Влияние процессов, протекающих при сбраживании сусла, на инициальную мутность пива

УДК 663.42

Влияние процессов, протекающих при сбраживании сусла, на инициальную мутность пива

Д. В. Афонин; А. Т. Дедегкаев, канд. техн. наук; С. Г. Давыденко, канд. биол. наук ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» Т. В. Меледина, д-р техн. наук, профессор Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий

Ключевые слова: дрожжи; коллоидная стабильность; пиво. Keywords: yeast; colloid stability; beer.

Пиво представляет собой сложную коллоидную систему с размером частиц от 0,01 до 3 мкм. При нарушениях режима хранения пива вследствие укрупнения частиц в результате их конденсации и полимеризации появляется осадок, который свидетельствует о коллоидной нестабильности продукта и делает невозможной его реализацию. В современном пивоварении для повышения стабильности пива используют химические, физико-химические, ферментативные и механические способы воздействия на коллоидную систему напитка. Выбор того или иного направления определяется конкретными задачами, стоящими перед пивоваром. Химические способы предназначены для уменьшения скорости окислительных процессов в пиве. Для этого в некоторых случаях в напиток добавляют антиоксиданты, которые взаимодействуют с кислородом воздуха и предотвращают окисление фенольных соединений. Физико-химические способы направлены на удаление коллоидов различной природы с помощью адсорбентов. В частности, для удаления муте-образующих белков применяют силикагели, а для снижения концентрации фенольных соединений — поливинилполипирролидон. Кроме того, повышению стойкости пива способствуют такие технологические операции, как сепарирование и фильтрация. К снижению концентрации белков и полисахаридов приводит использование соответствующих ферментных пре-

паратов. Все перечисленные технологические приемы повышения физико-химической стабильности пива достаточно хорошо изучены. Однако в настоящее время в должной мере не исследована роль дрожжей в этом процессе.

Объекты исследования — дрожжи штаммов 34 / 70 из коллекции Hefebank Weinstephen и Y-3194, селекционированного в исследовательском центре ОАО «Пивоваренная компания «Балтика». Кроме того, для изучения влияния штаммов на коллоидную стабильность пива использовали зарубежный штамм

Таблица 1

Показатель Значение

Влажность, % <4,5

Экстрактивность, % СВ более 80

Разность экстрактов тонкого и грубого помола, % СВ 1,0-2,0

Время осахаривания, мин <15

Цвет сусла, ед. ЕВС (до кипячения сусла) <4,0

Цвет сусла, ед. ЕВС (после кипячения сусла) <5,7

Вязкость, мПа-с 1,45-1,60

рН 5,8-6,1

Диастатическая сила, ед. WK/100 г СВ, более >250

Активность а-амилазы, ед. DU/г СВ >38

Белок, % СВ 9,5-11,5

Растворимый азот, мг/100 г СВ 600-750

а-Аминный азот, мг/л 160-180

Число Кольбаха, % 38-42

Р-Глюкан, мг/л <200

Фриабильность, % более 80

Остаток на ситах 2,8 и 2,5 мм, % более 90

Просев сквозь сито 2,2 мм, % менее 2,0

Стекловидные зерна, % менее 3,0

Х, обладающий высокими технологическими характеристиками.

Во всех экспериментах для брожения использовали сусло с массовой долей сухих веществ 12% , полученное из солода высокого качества, физико-химические показатели которого приведены в табл. 1.

Поверхностный потенциал частиц и дрожжевых клеток исследовали методом микроэлектрофореза на приборе «Zetasizer» с диапазоном размера измеряемых частиц от 2 до 3000 нм.

Определение общего количества фенольных соединений проводили спектрофотометрически (спектрофотометр фирмы Shimadzu UV-2501PC) по методу ЕВС 9.11, белка — по методу Лоури, полисахаридов — по методу Тревелена и Гариссона.

Мутность пива изучали на мут-номере фирмы Haffmans Hazemeter, который был калиброван в единицах мутности ЕВС (метод ЕВС 9.29)1. Размер частиц определяли с помощью лазерного анализатора частиц «Nanotrac TM ULTRA».

Старение пива производилось путем выдерживания образца пива в течение 7 дней при температуре 0 °С и последующей инкубации данного образца в течение 7 дней при температуре 38 °С.

Коллоидная стабильность пива зависит от конструктивных особенностей бродильных танков, а именно соотношения между высотой и диаметром, и определяется составом сусла, технологией брожения, штаммовыми особенностями и физиологическим состоянием дрожжей. Во время ферментации основные изменения коллоидной системы бродящего сусла связаны с адсорбцией взвешенных частиц на поверхности дрожжей и их седиментацией с флокулирующими клетками.

Количество частиц, адсорбированных на клетках, определяется поверхностным потенциалом дрожжей. Поверхностный потенциал, или Z-потенциал, — это потенциал поверхности мембраны. Величина его зависит от количества «противоионов» и толщины слоя

1 Ермолаева, Г. А. Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия/Г. А. Ермолаева. — СПб.: Профессия, 2004. — 536 с.

26 ПИВО и НАПИТКИ 2012

КСОНТРОЛЬКАЧЕСТВА|

' :

молекул воды, которые связаны с поверхностью мембраны клеток. Активация поверхностного потенциала дрожжей происходит в присутствии кислорода, что подтвердили результаты модельных экспериментов.

Для проведения исследований использовали сусло с массовой долей сухих веществ 12%. Среду разливали в пробирки по 10 см3 в каждую. Из них три пробирки закрывали газовым затвором, одна пробирка была без затвора. В одном варианте опыта (аэрация — дрожжи — затвор) сусло аэрировали в течение 5 мин и затем после внесения дрожжей (штамм 34 / 70) в процесссе брожения поддерживали давление 0,5 бар. В других ва-

риантах опыта дрожжи вносились в среду с инертным газом (аргон). Среду с дрожжами аэрировали после 1 ч выдержки в бескислородной среде и далее культивировали под давлением кислорода (0,3 бар) или без затвора. Только в одном случае (аргон — дрожжи — затвор) клетки в течение 4 ч находились в атмосфере аргона.

Как видно из рис. 1, в среде с кислородом в течение 1 ч поверхностный потенциал возрастает с 27 до 47 мВ, в то время как в бескислородной среде он остается без изменения.

Активация поверхностного потенциала клеток при аэрации среды была подтверждена в экспериментах на мини-пивзаводе. В этом случае дрожжи (штамм 34 / 70) инокулировали в аэрированное сусло с массовой долей СВ 12% из расчета содержания в среде 15 млн клеток / мл. Как и в модельных опытах, уже через 1 ч поверхностный потенциал повышался с 26 до 41 мВ. Затем в процессе брожения поверхностный потенциал клеток падал (рис. 2). При величине 2-потенциала ниже 35 мВ начинаются процессы флокуляции и седиментации дрожжей, о чем можно судить по снижению концентрации дрожжей в бродильном аппарате. Дополнительное уменьшение потенциала клеток происходит за счет адсорбции на их поверхности взвешенных частиц. В основном это коллоиды размером 0,31— 0,39 мкм (табл. 2, рН суспензии 4,9). Удаление коллоидов с поверх-

1 • 2012 ПИВО и НАПИТКИ 27

45 -

30 -

0 0,5

1,5 2 2,5

Время, ч

3 3,5

Аэрация-дрожжи-затвор Аргон-дрожжи-аэрация-затвор Аргон-дрожжи-аэрация-без затвора — Аргон-дрожжи-затвор

Рис. 1. Поверхностный потенциал дрожжей при разных условиях брожения

50 -,

40 -

25

1

4

Время, сут

™ Частицы размером 0,01-0,1 мкм Частицы размером 0,1-1 мкм в Частицы размером 1,0-3,0 мкм

а

Время, сут

в Частицы размером 0,01-0,1 мкм в Частицы размером 0,1-1 мкм б

Рис. 2. Концентрация взвешенных частиц (а) и их средний поверхностный потенциал (б) на различных этапах брожения пива

КОНТРОЛЬКАЧЕСТВАа

ности клеток способствует увеличению потенциала клеточной стенки с 21 до 27 мВ. Следовательно, для повышения физиологического состояния посевного материала дрожжи должны освобождаться от адсорбированных на их поверхности соединений, например, путем кислотной обработки, применение которой обеспечивает десорбцию частиц с поверхности клеток.

В отличие от дрожжей, поверхность которых имеет отрицательный заряд, коллоидные частицы могут быть заряжены как положительно, так и отрицательно, поэтому они способны оседать на поверхности дрожжей. При брожении пива по истечении вторых суток брожения начинает возрастать поверхностный потенциал как частиц размером 0,1-1,0 мкм, так и более

Таблица 2

Образец дрожжей Поверхностный потенциал дрожжевой клетки, мВ Мутность пива и промывных вод (Н90), ед. ЕВС Средний размер взвешенных частиц, мкм

Исходные дрожжи (из дрожжесборника) 21 1,9 —

После первого центрифугирования 24 0,6 0,39

После второго центрифугирования 27 0,5 0,33

После третьего центрифугирования 27 0,2 0,31

Время, сут

Рис. 3. Кинетика поверхностного потенциала дрожжевой клетки в течение брожения

Таблица 3

Объект исследования Количество взвешенных частиц инициальной мути, содержащих полипептиды, полифенолы и полисахариды, % Полипептиды Полифенолы Полисахариды

Сусло с массовой долей сухих веществ 12% 55 25 20

Пиво из ЦКТ (2-3-и сутки брожения) 33 32 35

Пиво из ЦКТ (3-10-е сутки брожения) 36 22 42

Смыв дрожжей, снятых на 4-е сутки брожения 71 12 17

Готовое пиво 29 14 57

Состаренное пиво 36 37 27

Таблица 4

Гидростатический стресс Размер частиц, нм Концентрация, млн частиц/ мл

Штамм средний интервал колебания

У-3194 Отсутствует 5,6 4-9 0,24

Н » 4,7 4-10 0,22

У-3194 Давление 8,2 4-15 1,10

Н » 8,3 3-13 2,30

мелких — размером 0,01-0,1 мкм (см. рис. 2, б). Этот подъем совпадает со снижением поверхностного потенциала дрожжей с 42 до 33 мВ и началом агглютинации клеток (рис. 3).

В процессе брожения сусла концентрация крупных частиц (1,03,0 мкм) практически не изменяется; их удаление из пива происходит во время коллоидной стабилизации при температуре -1,5 °С, т. е. начиная с 6-8 сут брожения и особенно при фильтровании (см. рис. 2, а).

Концентрация частиц размером 0,01-0,1 мкм в процессе брожения и стабилизации пива постепенно падает, при этом их 2-потенциал возрастает с 37 до 49 мВ. В то же время содержание более крупных коллоидов (0,1-1,0 мкм) претерпевает основные изменения именно при брожении пива и далее, начиная с 6 сут, их концентрация практически не изменяется (см. рис. 2, а), а их поверхностный потенциал стабилизируется и составляет около 40 мВ (см. рис. 2, б).

Во время стабилизации продолжается рост заряда и соответственно снижение количества частиц холодной мути, которые имеют размер 0,01-0,1мкм. Напротив, частицы инициальной мути (0,11,0 мкм) в этот период практически не удаляются из пива (см. рис. 3).

Анализ химической природы взвешенных частиц инициальной мутности показал, что в течение брожения происходят изменения не только поверхностного потенциала взвешенных частиц, но и их качественного состава (табл. 3). Вклад полипептидной фракции постепенно снижается вследствие коагуляции белков при снижении величины рН пива, но главным образом ввиду адсорбции коллоидов на поверхности дрожжей. Эти соединения обнаруживаются в 71 % частиц, содержащихся в воде после промывания дрожжевых клеток, снятых по истечении 4 сут ферментации. Содержание во взвешенных частицах фенольных соединений сначала увеличивается в результате их полимеризации, но затем постепенно снижается из-за седиментации, но не адсорбции их на поверхности дрожжей; так, количество частиц фенольной

28 ПИВО и НАПИТКИ 2012

"СОНТРОЛЬКАЧЕСТВА

природы в промывной воде не превышало 12%.

Доля частиц, в состав которых входят полисахариды, в течение брожения существенно возрастает и в готовом пиве составляет 57 %. Однако в состаренном продукте их количество падает практически до исходного уровня (27%), при этом значительно возрастает доля частиц фенольной природы (с 14 до 37%), что объясняется окислением фенольных соединений, их полимеризацией и сополимеризацией (см.табл. 3).

Установлено,что концентрация коллоидных частиц в пиве и их размер зависят не только от стадии брожения, но и от устойчивости дрожжей к стрессам.

Для доказательства данного факта были проведены две серии экспериментов. В первой серии процесс вели при атмосферном давлении, во второй дрожжи подвергались гидростатическому стрессу путем повышения давления в аппарате через 2 сут брожения.

Для исследования были взяты дрожжи штамма Y-3194, полученного в исследовательском центре ОАО «Пивоваренная компания «Балтика», и один из высокоактивных зарубежных штаммов (Н). Как следует из табл. 4, при отсутствии стресса различий в количестве и размерах коллоидных частиц практически не наблюдается, в то время как при гидростатическом стрессе концентрация коллоидов в готовом пиве различается в два раза в пользу штамма Y-3194. Однако средний размер коллоидных частиц в обоих вариантах напитка практически одинаков.

Таким образом, можно сделать вывод, что на дрожжах адсорбируются в основном коллоиды с размером частиц от 0,1-1,0 мкм, так как после удаления дрожжей из аппарата их концентрация, а также поверхностный потенциал не изменяется. Крупные коллоиды размером 1-3 мкм седиментиру-ют при коллоидной стабилизации пива.

Установлено, что в отсутствие стресса концентрация коллоидных частиц не зависит от штамма. При гидростатическом стрессе с целью повышения стабильности пива следует использовать новый селекционированный штамм Y-3194. &

«Старый Мельник»: поздравительные технологии

Ш

Мельник

Группа компаний EFES в России и TBWA\Moscow Group установили в Москве на Большой Тульской улице новую анимированную рекламную конструкцию с новогодним поздравлением от имени одного из старейших брендов ГК EFES в России «Старый Мельник».

Ключевой визуальный элемент рекламного сообщения — огромное изображение бутылки пива «Старый Мельник», дополненное слоганом бренда «Делать то, к чему душа лежит». В добавление к этому с помощью комбинации режимов внутренней и внешней подсветки брандмауэра удалось получить эффектное анимированное изображение новогодней елки, которая кажется составленной из зажигающихся окон дома.

Необычный формат продвижения бренда полностью соответствует его характеру — отличительными чертами марки «Старый Мельник» всегда были инновационность, яркость и качество. Это пиво создано для активных жителей больших городов, и необычное использование гигантских рекламных конструкций в центре мегаполиса привлекает внимание ключевой целевой аудитории бренда.

ГК EFES постоянно использует наиболее заметные уличные рекламные конструкции. Зеленая мельница с логотипа бренда «Старый Мельник» уже не первый год украшает здание на пересечении Садового кольца и проспекта Мира, превратившись в привычную деталь городского пейзажа.

Проект осуществлен совместно с TBWA\Moscow Group. Размещение конструкции: MediaVest Group.

«Старый Мельник из Бочонка»: новая банка — новый стандарт!

«Старый Мельник из Бочонка» предложил рынку принципиально новый продукт. Теперь пиво этой известной и популярной марки будет разливаться в банки объемом 0,75л.

В настоящее время варианты банок, в которые разливается пиво различных производителей, в подавляющем большинстве случаев ограничиваются объемами 0,33, 0,5 и 1л. Новая банка объемом 0,75 л от» Старого Мельника из Бочонка» — это инновационный для российского пивного рынка продукт.

В новой упаковке представлено пиво «Старый Мельник из Бочонка» Светлое

и Мягкое. Форма новой банки выполнена в полном соответствии с концепцией бренда и напоминает бочонок. По высоте банка объемом 0,75 л не будет отличаться от банки 0,5 л, и она сделана таким образом, чтобы из нее было максимально удобно пить.

На полке супермаркета новая упаковка выделяется за счет своего яркого дизайна, разработанного специально для привлечения дополнительного внимания потребителей к новинке. Золотые и желтые оттенки тради-ционны для бренда, но в то же время за счет их более активного использования удалось добиться эффекта эксклюзивного цветового решения. Традиционный символ бренда — мельница — остался важным элементом оформления банки. В целом концепция дизайна призвана подчеркнуть, что «Старый мельник» из бочонка — это разливное пиво в банке.

Рекомендуемая розничная цена нового продукта — 57 руб., включая НДС.

ОЧАКОВО

Бренд «Очаково» в новом оформлении

Компания «Очаково» провела редизайн своего ключевого пивного бренда. Новое оформление сделает все сорта пива марки «Очаково» более яркими благодаря высококачественной технологии частичного нанесения матового и глянцевого лака на этикетку. Обновленный бренд объемом 1,5 и 2,5 л появился на полках крупных сетей и розничных торговых точек в первых числах февраля 2012 г.

Пиво «Очаково» — самая известная марка компании, которая выпускается более 18 лет.

Главной задачей во время проведения редизайна было сохранить преемственность старого оформления, а образ «деда» должен был остаться хорошо узнаваемым. При создании этикетки была использована уникальная чешская технология частичного лакового покрытия. Теперь изображение выглядит объемным благодаря сочетанию матового фона и глянцевых букв.

1 • 2012 ПИВО и НАПИТКИ