Методологический подход к разработке нового сорта пива с использованием модели "дома качества". Проектирование процесса

ДИРЕКТОРСКИИКЛУБ6

УдК 663.42

фективным брожением; снижением

Методологический подход к разработке нового сорта пива с использованием модели «дома качества».

Проектирование процесса

С. Г. Давыденко, канд. биол. наук; А. Т. Дедегкаев, канд. техн. наук ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» Т. В. Меледина, д-р техн. наук, профессор

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет инновационных технологий, точной механики и оптики

Ключевые слова: «Дом качества»; методологический подход; модель; новый сорт пива; проектирование процесса.

Keywords: «House of Quality»; the methodological approach; the model; a new kind of beer; the process design.

На этапе проектирования свойства продукта трансформируются в конкретные технологические процессы. В первую очередь ввиду того, что вкус и аромат пива зависят от штаммовых особенностей дрожжей, был подобран штамм, отвечающий поставленной задаче получения пива с уникальными органолепти-ческими свойствами.

Выбор штамма дрожжей

Исследования по созданию новых технологичных штаммов для пивоваренной промышленности ведутся постоянно. Однако после изучения огромной базы данных по культурным пивоваренным дрожжам стало очевидно, что требуется радикальное изменение структуры поиска оригинала. Это связано с тем, что при использовании для брожения современных бродильных аппаратов большой вместимости (от 300 до 1000 м3), дрожжи постоянно испытывают стресс, вследствие которого в пиве появляется сернистый запах [1, 2]. Поэтому было принято решение провести селекционные работы с использованием коллекции микроорганимов, собранных на Камчатке, и известных лабораторных штаммов с целью введения в генотип уникальных генов устойчивости к экстремальным условиям и «обновить» генотип дрожжей,

применяемых в пивоварении. Регион Камчатки был выбран неслучайно, так как в этом регионе благодаря вулканической активности на протяжении многих тысяч лет происходит природная селекция видов, устойчивых к температурным и химическим стрессам. В итоге огромной работы по селекции дрожжей был получен новый штамм Sacсharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3194 [3], обладающий рядом отличительных свойств от известных в настоящее время культур: эф-

эазования сероводорода; высокой скоростью редукции диацетила; обеспечением более высокой стабильности напитка.

Бродильная активность дрожжей. Она определяет интенсивность метаболизма сбраживаемых углеводов сусла с образованием диоксида углерода и этанола. Степень сбраживания сусла — один из показателей, указывающих на интенсивность бродильных механизмов в дрожжевой клетке. Применение нового штамма позволяет достичь конечной степени сбраживания через 4,5 сут, при этом она была значительно выше, чем в контроле (рис. 1). В связи с этим имело место и более интенсивное накопление этилового спирта (рис. 2).

Серосодержащие соединения. Образующиеся в процессе брожения пивного сусла, они в основном отрицательно влияют на органолептиче-ские свойства напитка. Одно из этих соединений — сероводород, придающий пиву неприятный запах тухлых яиц. Наиболее радикальное решение задачи элиминации этого вещества — использование дрожжей, либо продуцирующих серводород в небольших количествах, либо быстро его утилизирующих.

Полученный штамм обладает уникальной способностью образовывать пониженное количество сероводорода в конце брожения (рис. 3), что определяется высокой скоростью его метаболизма.

Редукция диацетила. Штаммы дрожжей отличаются разной спо-

60

50

40

19

87

109

133

157

Время, ч КонтрольW —

181

Y-3194

205

253

277

321

Рис. 1. Степень сбраживания сусла при использовании штаммов 34/70 (контроль) и Y-3194

80

70

30

20

10

0

2

6 ПИВО и НАПИТКИ

5^2012

собностью к восстановлению карбонильных соединений, образующихся в процессе солодоращения и получения охмеленного сусла. Эти альдегиды служат субстратами для редуктаз дрожжей, которые превращают их в спирты, имеющие порог ощущения значительно ниже, чем альдегиды. Как следует из рис. 4, активность редуктаз штамма Y-3194 выше, чем дрожжей штамма 34 / 70, так как они более интенсивно восстанавливают диацетил в процессе созревания пива. Это не только положительно влияет на орга-нолептические свойства продукта, но и позволяет сократить длительность так называемой диацетиловой паузы.

Уникальные органолептиче-ские показатели. Легкий вкус и аромат пива при использовании нового штамма связан с биосинтезом вкусоароматических веществ. В процессе брожения дрожжи образуют ряд типичных веществ, определяющих букет пива, таких как эфиры, высшие спирты и жирные кислоты. Отдельные штаммы отличаются разными генетическими особенностями в отношении образования этих веществ, а также в отношении способности к изменению метаболических путей их образования в зависимости от условий производственного процесса. На рис. 5 видно, что новый штамм обладает более высокими орга-нолептическими свойствами, так как синтезирует больше летучих высших спиртов и эфиров, придающих пиву сбалансированный аромат без явных органолептических дефектов.

«Питкость»

Поскольку ожиданием целевой аудитории соответствовало легко пьющееся, утоляющее жажду пиво, технологическим решением этой задачи было снижение горечи пива до 8 ед. Ви.

Известно, что в создании горького вкуса пива участвуют горькие и ароматические вещества хмеля, по-лифенольные вещества солода, несоложеных материалов, некоторые аминокислоты, пептиды, экстрагируемые при затирании и кипячении сусла с хмелем. До 95% общей горечи сусла связано с изомеризацией а-кислот при его кипячении. р-Кислоты хмеля имеют меньшую растворимость в воде по сравнению с а-кислотами. В процессе кипячения сусла они не изомеризуются, а лишь частично окисляются, образуя продукты окисления, обладающие значительной

Рис. 2. Концентрация этанола (об. %) при сбраживании сусла с массовой долей сухих веществ 12 % дрожжами штаммов 34/70 (контроль) и Y-3194

Рис. 3. Изменение концентрации сероводорода контрольным и опытным штаммами

на этапе созревания и дображивания пива

растворимостью и резкой, но приятной горечью.

Экстрагируемые полифенольные вещества хмеля влияют на вкус и качество пива не самостоятельно, а в комплексе с горькими веществами хмеля, белками и аминокислотами.

На степень экстрагирования и изомеризации а-кислот хмеля влияют различные физико-химические факторы при кипячении (рН, режим кипячения), большое значение имеет вид хмелепродуктов. Для получения стабильного охмеления было принято решение использовать хмелевые экстракты, преимущества которых перед гранулированным хмелем за-

ключаются в сокращении потерь сусла с хмелевой дробиной и повышении степени извлечения горьких веществ из хмеля. Не менее важно снижение затрат на логистические операции с экстрактами. При выборе типа экстракта также имеет значение материал упаковки пива.

Инновации в упаковке

Анализ рынка инноваций основных конкурентов нового бренда показал значительное увеличение спроса на пиво, разлитое в прозрачные бутылки. Только за два года этот спрос возрос в 3 раза и составил 14% от всех видов упаковки. В связи с этим было принято

5^ 2012 ПИВО и НАПИТКИ 7

ррч

1 ДИРЕКТОРСКИйКЛУБЕ

200 -

150 -

100 -

50 -

Время, ч Контроль Ш — У-3194

0

87

109

133

157

181

253

277

Рис. 4. Редукция диацетила дрожжами штаммов 34/70 и У-3194 при созревании и дображивании пива

Рис. 5. Сравнительный ароматический профиль трех образцов пива с массовой долей сухих веществ, полученного при использовании трех штаммов дрожжей

решение осуществлять розлив нового продукта в прозрачную стеклянную тару. Кроме того, был изменен материал этикетки и пробки. Прозрачная самоклеящаяся этикетка гармонировала с прозрачностью бутылки. Применение новой пробки «ринг-пул» также соответствовало «свободному и открытому» инсайту бренда.

Однако простое на первый взгляд требование потребительской аудитории в части использования прозрачной бутылки предполагало решение

серьезной технологической проблемы, связанной с органолептической стабильностью напитка при его хранении. Главная проблема состояла в том, что содержащаяся в пиве изо-альфа-кислота, определяющая горечь продукта, разлагается при длине волны между 350 и 500 нм. Этот феномен, известный в литературе уже с 1875 г., проявляется при воздействии на пиво дневного света. Кроме того, установлено, что рибофлавин, синтезируемый дрожжами в процессе бро-

жения, ускоряет этот процесс. Суть процесса заключается в том, что в присутствии серосодержащих аминокислот, например цистеина, при распаде изо-альфа-кислоты образуется 3-метил-2-бутен-1-тиол (МБТ), имеющий неприятный запах «скунса».

Для предотвращения фотолиза изо-а-кислот было предложено применять восстановленные изо-а-кислоты в виде тетра-изо-экстракта, который не подвергается радикальному процессу окисления при воздействии видимого спектра света. Таким образом, специально для производства нового бренда была создана рецептура свето-стабильного сусла.

Коллоидная и сенсорная стабильность

Использование прозрачной бутылки требовало повышения коллоидной стабильности пива, так как помутнение или выпадение осадка незамедлительно было бы замечено потребителем. Существует определенная связь между восстановительной способностью напитка и его стабильностью (коллоидной и сенсорной). Сенсорная стабильность пива определяется эндогенной антиоксидантной способностью, на которую влияет каждый этап пивоваренного процесса, начиная от сырья и кончая розливом пива.

В физико-химических и сенсорных свойствах пива полифенольные соединения играют как значительную положительную, так и отрицательную роль. Окисленные полифенолы в результате различных реакций способствуют образованию коллоидных осадков, а также «старого» вкуса пива. Напротив, восстановленные формы способствуют длительному сохранению прозрачности и «свежему» вкусу пива.

Выпадение из раствора нестабильных, прежде всего окисленных полифенолов, и их удаление в процессе охлаждения сусла и сбраживания — одна из предпосылок повышения устойчивости пива к образованию коллоидных осадков и к сенсорным изменениям. Процесс осветления в значительной степени зависит от изменений рН и окислительно-восстановительной способности сбраживаемой среды. Эти факторы, наряду с технологическими условиями, в частности гидростатическим давлением, также зависят от свойств использованного штамма дрожжей. Так, концентрация взвешенных ча-

8 ПИВО и НАПИТКИ 5 • 2012

стиц в пиве при применении дрожжей Y-3194 составляла 1,1 против 2,3 млн/мл в контроле.

Влияние дрожжей на коллоидную и сенсорную стабильность пива связано также с метаболизмом серосодержащих соединений, результатом которого является образование диоксида серы. Вследствие своих анти-оксидантных и восстановительных свойств диоксид серы в значительной степени предохраняет пиво от отрицательного влияния растворимого кислорода и ряда карбонильных соединений. Он способен ингибировать хемилюминесценцию и, следовательно, способен «захватывать» активный кислород, тем самым замедляя окислительные реакции. Образование диоксида серы в значительной мере зависит от генетических свойств используемого штамма дрожжей. Вследствие этого выбор штамма является важным выбором пивовара. На примере пива, произведенного с применением нового штамма и зарубежного штамма Холстен, видно, что после искусственного состаривания пива сумарное содержание индикаторов старения продукта при использовании штамма Y-3194 на 36 % меньше (таблица).

Кроме того, для повышения коллоидной стойкости пива следует учесть мероприятия, связанные со стабилизацией пива путем введения таких операций, как обработка пива сили-кагелем и ПВПП.

Новое название и дизайн

Название нового бренда должно было отражать концепцию инсайта: открытость, легкость ощущений и поведения, стиль. После проведения исследований с целевой аудиторией было выбрано название «Кулер», ассоциирующееся с легкостью, прохладой, утолением жажды пивом из холодильника.

Использование стильных инноваций в упаковке (прозрачная бутылка, пробка «ринг-пул») также соответствовало инсайту бренда. Задача узнаваемости бренда была успешно решена путем создания оригинального дизайна.

Таким образом, с помощью модели «Дома качества» был реализован проект создания нового сорта пива «Пиво светлое «Балтика Кулер», доля которого уже в 2007 г. в своем сегменте составила 8,4%. В 2007 и 2008 гг. данный сорт пива был отме-

Штамм Сумма индикаторов старения пива, мкг/л

Свежее пиво Состаренное пиво

Y-3194 Г 70±8 181±12

Холстен 95±6 245±14

ДИРЕКТОРСКИИКЛУБ

чен двумя серебряными медалями на конкурсе Australian International Beer Awards в категории Lager Packaged, а также бронзовой медалью на конкурсе European Beer Star Awards в Германии, на котором было представлено 500 сортов пива из 27 стран.

ЛИТЕРАТУРА

1. Romano, P. Production of hydrogen sulfide by different yeast strains during fermentation/P. Romano, G. Suzzi // Proceedings of the 22nd Institute of Brewing Convention (Australia&New Zealand Section). — Melbourne, 1992. — P. 96-98.

2. Simpson, B. The beer flavor handbook/B. Simpson // Chinnor, UK, 2-nd edition. - 2002. — Version 2.1; — 2000-2005. — 69 р.

3. Давыденко, С. Г. Штамм дрожжей Saccha-romyces cerevisiae для применения в пивоваренной промышленности/С. Г. Давыденко [и др.] // Патент на изобретение № 2340666. 2008. &

Секрет исключителЕэНого по вкусу пива? Техника пивоварения компании КРОН ЕС www. k rone s .com

Выставка Brau Be via le 2012 Нюрнберг 13-15 ноября павильон 7А, стенд 206

We do more.