин определя липсата му в младата бира. Следователно, по време на ферментацията rH2 намалява до 8 ... 12.

С благоприятен състав на пивната мъст, висока ферментация активно­дрожди, има силно намаляване на rH2 по време на ферментацията­ния. Ниската стойност на rH2 показва, че бирата не е обект на окисляване, което е важно за стабилизиране на нейния вкус.

Фактори, влияещи върху процеса на ферментация на пивната мъст

Ходът на основния процес на ферментация се определя главно от температурата, активността на дрождите и концентрацията на въглехидрати в пивната мъст.

Температура. Процесът на ферментация на пивната мъст с дрожди често се регулира­това зависи от температурата, която се задава в зависимост от режима на ферментация, приет в завода.

С дънната ферментация се различават режимите на студена и топла ферментация. Студеният режим предвижда ферментация при температура 5 ... 9 ° C. Топлата ферментация протича при 9 ... 14 ° С.

На практика контролът на температурата е най-ефективен­нов начин за промяна на скоростта и времето на ферментация­размножаваща се мая. При ниска температура ферментацията протича бавно, маята се размножава бавно, докато в по-топъл режим ферментацията протича интензивно и дрождите се размножават­мачкайте бързо.

Активност на дрожди. Процесът на ферментация започва с въвеждането на дрожди в първоначалната мъст. Скоростта на ферментация и степента на ферментация (количеството на ферментиралия екстракт като процент от съдържанието на екстракта в първоначалната мъст) зависи от скоростта на въвеждане­мая.

Обикновено дрождите се въвеждат в пивната мъст в количество от 0,5 ... 0,8 l/hl, което съответства на (15 ... 20) 10 * дрождени клетки в 1 ml пивна мъст. Понякога изчислението се прави за 100 кг грис - 2 ... 3 литра мая, тази норма може да бъде намалена, ако първоначалната мъст има висока­температура, не се използват заразени и затворени ферментационни машини.

Препоръчва се увеличаване на скоростта на въвеждане на дрожди за пивна мъст, замърсена с термобактерии, с добро охлаждане на магазина­използването и използването на ферментатори от отворен тип.

Физиологичното състояние на семенната мая също влияе върху скоростта на въвеждане на дрождите: при продължително съхранение след­духа за увеличаване на дозата.

Често за ускоряване на ферментацията се добавя количеството­мая. В този случай продължителността на ферментацията при скорост на въвеждане на дрожди от 0,5 l/hl е 7 ... 8 дни, при 1 l/hl - 7, а при 2 l/hl се намалява до 4 ... 5 дни. Увеличението на биомасата на дрождите обаче не е толкова значително. Например, при скорост на въвеждане от 0,5 l/hl може да се получи увеличение от 2 l/hl, при скорост от 1 l/hl - около 2,5 l/hl и при 2 l/hl - 30 l/hl .

Ферментиращите въглехидрати в пивната мъст са представени главно от малтоза (60 ... 70%), малтотриоза (14 ... 20%) и глюкоза (10 ... 15%). В процеса на ферментация първо се ферментират захароза, глюкоза и фруктоза, а след това малтоза и малтотриоза. Малтозата и малтотриозата ферментират по-интензивно, колкото по-малко са­централизация на въглехидратите в пивната мъст. Следователно, скоростта на ферментация на първоначалната мъст с масова част от DM 15 ... 20% е по-малка от тази на мъстта с масова част от DM ... 12%. Освен това, когато масовата част на DM в първоначалната мъст е над 14,5%, няма интензивно размножаване.­мая.