Современный процесс производства пива состоит из шести основных этапов
- приготовление солода (солодоращение);
- затирание солода;
- варка основного (начального) сусла;
- брожение;
- дображивание (созревание);
- розлив.
Приготовление солода (солодоращение)
Солод – это особым образом обработанное зерно, пророщенное и высушенное. Соложение сырья в пивном производстве является обязательной операцией, которая обуславливает дальнейшее успешное прохождение процесса брожения.
Для проведения брожения необходимо, чтобы в сбраживаемом сусле содержался определенный процент сахаров, являющихся основным субстратом для дрожжей, в процессе жизнедеятельности которых сахара превращаются в этиловый спирт и углекислый газ (а также вторичные продукты брожения, образующиеся в незначительных по сравнению с основными продуктами количествах).
В противовес винограду, в котором на момент полной технологической зрелости содержится значительное количество моносахаридов, в зерне злаков содержится главным образом крахмал, полисахариды и растительные белки, которые не могут быть сброжены дрожжами. Именно это обстоятельство обуславливает проведение операции соложения (проращивания) зерна при производстве пива. При проращивании зерна в нем начинает протекать комплекс сложных биохимических процессов, основным из которых является ферментативный распад крахмала, полисахаридов и растительных белков зерна до простых моносахаридов.
В пивоварении используется солод из различных видов зерновых культур, в основном ячменя и пшеницы. В странах, придерживающихся баварского свода законов о производстве пива (свод законов Reinheitsgebot 1516 года, согласно которому пиво допускается варить только из солода, хмеля, воды и дрожжей), пиво низового брожения делают только из ячменя, а верховое пиво – из ячменя и пшеницы. Например, белое пшеничное пиво готовят из смеси примерно равных количеств ячменя и пшеницы (или в соотношении 1:2). Другое зерно использовать нельзя.
Впрочем, в различных регионах мира помимо ячменя и пшеницы используются рис, кукуруза, овес, просо, сорго, маниока, рожь, соя и некоторые другие культуры, содержащие крахмал. Естественно, у такого пива нет ячменного аромата, и этот недостаток производители нередко пытаются устранить при помощи искусственных ароматизаторов.
Солод из высококачественного ячменя легко перерабатывается, отдает в сусло большое количество экстрактивных веществ, пиво из такого солода пригодно для длительного хранения.
Пшеница должна отвечать столь же строгим требованиям, что и ячмень. Зерна пшеницы, в отличие от ячменя, не имеют остей – длинных острых отростков, необходимых для того, чтобы в процессе фильтрации затора масса дробины не слипалась и свободно пропускала через себя сусло. Тем не менее, пшеничный солод готовят почти так же, как ячменный. Но мучнистые зерна ячменя лучше прорастают и дают более качественный солод.
Приготовление солода состоит из замачивания зерна, проращивания, сушки, отделения ростков и очищения готового солода. Ячмень замачивается (с одновременной промывкой) на несколько дней, воду меняют дважды в день. При этом содержание влаги в зерне возрастает до 50%. В старых пивоварнях зерно проращивают в солодовнях – в подвалах и на токах, где поддерживается постоянная температура и высокая влажность, обеспечивается доступ свежего воздуха и тщательно соблюдается чистота. Вымоченный ячмень раскладывают в тонком слое на чистом бетонном полу и каждые несколько часов перемешивают.
Через 36 часов зерно начинает прорастать, в связи с чем оно заметно нагревается. Чтобы проращивание проходило нормально, температура зерна должна составлять 17-18oC и ни в коем случае не превышать 22,5oC, иначе ростки погибнут. Проращивание обычно проводится в течение 4-10 дней, в зависимости от первоначального состояния и качества поступившего на соложение зерна. За это время из зерен вырастают корешки длиной около 1-1,5 длины зерна.
По баварскому способу приготовления ароматного солода ячмень проращивают сильнее – получается т.н. «зеленый» солод. Зерно должно быть проросшим равномерно и иметь корешки длиной 1,5-2 длины зерна.
На этом этапе в зерне образуется наибольшее количество веществ, необходимых для проведения процесса брожения. Дальнейший рост приводит к тому, что зародыш начинает поглощать образовавшиеся моносахариды, поэтому на данном этапе солодоращение останавливают.
Чтобы остановить дальнейшее прорастание готового солода, его высушивают в хорошо вентилируемых помещениях или на элеваторах. Проросшее зерно продувают воздухом, температура которого постепенно повышается. В ходе сушки из зерна почти полностью удаляется влага (остаточное содержание 2-4%), кроме того, зерно разрушается на клеточном уровне, в результате чего дополнительно освобождаются ферменты.
Для темных сортов пива применяется так называемый цветной (карамелизованный) солод, который делают из светлого солода, прожаривая его при температуре 170-200oC во вращающихся барабанных печах, подобных тем, какие используются для поджаривания кофе. Сильно прожаренный солод может быть шоколадного, темно-коричневого или почти черного цвета. Добавление всего лишь 1-2% цветного солода, в котором крахмал превратился в карамелизованный сахар, придает темному пиву насыщенный цвет.
Высушенный и поджаренный солод обрабатывают на специальных машинах для удаления ростков, в которых содержится комплекс веществ, обладающих горьким вкусом, что отрицательно влияет на вкус пива. На этом солодоращение заканчивается. Перед следующим этапом, когда зерно дробят, готовый солод какое-то время выдерживают, обычно не менее 4-6 недель. Однако солод не следует хранить слишком долго или в неподходящих условиях. Через 3 месяца хранения солод, особенно темный, утрачивает свой характерный аромат.
Ячмень даже одного сорта может давать неодинаковый по качеству солод. Это зависит от района его возделывания, подобно тому, как в виноделии чрезвычайно важным является месторасположение виноградника. Колебания климатических условий в течение года также сказываются на важных качествах ячменя – содержании воды и белка в зерне и его всхожести. Поэтому некоторые пивовары не закупают ячмень на рынке, а имеют дело непосредственно с фермерскими хозяйствами, которые выращивают сырье по их заказам.
Затирание солода
Затирание солода для каждого сорта пива проводится со своими технологическими нюансами, но общие положения остаются неизменными. Сначала солод перемалывают на мельнице. Молотый солод не должен быть однородным, но состоять как из мелких, так и из грубых крупинок, а также из тонкой муки, причем зерновые ости должны оставаться почти нетронутыми. Разные сорта пива требуют разного соотношения мелких и крупных частиц в измельченном солоде.
Дробленый солод и воду смешивают в затирочном чане (смесь дробленого солода с водой называется затором), при этом возобновляется деятельность ферментов, приостановившаяся после сушки солода. Реактивированные ферменты начинают превращать крахмал, из которого на 70% состоит зерно, в солодовый сахар. Чтобы ускорить процесс ферментации, затор постепенно нагревают до температуры осахаривания – 76oC. В результате почти весь оставшийся крахмал расщепляется на сахара и декстрины, которые в процессе затирания растворяются в воде.
Образовавшаяся масса перекачивается для очистки в специальную емкость, напоминающую большое сито, которое пока остается закрытым снизу. Затертый солод оставляют здесь на некоторое время, чтобы на дно осели нерастворимые частицы, которые называют дробиной. Благодаря нетронутым остям дробина не слипается, выступая в качестве дополнительного фильтрующего слоя. Когда сито открывают, сквозь него и дробину просачивается прозрачное светлое сусло, представляющее собой раствор сахаристых веществ, перешедших в него из солода.
При затирании солода особую роль играет качество воды, используемой для получения затора. Обычная вода не годится для пива, так как в избытке содержит известковые соли – карбонаты. Не походит для производства пива и питьевая вода, поскольку некоторые минеральные вещества, полезные и желательные в питьевой воде, делают ее непригодной для пивоварения. Поэтому воду для пива искусственно смягчают. Обобщая, можно сказать, что вода для пива не должна быть щелочной и слишком жесткой.
Варка основного (начального) сусла
В варочном котле сусло нагревают и доводят до кипения. На этой стадии в будущее пиво добавляют хмель. Его дозировка зависит от многих условий – от сорта и качества самого хмеля, от свойств воды и от сорта пива, который собираются варить. Это ответственное решение пивовар принимает, основываясь на своем опыте и чутье.
Хмель (Homulus lupulus) – однолетнее вьющееся растение, относящееся к семейству коноплевых, побеги которого могут взбираться на высоту 6-8 метров. Хмель – двуполое (двудомное) растение. В пивоварении используются только неопыленные женские цветки – мягкие пушистые шишечки. Именно в них необходимые пиву вещества сконцентрированы в наибольшей степени.
Хмелевые шишки выделяют горькое смолистое вещество – лупулин, содержащий большое количество ароматических смол и эфирных масел, в частности альфа-кислоты (гумулоны) и бета-кислоты (лупулоны), а также дубильные вещества, алкалоиды и т.п.
Самыми важными для пивоварения являются альфа-кислоты. Хмель придает пиву приятную горечь и характерный аромат, увеличивает прозрачность, улучшает пенообразование. Кроме того, хмель – естественный антисептик и консервант, он подавляет деятельность бактерий и тем самым предотвращает скисание сусла и готового пива. На приготовление одного гектолитра (100 литров) пива идет от 200-700 граммов хмеля.
Варка основного сусла продолжается 1,5-3 часа. Под воздействием длительного нагревания в сусле погибают все микроорганизмы и разрушаются естественные ферменты, поэтому в составе сусла уже не происходит каких-либо биохимических изменений. Содержащийся в хмеле лупулин частично растворяется в сусле, вступая в реакции с его компонентами и придавая пиву характерную горечь. Во время варки измеряют уровень экстрактивности, или плотности, основного (начального) сусла. Плотность начального сусла, измеряемая в процентах, является очень важным показателем, чем выше плотность начального сусла, тем более крепкое пиво можно получить в ходе последующего процесса брожения.
Сваренное сусло процеживают от остатков хмеля и дают ему отстояться. При этом на дно оседают даже самые мелкие частички, которые не были удалены при процеживании. По ускоренной технологии осадок отделяют на центрифуге.
Брожение
Сваренное пивное сусло по трубам передают в бродильный чан. Прежде чем приступить к этапу брожения, сусло охлаждают. Для верхового пива необходима температура сусла от 18 до 25oC, для пива низового брожения – от 5 до 10oC. Существует, однако, новая технология ускоренного сбраживания низового пива, которой допускается температура сусла около 18-20oC, что позволяет сократить продолжительность брожения примерно вдвое.
Дрожжи, используемые в пивном производстве, можно разделить на 3 основных категории – верхового брожения, низового брожения и «дикие». В процессе сбраживания сусла дрожжи верхового брожения (S. cerevisiae) всплывают вверх. Дрожжи низового брожения (S. uvarum) в конце брожения оседают на дно бродильного чана и предпочитают размножаться при гораздо более низкой температуре, чем верховые дрожжи (отсюда и пошло разделение пива на верховое и низовое.) К «диким» дрожжам относятся S. candida и др. (методом самопроизвольного брожения сегодня готовят только некоторые сорта пива в Бельгии). Всего известно не менее 500 типов дрожжей, не считая огромного числа диких штаммов.
На 100 литров пивного сусла в среднем расходуется 0,5 литра разводки дрожжей низового брожения или вдвое меньшее количество разводки дрожжей верхового брожения. Из готового пива извлекается дрожжей вчетверо больше, чем было внесено в сусло в начале процесса брожения. Можно предположить, что пивоварня могла бы работать только на собственных дрожжах. Но на практике одни и те же дрожжи используются не более 15 раз, так как они постепенно вырождаются и теряют чистоту. Обычно после каждых десяти циклов брожения пивные дрожжи заменяют на свежую культуру.
Примерно через сутки после закладки дрожжей на поверхности сусла образуется толстый слой желтовато-белой пены. Это показывает, что дрожжи уже начали свою жизнедеятельность, в ходе которой солодовый сахар преобразуется в спирт и углекислый газ. Степень сбраживания пива определяется сахарометром.
После завершения брожения большинство сортов пива фильтруют через кизельгур, чем обеспечивается отделение дрожжей. Однако в последнее время во всем мире растет популярность нефильтрованного и непастеризованного пива. Оно очень полезно, так как содержит живые дрожжевые клетки, которые к тому же придают пиву дополнительные вкусовые оттенки.
Дображивание (созревание) пива
В результате брожения получают незрелое, или т.н. «зеленое» пиво, которое должно еще созреть, на что уходит от нескольких недель до четырех месяцев. Дображивание (вторичная ферментация, тихое брожение) и созревание пива происходит в огромных емкостях из нержавеющей стали. Лагерное (выдержанное) пиво должно выдерживаться при температуре 2,5-5oC в специальных танках в течение 1-4 месяцев без доступа кислорода.
Исключение составляют белое пшеничное пиво и некоторые верховые сорта, которые по окончании главного брожения сразу разливают по бутылкам, где они и дозревают.
При выдержке пива низового брожения очень важно тщательно соблюдать температурный режим и поддерживать постоянное давление в бродильных танках. За этим следит автоматическая аппаратура, не позволяющая данным показателям отклоняться от требуемого уровня. После созревания пиво еще раз очищают и фильтруют, а затем разливают в различную товарную тару.
Розлив
Розлив осуществляется в металлические бочки, кеги, полиэтиленовые бутылки и алюминиевые банки, однако основной товарной тарой в пивном производстве по-прежнему остается стеклянная бутылка.
Стеклянные бутылки тщательно сортируют, проверяют и моют, и лишь затем в них разливают пиво и укупоривают под давлением, предотвращающим вспенивание пива при розливе. Наполненные пивом бутылки подвергаются пастеризации – медленному нагреванию примерно до 65oC. Пастеризация прекращает брожение и существенно повышает стойкость пива. После этого бутылки с пивом охлаждают и в дальнейшем, вплоть до самой реализации, хранят и транспортируют в темноте и прохладе.