автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Анализ и оценка влияния параметров технологического процесса производства пива на его качество и стойкость

На правах рукописи

СЕМАКИН ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ

АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПИВА НА ЕГО КАЧЕСТВО И СТОЙКОСТЬ

Специальность 05. 18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специального назначения и

общественного питания

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

9 ИЮН 2011

Кемерово 2011

4849207

Работа выполнена в ГОУ ВПО Кемеровский .технологический институт пищевой промышленности

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Помозова Валентина Александровна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Приходько Юрий Вадимович

доктор технических наук, доцент Голуб Ольга Валентиновна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Алтайский технический университет

им. И.И. Ползунова»

Защита состоится «25 » июня 2011г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.02 при Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47,4 л. ауд. Факс (8-3842) 39-68-88

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кемеровского технологического института пищевой промышленности или на сайте http://avtorefdiss.kemtipp.ru/protect/. Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

И.А.Бакин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Российское пивоварение сегодня - одно из самых высокорентабельных и эффективных производств, развитие которого обеспечивается путем использования современных достижений науки и техники.

В условиях жесткой конкуренции на рыке пива основная задача производителей - оптимизировать технологию, чтобы обеспечить будущее своим брендам. В связи с этим стойкость пива и её повышение стала ещё более важной проблемой, так как эта характеристика существенно влияет на успешность работы предприятия и реализацию продукции.

В настоящее время существует большое число вариантов выбора параметров основных технологических процессов, и оптимальный выбор подразумевает анализ возможных последствий и их влияния на качество и стойкость продукта. Проблема повышения стойкости пива должна рассматриваться как комплексная, так как она определяется большим числом производственных, технологических, организационных факторов. В связи с этим, для повышения стойкости пива необходимо провести анализ и оценку уровня влияния факторов, в наибольшей степени влияющих на стабильность и качество пива в процессе его производства и хранения.

Для увеличения стойкости напитков применяют различные технологические приемы, в частности обработку сорбентами полупродуктов и готового пива, низкотемпературную выдержку пива на стадии дображивания, контроль мутности и содержания кислорода в пиве и др.

Таким образом, всесторонний анализ технологического процесса производства пива для повышения его качества и стойкости, и разработка рекомендаций по их повышению на основе полученных данных, является актуальной задачей. Это позволит комплексно оценить влияние технологических факторов и повысить качество и стойкость пива в процессе его производства.

Цели и задачи исследования

Целью настоящей работы является анализ и оценка влияния параметров технологического процесса производства пива на его качество и стойкость и разработка рекомендаций по их повышению. В связи с этим сформулированы задачи работы:

• Провести анализ статистических производственных данных по влиянию технологических параметров производства пива на его качество и стойкость на примере ОАО «Томское пиво»

• Определить факторы и параметры технологических процессов, оказывающих наибольшее влияние на стойкость пива по результатам математической обработки

• Оценить уровень влияния отдельных факторов, определить пути воздействия и управления параметрами технологических процессов для повышения качества и стойкости пива

• Исследовать изменение основных мутеобразующих веществ в процессе

производства пива на всех стадиях

• Исследовать влияние основных факторов, выбранных по результатам

анализа, на качество и стойкость пива в производственных условиях.

Разработать рекомендации по получению стойкого пива в условиях ОАО

«Томское пиво».

Научная новизна

На основании анализа статистических данных по влиянию технологических параметров производства пива, определены основные параметры технологического процесса, оказывающие наибольшее воздействие на стойкость пива в процессе его производства.

Получены математические зависимости, описывающие влияние нормы внесения стабилизатора, температуры холодной выдержки пива, продолжительности холодной выдержки, мутности пива, барботирования в форфасе на стойкость пива.

Получены закономерности изменения основных мутеобразующих компонентов: белков и полифенольных веществ на различных стадиях производства пива.

Проведена оценка влияния отдельных факторов, формирующих стойкость пива, на его качество. Определено изменение физико-химических и органолептических показателей пива в процессе его хранения в пределах срока годности в условиях производственного эксперимента.

Практическая значимость

С учетом полученных результатов исследований внесены изменения в технологическую схему производства пива. Разработаны и внедрены рекомендации по получению стойкого пива на ОАО «Томское пиво». Дана товароведная характеристика пива, полученного с учетом разработанных рекомендаций.

Апробация работы

Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на: 3-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания», г. Челябинск, 2009 г., ХП-й международной научно-практической конференции «Аграрная наука сельскому хозяйству Казахстана, Сибири и Монголии, г. Шымкент, Казахстан, 2009, IV Всероссийской конференции с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека», г. Кемерово, 2011 г.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 1 в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК, 3 - в трудах международных конференций.'

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на /¿у страницах. Диссертация содержит 13 таблиц и 42 рисунка. Список использованной литературы включает 112 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, дана общая характеристика работы.

В первой главе, представлен обзор отечественной и зарубежной литературы. Рассмотрены факторы, определяющие и формирующие стойкость пива, приведена характеристика основных мутеобразователей напитков. Подробно рассмотрены основные способы увеличения коллоидной стойкости.

Во второй главе изложены организация и постановка эксперимента, объекты и методы исследований.

Основной объем экспериментальных исследований проводили в ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.

В качестве объектов исследования на разных этапах эксперимента использовались: статистические данные по влиянию различных параметров технологического процесса на стойкость готового пива на примере данных ОАО «Томское пиво»; солод сортов «Невский берег», «Острогожский», произведенные на ЗАО «Невский берег», г. Санкт-Петербург; лабораторное и охмеленное сусло, полученное из вышеперечисленных светлых сортов солода; готовое пиво, приготовленное на ОАО «Томское пиво».

Качество солода, сусла, молодого и готового пива оценивали по совокупности органолептических и физико-химических показателей с использованием стандартных методик применяемых в пивоваренной промышленности для анализа сырья, материалов, полуфабрикатов и готовой продукции.

Органолептическую оценку готового пива проводили по ГОСТ 30060-93 и с использованием терминологии вкуса пива, принятой ЕВ С.

Для статистической обработки экспериментальных данных использовались стандартные методы статистического, корреляционного анализа (пакет прикладных программ MS Excel, интегрированная система комплексного статистического анализа «Statistika» и «Eviews»).

Все исследования проводились в 3-5-ти кратной повторности и обрабатывались статистически. В экспериментальной части приведены средние значения показателей.

В третьей главе проведен анализ влияния факторов и технологических параметров производства пива на его качество и стойкость на примере ОАО «Томское пиво»

Выявлены показатели технологического процесса производства пива, которые оказывают наибольшее влияние на стойкость пива, а также определена степень их влияния на основе имеющихся статистических данных.

Была проведена оценка влияния на стойкость пива содержания белка в солоде; времени и температуры холодной выдержки в цилиндро-конических бродильных аппаратах (ЦКБА); температуры фильтрации; нормы внесения стабилизатора; мутности; барботирования в форфасе.

Общий объем статистических данных составил 189 строк.

Для их анализа был выбран аппарат математической статистики, и использованы методы регрессионного анализа. Показатели для анализа были определены на основе теоретических и практических знаний о технологии производства пива. В соответствии с целью работы, в качестве зависимого фактора была выбрана стойкость пива, измеряемая в сутках. В качестве независимых факторов были приняты следующие показатели: «Норма внесения стабилизатора», «Температура фильтрации», «Время холодной выдержки», «Температура холодной выдержки», «Содержание белка в солоде». В ходе анализа, перечисленные факторы были рассмотрены как в количественном измерении, так и в качественном. Показатели «Барботирование в форфасе» и «Мутность» анализировались только как качественные факторы.

Значения качественных показателей определялись по правилам математической статистики, путем введения фиктивных дихотомических переменных. Если фактор принимает два значения, то вводится одна переменная, которая может принимать значения 0 и 1, если фактор принимает три или четыре значения, то вводятся две переменные, также принимающие значения 0 и 1, и все возможные варианты значений фактора описываются комбинациями нолей и единиц введенных переменных, и т.д.

В проведенном анализе введение и описание переменных для качественных факторов проводилось с использованием норм показателей, определенных при производстве пива. Вводились одна, либо две переменные, описывающие, соответственно, значения «норма - не норма» и «ниже нормы — норма - выше нормы». Например, показатель «Время холодной выдержки» в ходе анализа описывался как одной, так и двумя переменными. Обозначив фиктивные переменные за х3 (при одной переменной) и x3i,x32 (при двух переменных) были получены следующие комбинации: хз=0, когда «Время холодной выдержки» равнялось 4 суткам и х3=1 - при отличии от нормы; х3]=0, х32=0, при норме показателя, x3i=l, х32=0 при значении ниже нормы и x3i=0, х32=1, когда значение было выше нормы.

Анализ данных проводился в программе MS Excel. Выявление показателей, оказывающих наибольшее влияние на стойкость пива, проходило путем составления уравнения множественной регрессии с помощью регрессионного анализа. Значимость фактора, а затем и полученного уравнения оценивалась по нескольких статистическим показателям: парные коэффициенты корреляции; коэффициент множественной корреляции; коэффициент множественной детерминации; F-критерий Фишера; t-критерий Стьюдента.

Наибольшую значимость показали следующие факторы: «Норма внесения стабилизатора», «Температура холодной выдержки», «Время холодной выдержки», «Мутность», «Барботирование в форфасе». Остальные

факторы не оказывают практически никакого влияния на зависимую переменную по критериям регрессионного анализа.

На основе этих факторов было построено несколько уравнений регрессии. В результате анализа были отобраны наиболее значимые.

Показатель «Норма внесения стабилизатора» показывает коэффициент парной корреляции в среднем на уровне 0,2. Среднее значение коэффициента при факторе составляет 0,3371, это означает, что при увеличении показателя «Норма внесения стабилизатора» на 1 единицу, стойкость пива должна увеличиться на 0,3371 дня.

Показатель «Температура холодной выдержки» также является важным фактором. Его коэффициент парной корреляции находится на уровне 0,12. Среднее значение коэффициента при факторе составляет -2,2832, это означает, что при увеличении показателя «Температура холодной выдержки» на 1° С, стойкость пива должна сократиться на 2,2832 дня.

Показатель «Время холодной выдержки» является менее статистически значимым, чем предыдущие, но его включение в уравнения имеет смысл. Этот фактор стоит включать в уравнения в качественном выражении, т.к. в количественном он мало значим. Его анализ происходил как с добавлением одной фиктивной переменной, так и с двумя. Описание введенных переменных для данного фактора приведено выше. Коэффициент парной корреляции при одной переменной составляет 0,2, при двух - 0,2 и 0,02. Среднее значение коэффициента для одной введенной переменной составляет -2,7132. Это означает, что если время холодной выдержки не соответствует норме, т.е. 4 суткам, то стойкость пива снижается на 2,7132 дня. Среднее значение коэффициентов для двух введенных переменных составляет -3,8661 и -1,782 соответственно. Это означает, что при понижении нормы выдержки стойкость сократится на 3,8661 день, а при превышении - сократится на 1,782 дня.

Показатель «Мутность» характеризует готовое пиво. Рассматривался только как качественный показатель. Коэффициент парной корреляции равен 0,22. Среднее значение коэффициента при факторе составляет -3,5666, это означает, что при повышенной мутности пива, стойкость пива сокращается на 3,5666 дня.

Показатель «Барботирование в форфасе» рассматривался как качественный показатель. Этот фактор имеет наиболее сильную корреляционную связь на уровне 0,25. Среднее значение коэффициента составляет -3,316, это означает, что при осуществлении перемешивания в форфасе, стойкость пива сокращается на 3,316 дня.

По результатам анализа были получены уравнения множественной регрессии. В таблице 1 приведены наиболее статистически значимые.

Введенные обозначения: у - «Стойкость», х1 - «Норма внесения стабилизатора», хЗ, х31, х32 - «Время холодной выдержки», х4 - «Температура холодной выдержки», хб - «Мутность», х7 - «Барботирование в форфасе».

Таблица 1 - Наиболее статистически значимые уравнения

№ Уравнение Б-критерий Стандартная ошибка

1 у=66,119+0,3443*х1-2,4875*х4-3,4147*х6 8,7525 6,2162

2 у=67,793+0,3268*х1-2,1259*х4-3,246*х3-3,7197*х6 9,0172 6,0905

3 у=67,929+0,3482*х1-2,2078*х4-4,224*х31-1,706*х32-3,602*х6 7,8428 6,0610

4 у=68,870+0,3332*х1-2,5329*х4-3,556*х31 -1,616*х32-3,494*х6-3,265*х7 8,6735 5,9059

5 у=68,754+0,3128*х1-2,4598*х4-2,022*х3-3,603*х6-3,310*х7 9,7930 5,9322

6 у=66,561+0,3343*х1-2,170*х4-2,8718*хЗ 7,4777 6,2732

7 у=66,759+0,3584*х1-2,261 *х4-3,994*хЗ 1-1,936*х32 6,5354 6,2327

8 у=70,098+0,3339*х1-1,709*х4-4,2448*хЗ 1-1,916*х32 5,8331 6,2747

9 у=67,768+0,3425*х1-2,595*х4-3,3118*х31-1,836*х32-3,373*х7 7,6795 6,0722

10 у=67,596+0,3195*х1-2,514*х4-2,2375*х3-3,4285*х7 8,6859 6,1089

Все уравнения были протестированы на предмет соответствия теоретических данных статистическим. В результате тестирования получены графики соответствия этих данных, а на них также отражена линия разности. Уравнение № 5 (рис. 1) имеет наибольшую статистическую значимость и одну из самых маленьких стандартных ошибок, поэтому, можно предположить, что оно и будет являться искомым уравнением. В скобках указана общая абсолютная разность.

Таким образом, на основе анализа математических зависимостей влияния основных факторов и технологических приемов были выявлены наиболее значимые из них. Наибольшее влияние на стойкость оказывают: норма внесения стабилизатора, температура холодной выдержки, время холодной выдержки, мутность, барботирование в форфасе. Норма внесения стабилизатора связана со стойкостью пива прямо пропорциональной зависимостью. Температура холодной выдержки, связана со стойкостью пива обратно пропорциональной зависимостью. Время холодной выдержки, показывает, что и превышение, и понижение нормы ведет к ухудшению стойкости, но при ее понижении, стойкость уменьшается гораздо сильнее. Превышение нормы мутности также приводит к уменьшению стойкости пива. Барботирование в форфасе имеет обратно пропорциональную связь со стойкостью, т.е. при его применении, стойкость пива ухудшается.

y=68,754+0,3128*xl-2,4598*x4-2,022*x3-3,603*x6-3,310*x7 (875,022)

Рисунок 1 - Теоретические и практические зависимости стойкости (сут) от нормы внесения стабилизатора, температуры и продолжительности холодной выдержки, мутности пива и барботирования в форфасе (Yp (практические значения) - статистические показатели стойкости пива в сутках; Yt (теоретические значения) - показатели стойкости пива в сутках, полученные с помощью выведенного уравнения; ABS (абсолютная разница) - абсолютная разница значений Yp и Yt)

Анализируя направленность всех технологических приемов, следует отметить, что основной акцент делается на снижение концентрации высокомолекулярных белковых фракций, в то же время, не меньшее влияние на стойкость оказывают полифенольные вещества. Они участвуют в образовании осадка при хранении готового пива, разлитого в потребительскую тару, взаимодействуя с белками.

В связи с этим, представляет интерес оценить изменение содержание отдельных фракций полифенолов и белков на основных стадиях технологического процесса при использовании солода различного качества.

Этим исследованиям посвящена следующая глава.

В четвертой главе исследованы изменения основных мутеобразующих веществ в процессе производства пива на всех технологических стадиях, а также рассмотрена возможность использования осадителей белков и полифенолов для повышения стойкости пива.

Исследования проводились на примере 2-х сортов солода «Невский берег» и «Острогожский», из которых на последующих этапах работы предполагалось получить пиво. Результаты анализа показателей качества этих солодов представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Органолептические и физико-химические показатели солодов

№ Показатели Сорт солода Рекомендуемые нормы (солод 1 класса)

«Острогожский» «Невский берег»

1. Органолептические показатели Цвет - светло-желтый, запах - солодовый, вкус -солодовый. Без посторонних примесей.

2. Влажность, % 4,55 4,42 Не более 5,0

3. Массовая доля экстракта (Э) в солоде тонкого помола, % C.B. 82,04 83,56 78,0

4. ДЭ в тонком и грубом помоле, % 0,8 1,2 Не более 2,5

5. Массовая доля белка, % с.в. 10,72 10,24 Не более 11,5

5. Число Кольбаха, % 38,6 42,0 39-41

6. Проход через сито 2,2*20, % 0,78 0,10 Не более 2,0

7. Массовая доля зерен стекловидных/темных,% 0/0 1/0 3,0/5,0

8. Фриабильность, % 93,6 93,8 Не менее 80

9. Продолжительность осахаривания, мин 15 13 Не более 15

10 Цвет, ц. ед./ед. ЕВС 0,21/3,5 0,23/4,0 0,2/5,0

11. Кислотность, к. ед. 1,0 1,1 0,9-1,2

12. Вязкость, сПз 1,54 1,51 1,55-1,60

13. Скорость фильтрации, мин 26 19 Не более 60

14. Диастатическая сила, ед. WK 230 295 220-280

15. Содержание бета-глюкана, мг/100 г с.в. 220 166 200

16. Свободный аминный азот, мг/100 см3 сусла 121 174 120-160

17. Конечная степень сбраживания, % 77,00 78,95 75-78

* - рекомендованные нормы согласно ГОСТ 29294-92 и по данным литературных источников

Результаты исследования показали, что по всем основным показателям солод удовлетворяет требованиям ГОСТ 29294-92. По большинству показателей солод может быть отнесен к солоду 1 класса. Следует отметить высокую степень цитолитического растворения солода, о чем свидетельствует фриабильность и разность экстракта в тонком и грубом помоле, высокая скорость фильтрации, а также высокую степень белкового растворения, что характеризуется такими показателями, как число Кольбаха, свободный аминный азот. Ферментативная активность образцов солода также выше рекомендуемых значений, о чем свидетельствует также низкая продолжительность осахаривания.

Лабораторное сусло было приготовлено в лаборатории КемТИПП настойным способом. Результаты исследований образцов сусла (образец 1 - из солода «Острогожский», образец 2 - из солода «Невский берег») показали, что содержание фракции белка А в них несколько выше нормы, рекомендуемой в отрасли (12,5 мг/100 см3). Содержание полифенолов, а также антоцианогенов (основных мутеобразователей) находятся в пределах средних значений для охмеленного сусла. Содержание лейкоантоцианов составляет 13 и 12 % от общего содержания фенольных веществ соответственно для образца 1 и 2, и не вызывает опасения за снижение коллоидной стойкости пива.

Брожение сусла проводили по классической технологии при температуре 6-9°С. Дрожжи расы ЯЬ задавали в количестве 20 млн.кл/см3. Продолжительность брожения составила 7 суток. Изменение концентрации фенольных веществ, белковой фракции, а также концентрацию сухих веществ в сброженном сусле определяли через каждые сутки.

Динамика брожения, изменение содержания полифенолов и белка фракции А представлены на рисунках 2-4.

Рисунок 2 - Динамика брожения

Продолжительность, сут

Рисунок 3 - Изменение концентрации полифенолов в процессе брожения

Продолжительность, сут

Рисунок 4 - Изменение концентрации фракции белка А в процессе брожения

Из результатов исследования хорошо видно, что в процессе сбраживания образцов сусла наблюдается общая тенденция снижения мутеобразователей к концу брожения. Содержание лейкоантоцианов снизилось существенно еще в начале брожения и к 7 суткам ведения данного процесса, эта фракция фенольных веществ не обнаруживалась. Содержание фракции белка А к концу 7-х суток брожения составило 9,2 и 10,0 мг/100 см3 соответственно для образцов 1 и 2, что на 29 % и 24 % меньше, чем в охмеленном сусле.

Исследовано изменение тех же фракций фенольных веществ в готовых образцах пива. Дображивание молодых напитков проводили по классической технологии при температуре 0-2 °С. Продолжительность дображивания составила 21 сутки.

Результаты исследования показали, что процесс дображивания существенным образом не отразился на снижение концентрации фенольных веществ и фракции белка А. Так убыль фенольных веществ в среднем составила 13 % и 22 % для образцов 1 и 2. Содержание фракции белка А уменьшилось всего на 4 % для обоих образцов.

Анализируя основные показатели готового пива, можно сделать вывод о достаточно высоком его качестве. Содержание полифенольных веществ и отдельных их фракций существенно уменьшается, что свидетельствует о благоприятных изменениях состава этих мутеобразующих компонентов с точки зрения прогноза коллоидной стойкости.

На следующем этапе изучены способы снижения концентрации высокомолекулярных белковых и полифенольных соединений на разных стадиях технологического процесса.

В различных производствах: в виноделии, консервной промышленности -для удаления полифенольных веществ на стадии осветления используется желатин. Желатин представляет собой гидролизат животного коллагенсодержащего сырья. В его состав входит большое количество

аминокислот, из которых преобладают пролин и оксипролин, имеющих свободные амино- карбоксильные и гидроксильные группы. Эти группы желатина могут вступать в реакции различными моно- и бифункциональными реагентами, в том числе с полифенольными веществами.

В связи с этим, представляло интерес исследовать возможность применения желатина для удаления высокомолекулярных полифенольных веществ из сусла и пива.

Желатин вносили в охмеленное сусло, приготовленное настойным способом в виде раствора в концентрациях: 0,05-0,5 г/дм3. Охмеленное сусло выдерживали с желатином в течение 18 ч при температуре 6-8° С, определяя в конце выдержки содержание полифенолов (рис 5) и белка фракции А.

Концентрация желатина, мг/дм1

Рисунок 5 - Содержание полифенолов в зависимости от дозы внесения

желатина

Из рисунка видно, что содержание полифенолов в исследованных образцах сусла наиболее существенно снижается при дозировке 0,3-0,5 г/дм3. Однако при этом возрастает концентрация фракции белка А, что не желательно для коллоидной стабильности пива. Поэтому оптимальная дозировка желатина для обработки охмеленного сусла перед брожением может составлять 0,2-0,3 г/дм3.

Результаты исследований динамики изменения концентрации полифенолов показали, что при выдержке охмеленного сусла с желатином в течение первых 2,5 часов их содержание снижается при внесении желатина в количестве 0,3 г/дм3 на 30 % для сусла образца 1 и 45 % для образца 2. Аналогичная тенденция наблюдается при обработке сусла с желатином в концентрации 0,2 г/дм3. Однако снижение вносимой дозы желатина отразилось на продолжительности выдержки сусла с ним. Так снижение полифенолов в этом случае на 30 % для образца 1 и на 45 % для образца 2 приходит только через 4-4,5 часа.

Таким образом, можно рекомендовать для увеличения коллоидной стойкости готового пива вносить в охмеленное холодное сусло перед брожением пищевой желатин в количестве 0,2 - 0,3 г/дм3. В первом случае сусло рекомендуется выдерживать 4,5 часа, во втором 2,5 часа. Дальнейшая обработка сусла желатином не целесообразна.

Аналогично проведена обработка желатином молодого пива. Так, к концу 4-го часа содержание полифенолов снизилось лишь на 22 % и 25 % соответственно для образцов 1 и 2 (в сусле процесс снижения в 1,5-2 раза выше). Таким образом, обрабатывать молодое пиво желатином менее целесообразно, чем сусло.

Однако, учитывая достаточно высокие дозировки желатина, следует рассмотреть возможность использования других препаратов для удаления части высокомолекулярных полифенолов из сусла или пива.

Принятые в настоящее время в пивоварении технологические приемы повышения стойкости пива направлены, главным образом, на удаление высокомолекулярных фракций белка. В то же время белковые вещества, активно взаимодействуя с полифенолами на стадии затирания, кипячения сусла с хмелем, при брожении и дображивании, способствуют снижению полифенолов путем образования белково-полифенольных комплексов.

Представляло интерес оценить изменение содержания полифенолов и отдельных их фракции при использовании белковых осадителей, в частности препаратов каррагинана.

Каррагинаны могут взаимодействовать с белковыми веществами в кислой среде. Такие препараты каррагинана, как «рикогель», «ирландский мох», используются на стадии кипячения сусла с хмелем для более полного удаления белковых веществ.

Учитывая высокое качество солодов сорта «Острогожский» и «Невский берег» для сравнения был использован солод 2 класса, полученный на Новокемеровском пивзаводе, в сусле из которого выше содержание белка, полифенолов, антоцианогенов.

Каррагинан вносили в сусло за 5, 10, 15, 20, 25 и 30 минут до конца кипячения сусла с хмелем. На основании литературных источников была выбрана начальная дозировка каррагинана 5 г/гл.

Несмотря на то, что каррагинан предназначен для осаждения белков, в ходе эксперимента отслеживали изменение фенольных компонентов в сусле, поскольку предположительно белки, коагулируя, могут частично связать полифенолы и вывести их из сусла. Изучена динамика изменения концентрации белка фракции А, полифенолов и показателей, характеризующих коллоидную стойкость в зависимости от дозировки и времени обработки. На рис. 6-7 показано изменение содержания белка фракции А и лейкоантоцианов в зависимости от продолжительности обработки.

контр. 2 3 4 5 6

Количество вносимого каррагинана, г

■ 10 минут обработки ^ 30 минут обработки

Рисунок 6 - Влияние дозировки каррагинана на концентрацию белка фракции А при различной продолжительности обработки

контр 2 3 4 5 6

Количество вносимого каррагинана, г ■ за 10 минут Ш за 30 минут

Рисунок 7 - Влияние дозировки каррагинана на содержание лейкоантоцианов при различной продолжительности обработки

Показано, что концентрация полифенолов, лейкоантоцианов, антоцианогенов, уменьшается пропорционально дозировке внесения каррагинана. При этом замечено, что норма внесения каррагинана 2 г/гл снизила содержание как белков, так и полифенолов незначительно, всего лишь на 3 - 5 % соответственно при 10 и 30 минутах обработки сусла препаратом.

Наилучшие результаты в сусле по этим показателям наблюдались при норме внесения каррагинана 4-6 г/гл, при этом концентрация белка уменьшилась на 34,8 %, полифенолов на 46,8 %, антоцианогенов на 13,0 %, лейкоантоцианов на 48,0 %.

Учитывая все результаты проведенных экспериментов, можно рекомендовать следующее: либо вносить каррагинан в количестве 4-6 г/гл при этом сусло следует обрабатывать в течение 10 мин, либо уменьшить дозировку каррагинана, но при этом обрабатывать в течение 30 минут.

На следующем этапе исследовано совместное применение осадителя белков - каррагинана и осадителя фенольных веществ - желатина на стадии приготовления пивного сусла. Для эксперимента были выбрана следующая обработка охмеленного сусла препаратами: внесение каррагинана в количестве 2 г за 30 минут до конца кипячения и после охлаждения пивного сусла добавление желатина в количестве 0,4 г/дм3. Продолжительность выдержки сусла с желатином составила 1-5 часов. Эксперимент проводили при температуре 6 - 8 °С.

Показано, что совместная обработка не приводит к существенному улучшению показателей, характеризующих стойкость сусла. Таким образом, рекомендуется вносить каррагинан в конце кипячения сусла с хмелем либо в количестве 2 г/гл за 30 минут до конца кипа, либо 5 г/гл за 10 минут. В первом случае желательно после охлаждения сусла до температуры брожения выдержать его с желатином в течение 3-4 часов из расчета расхода желатина 0,4 г/дм3 сусла.

В пятой главе разработаны рекомендации по получению стойкого пива на основе анализа влияния основных факторов и проведена товароведная оценка качества пива с повышенной стойкостью в условиях ОАО «Томское пиво».

Учитывая, что количество внесенного стабилизатора достаточно существенно влияют на стойкость готового пива, на ОАО «Томское пиво» были проведены производственные эксперименты, в которых рассматривались физико-химические и органолептические показатели пива в зависимости от дозировки силикагеля. Исследования проведены на примере пива сорта «Крюгер классическое» нефильтрованное, «Жигулевское» и «Рижское». В результате исследований качества пива с различными дозировками силикагеля во время фильтрации были получены следующие результаты (таблица 3).

Как видно из результатов этой таблицы, с увеличением дозировки практически все физико-химические показатели остаются без изменений. Небольшое снижение экстрактивности начального сусла и содержания алкоголя связано, прежде всего, с большим внесением стабилизатора, т. к. суспензия готовится в специально подготовленной воде. Снижение цветности пива обусловлено с повышением адсорбционной способности вносимого стабилизатора. Помимо белков и полипептидов он адсорбирует и красящие вещества пива.

Таблица 3 - Изменение физико-химических свойств пива в зависимости от дозировки силикагеля

Дозировка стабилизатора, г/гл Физико-химические показатели пива Органолептическая оценка готового пива

Экстрак-тивность начального сусла, % Содержание спирта, %об. Кислотность, к.ед. Цвет, Ц.ед. рн Мутность, ед.ЕВС

0 12,0 5,12 2,2 0,45 4,37 0,53 Вкус полный, гармоничный. Без посторонних привкусов. Хмелевой аромат выражен. Горечь приятная

10 11,99 5,12 2,2 0,45 4,39 0,52

20 11,98 5,11 2,2 0,45 4,36 0,52

30 11,96 5,10 2,1 0,42 4,35 0,51

40 (норма) 11,95 5,10 2,1 0,42 4,37 0,50

50 11,94 5,09 2,1 0,42 4,37 0,49

60 11,93 5,09 2Д 0,42 4,39 0,48

70 11,92 5,09 2,1 0,42 4,40 0,45

80 11,90 5,08 2,1 0,40 4,39 0,41

90 11,89 5,07 2,1 0,40 4,35 0,40 Вкус немного водянистый, пустоватый. Горечь немного выпнрает. Аромат чистый.

100 11,88 5,06 2,0 0,35 4,36 0,37

Мутность пива снижается вследствие того, что размер частиц силикагеля соизмерим с размером частиц кизельгура самой мелкой фракции, а, как известно, соотношение кизельгура в пользу мелкой фракции приводит к снижению мутности готового пива.

Кроме того, были проведены дегустационные оценки пива, разлитого в ПЭТ-бутылки, с дозировкой силикагеля 60-70 г/гл. Дегустационная оценка пива с повышенной нормой задачи стабилизатора представлена в таблице 4.

Рассматривая результаты дегустационной оценки пива, можно сделать вывод о том, что ни в одном из образцов пива не появилось ярко выраженного осадка. Однако на вкусовую стойкость это повлияло лишь незначительным образом. Так, например, в светлых сортах пива, разлитого в ПЭТ бутылки «Жигулевское» и «Рижское» через 3,5 месяца после розлива во вкусе и аромате появились окисленные тона, однако при обычной норме внесения силикагеля (40 г/гл) такие результаты появлялись уже к концу срока годности (через 3 месяца).

Очень хорошую вкусовую стойкость демонстрирует пиво, разлитое в стеклянную бутылку. В первую очередь это связано с непроницаемостью стекла для кислорода воздуха.

Таблица 4 - Дегустационная оценка пива с повышенной нормой внесения стабилизатора

Сорт пива Дата Дозировка Дата дегустации

розли- стаби-

ва лизатора, 04.06.10 04.07.10 04.08.10 06.09.10 06.10.10 29.11.10

г/гл

«Жигулев- 27.04. 65 Вкус и Вкус и Вкус и Бумажные Бумажные Окислен-

ское» 10 до аромат аромат аромат тана окис- тона окис- ный

гармонич- гармонич- гармонич- ления, ления, пиво хлебный

в ст. бут. 24.10. ные ный, пиво ный, пиво пиво про- про- вкус и

(11%) 10 прозрач- прозрач- зрачное с зрачное, с аромат,

ное с ное с блеском блеском прозрач-

блеском блеском ное с

блеском

«Жигулев- 30.04. 65 Вкус и Слабые Окислен- Пиво сняли с

ское» в 10 до аромат тона ный, окис- дегустации

ПЭТ 1,5 л 29.07. гармонич- окисления медовый ленное. 06.09.10

(11%) 10 ные во вкусе и тон во Цвет

аромате, вкусе и зеленова-

пиво про- аромате. тый, с

зрачное с Прозрач- опалом.

блеском ное Слабое

сьнцение

«Рижское» 25.04. 60 Вкус и Появились Окислен- Пиво сняли с

в ПЭТ 3 л. 10 до аромат слабые ный тон окис- дегустации

(12%) 24.07. гармонич- тона во вкусе и ленное. 06.09.10

10 ные окисления аромате. Цвет

во вкусе и Прозрач- зеленова-

аромате, ное тый, с

пиво опалом.

прозрач- Насыще-

ное с ние

блеском хорошее

«Бархат- 26.04. 60 Вкус и Вкус и Хороший Хороший Появился Вкус и

ное» в 10 до аромат аромат вкус и вкус и хлебный аромат

ПЭТ 1,5 л 25.07. гармонич- гармонич- аромат, аромат, аромат, квасного

(12%) 10 ные, с ные, с пиво про- пиво про- стало сусла. С

карамель- карамель- зрачное зрачное похоже на опалом.

ным ным квас Сняли с

оттенком оттенком дегуста-

ции

«Силь- 09.05. 70 Вкус и Вкус и Вкус и Вкус и Во вкусе и Цвет зеле-

ное» в 10 до аромат аромат аромат аромат аромате новатый с

ПЭТ 1,5 л 07.08. гармони- гармонич- гармонич- гармонич- винный опалом. ■

(18%) 10 чный, с ный, с ные, с ный, с привкус, с Вкус

винным винным винным винным опалом крепленого

привку- привкусом привку- привку- вина.Сняли

сом сом сом, про- с дегуста-

зрачное ции

Окисленные бумажные тона в пиве появляются примерно через 4,5 месяца после розлива, однако, как принято на предприятии, это не является значительным дефектом вкуса и аромата. Даже через 7 месяцев после розлива экспериментальное пиво сохранило кристальную прозрачность и небольшие, в пределах нормы, окисленные тона. Пиво сняли с дегустации после 9 месяцев (в таблице не указано) из-за очень сильного окисленного вкуса, изменения цвета и появления небольшого опала.

Проведя анализ существующей схемы производства пива на предприятии ОАО «Томское пиво» были выявлены некоторые недоработки для обеспечения выпуска продукции более высокого качества.

С учетом разработанных рекомендаций получены несколько опытных образцов пива и проведена их товароведная оценка.

Пиво получено по следующему режиму:

-100 % солод по ГОСТ 29294-92 первого класса

- температура начала затирания 60°С, при кипячении сусла с хмелем за 30 минут до окончания внесен препарат каррагинана рикогель в дозировке 2 г/гл;

- брожение при температуре 12,5 - 14,5°С;

- холодная выдержка при температуре минус 1°С в течение 4 суток

- фильтрация с применением силикагеля в количестве 80 г/гл

- показатели содержания углекислоты и кислорода в форфасе в норме

Поведена оценка полученных образцов пива по физико-химическим,

органолептическим показателям и показателям безопасности.

Таблица 5 - Физико-химические показатели опытных образцов пива

Показатели Сорта пива

«Крюгер легкое» «Рижское» «Ирландский эль Шэмрок»

Экстрактивность начального сусла, % 10,1 12,0 15,9

Объемная доля спирта, % 4,0 5,23 6,8

Кислотность, к. ед. 2,0 2,1 2,5

Цвет, ц. ед. 0,32 0,35 4,0

Мутность, ед. ЕВС 0,45 0,40 0,45

Содержание белка фракции А, % 11,0 11,4 11,6

Содержание полифенолов, мг/100 см3 74,6 87,5 92,8

Стойкость, сут 212 187 160

По всем физико-химическим показателям пиво соответствовало требованиям ГОСТ и рекомендуемым нормам, принятым в отрасли. Показатели, характеризующие стойкость пива, выше нормативных, что позволило достичь высокой стойкости полученных образцов.

По органолептическим показателям образцы пива оценивались заводской дегустационной комиссией, в составе ведущих специалистов завода. Результаты балловой оценки опытных образцов пива приведены в табл. 6.

Таблица 6 - Балловая оценка пива в день розлива и по истечении срока

годности 3 месяца

Сорт пива Балловая оценка, балл

Крюгер легкое:

- в день розлива 23,2

- через 3 месяца 22,6

Рижское:

-в день розлива 23,0

-через 3 месяца 22,2

Ирландский эль Шэмрок:

- в день розлива 24,0

- через 3 месяца 22,8

Ниже приведены результаты испытаний образцов пива, полученных по приведенным выше режимам, по показателям безопасности. Анализы проводились в аккредитованной и лицензированной испытательной лаборатории «Качество» ФГУ «Томский ЦСМ»

Таблица 7 - Результаты микробиологического испытания светлого пива «Крюгер легкое» на соответствие требованиям СанПиНа 2.3.2.1078-01_

Определяемый показатель Допустимая норма по НД Результат испытаний НД на метод испытаний

БГКП (колиформы) Не допускаются в 10 см3 Не обнаружены ГОСТ Р 528162007

Патогенные микроорганизмы, ВТ. ч. сальмонеллы Не допускаются в 25 см Не обнаружены ГОСТ Р 528142007

Таблица 8 — Результаты микробиологического испытания светлого пива «Рижское», э.н.с. 12 % на соответствие требованиям СанПиНа 2.3.2.1078-01

Определяемый показатель Допустимая норма по НД Результат испытаний НД на метод испытаний

КМАФАнМ КОЕ/1 см3, не более 500 Менее 10 ГОСТ 10444.1594

БГКП (колиформы) Не допускаются в 10 см3 Не обнаружены ГОСТ Р 528162007

Патогенные микроорганизмы, в т. ч. сальмонеллы Не допускаются в 25 см3 Не обнаружены ГОСТ Р 528142007

Дрожжи, плесени Не допускаются в 40 см3 Не обнаружены ГОСТ 10444.1288

Таблица 9 - Результаты испытания темного пива «Ирландский эль Шэмрок (Shamrock)», э.н.с. 16 % на соответствие требованиям НД _

Наименование показателей Метод испытаний (ГОСТ, ТУ и др.) Нормы, допускаемые значения Результат измерения

Массовая концентрация кадмия, мг/дм3 ГОСТ Р 51301-99 не более 0,03 мг/дм3 (СанПиН 2.3.2.1078-01) менее 0,001 мг/дм3

Массовая концентрация мышьяка, мг/дм3 08-47/078 не более 0,2 мг/дм3 (СанПиН 2.3.2.1078-01) менее 0,001 мг/дм3

Массовая концентрация ртути, мг/дм3 ГОСТ Р 51823-01 не более 0,005 мг/дм3 (СанПиН 2.3.2.1078-01) менее 0,001 мг/дм3

Массовая концентрация свинца, мг/дм3 ГОСТ Р 51301-99 не более 0,3 мг/дм3 (СанПиН 2.3.2.1078-01) менее 0,001 мг/дм3

Содержание нитрозоаминов, мг/дм3 МУК 4.4.1.011-93 не более 0,003 мг/дм3 (СанПиН 2.3.2.1078-01) менее 0,003 мг/дм3

Таким образом, применение разработанных рекомендаций по получению стойкого пива положительно сказалось на качестве и стойкости пива и не отразилось на показателях его безопасности.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1.Рассмотрены основные факторы, определяющие качество и стойкость пива на примере ОАО «Томское пиво» Выявлены факторы и параметры технологических процессов, оказывающие наибольшее влияние на стойкость пива.

2.На основе анализа математических зависимостей влияния основных факторов и технологических приемов выявлены наиболее значимые из них: норма внесения стабилизатора, температура холодной выдержки, время холодной выдержки, мутность, барботирование в форфасе. Показано, что норма внесения стабилизатора связана со стойкостью пива прямо пропорциональной зависимостью; температура холодной выдержки, барботирование в форфасе, норма мутности пива связаны со стойкостью пива обратно пропорциональной зависимостью; превышение и понижение нормы продолжительности холодной выдержки ведет к ухудшению стойкости.

3.Изучено изменение основных мутеобразующих компонентов: белков и отдельных фракций полифенолов на основных стадиях технологического процесса. Показано, что содержание белка фракции А к концу брожения уменьшается на 24-29 %, общее содержание полифенолов снижается на 44-52 %; антоцианогенов - на 50-57 %, лейкоантоцианов - на 100 %. На стадии дображивания убыль фенольных веществ составила 13-22 %, фракции белка А на 4 %.

4.Исследовано влияние осадителей полифенолов на примере желатина на показатели, характеризующие стойкость пива в процессе кипячения сусла и при обработке охлажденного сусла. Показано, что для снижения концентрации полифенолов на 30-45 % рекомендуется вносить раствор желатина в охмеленное холодное сусло перед 0,2 - 0,3 г/дм3 при продолжительности выдержки соответственно 4,5 и 2,5 часа.

5.Исследовано влияние осадителя белков - каррагинана на изменение основных мутеобразующих веществ в процессе кипячения сусла с хмелем. Показано, что при норме внесения каррагинана 4-6 г/гл, концентрация белка фракции А уменьшилась на 34,8 %, полифенолов на 46,8 %, антоцианогенов на 13,0 %, лейкоантоцианов на 48,0 %. При совместной обработке сусла каррагинаном и желатином рекомендуется конце кипячения сусла с хмелем внесение каррагинана в количестве 2-5 г/гл за 30-10 минут до конца кипа, после охлаждения сусла до температуры брожения выдержка его с желатином в течение 3-4 часов из расчета расхода желатина 0,4 г/дм сусла.

6. На основе оценки влияния основных факторов, выбранных по результатам анализа, на качество и стойкость пива разработаны рекомендации по производству стойкого пива на ОАО «Томское пиво». Определены оптимальные параметры технологических процессов в условиях производственного эксперимента: температура начала затирания 60°С, при кипячении сусла с хмелем за 30 минут до окончания внесение препарата каррагинана - рикогель в дозировке 2 г/гл; брожение при температуре 12,5 -14,5°С; холодная выдержка при температуре минус 1°С в течении 4 суток; фильтрация с применением силикагеля в количестве 80 г/гл. Дана товароведная характеристика опытных образцов пива. Показано положительное влияние выбранных параметров на качество, стойкость и показатели безопасности пива.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Семакин, Д.И. Пути повышения стойкости пива на основе комплексного анализа факторов технологического процесса / Д.И.Семакин, В.А. Помозова // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: сборник научных работ. -Кемерово, 2007. - Вып. 14. - С. 102.

2. Семакия, Д.И. Анализ факторов, определяющих стойкость пива / Д.И.Семакин, В.А. Помозова // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: сборник научных работ. - Кемерово, 2008. - Вып. 16. - С. 42.

3. Помозова, В.А. Анализ факторов, формирующих качество стойкого пива / В.А. Помозова, И.Ю. Сергеева, Д.И. Семакин, Д.Г. Захаренко // Аграрная наука -сельскохозяйственному производству Казахстана, Сибири и Монголии: труды 12 международной НПК. - Алматы: ТОО «Издательство «Бестау», 2009. - С. 538-540.

4. Семакин, Д.И. Исследование влияния сортовых особенностей солода на содержание полифенольных веществ в пиве / Д.И.Семакин, В.А. Помозова, Ю.Ю. Миллер II Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: сборник научных работ. - Кемерово, 2009. - Вып. 19. - С. 115.

5. Семакин, Д.И. Влияние качества солода на коллоидную стойкость пива / Д.И. Семакин, В.А. Помозова, Ю.Ю. Миллер, И.Ю. Сергеева, С.Г. Козлов // Техника и технология пищевых производств. - 2010. - № 4. - С. Ш -112.

6. Помозова, В.А. Влияние сортовых особенностей солода на содержание полифенольных веществ в сусле и пиве / В.А. Помозова, Д.И. Семакин // «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания»: в

3 т. Том 3: Качество. Экономика. Образование: сборник материалов 3-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, г. Челябинск, 11 декабря 2009 г. - Челябинск: издательский центр ЮУрГУ, 2010. - С. 165-167.

7. Shafrai, A.V. Estimation of technology factors influencing the firmness of bear / A.B. Шафрай, Д.И. Семакин //Пищевые продукты и здоровье человека»: материалы IV Всероссийской конференции с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Кемерово, 2011. - С.207.

Подписано к печати 23.05.11 г. Формат 60x80/16. Тираж 80 экз. Объем 1,4 пл. Заказ № 93. Отпечатано на ризографе. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 650056, г. Кемерово, 56, б-р Строителей, 47. Отпечатано в редакционно-издательском центре КемТИПП, 650010, г. Кемерово-10, ул. Красноармейская, 52.

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Стойкость пива

1.1.1 Образование и состав коллоидных помутнений

1.1.2 Химическое помутнение

1.1.3 Вкусовая стойкость пива и процесс старения

1.2 Способы повышения коллоидной стойкости пива

1.2.1 Технологические способы повышения коллоидной стойкости пива

1.2.2 Использование стабилизирующих средств для повышения коллоидной стойкости

1.2.3 Стабилизация пива по технологии CSS

1.2.4 Система BeFiS

1.2.5 Инновационные способы стабилизации

1.3 Факторы, улучшающие вкусовую стойкость 32 Заключение по литобзору

2 МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Организация работы

2.2 Объекты и методы исследования

3 АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПИВА НА ЕГО КАЧЕСТВО И СТОЙКОСТЬ

3.1 Анализ факторов и технологических параметров производства пива на его качество и стойкость на примере ОАО «Томское пиво»

3.2 Оценка уровня влияния отдельных факторов, определение методов управления параметрами технологических процессов для повышения качества и стойкости пива

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА СЫРЬЯ И ПОЛУПРОДУКТОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА И СТОЙКОСТЬ ПИВА

4.1 Исследование изменения основных мутеобразующих веществ в процессе производства пива на всех технологических стадиях

4.2 Изучение способов снижения концентрации высокомолекулярных белковых и полифенольных соединений на стадии затирания, брожения и дображивания

5 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОЛУЧЕНИЮ СТОЙКОГО ПИВА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ В УСЛОВИЯХ ОАО «ТОМСКОЕ ПИВО»

5.1 Влияние различных концентраций силикагеля на качество и стойкость готового пива

5.2 Влияние температуры и продолжительности холодной выдержки на стойкость пива

5.3 Влияние барботирования в форфасе и мутности готового пива

5.4 Разработка рекомендаций по производству стойкого пива и их производственная оценка

5.5 Товароведная оценка качества пива с повышенной стойкостью 113 ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 117 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 119 ПРИЛОЖЕНИЯ

В условиях жесткой конкуренции на рыке пива производители стремятся всеми возможными способами оптимизировать технологию, чтобы обеспечить будущее своим брендам.

В настоящее время существует несколько вариантов выбора основных технологических процессов, и оптимальный выбор подразумевает анализ возможных последствий и их влияния на качество и стойкость продукта. Особенно повышенные требования предъявляются к высокоэффективным финишным технологическим операциям.

Многие пивоваренные предприятия независимо от объемов их производства работают с крупными дистрибьюторскими сетями, и на протяжении всей цепи сбыта в ходе хранения и реализации могут наблюдаться изменения температуры, ухудшение вкуса под действием под действием внешних факторов при его транспортировке, хранении, реализации. Для производителя пива очень важно обеспечить требуемый срок годности, указанный на этикетке. Никакая приверженность данному бренду или затраты на маркетинг не возместят потребителю разочарование от мутного или безвкусного пива.

В первом полугодии 2010 г. в России было произведено 459,3 млн. дал пива (светлого), что составляет 90,1 % к показателю аналогичного периода 2009 года. За тот же период производство напитков в целом, по данным Росстата, снизилось лишь до показателя 97,8 %, а по некоторым видам напитков (водка, столовые вина) зафиксирован рост на 57 %. Значительный спад на рынке пива стал следствием не только неблагоприятной экономической ситуации, но и дополнительного сужения спроса, вызванного трехкратным ростом акцизной ставки. Динамика роста производства оставалась отрицательной в течение всего полугодия. Наиболее значительное снижение зафиксировано в январе (44,2 % к уровню января предыдущего года). С февраля по апрель проявилась тенденция к некоторому восстановлению объемов производства, и в итоге в январе-апреле 2010 г. отмечено меньшее падение производственного показателя (-4,8%), чем в январе-апреле 2009 года (-6,4%). Однако в мае и июне, несмотря на аномально теплые погодные условия, благоприятствующие потреблению пива, темпы спада производства снова превысили показатели предыдущего года. Ни в один из месяцев первой половины 2010 г. ежемесячный объем производства пива не достиг значений предыдущего года. Если не считать крайне низких показателей января, отрасль вернулась к той динамике сезонного производства, которая была характерна для 2006 года. Повышение цен, вызванное ростом акциза на пиво, неизбежно будет переориентировать часть потребителей на те напитки, которые не испытали такого резкого роста акцизной ставки, а также - стимулировать покупки контрафактного алкоголя. [74]

В связи со всеми вышеперечисленными причинами стойкость пива и её повышение стала ещё более важной проблемой, так как эта характеристика существенно влияет на успешность работы предприятия и сбыт продукта.

Таким образом, всесторонний анализ и оценка влияния параметров технологического процесса производства пива на его качество и стойкость, и разработка рекомендаций по их повышению на основе полученных данных, является актуальной задачей.

Научная новизна

На основании анализа статистических данных по влиянию технологических параметров производства пива, определены основные параметры технологического процесса, оказывающие наибольшее воздействие на стойкость пива в процессе его производства.

Получены математические зависимости, описывающие влияние нормы внесения стабилизатора, температуры холодной выдержки пива, продолжительности холодной выдержки, мутности пива, барботирования в форфасе на стойкость пива.

Получены закономерности изменения основных мутеобразующих компонентов: белков и полифенольных веществ на различных стадиях производства пива.

Проведена оценка влияния отдельных факторов, формирующих стойкость пива на его качество. Определено изменение физико-химических и органолептических показателей пива в процессе его хранения в пределах срока годности.

Практическая значимость

С учетом полученных результатов исследований внесены изменения в технологическую схему производства пива. Разработаны и внедрены рекомендации по получению стойкого пива на ОАО «Томское пиво». Дана товароведная характеристика пива, полученного с учетом разработанных рекомендаций.

Апробация работы

Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на: 3-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания», г. Челябинск, 2009 г., ХП-й международной научно-практической конференции «Аграрная наука сельскому хозяйству Казахстана, Сибири и Монголии, г. Шымкент, Казахстан, 2009), IV Всероссийской конференции с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека», г. Кемерово, 2011 г.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1 Стойкость пива

Владелец мини-пивзавода при ресторане может подавать свое пиво на стол клиенту нефильтрованным и свежим. Он не должен заботиться о сохранности пива, а это большое преимущество. Но если продавать пиво вдали от производителя, то стойкость пива в течение минимального срока годности играет решающую роль, так как за короткий срок пиво может испортиться и стать непригодным для употребления. Это может произойти по следующим причинам:

• присутствующие в пиве микроорганизмы могут размножаться, из-за выделяемых продуктов метаболизма вызывать помутнение пива и делать его непригодным для употребления;

• содержащиеся в пиве коллоиды под влиянием различным факторов со временем увеличиваются в размере и вызывают помутнение пива;

• со временем пиво теряет вкус.

Главным фактором оценки пива является кристальная прозрачность (наряду со вкусом и пеной). Каждый покупатель может в течение всего срока годности легко проверить прозрачность без применения каких-либо инструментов. Потребитель считает видимое невооруженным взглядом помутнение пива значительным недостатком, который может привести к падению имиджа данной марки и потере покупателей. Поэтому пивовары должны сделать все возможное, чтобы гарантировать стойкость пива в течение всего срока годности. Для этого необходимо провести стабилизацию пива:

• биологическую

• коллоидную

Кроме того, пивовар должен прилагать все усилия для сохранения вкусовой стабильности пива в течение длительного времени[58]

Изначально прозрачное после розлива пиво при длительном хранении (при комнатной температуре) теряет свою первоначальную прозрачность с блеском, причем со временем образуется осадок. Образовавшаяся муть является необратимой и ее называют «стойкой мутью».

Коллоидное помутнение пива вследствие его охлаждения происходит при температуре О °С и вновь исчезает при повышении температуры пива до 20 °С. Многократно повторяющиеся процессы нагрева и охлаждения приводит к постоянному увеличению коллоидного помутнения, которая в конце концов переходит в необратимую стойкую муть. [66]

ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 .Рассмотрены основные факторы, определяющие качество и стойкость пива на примере ОАО «Томское пиво» Выявлены факторы и параметры технологических процессов, оказывающие наибольшее влияние на стойкость пива.

2.На основе анализа математических зависимостей влияния основных факторов и технологических приемов выявлены наиболее значимые из них: норма внесения стабилизатора, температура холодной выдержки, время холодной выдержки, мутность, барботирование в форфасе. Показано, что норма внесения стабилизатора связана со стойкостью пива прямо пропорциональной зависимостью; температура холодной выдержки, барботирование в форфасе, норма мутности пива связаны со стойкостью пива обратно пропорциональной зависимостью; превышение и понижение нормы продолжительности холодной выдержки ведет к ухудшению стойкости.

3.Изучено изменение основных мутеобразующих компонентов: белков и отдельных фракций полифенолов на основных стадиях технологического процесса. Показано, что содержание белка фракции А к концу брожения уменьшается на 24-29 %, общее содержание полифенолов снижается на 44-52 %; антоцианогенов - на 50-57 %, лейкоантоцианов - на 100 %. На стадии дображивания убыль фенольных веществ составила 13 - 22 %, фракции белка А на 4 %.

4.Исследовано влияние осадителей полифенолов на примере желатина на показатели, характеризующие стойкость пива в процессе кипячения сусла и при обработке охлажденного сусла. Показано, что для снижения концентрации полифенолов на 30-45 % рекомендуется вносить раствор о желатина в охмеленное холодное сусло перед 0,2 - 0,3 г/дм при продолжительности выдержки соответственно 4,5 и 2,5 часа.

5.Исследовано влияние осадителя белков - каррагинана на изменение основных мутеобразующих веществ в процессе кипячения сусла с хмелем. Показано, что при норме внесения каррагинана 4-6 г/гл, концентрация белка фракции А уменьшилась на 34,8 %, полифенолов на 46,8 %, антоцианогенов на 13,0 %, лейкоантоцианов на 48,0 %. При совместной обработке сусла каррагинаном и желатином рекомендуется конце кипячения сусла с хмелем внесение каррагинана в количестве 2-5 г/гл за 30-10 минут до конца кипа, после охлаждения сусла до температуры брожения выдержка его с желатином в течение 3-4 часов из расчета расхода желатина 0,4 г/дм3 сусла.

6. На основе оценки влияния основных факторов, выбранных по результатам анализа, на качество и стойкость пива разработаны рекомендации по производству стойкого пива на ОАО «Томское пиво». Определены оптимальные параметры технологических процессов в условиях производственного эксперимента: температура начала затирания 60°С, при кипячении сусла с хмелем за 30 минут до окончания внесение препарата каррагинана - рикогель в дозировке 2 г/гл; брожение при температуре 12,5 -14,5°С; холодная выдержка при температуре минус 1°С в течении 4 суток; фильтрация с применением силикагеля в количестве 80 г/гл. Дана товароведная характеристика опытных образцов пива. Показано положительное влияние выбранных параметров на качество, стойкость и показатели безопасности пива.

1. Ангер, Х.-М. Обеспечение небиологической стабильности пива -важный фактор, гарантирующий максимальную стойкость при хранении/ Х.-М. Ангер //ВгашуеН;. 1996.-№ 2.-С.40

2. Андреева, О. В. Осадки в пиве: атлас частиц, которые могут быть обнаружены в разлитом пиве/О. В. Андреева, Е. Т. Шувалова. М.: МИЦ Пиво и напитки XXI век, 2004.-115с.

3. Бери, Д. Биология дрожжей / Д. Бери. М.: Мир, 1985. - 86 с.

4. Булгаков, Н.И. Биохимия солода и пива / Н. И. Булгаков М.: Пищевая промышленность, 1976. - 192 с.

5. Вакербауэр, К. Разведение чистой культуры дрожжей / К. Вакербауэр, X. Хеонг, М. Бекманн // Мир пива. 2004.-№2.-с.16-28

6. Великая, Е. И. Лабораторный практикум по курсу общей технологии бродильных производств (общие методы контроля) / Е. И. Великая, В. Ф. Суходол. М.: Пищевая промышленность, 1983. - 312 с.

7. Вертелов, В. К. Оптимизация технологического процесса затирания с использованием несоложеного сырья и ферментных препаратов / В. К. Вертелов, М. С. Созинова, И. В. Селина // Пиво и напитки, 2008.-№1,-с.24-25

8. Веселов, И. Я. Влияние температурного режима на образование побочных продуктов брожения в пиве / И. Я. Веселов, И. М. Грачёв, Л. Е. Михайлов // Спиртовая промышленность. 1963. - № 5. с. 13-17

9. Вишняков, И. Г. Безопасность пива и пути снижения ДМС / И. Г. Вишняков, О. Б. Иванченко // Пиво и напитки. 2007.-№6.-с.10-12

10. Гарманова Е. JL, Заварзина О. В. Влияние стимулятора роста органического происхождения на генеративную активность и качество дрожжей. В кн.: "Материалы 35-й отчетной научной конференции ВГТА за 1996 г. - Воронеж: ВГТА, 1997. - с.59.

11. Главачек, Ф. Пивоварение / Ф. Главачек, А. Лхотский. М.: Пищевая промышленность. - 1977. - 626 с.

12. Голикова, Н.В. Белки в пивоварении / Н. В. Голикова. М.: Пищевая промышленность. - 1981. - 186 с.

13. ГОСТ 10444.15-94 Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-аэробных микроорганизмов.

14. ГОСТ 12786-80 Пиво. Правила приемки и методы отбора проб.

15. ГОСТ 12787-81 Пиво. Методы определения спирта, действительного экстракта и расчет сухих веществ в начальном сусле.

16. ГОСТ 12788-87 Пиво. Методы определения кислотности.

17. ГОСТ 12789-87 Пиво. Методы определения цвета.

18. ГОСТ 21-94 Сахар-песок. Технические условия

19. ГОСТ 29294-92 Солод пивоваренный ячменный. Технические условия

20. ГОСТ 30060-93 Пиво. Методы определения органолептических показателей и объема продукции.

21. ГОСТ Р 51154-98 Пиво. Методы определения двуокиси углерода и стойкости

22. ГОСТ Р 51174-2009 Пиво. Общие технические условия.

23. ГОСТ Р 51301-99 Продукты пищевые. Инверсионно-вольтамперометрическое определение токсичных элементов (кадмия, свинца, меди и цинка).

24. ГОСТ Р 51766-2001 Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения мышьяка

25. ГОСТ Р 51823-01. Алкогольная продукция и сырье для ее производства. Метод инверсионно-вольтамперометрического определения содержания кадмия, свинца, цинка, меди, мышьяка, ртути, железа и общего диоксида серы

26. ГОСТ Р 52814-2007 Продукты пищевые. Метод выявления бактерий рода Salmonella

27. ГОСТ Р 52816-2007 Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий)

28. ГОСТ Р 53070 Пиво. Определение pH

29. Грачев, Ю. П. Математические методы планирования экспериментов / Ю. П. Грачев. М.: Пищевая промышленность, 1979. - 315 с.

30. Грачева, И. М. Биохимия образования дрожжами высших спиртов при брожении / И. М. Грачева // Прикладная биохимия и микробиология. 1983.-т. XIX, вып. 1. — с. 33.

31. Грачева, И. М. Влияние величины засева дрожжей и температуры брожения на динамику изменения диацетила / И. М. Грачева, JI. С. Ковалевич // Известия ВУЗов. 1977, -№ 4, с. 29.

32. Грачёва, И. М. Исследование влияния аэрации на образование летучих кислот с использованием математической модели / И. М. Грачева, JI. И. Нисман, В. В. Жирова // Известия вузов. 1982, № 2, с. 58

33. Дегекаев, А. Т. Повышение физико-химической стабильности пива при использовании силикагелей и поливинилполипирролидона / А. Т. Дегекаев, Д. В. Афонин // Пиво и напитки, 2006.- № 2.-е. 22

34. Донхаузер, С. Влияние технологии главного брожения на качество пива / С. Донхаузер, Д. Вагнер // Мир пива, 1996. № 1. - с. 18.

35. Достижения в технологии солода и пива. Интенсификация производства и повышение качества / Под рук. Колпакчи А. П. и Бендовой О. М.: Пищевая промышленность, Прага: CHTJI - Издательство технической литературы, 1980. - С.292-239.

36. Ермолаева, Г. А. Брожение пивного сусла/ Г. А. Ермолаева // Пиво и напитки, 2003.-№2.-с. 14-15

37. Ермолаева, Г. А. Повышение стойкости напитков / Г. А. Ермолаева // Пиво и напитки,- 2002,- №3,- С. 26-27.

38. Ермолаева, Г. А. повышение стойкости пива / Г. А. Ермолаева // Пиво и напитки.-2003 .-№3 .-с. 10-11

39. Ермолаева, Г. А. Справочник работника лаборатории работника пивоваренного предприятия / Г. А. Ермолаева. СПб.: Профессия, 2004. - 536 е.: табл., цв.вкл.

40. Ермолаева, Г. А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков: учеб. для нач. проф. образование / Г. А. Ермолаева, Р. А. Колчева. М.: ИРПО; ИЦ Академия, 2000. - 416с.

41. Жвирблянская, А. Ю. Микробиология в пищевой промышленности / А. Ю. Жвирблянская, О. А. Бакушинская. М.: Пищевая промышленность, 1975. - 501 с.

42. Жвирблянская, А. Ю. Дрожжи в пивоварении / А. Ю. Жвирблянская, В. С. Исаева. -М.: Пищевая промышленностьсть, 1979. 247 с.

43. Илкка, Хюттинен. Образование мути при охлаждении пива / Илкка Хюттинен // Пиво и жизнь.-2008.-№4.-c33-37.47