Химия пива.

113. основные составляющие хмалевого эфирного масла. их технологическое значение.

обуславливают специфичекий аромат хмеля, определяют аромат готового пива, на 80-90% улитучиваются при кипячении. эфирные масла это летучие маслообразные прозрачные жидкости, светло-желтого цвета, с сильным ароматом и горьки вкусолм. в воде растворяются незначительно, в основном состедоточены в лупулине. при перезревании их кол-во не изменяется, меняется качественный состав. это не индивидуальное в-во, имеет сложный хим сосав. 2 фракции: углеводородная и кислородсодержащая. найдено 230-250 составляющих. это орг к-ты, спирты, эфиры, кислоты, кетоны, альдегиды. по хим составу смесь углеводородов приходится на гумулен, мирцен, кариофилен. окисленных в-в 25% - гераниол, леналоол. гумулени – б/цв маслянистая жидкость, со слабым ароматом, явл растворителем для других хмелевых масел, т.к. явл их главной составной частью явл мирцен. приятно пахнущая жидкость желтоватого цвета, при окислении превращается в смолу (запах старого хмеля) в хмелевом масле сод-ся 30% мерценов, 20% кариофилелена, 40% гумулена. терпеновые спирты – ленолоол – ненасыщенный терпеновый спирт, с запахом ландышей, сод-ся в незначительных кол-вах, но влияет на аромат хмеля. гераниол – ненасыщенный терпеновый спирт с приятным запахом. эфирные масла задерживают превращение мгких смол в малоценные твердые смолы. легко окисляясь, хмелевое масло предохраняет от окисления горькие и дубильные в-ва хмеля.

114.ферментные препараты. факторы, определяющие применение ферментных препаратов в пивоварении.

амилолитические, протеолитические, цитолитические. амилолет (амилосубтелин) применяют при использовании несоложенного сырья, для исправления качества сусла из несоложенного сырья. повышает выход экстракта. протеолитические(протосубтелин) при использовании высокобелкового солода, для снижения коллоидных помутнений. цитолитические (циторезенин) увеличивает выход экстракта из-за гидролиза некрахмалистых полисахаридов – гемицеллюлоз. фп применяют: при несоложенном сырье, некондиционном солоде, для увеличения выхода экстракта.

115. химические процессы, протекающие при кипячении сусла с хмелем. химический состав сусла.

цель-стабилизация состава и ароматизация веществами хмеля. процессы: упаривание, экстрагирование горьких и ароматических веществ, коагуляция белков, разрушение ферментов, стерилизация. 1.растворение составных частей хмеля. дубильные вещества и продукты их превращений (флавонолы) растворяются в воде. хмелевое масло плохорастворимо. экстрагируется 20-60% мягких смол и лупулона. при ↑ времени кипения горечь усиливается, после 1 часа она неприятна. в раствор переходят белковые вещества (альбумозы), растворимые углеводы хмеля и минеральные вещества. 2. превращения горьких, дубильных и ароматических веществ. интенсивность горечи зависит от окисления, полимеризации хмелевых веществ. дубильные вещества придают дубильную горечь, на которую влияет состав воды. потери хмеля 88-96%, последние порции хмеля вносят в конце кипячения. 3. коагуляция белковых веществ. агрегативная устойчивость нарушается из-за слипания частиц. 2 стадии: денатурация (потеря конституционной воды, появление мути), коагуляция. продолжительное кипячение ↑ коагуляцию. 4. образование редуцирующих веществ 5. физические изменения сусла (испарение воды, снижение вязкости, усиление окраски). охмеленное сусло сложная полидисперсная система. состав экстракта (%): мальтоза 60-70, сахароза 2-8, несбраживаемые декстрины 15-26, белок 3-6, глюкоза и фруктоза 6-9, зола 1-2. дубильные вещества, горькие вещества, кислоты (муравьиная, уксусная, пропионовая, янтарная, яблочная. рн 5.4-5.8 витамины в1(тиамин), в2(рибофлавин), в6(пиридоксин). вязкость 1.6-1.85.

116. горькие вещества хмеля, их классификация.классифицируют с учетом растворения в органических растворителях(мягкие смолы и твердые смолы) мягкие- горькие ά -кислоты и β -фракции (горькие β -кислоты, магкие ά β -смолы. твердые – твердые β ά смолы. ά -кислоты. (гумулоны) в чисом виде кристалисеские в-ва, без запаха, включают смесь гомологов, отличающиеся радикалом второго углеродного атома (гумулон, когумулон, адгумуолн, прегумулон, постгумулон). 90% горечи придают ά -кислоты. сортовым признаком хмеля является отношение концентраций гумулона и когумулона (придают благородную горечь) ά -кислоты имеют антисептические св-ва. по действию к бактериям они в 2300 раз сильнее крболовой кислоты. для пивоварения ценны изо ά -кислты, образующиеся при кипячении сусла. 30% кислот переходят в изоформу, которая явл носителем горечи. при изомеризации происходит превращение 6-членного кольца в пятичленное. растворимость изо-ά -кислот в сусле больше, чем ά -кислоты. с увеличением рн увеличивается растворимость. β -кислоты. (лупулоны) это кристаллические игольчатые в-ва, не имеют горечи, но окисляясь образуют в-ва, с приятной горечью. растворимость их ниже, чем у ά -кислот. обладают более высокой бактериологической активностью. мягкие ά β -смолы. (ризупоны). явл продуктами окисления ά и β -кислот. хорошо растворяются в воде и сусле. ά - смола – вязкая масса красно-коричневого цвета, обладает горьким вкусом. β -смолы обладают менее горьким вкусом. все мягкие смолы растворяются в петролейном эфире. смолы являются антисептиками, подавляют жизнедеятельность молочно-кислых и масляно-кислых бактерий. на дрожжи не влияют. твердые смолы. явл продуктами дальнейшего окисления мягких смол, особой ценности в пивоварении не имеют. по относительному значению горечи, переходящей в пиво, горькие в-ва представляют: ά - кислоты 100% горечи, мягкая ά смола 36%, β - кислты 0%, мягкая β -смола 29%, твердые смолы 12%

117. три фазы сушки солода. процессы, протекающие на этих стадиях.

при сушке зеленый солод притерпевает физические, б/х, хим превращения, образуется характерный, присущий ему аромат и вкус. влажность снижается до 3-4% у светлого и 1, 5-2% в темном. в начале идет подвяливание до 8-10%, а затем сушка. в зависимости от процессов, происходящих в солоде, различают 3 фазы. 1-я. физиологическая. увеличение температуры до 45, вл-ть снижается до 30%, протекают ферментативные процессы, продлжается рост листового зародыша и корешка. при 45°с рост прекращается, но гидролитические процессы продолжаются фаза занимает примерно 12 часов. 2-я ферментативная t 45-70, физиологические проц приостанавливаются, прекращается рост и дыхание, но ферментативные процессы развиваются сильнее. это связано стем, что оптимальные активности многих гидролитических верментов находятся м/у 45-60°с. их деятельность зависит от содержания влаги. при влажности 20-30% деятельность проявляется, при 10% активность незначительна, продолжительность стадии 5-7 часов. 3-я химическая. t 70-105, при увеличении еедо 75 все ферментные процессы прекращаются, часть ферментов переходит в неактивное состояние, а часть инактивируется. цитаза разрушается при 60°с, активность пептидаз снижается, протениназа, как наиболее устойчивая, сохраняется. активность амилаз ослабляется, происходит ароматообразование, коагуляция белка. при отсушке в 100-105°с образуются миланоидины. продолжительность 3-4 часа.

118. процеесы, протекающие при получении зеленого солода.

целью проращивания зерна явл активация ферментов, под действие ктр происодит растворение резервных в-в при затирании, но действие ферментов проявляется на стадии проращивания. при солодорощении в зерне происходят те же процессы, что и при проростании зерна в почве. 1. физиологические и б/х проц поста. происходит расщипление зап в-в, с образованием новых, резервные в-ва находятся в эндосперме и алейроновом слое, принабухании переходят в состояние в ктр они легко подвергаются ферментации. в первую очередь начинает действовать протеаза, растворяющая белковую оболчку клеток эндосперма. в результате освобождается гемицеллюлозная стенка и начинают действовать цитолитические ферменты. после этого крахмал доступен амилазам. в результате вм запасные в-ва (крахмал, белок, жиры) превращаются в простейшие растворимые соединения, потребляемые развивающимся зародышем.химические изменения при солодоращении: 1. изменения углеводов. расщепление крахмала(амилолиз), образование сахарозы, фруктозы, которые синтезируются в зародыше. синтез атф. образование пентозанов при разрушении клеточных стенок. 2. измен. азотсодержащих веществ.: гидролиз белков (протеолиз) вуеличивается сод-е водорастворимых белковых фракций (лейкозин), солерастворимых (эдестин), гарденин и глютелин уменьшаются. в солоде должно быть 33% азота в растворенном состоянии, 27% продуктов распада белков, 9-20% а/к. опримальная t расщепления белков 13-16. 3. изменение жиров. количество их при проростании снижается на 2%. 0, 2% окисляется или сжимается., происходит гидролиз с образованием глицерина и жирных кислот. 4. фосфор органические соединения. происходит гидролиз иназидфосфорной к-ты (фитаза). происходит ферментативное отщепление остатков фосфорной к-ты. 5. изменение рн и т/к. рн ячменя увеличивается с 6 до 6, 25. т/к увеличивается из-за растворения кислых фосфатов., образование орг к-т (мол-я, янт, ябл), дизаминирование а/к. 6. изменение растворимого экстракта. количество растворенных в-в увеличивается в 2 раза, что в дальнейшем влияет на выход экстракта в варочном цехе.

119. расы пивных дрожжей. требования, предъявляемые к пивным дрожжам.

семейсто сахаромицес. группы дрожжей верхового и низового брожения. верховые выделяют на поверхность сусла и остаются до конца брожения, не выпадая в осадок, по флоккулирующей способности пылевидные. дрожжи низового брожения быстро оседают в конце брожения в виде плотного осадка, способны сбраживать раффинозы, т.к сод-ат фермент мелибиазу. по степени сбраживания различают сильносбраживающие и слабосбрахивающие. требования к пивоваренным дрожжам: микробиальная чистота, должны сильно ибыстро сбраживать сусло, способность к хлопьеобразованию, должны быстро оседать, с образованием осадка, давать прозрачный напиток, с хар-ным вкусо и ароматом. дрожжи верхового брожения (saccharomyces cerevisiae) активно размножаются при 30°с. по классической технологии получения пива температура брожения, обычно, колеблется в пределах 14-17°с. максимальная температура брожения может составлять 18-25°с. дрожжи низового брожения (saccharomyces carisbergensis) имеют оптимальную температуру роста 6-10°с, однако, при 0°с рост их замедляется. по классической технологии процесс брожения начинают с 7°с, однако, в настоящее время начальную температуру брожения повышают до 10-12°с, с максимальным уровнем 14-15°с.

120.образование ацетоина, диацетила, и 2, 3 бутилен гликоля. технологическое значение этих соединений в пивоварении.

диацетил – сн3-со-со-сн3 это желтая пахучая жидкость с медовым зап и вкусом, образуется при главном брожении идображивании, когда дрожжи интенсивно размножаются в присутствии кислорода. из пвк → ацитомолочная к-та (декарбоксилирование)→ ацетоин (окисление)→ диацетил; и ацетоин (восстановление)→ 2, 3 бутиленгликоль. образование диацетила дрожжами связано с синтезом валина. пвк → ацетомолочнеая к-та→ дегидрооксивалериановая→ оксиизовалериановая (переаминирование)→ валин. прибавление валина при брожении снижает образование диацетиля. при брожении количество диацитила и ацитоина увеличивается. ацитоина больше, чем диацетила. при вылержке сод-е ацитоина падает. диацитил явл индикатором готовности пива, сообщает ему несвойственные тона, ацитоин и 2, 3 бутилен гликоль влияние на органолептику не оказывают.

121. основные представители горьких в-в хмеля, их технологическое значение.

классифицируют с учетом растворения в органических растворителях(мягкие смолы и твердые смолы) мягкие- горькие ά -кислоты и β -фракции (горькие β -кислоты, магкие ά β -смолы. твердые – твердые β ά смолы. ά -кислоты. (гумулоны) в чисом виде кристалисеские в-ва, без запаха, включают смесь гомологов, отличающиеся радикалом второго углеродного атома (гумулон, когумулон, адгумуолн, прегумулон, постгумулон). 90% горечи придают ά -кислоты. сортовым признаком хмеля является отношение концентраций гумулона и когумулона (придают благородную горечь) ά -кислоты имеют антисептические св-ва. по действию к бактериям они в 2300 раз сильнее крболовой кислоты. для пивоварения ценны изо ά -кислты, образующиеся при кипячении сусла. 30% кислот переходят в изоформу, которая явл носителем горечи. при изомеризации происходит превращение 6-членного кольца в пятичленное. растворимость изо-ά -кислот в сусле больше, чем ά -кислоты. с увеличением рн увеличивается растворимость. β -кислоты. (лупулоны) это кристаллические игольчатые в-ва, не имеют горечи, но окисляясь образуют в-ва, с приятной горечью. растворимость их ниже, чем у ά -кислот. обладают более высокой бактериологической активностью. мягкие ά β -смолы. (ризупоны). явл продуктами окисления ά и β -кислот. хорошо растворяются в воде и сусле. ά - смола – вязкая масса красно-коричневого цвета, обладает горьким вкусом. β -смолы обладают менее горьким вкусом. все мягкие смолы растворяются в петролейном эфире. смолы являются антисептиками, подавляют жизнедеятельность молочно-кислых и масляно-кислых бактерий. на дрожжи не влияют. твердые смолы. явл продуктами дальнейшего окисления мягких смол, особой ценности в пивоварении не имеют. по относительному значению горечи, переходящей в пиво, горькие в-ва представляют: ά - кислоты 100% горечи, мягкая ά смола 36%, β - кислты 0%, мягкая β -смола 29%, твердые смолы 12%

122. формы азотистых в-в, сод-ся в ячмене, их технологическое значение.

представлены вмс, белками, в меньшей степени, нмс (амины, амиды, а/к) белки. по растворимости протеины бывают: альбумины, глобулины, проламины, глютелины. альбумины ячменя. (лейкозин) в составе сод-ат незначительное кол-во серы, растворяется в воде, коагулирует при нагревании. ячменный глобулин (эдестин) в воде не растворяется, а растворяется в разбавленных р-рах солей, сост из 4 фракций: ά β γ δ. 50-80% β -фракции. эдестин расположен в зародыше и алейроновом слое, устойчив к нагреванию, и с трудом коагулирует, ячменный проламин (гордеин) растворяется в 60-80% этаноле, сод-ся в оболочке, в зародыше, в эндосперме в наибольшем количестве. глютелин ячменя растворяется в 0, 2% щелочах. из глютелина и гордеина образуется клейковина, явл-ся белковым комплексом, способным поглощать воду, набухать, и превращаться в упругую массу. в ячмене сложные белки представлены нуклеопротеидами, ктр в основном находятся в клеточных ядрах зародышей семян. простетической группой явл нуклеиновые кислоты. в результате их полного гидролиза образуются пуриновые или пиртмидиновые основания, сахара и фосфорная кислота. нуклеотиды имеют важное значение для обмена в-в в жэивой клетке: явл кирпичиками, из ктр построена мол-лы нуклеиновых к-т, входят в состав ферментов, и благодаря фосфорным связям просходит аккумуляция энергии. основным технологическим значением белков явл их влияние на пеностойкость. негативное воздействие в образующихся белковых помутнениях.

123. р-ии, происходящие при получении специальных сортов солода (диафарин, карамельный, жженный)

карамельный солод. образуется в результате карамелизации сахара и образовании красящих в-в, при поджаривании происходит превращение крахмала и сахаров в легкорастворимые коричневые в-ва (гуминовые в-ва, карамели) р-ии мио: увеличивается ароматичность, большое сод-е миланоидинов, диафарин – солод с высокой амилолитической активностью. по мере развития окраски р-я мио идет в 3 стадии р-ии мио. карбониламинная, сахароаминная. в них свтупают сахара и аминокислоты, сод-е амино и карбонильную группу. включает 3 стадии.: 1. начальная. в результате взаимодействия сахаров и аминокислот образуются n – гликозиды, это бесцветные в-ва, не поглащающие свет. 2. промежуточная – образуются желтые соединения, поглощающие уф-свет, и обладающие высокой восстановительной способностью. происх распах а/к и превращение сахарного комплекса тремя путями. первый путь: образование фурфуролва и оксмиметилфурфурола. второе – образование редуктонов с незамкнутой цепью. третье – образование альдегида, ацетоина, диацетил и кислоты. 3. заключительная стадия. конденсация соединений, не сод-х азот, с образование безазотистых полимеров, альдегидаминная полимеризация и синтез гетероциклических соединений. продукты имеют темно-коричневый чвет, поглощают уф свет. миланоидины имеют кислый хар-р, обладают пенообразующими св-ми, а так же увеличивают кислотность темных сортов пива. реакция карамелизации, когда происходит отщепление молекул конституционной воды и образуются карамели с определеннымзапахом и цветом.

124. технологическое значение, применяемой воды и требования, предъявляемые к ней. В производстве пива воду делят в зависимости от значения:

1. пивоваренная вода которую применяют для пивоваренного производства, для разбавления пива, для мойки системы сип.

2.умягченная вода – применяется для мойки бутылок и пастеризации.

3.необработанная вода – для общей мойки.

4.деминерализованная вода, которую применяют для паровых котлов.

количество потребляемой заводом воды превышает более чем в 6 раз объём производимого пива.

избыточная вода сбрасывается в канализацию как сточная, испарения при кипячении удаляются с хмелевой и пивной дробиной.

требования к воде: микробиологическая чистота., прозрачность., бесцветность., бес вкуса и запаха., нейтральная к рн (ок 7)свободная от ионов тяжелых металлов.

состав воды оказывает влияние на качество пива по трем направлениям: микробиологическое заражение и порча пива., на минеральный состав и рн., на вкус и аромат пива.

125. ферментативный гидролиз белков и гемищелюлоз при затирании. влияние температуры и рн на эти процессы.

гемицеллюлозы, образующие стенки клеток в эндосперме ячменя и солода состоят из β – глюканов и в незначительном количестве из пентозанов.β – глюкан вызывает большие трудности при фильтрации, особенно высокомолекулярный β – глюкан – гель, который формируется в результате сдвига молекул β – глюкана с образованием β – глюкано – геликса, который является причиной очень больших трудностей во время фильтрации. ферментное расщепление белков проходит в интервале 45-55°с, но при более высокой температуре процесс не прекращается. при t 45°с образуются низкомолекулярные продукты, а при t 55°с – высокомолекулярные продукты.

для получения пива не требуется, чтобы белковые вещества, как крахмал, полностью превращались в продукты распада, поскольку стремятся к созданию определенного соотношения в заторе отдельных фракций белков (белковая пауза), при температуре около 50°с, чтобы обеспечить эффективность действия протеолитических ферментов (эндопептидаз, экзопептидаз) и защитить их от инактивации. кроме этого, при температуре около 50°с действуют другие ферменты, расщепляющие вещества небелкового характера. на эффективность работы ферментов влияют температура, рн, концентрация затора, рн = 5.5-5.6 эндопептидазы имеют оптимум рн, более близкий к рн затора и преимущественно расщепляют высокомолекулярные протеины до полипептидов, а полипептиды расщепляются на низкомолекулярные продукты, в конечном счете, на аминокислоты. концентрация затора влияет на накопление в нем продуктов распада белков и на рн среды. в густых заторах эндопептидаза лучше защищена от разрушения и поэтому эффективнее проявляется ее каталитическое действие. дрожжи потребляют минимум от 10 до 14 мг ά -аминного азота/100 мл сусла. поскольку аминокислота – (пролин) не может быть использована дрожжами в качестве поставщика ά - аминокислоты, то концентрация ά -аминного азота должна составлять минимум 20мг/100 мл сусла. если это не обеспечивается, то это приводит к сокращению размножения дрожжей, к замедлению брожения и созревания пива, а значит, к получению в пиве нежелательных веществ, придающих ему вкус молодого пива.

126. роль ά и β - амилаз в пивоварении. оптимальные температуры, рн действие этих ферментов.

разжижение – разрушение крахмальных зерен до размеров одной молекулы и снижение вязкости.

ответственной за разжижение является ά -амилаза. разжижение происходит путем механического разбавления крахмальных зерен.

осахаривание – полное расщепление разжиженного крахмала до мальтозы и декстринов, катализируемое амилазами. ά, -амилаза расщепляет длинные цепи крахмала до декстринов.

её оптимальная активность проявляется при t 72-75°с и быстро разрушается при t 80°с.

ά -амилаза образует декстрины. оптимальный уровень рн при этом составляет 5.6-5.8.

β -амилаза отщепляет мальтозу от не восстановленных концов цепей крахмала, образуя при этом глюкозу и мальтотриозу. температурный оптимум β -амилазы составляет 60-65°с, рн opt = 5.4-5.5. расщепление крахмала необходимо регулировать, т.к. остатки нерасщепленного крахмала и более крупные декстрины являются причиной клейстеризации мути в пиве.

факторы, влияющие на расщепление крахмала: -температура при затирании,

продолжительность затирания, -рн-концентрация затора.

127. влияние хим состава несоложенного сырья на качество пива.

рис и кукуруза, как сырье с малым сод-ем азотистых в-в, прибавлюет ячменному солоду богатому азотом, понижая его соджержание. рис: по строению зерно риса аналогично ячменю, отличие в том, что на грубые цветочные пленки приходится от14 до 35 % массы зерна, причем цветочные пленки не срастаются с семенными и плодовыми и самим зерном, что в последствии затрудняет фильтрацию затора. химический состав риса: крахмал-75-80%. белки -7-11%, преимущество использования риса в качестве несоложенного сырья: высокая экстрактность 95-97% малое содержание белков. низкое количество жира, отсутствие ß -глобулина и антоцианогенов. в пивоварении используют рисовую сечку. пшеница: зерно обладает повышенным содержанием белка от 9 до 15%, крахмал 74-80%. большая часть белкового вещества зерна пшеницы при затирании образует клейковину, трудно гидролизуется ферментами, что снижает фильтрацию затора. семенная и плодовая оболочки не срастаются с зерном. в пивоварении используют пшенную муку и пшенный сироп. кукуруза: химический состав: углеводы 78%, белки 12% и более. зерно состоит из зародыша и эндосперма, покрыто тонкой плодовой и семенной оболочкой. используется в виде кукурузной крупы и кукурузного сиропа. кукуруза содержит много жира, крт прогоркает, снижает аромат и пенообразование, поэтому применяют обезжиренную муку. при удалении зародыша при обезжиривании, так же удаляются дубильные и горькие в-ва. сою добавляют для увеличения пенообразования, т.к. она сод-ит 32-42% белков, пенообразование связано с сод-ем глюкозида сапонина. свекловичный, тростниковый сахара, глюкоза: кроме того используют молочную кислоту в виде 40% раствора сульфата са (гипс) сасl2 их используют для подкисления затора, с целью улучшения протекания ферментных процессов при затирании. сахаристые продукты прибавляют в виде сиропа на стадии кипячения сусла, для увеличения экстракта.