УЛУЧШЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ПИВА
IMPROVED PRODUCTION OF BEER

Данное изобретение относится к средству и способу для улучшенного производства пива и пивных коктейлей.
-1
Диацетил (2,3-бутадион) и другие вицинальные дикетоны и их предшественники продуцируются дрожжами во время брожения в качестве так называемых побочных продуктов брожения. Диацетил причисляют к веществам-букетообразователям молодого пива, которые определяют запах пива на стадии незавершенного производства. Диацетил известен в пищевой промышленности в качестве искусственного ароматизатора масла. Он придает пиву при превышении пороговой концентрации восприятия, равной приблизительно 0,1 мг/л (0,1 млн), неприятный, сладковатый вкус (дефектный вкус), который в большей концентрации, как правило, придает пиву нежелательный запах масла.
Дрожжи во время брожения продуцируют пируват в качестве одного из основных продуктов энергетического обмена веществ. При этом также образуются ацетогидроксикислоты, которые выделяются дрожжами в окружающую их среду. Из упомянутых ацетогидроксикислот за пределами дрожжевой клетки вследствие окислительного декарбоксилирования образуются вицинальные дикетоны - пентадион и диацетил. Данный процесс происходит спонтанно и без участия дрожжей.
Диацетил представляет собой промежуточный продукт брожения. Разрушение диацетила осуществляют дрожжи, которые взаимодействуют с диацетилом и используют его в качестве акцептора водорода. Диацетил восстанавливается дрожжами через промежуточную стадию ацетоина до бутандиола, вещества, которое вследствие очень высокой пороговой концентрации восприятия уже не влияет на запах пива.
Процесс брожения при производстве пива осуществляют, как правило, в две стадии: главное брожение инициируют добавкой микроорганизмов, в частности дрожжей. При этом бродильный субстрат, так называемый экстракт, по существу, подвергается спиртовому брожению. Главное брожение проходит, как правило, в тепле (при температуре приблизительно от 15 до 22°C) или при пониженной температуре (при температуре приблизительно от 5 до 10°C). Далее главное брожение, по существу, завершается тогда, когда содержащийся экстракт оказывается полностью сброженным. Данный момент времени определяют как конечный момент сбраживания экстракта. Для разрушения вредных побочных продуктов брожения, вицинальных дикетонов, процесс главного брожения необходимо поддерживать также и после достижения конечного момента брожения до тех пор, пока общее содержание диацетила не опустится ниже пороговой концентрации восприятия (порог восприятия). Если пороговая концентрация достигнута, то главное брожение завершают, полученное молодое пиво повторно охлаждают и в течение недели подвергают дображиванию при низких температурах (при температуре приблизительно от 0 до -1°C), при этом пиво осветляется. Процесс дображивания называют также созреванием.
Ориентировочное значение общего содержания диацетила (вицинальных дикетонов и их предшественников) в созревшем пиве составляет, как правило, около 0,1 мг/л. Поэтому данное значение на пивоваренных предприятиях часто принимают в качестве определяющего параметра для установления конечного момента главного брожения. Как правило, упомянутый дополнительный интервал времени после конечного момента брожения экстракта составляет еще от 1 до 4 дней.
Недостатком известных способов производства пива или пивных коктейлей является то, что главное брожение часто должно проходить в течение более длительного времени, чем это необходимо для сбраживания экстракта. Ввиду того, что главное брожение часто проводят при технически повышенной (приблизительно в интервале от 15 до 22°C) или пониженной (приблизительно в интервале от 5 до 10°C) температурах, более длительная продолжительность главного брожения связана с более высокими затратами энергии. Кроме того, бродильный чан остается недоступным в течение более продолжительного времени для приготовления новой закваски. Однако в большинстве случаев именно возможность использования бродильных чанов является лимитирующим фактором в отношении производительности пивоваренного предприятия. Было бы желательным завершать главное брожение в более ранний момент, так чтобы при этом экстракт был бы уже сброжен полностью или в значительной степени. Однако для получения приемлемого по вкусу пива содержание ухудшающих вкус побочных продуктов, например общее содержание диацетила, к данному более раннему моменту уже должно быть установлено ниже порога восприятия. Поэтому имеется потребность в улучшенном способе производства пива или пивных коктейлей, в котором прежде всего сокращена продолжительность главного брожения.
Техническая проблема, лежащая в основе данного изобретения, состоит по существу в разработке средств и способа улучшенного производства пива или пивных коктейлей, в котором продолжительность брожения, прежде всего главного брожения, сокращена и которым может быть получено безупречное по вкусу пиво или пивной коктейль.
Проблема, лежащая в основе, решается применением изомальтулозы или композиций, содержащих изомальтулозу, в рассмотренном вначале способе производства пива или пивных коктейлей, при котором из пивоваренной воды, при необходимости хмеля и, по меньшей мере, одного источника углеводов на первой стадии (a) готовят сусло, а на следующей стадии (b) сусло сбраживают с использованием микроорганизмов, причем стадия (b) включает в себя промежуточные стадии: главного брожения (b1) и дображивания/созревания (b2). Способ по настоящему изобретению характеризуется тем, что сусло в качестве, по меньшей мере, одного источника углеводов содержит изомальтулозу или смесь, содержащую изомальтулозу, а главное брожение завершают на стадии (c1), как только в сусле экстракт, способный сбраживаться, оказывается полностью или в значительной степени сброженным. Вследствие этого конечный момент брожения экстракта становится особенно различимым, поскольку содержание экстракта при последующем брожении (изменение содержания экстракта) больше не уменьшается. Является предпочтительным, чтобы к данному моменту 70% или больше, в частности, по меньшей мере 75% экстракта было сброжено. Разумеется, конечная степень сбраживания зависит от применяемых дрожжей.
В качестве главной составляющей части углеводного компонента для приготовления сусла предпочтительно используют соложеное зерно (солод) и/или несоложеное зерно, и/или несоложеный зерновой материал. Предпочтительно используют приблизительно от 10 до 15 г/100 мл солода и/или несоложеного зерна, или несоложеного зернового материала. Содержание изомальтулозы в готовом сусле предпочтительно составляет от 0,3 до 2 г/100 мл, более предпочтительно от 0,5 до 1,5 г/100 мл, еще более предпочтительно от 0,5 до 1,0 г/100 мл. Альтернативно содержание изомальтулозы в сусле может быть выражено также в виде отношения к содержанию главной составляющей части углеводного компонента, в частности к содержанию солода; предпочтительно отношение содержания изомальтулозы к содержанию другого углеводного компонента составляет приблизительно от 1:20 до приблизительно 1:5, предпочтительно приблизительно от 1:16 до приблизительно 1:8. Предпочтительно изомальтулозу добавляют к традиционному суслу.
-1
Таким образом, изобретением предусматривается посредством добавки изомальтулозы или замены изомальтулозой, по меньшей мере, части углеводного компонента в традиционном пивном сусле в рассмотренных вначале способах производства пива завершать главное брожение уже при достижении конечного момента брожения экстракта. Неожиданно выяснилось, что уже к данному моменту содержание вицинальных дикетонов сказывается ниже пороговой концентрации восприятия, равной приблизительно 0,1 мг/л (0,1 млн). Оказалось, что посредством использования изомальтулозы в качестве углеводного компонента сусла можно неожиданным образом добиться того, что уже после более кратковременного главного брожения может быть получено молодое пиво со вкусом, не ухудшенным побочными продуктами брожения, так что осуществляемое в способе рассматриваемого типа завершающее дображивание и соответственно созревание может быть произведено значительно раньше. Вследствие этого весь процесс пивоварения, как правило, сокращается на несколько дней, что обеспечивает значительную экономию времени и средств и допускает увеличение производительности пивоваренного предприятия.
В частности, неожиданно было обнаружено, что добавка даже незначительного количества изомальтулозы, предпочтительно от 0,3 до 3 г/100 мл, приводит во время главного брожения к заметно меньшему образованию вицинальных дикетонов, в частности по измерению содержания диацетила. Проявление такого благоприятного эффекта установлено и при применении традиционных пивных дрожжей. Эффект не зависит также от вида используемого солода. В среднем в суслах согласно настоящему изобретению, содержащих изомальтулозу, диацетил образуется в количестве приблизительно на 30% меньше, чем в таких же суслах без изомальтулозы (сравнительные сусла). Было установлено, что как максимальное содержание образовавшегося диацетила, так и содержание диацетила в последний день брожения согласно изобретению (конечный момент сбраживания экстракта) в традиционном сусле без изомальтулозы (сравнительное сусло) было заметно больше, чем в сусле с содержанием изомальтулозы согласно изобретению.
Далее неожиданно было обнаружено, что уменьшение образования диацетила в присутствии изомальтулозы не происходит тогда, когда содержание изомальтулозы в сусле составляет больше определенного предельного значения. В то время как максимальное уменьшение содержания диацетила происходит при содержании изомальтулозы приблизительно от 0,5 до приблизительно 1,5 г/100 мл сусла, то при содержании изомальтулозы больше приблизительно 2 г/100 мл сусла содержание образовавшегося диацетила уменьшается только в малой степени, так что техническая проблема, лежащая в основе настоящего изобретения, во многих случаях не решается практичным образом. Таким образом, содержание изомальтулозы, заметно превышающее 2 г/100 мл сусла, не представляет собой объект исследования согласно изобретению.
Изомальтулоза (6-O-α-D-глюкопиранозилфруктоза), известная под названием Palatinose™ (палатиноза) и представляющая собой дисахаридкетозу, в природе встречается, например, в меде. Изомальтулоза согласно патенту DE 44 14 185 C1 может быть получена в промышленном масштабе из сахарозы ферментативной перегруппировкой, например при применении иммобилизованных бактериальных клеток, в частности Protaminobacter rubrum, Erwinia rhapontici и Serratia plymuthica, или выделенной из них изомеразы сахарозы.
В случае "смеси, содержащей изомальтулозу" речь идет о комбинации изомальтулозы, по меньшей мере, с одним другим углеводным компонентом, в частности с фруктозой, глюкозой, сахарозой, трегалулозой, лейкрозой, туранозой, тагатозой, изомальтозой, изомелицитозой, олигосахаридами со степенью полимеризации 3 или 4, или больше или с их смесями. В одном из вариантов используют смесь изомальтулозы и фруктозы, в других вариантах используют смесь изомальтулозы и глюкозы, смесь изомальтулозы и сахарозы, смесь изомальтулозы и трегалулозы, смесь изомальтулозы и лейкрозы, смесь изомальтулозы и тагатозы, смесь изомальтулозы и изомальтозы, смесь изомальтулозы и туранозы, смесь изомальтулозы и изомелицитозы, смесь изомальтулозы и олигосахаридов со степенью полимеризации 3 или 4, или больше. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения смесь, содержащая изомальтулозу, представляет собой продукт изомеризации сахарозы, полученный трансглюкозилированием сахарозы предпочтительно при применении мертвых или живых клеток Protaminobacter rubrum или полученного из них ферментного экстракта. Применяемые согласно изобретению смеси, содержащие изомальтулозу, содержат в более предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения приблизительно 79-85% изомальтулозы, 8-10% трегалулозы, 0,5-2 % сахарозы, 1-1,5% изомальтозы, олигосахариды, 2,5-3,5% фруктозы и 2,0-2,5% глюкозы или состоят из них, причем упомянутые значения приведены в расчете на общую сухую массу вещества.
Под "суслом" понимают освобожденный от нерастворимых составляющих частей (дробина, взвесь) водный раствор экстракта из источника углеводов, например солода, который смешивают предпочтительно с водой и кипятят. После кипячения с хмелем получают так называемое охмеленное пивное сусло. После охлаждения прокипяченное сусло представляет собой начальное сусло. Сусло предпочтительно изготавливают посредством затирания, фильтрования, варки сусла и обработки сусла. В частности, целью производства сусла является, прежде всего, превращение нерастворимых и несбраживаемых компонентов источника углеводов, в частности солода, в растворимые и сбраживаемые вещества, отделение остающихся твердых компонентов и, наконец, прибавление в случае необходимости специй, т.е. хмелевого экстракта.
При затирании сначала предпочтительно смешивают дробленый источник углеводов, в частности солод, с пивоваренной водой. Затем в так называемом способе затирания предпочтительно осуществляют по специальной температурно-временной программе целенаправленное ферментативное превращение веществ, содержащихся в источнике углеводов, причем важнейшим является процесс полного расщепления крахмала до сбраживаемых сахаров, таких как глюкоза, мальтоза или мальтотриоза, и несбраживаемых декстринов. Оптимальная температура для образования мальтозы находится в интервале 60-65°C, для образования декстрина - в интервале 70-75°C. Температура определяет конечную степень сбраживания сусла в зависимости от типа пива. После отфильтровывания и высолаживания дробины горячей пивоваренной водой (78°C) сусло кипятят предпочтительно в течение 60-100 мин предпочтительно с добавлением хмеля, причем в зависимости от типа производимого пива добавляют предпочтительно приблизительно от 150 до 500 г/гл хмеля. Содержание основного сусла устанавливают упариванием предпочтительно приблизительно на 6-10% от исходного количества. При кипячении осуществляется, кроме того, стерилизация, происходит коагуляция белков, изомеризуются горькие вещества хмеля, образуются ароматические вещества и частично происходит также упаривание. Затем прокипяченное и охмеленное сусло предпочтительно освобождают от взвеси в центрифуге и/или фильтрованием. После охлаждения сусла, которое, как правило, осуществляют в пластинчатом теплообменнике, взвесь охлажденного сусла предпочтительно частично удаляют и осуществляют интенсивную аэрацию для обеспечения кислородом микроорганизмов, применяемых для брожения. Непосредственно после этого сусло предпочтительно смешивают, по меньшей мере, с одной приемлемой культурой микроорганизмов, обладающих сбраживающей способностью, традиционно с пивными дрожжами (внесение дрожжей). Так как сусло, используемое для сбраживания, может содержать разные источники углеводов, то это позволяет при применении способа согласно изобретению производить также светлое или темное микробиологически стабилизированное пиво.
Согласно изобретению часть экстракта сусла предпочтительно заменяют изомальтулозой. Таким образом, в случае необходимости уменьшают содержание метаболизируемых углеводов в сусле, так что, кроме того, предпочтительно снижается содержание спирта в произведенном напитке по сравнению со стандартным пивом. Содержание спирта в пиве, произведенном согласно изобретению, может быть, в случае необходимости, снижено дополнительно при применении способов удаления спирта. Под "безалкогольным пивом" понимают пиво с содержанием спирта меньше 0,5% об., содержащее предпочтительно приблизительно от 7 до 8% об. основного сусла. Под "слабоалкогольным пивом" согласно изобретению понимают пиво, содержащее спирт в количестве меньше 5% об., в частности, меньше 4% об.
Под "источником углеводов" понимают любые применимые материалы, содержащие углеводы, такие как зернопродукты, в которых углеводы при производстве сусла могут быть по меньшей мере частично переведены (осахарены) в растворимые сахара, такие как глюкоза, мальтоза или мальтотриоза, которые способны сбраживаться и затем при брожении используются микроорганизмами, в частности пивными дрожжами, в качестве источника углерода. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения речь идет о соложеном зерне, несоложеном зерне или их смеси, используемых в качестве источника углеводов.
Соложеное зерно представляет собой предпочтительно зерна и семена ячменя, пшеницы, ржи, овса, проса, тритикале, риса, сорго и/или кукурузы, которые используют в технологии изготовления солода. Несоложеное зерно представляет собой предпочтительно зерна и семена ячменя, пшеницы, ржи, овса, проса, сорго, тритикале, риса и/или кукурузы, которые хотя и измельчены, но не осоложены.
Исходные материалы перед сбраживанием предпочтительно осахаривают. Для этого используют гидролитически действующие ферменты, имеющие сродство к солоду, такие как амилазы, мальтазы и т.п., которые переводят крахмал в несбраживаемые декстрины и сбраживаемые глюкозу, мальтозу и мальтотриозу. При приготовлении солода увлажненные зерновые оставляют предпочтительно при температуре от 12 до 18°C для проращивания и прерывают процесс проращивания, как только процессы образования фермента и растворения достигают требуемой степени. Прерывание осуществляют предпочтительно применением повышенной температуры при большом расходе воздуха. Подсушиванием (подвяливанием) предпочтительно при температуре от 40 до 50°C содержание воды может быть снижено с 50% до 10-12%. После этого температура может быть повышена предпочтительно приблизительно до 80-85°C, для того чтобы довести содержание воды в солоде предпочтительно приблизительно до 4-5%. Данный процесс называют просушиванием.
Предпочтительно для сбраживания применяют одну или несколько культур микроорганизмов, выбранных из штамма низового брожения Saccharomyces cerevisiae, штаммов верхового брожения Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces diastaticus и Schizosaccharomyces pombe.
При применении способа согласно изобретению предпочтительно производят микробиологически стабилизированное пиво верхового или низового брожения. Пиво низового брожения получают при низовом брожении, при котором дрожжи после брожения оседают на дно емкости и оттуда могут быть удалены. В случае пива верхового брожения речь идет о пиве, получаемом верховым брожением, при котором дрожжи в конце брожения поднимаются вверх и сверху могут быть удалены.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения предусматривается, что процесс брожения осуществляют при применении, по меньшей мере, одной культуры дрожжей и, по меньшей мере, одной культуры кислотообразующих бактерий, выбранных из группы, в которую входят представители родов Lactobacillus sp., Acetobacter sp. и Gluconobacter sp. В предпочтительном воплощении данного варианта осуществления настоящего изобретения предусматривается, например, осуществление брожения при применении штаммов S. cerevisiae и/или S. diastaticus, и/или Schizosaccharomyces pombe и представителя рода Lactobacillus. Лактобактерии, известные так же как молочнокислые бактерии, обладают способностью к молочнокислому брожению. Полученные на основе такого брожения пиво и подобные пиву напитки отличаются мягким кисловатым вкусом, который приблизительно соответствует Берлинскому белому.
В другом предпочтительном воплощении данного варианта осуществления настоящего изобретения предусматривается, например, осуществление брожения при применении штаммов S. cerevisiae и/или S. diastaticus, и/или Schizosaccharomyces pombe и представителя рода Acetobacter. Род Acetobacter включает в себя в более узком смысле уксуснокислые бактерии, которые посредством окисления этанола могут продуцировать уксусную кислоту. Полученное пиво и подобные пиву напитки приобретают кисловатый вкус, который заметно отличается от вкуса напитков, получаемых при применении лактобактерий.
В другом предпочтительном воплощении данного варианта осуществления настоящего изобретения предусматривается, например, осуществление брожения при применении штаммов S. cerevisiae и/или S. diastaticus, и/или Schizosaccharomyces pombe и представителя рода Gluconobacter. Бактерии рода Gluconobacter могут, с одной стороны, окислять этанол до уксусной кислоты и, с другой стороны, окислять глюкозу до глюконовой кислоты. Пиво и подобные пиву напитки, полученные при таком смешанном брожении, обладают также приятным кисловатым вкусом.
Изомальтулозу в качестве углеводного компонента добавляют в сусло предпочтительно перед главным брожением, более предпочтительно при приготовлении сусла в виде сиропа, раствора или кристаллического твердого вещества. В одном из вариантов изомальтулозу добавляют предпочтительно вместе по меньшей мере с одним другим углеводным компонентом, таким как солод и/или несоложеное зерно, перед затиранием или при затирании. В другом варианте изомальтулозу добавляют в конце затирания или незадолго перед окончанием затирания. В следующем варианте изомальтулозу добавляют к осветленному суслу только после отделения дробины.
При применении изомальтулозы при производстве пива получают пиво, которое уже в состоянии молодого пива содержит особенно мало побочных продуктов брожения, ухудшающих вкус. Соответственно этому объектом настоящего изобретения является также пиво или пивной коктейль, производимые способом согласно изобретению. Объектами настоящего изобретения являются также получаемые способом согласно изобретению диетическое пиво, солодовый напиток, солодовое пиво или подобный пиву прохладительный напиток.
Под "солодовым напитком" понимают, прежде всего, обладающий запахом солода и сладкосолодовым вкусом, слабо охмеленный, углекислотный и темный напиток, который, кроме того, может быть слабоалкогольным или безалкогольным. Предпочтительно солодовый напиток с содержанием основного сусла приблизительно 7-8% изготавливают из солодового компонента. После фильтрования готовят 12%-ное основное сусло с предпочтительными сладкими сахарами (глюкоза, сахароза) (приблизительно третья часть основного сусла).
Пивной коктейль согласно изобретению содержит, по меньшей мере, пиво, производимое способом согласно изобретению, и, по меньшей мере, один другой компонент, выбранный из экстрактов пряных трав, ароматизаторов, кофеина, красителей, аминокислот, пищевых кислот, плодово-ягодных компонентов, таких как плодово-ягодный сок, плодово-ягодная мякоть, плодово-ягодная пульпа или плодово-ягодные экстракты, сахара, заменителей сахара, таких как сахарные спирты, подсластители, воды, водки (этанола) и ароматической основы безалкогольного газированного напитка.
Под "пряными компонентами", в частности, понимают: экстракты, растворы, вытяжки или эссенции из частей растений, предпочтительно аниса, корня валерианы, крапивы, листьев ежевики, листьев земляники, фенхеля, манжетки, гусиной лапчатки, женьшеня, плодов шиповника, цветков гибискуса, листьев малины, бузины, хмеля, имбиря, зверобоя, ромашки, кориандра, курчавой мяты, лапачо, лаванды, лимонного сорго, майорана, мальвы, мелиссы, омелы, перечной мяты, ноготков, розмарина, горечавки, тысячелистника, тимьяна, иссопа, корицы и т.п. Под "плодово-ягодными компонентами", в частности, понимают: плодово-ягодные экстракты, предпочтительно из яблок, бананов, груш, ананасов, апельсинов, грейпфрутов, черешни, вишни, лимонов, плодов цитрусовых, плодов маракуйи, персиков, облепихи, малины, земляники, ежевики, смородины, крыжовника, плодов киви и т.п.
Предпочтительно предусматривается, что пивной коктейль содержит натуральные или идентичные натуральным ароматизаторы и/или вкусовые добавки в качестве ароматического компонента, такие как эфирные масла из растений или плодов, и ягод, такие как цитрусовое масло, масло перечной мяты или гвоздичное масло, фруктовые эссенции, ароматоообразующие плодово-ягодные соки, анис, ментол, эвкалипт и т.п.
В случае красящих компонентов речь идет предпочтительно о красителях растительного происхождения, таких как каротиноиды, флавоноиды или антоцианы, красителях животного происхождения, минеральных пигментах, таких как железооксидные пигменты, продуктах ферментативного и неферментативного потемнения, продуктах термической обработки, таких как карамель, карамельный кулер, или синтетических красителях, таких как азосоединения, производные трифенилметана, индиго, ксантена или хинолина. Приемлемыми синтетическими красителями являются, например, эритрозин, индигокармин или тартразин, используемые для коррекции цвета и/или для получения приятного внешнего вида пивного коктейля согласно изобретению.
Аминокислотные компоненты представляют собой предпочтительно смеси незаменимых аминокислот. Предпочтительными аминокислотами являются His, Ile, Leu, Lys, Thr, Trp, Val и Taurin.
Кислотные компоненты представляют собой предпочтительно пищевые кислоты. Напитки согласно изобретению могут представлять собой по предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения также газированные напитки, т.е. они могут содержать углекислоту/диоксид углерода.
Пивные коктейли согласно изобретению содержат по особенно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения также кофеинсодержащие компоненты, такие как экстракты, препараты или вытяжки из кофейных зерен, чая или частей чайного куста, матэ или частей куста матэ, орехов колы, какао-бобов или гуараны.
Таким образом, согласно изобретению на содержание диацетила в молодом пиве можно влиять внесением в сусло определенного количества изомальтулозы. В количестве, предусматриваемом согласно изобретению, изомальтулозный компонент не влияет на вкус пива. Согласно изобретению изомальтулозу можно использовать также при равной продолжительности главного брожения для того, чтобы регулировать остаточное содержание диацетила в конечный момент главного брожения. Таким образом, технолог-пивовар при сохраняющемся течении технологического процесса может управлять качеством пива в отношении образования таких побочных продуктов брожения для того, чтобы, с одной стороны, поддерживать общее содержание диацетила как можно низким, а также и для того, чтобы создавать новые вкусовые оттенки пива. Такая возможность является особенно благоприятной для разработки новых пивных коктейлей.
Поэтому объектом данного изобретения является также применение изомальтулозы для управления содержанием в пиве побочных продуктов брожения, в частности вицинальных дикетонов, диацетила (2,3-бутадиона), пентадиона, при этом изомальтулозу применяют в качестве углеводного компонента сусла для производства пива. Изомальтулозу добавляют в сусло в количестве, предусматриваемом согласно изобретению.
Наконец, другим объектом настоящего изобретения является также применение изомальтулозы для сокращения продолжительности брожения при производстве пива, при этом изомальтулозу используют в качестве углеводного компонента сусла для производства пива. При этом продолжительность брожения во время главного брожения сокращается благодаря тому‚ что главное брожение завершают как только в сусле экстракт, способный сбраживаться, оказывается сброженным. Изомальтулозу добавляют в сусло в количестве, предусматриваемом согласно изобретению.
Объекты настоящего изобретения более подробно поясняются следующими далее примерами осуществления и соответствующими фигурами, причем данное пояснение не следует понимать ограничительным образом.
На фигурах показано:
фиг.1 - типичное изменение содержания экстракта во время главного брожения в традиционном сусле (сравнительное сусло), приготовленном из 50 г солода в 400 мл без изомальтулозы (содержание экстракта приблизительно 9%), и в сусле согласно изобретению, содержащем изомальтулозу и приготовленном из 50 г солода в 400 мл и 3 г изомальтулозы (содержание экстракта приблизительно 11%); приблизительно через 5 дней достигается конечный момент сбраживания ферментируемого экстракта; содержание экстракта больше не снижается;
фиг.2 - типичное изменение содержания диацетила во время главного брожения при применении сусел, соответствующих фиг.1; в сусле согласно изобретению, содержащем изомальтулозу, пороговая концентрация восприятия диацетила достигается уже к конечному моменту сбраживания экстракта (5-й день); молодое пиво готово к дображиванию/созреванию в более ранний срок; в традиционном сусле (сравнительное сусло) пороговая концентрация восприятия достигается приблизительно только через 7 дней; главное брожение длится приблизительно на 2 дня дольше;
фиг.3 - содержание ароматических компонентов после сбраживания реальных сусел;
фиг.4 - оценочная дегустация образцов пива из реальных сусел.
Пример 1. Сбраживание сусел, содержащих изомальтулозу, в лабораторном масштабе
1.1. Опытные закваски
Сусла были изготовлены конгрессным способом (MEBAK). Объем каждой закваски составлял 400 мл. Для изготовления конгрессного сусла солод (солод A) тонко измельчали (крупность частиц солода 0,2 мм) и взвешивали по 50 г. С целью возможности оценивать влияние используемого солода готовили другую сравнительную закваску с другим солодом (в дальнейшем обозначен как солод B). Соответственно были изготовлены три разные закваски:
"холостая проба": 50 г солода в 400 мл воды;
"3 г палатинозы": 50 г солода + 3 г изомальтулозы в 400 мл воды;
"6 г палатинозы": 50 г солода + 6 г изомальтулозы в 400 мл воды.
Сначала в каждый стакан помещали по 250 мл нагретой до требуемой температуры бидистиллированной воды и затем затирали солод при перемешивании с частотой 100 об/мин в течение 30 мин при 45°C. Далее нагревали со скоростью 1°C/мин до 70°C и прибавляли по 100 мл нагретой до требуемой температуры бидистиллированной воды. Такую температуру выдерживали в течение 60 мин. После затирания солода содержимое стакана при взвешивании доводили точно до 450 г бидистиллированной водой (что соответствовало смеси 50 г солода + 400 мл воды).
Затем сусла фильтровали через складчатые фильтры в измерительные цилиндры и перемешивали стеклянными палочками. Полученные отфильтрованные сусла переносили в сосуды с бугельным затвором и автоклавировали в течение 16 мин при 121°C. Стерилизованные сусла хранили для дальнейшего применения на холоде (приблизительно при 4°C).
В итоге для каждой закваски после отделения дробины фильтрованием получали приблизительно по 380 мл сусла со следующим усредненным содержанием экстракта:
"холостая проба": 9,2%;
"3 г палатинозы": 9,8%;
"6 г палатинозы": 10,5%.
1.2. Введение дрожжей
Для сбраживания сусел, полученных с солодом A, были приняты 5 разных культур дрожжей (три культуры низового брожения и две культуры верхового брожения) в качестве "стандартных" пивных дрожжей:
S. carlsbergensis MJJ 11;
S. carlsbergensis MJJ 10;
S. carlsbergensis MJJ 42;
S. cerevisiae MJJ 15;
S. cerevisiae MJJ 18.
К суслам прибавляли по 3 мл каждой суспензии чистой дрожжевой культуры (приблизительно от 30 до 40 млн клеток/мл).
Закваски сусел, полученных с солодом B, были сброжены по той же схеме с применением штамма S. carlsbergensis MJJ 11.
1.3. Главное брожение

Главное брожение осуществляли во всех заквасках в течение 7 дней в открытых сосудах при 26°C без доступа света. По ходу брожения отбирали пробы для определения изменения содержания экстракта. При этом перед определением содержания экстракта пробы снова фильтровали для удаления возможной взвеси. Определение содержания диацетила в пробах осуществляли фотометрическим методом MEBAK. Определение содержания экстракта и спирта осуществляли прибором Alcolyzer (производство компании Anton Paar GmbH).
1.4. Результаты
-1
В таблице 1 приведены значения содержания диацетила, образовавшегося при сбраживании сусел, полученных с солодом A, [млн].
<u>Таблица 1</u>
Дрожжи
Холостая проба
3 г палатинозы
6 г палатинозы
MJJ 10
0,09
0,04
0,09
MJJ 11
0,09
0,07
0,07
MJJ 42
0,07
0,05
0,08
MJJ 15
0,13
0,1
0,14
MJJ 18
0,05
0,03
0,05
-1
В таблице 2 приведены значения содержания диацетила, образовавшегося при сбраживании сусла, полученного с солодом B, [млн].
<u>Таблица 2</u>
Дрожжи
Холостая проба
3 г палатинозы
6 г палатинозы
MJJ 11Солод B
0,19
0,12
0,14
-1
В таблице 3 приведены средние значения содержания диацетила, образовавшегося к конечному моменту сбраживания экстракта, (все закваски), [млн].
<u>Таблица 3</u>
Холостая проба
3 г палатинозы
6 г палатинозы
0,10
0,07
0,10
При добавке в сусло 3 г изомальтулозы содержание образовавшегося диацетила заметно меньше его содержания в холостых пробах. Такой результат наблюдается без исключения во всех испытуемых заторах. В среднем уменьшение достигает 30%.
Добавка в сусло 6 г изомальтулозы не вызывает соответствующего уменьшения содержания диацетила. В среднем при добавке 6 г изомальтулозы содержание диацетила получается равным его содержанию в холостых пробах.
Описанный эффект, по-видимому, проявляется независимо от вида используемого солода, так как при применении солода B в присутствии 3 г изомальтулозы также было определено заметно пониженное содержание диацетила, а при добавке 6 г изомальтулозы было определено лишь немногим меньшее значение.
Так же эффект не зависит от того, применяются ли дрожжи низового или верхового брожения, такой эффект был отмечен для всех испытуемых дрожжей.
Таким образом, при сбраживании сусел в лабораторном масштабе было определено, что при добавке в испытуемые закваски небольшого количества изомальтулозы (3 г/400 мл) диацетил образовывался в заметно меньшем количестве, чем в сравнительных заквасках, которые не содержали изомальтулозу. Проявление такого эффекта было установлено для всех испытуемых дрожжей (три культуры низового брожения и две культуры верхового брожения), при этом независимо от вида используемого солода.
Пример 2. Сбраживание сусел, содержащих изомальтулозу, в масштабе экспериментальной установки
На экспериментальной пивоваренной установке было изготовлено пиво двух разных видов:
- "диетическое пиво": пиво, в котором в состоянии готовности в идеале в качестве углеводов содержится только изомальтулоза;
- "низкоалкогольное пиво": пиво, в котором часть основного сусла заменена изомальтулозой, так что при традиционных сбраживании и технологическом процессе образуется меньше спирта.
Образцы пива сбраживали в открытых бродильных чанах приблизительно при 12°C и затем подвергали соответствующей дальнейшей обработке. Брожение считали завершившимся, если содержание экстракта в ходе брожения больше не уменьшалось (конечный момент брожения экстракта). Анализ содержания образовавшегося диацетила осуществляли фотометрическим методом MEBAK. Содержание углеводов в суслах соответствовало примеру 1.
2.2. Результаты
В таблице 4 представлены результаты анализа каждого из сусел, полученных с изомальтулозой и без нее.
<u>Таблица 4</u>
<b>Сусло</b>
<b>Низкоалкогольное пиво</b>
<b>Низкоалкогольное пиво + изомальтулоза</b>
<b>Диетическое пиво</b>
<b>Диетическое пиво + изомальтулоза</b>
Содержание экстракта
% масс.
7,15
11,48
7,47
11,55
Видимое содержание экстракта в конечный момент брожения
% масс.
1,65
5,10
0,30
4,10
Видимая конечная степень сбраживания
%
77,40
56,70
96,10
65,60
pH
6,00
5,70
5,86
5,76
Интенсивность цвета
единицы цветности
4,60
5,20
5,70
5,90
Горечь
единицы горечи
45,30
44,90
31,20
33,00
Свободный аминный азот
млн<sup>-1</sup>
114
115
126
122
Содержание диацетила в конечный момент брожения экстракта
млн<sup>-1</sup>
0,36
0,13
0,13
0,10
Можно отчетливо видеть отличие, которое вызывает добавка изомальтулозы в отношении содержания экстракта до конечного момента сбраживания и после него. Помимо этого результаты анализа в пределах точности измерений не изменяются. Исключением является значение pH. Как и в предшествовавших экспериментальных сериях, значения данного показателя при добавке изомальтулозы несколько снижаются. Вследствие незначительного содержания ячменного солода значения для свободного аминного азота во всех суслах являются очень низкими.
Было установлено, что как максимальное содержание образовавшегося диацетила, так и содержание диацетила в последний день брожения в сравнительном сусле без изомальтулозы отчасти было заметно больше, чем в сусле с добавкой изомальтулозы.
-1
На фиг.1 и 2 показана типичная динамика ферментации во время главного брожения при производстве пива. Как и следовало ожидать, закваска, содержащая изомальтулозу, показывает более высокое содержание экстракта. В обоих суслах в сусле, содержащем изомальтулозу, и в сусле без изомальтулозы, содержание экстракта на 5-й день достигает постоянного значения; т.е. в данный момент времени сбраживание экстракта, способного сбраживаться, завершилось (конечный момент сбраживания экстракта). На фиг.2 показано, что к конечному моменту сбраживания экстракта при применении сусла, содержащего изомальтулозу, пороговая концентрация восприятия уже снижается до 0,1 млн. Полученное молодое пиво оказывается готовым для дальнейшей обработки к более раннему сроку. В сравнительной закваске без изомальтулозы главное брожение должно продолжаться еще в течение 1-2 дней для достижения пороговой концентрации восприятия. Соответственно этому задерживается дальнейшая обработка молодого пива. Одновременно чан главного брожения в течение этого времени остается недоступным для приготовления новой закваски.
Пример 3. Влияние изомальтулозы на ароматический профиль ферментированных реальных сусел
С целью возможности оценивать влияние изомальтулозы на запах пива изомальтулозу добавляли в сусло в качестве углеводного компонента в количестве, заметно превышающем количество, предусматриваемое согласно изобретению.
3.1. Реальные сусла
Было изготовлено традиционное пильзенское сусло. Одна часть такого сусла была обработана так, что в ней приблизительно одна четвертая часть экстракта состояла из изомальтулозы. Необработанное основное сусло и сусло, содержащее изомальтулозу, были сброжены в одинаковых условиях (без давления, при 12°C) с одинаковыми дрожжами, такими же, как и использованные для модельных сусел.
Сусла сбраживали до содержания экстракта, превышающего приблизительно на 1-1,5% содержание экстракта, ожидаемое в конце сбраживания, после чего осуществляли 14-дневное дображивание при 1°C. Полученные таким образом образцы пива анализировали по методам MEBAK, специфицированным для анализа пива, а также газохроматографически по одинаковым выбранным ароматическим компонентам, таким же, как и для модельных сусел. Дополнительно проводили оценочную дегустацию. Необходимо было установить изменение аналитически определяемого ароматического профиля и вкусового впечатления в зависимости от содержания изомальтулозы.
В таблице 5 представлены результаты анализа сусел.
<u>Таблица 5</u>Результаты анализа сусел с изомальтулозой и без нее
<b>Параметр</b>
<b>Сусло</b>
<b>Сусло + 25 % изомальтулозы</b>
Содержание экстракта
%
11,26
11,33
Видимое содержание экстракта в конечный момент брожения
%
1,93
4,2
Видимая конечная степень сбраживания
%
83,3
62,6
pH
5,36
5,2
Интенсивность цвета
единицы цвет-ности
8,6
6,4
Горечь
единицы горечи
48,1
31,6
Общее содержание азота
млн<sup>-1</sup>
969
655
Содержание свободного аминного азота
млн<sup>-1</sup>
175
124
Цинк
млн<sup>-1</sup>
0,17
0,15
DMS/диметилсульфид
млн<sup>-1</sup>
30
20
В суслах было установлено почти одинаковое содержание экстракта. Добавка изомальтулозы действует так, что степень сбраживания снижается, так как замена экстракта, характерного для сусла, изомальтулозой повышает содержание несбраживаемого углевода (по результатам анализа на момент конечной степени сбраживания). Другие результаты анализа изменяются соответственно разбавлению до первоначальной консистенции, т.е. содержание, например, горьких веществ или белковых фракций снижается.
Каждое из обоих сусел было сброжено со следующими четырьмя культурами дрожжей:
- Saccharomyces carlsbergensis MJJ 11;
- Saccharomyces cerevisiae MJJ 25;
- Saccharomyces cerevisiae MJJ 2;
- Schizosaccharomyces pombe.
3.2. Анализ ароматических компонентов
Во всех заквасках после окончания брожения (на 4-й день уменьшение содержания экстракта не происходило) были определены следующие ароматические компоненты:
ацетальдегид, этилацетат, 1-пропанол, изобутанол, изоанилацетат, 2-метилбутанол, 3-метилбутанол, 2-фенилэтанол, фенилацетат.
Наряду с соответствующими ароматическими компонентами были определены также вицинальные дикетоны, образовавшиеся во время брожения.
3.3. Результаты
3.3.1. Результаты анализа
В таблице 6 приведены результаты анализа сусел (с изомальтулозой и без нее), сброженных штаммами Saccharomyces carlsbergensis MJJ 11 и Saccharomyces cerevisiae MJJ 25.
В таблице 7 приведены результаты анализа сусел (с изомальтулозой и без нее), сброженных штаммами Saccharomyces pombe и Saccharomyces cerevisiae MJJ 2.
<u>Таблица 6</u>
<b>MJJ 11</b>
<b>MJJ 11 с изомаль-тулозой</b>
<b>MJJ 25</b>
<b>MJJ 25 с изомаль-тулозой</b>
Расчетное содержание основного сусла [%]
11,25
11,24
11,32
11,28
Видимое содержание экстракта [%]
2,35
3,68
3,3
4,16
Действительное содержание экстракта [%]
4,04
5,1
4,82
5,44
Содержание спирта [% об.]
4,71
3,98
4,28
3,59
pH
4,4
4,25
4,67
4,4
Горечь [единицы горечи]
30
27
33
29
Пеностойкость [с]
276
263
343
281
<u>Таблица 7</u>
<b>S. pombe</b>
<b>S. pombe с изомаль-тулозой</b>
<b>MJJ 2</b>
<b>MJJ 2 с изомаль-тулозой</b>
Расчетное содержание основного сусла [%]
11,27
11,32
11,28
11,56
Видимое содержание экстракта [%]
2,41
4,21
2,13
4,58
Действительное содержание экстракта [%]
4,08
5,5
3,87
5,91
Содержание спирта [% об.]
4,67
3,64
4,86
3,75
pH
4,38
4,36
4,45
4,36
Горечь [единицы горечи]
33
26
29
25
Пеностойкость [с]
276
197
228
256
Следует отметить повышенное остаточное содержание экстракта после сбраживания, обнаруживаемое в образцах пива с высоким содержанием замещающей изомальтулозы, так как изомальтулоза не была сброжена. Вследствие этого во всех случаях отмечается также более низкое содержание спирта. Такой же результат наблюдается и для штамма Schizosaccharomyces pombe, который в модельных суслах мог использовать растворы, содержащие изомальтулозу, так же хорошо, как и сравнительный раствор. В сложных растворах смешанных углеводов такая культура дрожжей, очевидно, также сначала использует другие сахара. Сбраживание в данной серии опытов завершали прежде, чем изомальтулоза, добавленная в высокой концентрации, могла быть полностью расщеплена. Значения pH образцов пива, содержащих изомальтулозу, во всех случаях несколько ниже, чем у сравнительных образцов пива, такой же результат наблюдается также и по горечи, но в данном случае более низкое значение можно объяснить разбавлением до первоначальной консистенции.
На фиг.3a показано содержание ароматических компонентов при сбраживании реальных сусел штаммами Saccharomyces carlsbergensis MJJ 11 и Saccharomyces cerevisiae MJJ 25. Существенное влияние добавки изомальтулозы на образование ароматических компонентов не наблюдается. Хотя штамм MJJ 11 почти для всех компонентов продуцировал в закваске без изомальтулозы большее количество соответствующего вещества, однако различия являются незначительными, и кроме того, они, вероятно, обусловлены абсолютно небольшим количеством использованного субстрата. Кроме того, следует констатировать, что штамм Saccharomyces cerevisiae MJJ 25 в некоторых случаях в растворе, содержащем изомальтулозу, продуцировал более высокие концентрации соответствующего вещества. Ссылаясь на приведенные данные, нельзя однозначно сказать, что наличие изомальтулозы оказывает влияние на образующийся ароматический профиль.
На фигуре 3b показано содержание ароматических компонентов при сбраживании реальных сусел штаммами Schizosaccharomyces pombe и Saccharomyces cerevisiae MJJ 2. В данном случае также не наблюдается существенного влияния добавки изомальтулозы на образование ароматических компонентов. Хотя в большинстве случаев в суслах с добавкой изомальтулозы образуется меньше исследуемых веществ, однако это обусловливается также в целом меньшим количеством использованного субстрата. Более заметным образом штамм Schizosaccharomyces pombe при наличии изомальтулозы продуцировал несколько большее количество ацетальдегида.
Наличие изомальтулозы не оказывает существенного влияния на образование веществ из группы сложных эфиров и высших алифатических спиртов (и ацетальдегида). Исключением в данном случае являются дрожжи Schizosaccharomyces pombe, которые продуцируют, очевидно, большее количество ацетальдегида при наличии в субстрате большого содержания изомальтулозы.
3.3.2. Дегустация
Проводили оценочную дегустацию образцов пива после завершения главного брожения и дображивания. По шкале оценок от 1 до 5 оценивали следующие параметры: сладкий вкус, горький вкус, хмелевой запах, солодовый вкус, фруктовый вкус, освежающий вкус, полноту вкуса и общее впечатление.
На фиг.4a показаны результаты оценочной дегустации образцов пива из реальных сусел, сброженных штаммом Saccharomyces carlsbergensis MJJ 11 (10 дегустаторов). Ароматические профили, представленные схемой дегустации, после сбраживания штаммом Saccharomyces carlsbergensis MJJ 11 являются почти идентичными независимо от того, содержалась ли изомальтулоза в сусле или отсутствовала. Пиво, содержащее изомальтулозу, было оценено несколько лучше только по общему впечатлению. Часто упоминаемым обоснованием было "более выравненное" ощущение вкуса, хотя отдельные параметры были оценены одинаково.
На фиг.4b показаны результаты оценочной дегустации образцов пива из реальных сусел, сброженных штаммом Saccharomyces cerevisiae MJJ 25 (10 дегустаторов). Ароматические профили после сбраживания штаммом Saccharomyces cerevisiae MJJ 25 являются также почти идентичными. Пиво, содержащее изомальтулозу, было оценено по общей оценке также несколько лучше, хотя отдельные параметры были оценены одинаково. Однако после сбраживания штаммом Saccharomyces cerevisiae MJJ 25 как горький вкус, так и фруктовый вкус образцов пива ощущались сильнее.
На фиг.4c показаны результаты оценочной дегустации образцов пива из реальных сусел, сброженных штаммом Saccharomyces cerevisiae MJJ 2 (10 дегустаторов). Образцы пива после сбраживания штаммом Saccharomyces cerevisiae MJJ 2 также были оценены очень похожим образом. Пиво без изомальтулозы воспринималось как менее сладкое, зато, однако, на первый план выходило более сильное ощущение горьких веществ, а с другой стороны, очевидно, происходила какая-то компенсация вследствие наличия изомальтулозы. По общему качеству оба образца пива были оценены одинаково.
На фиг.4d показаны результаты оценочной дегустации образцов пива из реальных сусел, сброженных штаммом Saccharomyces pombe (10 дегустаторов). Образцы пива после сбраживания штаммом Schizosaccharomyces pombe заметно различались. Пиво, содержащее изомальтулозу, было воспринято более сладким, однако, очевидно, такой сладкий вкус воспринимался как вкус солода. Хотя интенсивность ощущения горьких веществ была воспринята такой же сильной, но в случае пива без изомальтулозы такие горькие вещества воспринимались как ароматические вещества хмеля, т.е. ощущение, очевидно, было компенсировано содержащейся изомальтулозой. Однако при оценке общего качества пиво, содержащее изомальтулозу, также получило несколько лучшую оценку.
Образцы пива, содержащего изомальтулозу, в большинстве случаев не воспринимались как заметно отличающиеся от сравнительных образцов пива. Относительно общего качества добавка может позволять проявляться несколько "более выравненному" ощущению вкуса пива вследствие компенсации мешающего влияния на вкус, например более сильной горечи.