Виробництво пива

У шпунтованому пиві більша частина вуглекисло­ти перебуває у перенасиченому стані. Перенасичення розчину газу у пиві досягається за подовженого витри­мування пива у спокійному стані. Зв'язування і нако­пичування вуглекислоти у пиві можливі завдяки тому, що доброджування відбувається у закритих резервуарах за надлишкового тиску. За тиску у лагерному танку 1,28 бар вміст вуглекислоти у пиві становить 0,39-0,41 %, а зі збільшенням тиску до 1,47 бар збільшується до 0,47-0,48 %. Таким чином, пиво насичується вуглекислим газом і навіть перенасичується, якщо міститься у бродильних апаратах під тиском. У серед­ньому за нормальних умов доброджування перена­сичення пива вуглекислотою досягає 30-40 %.

Різниця між перенасиченням вуглекислим газом води і пива пояснюється тим, що вуглекислота, яка утворюється у результаті бродіння, перебуває у особ­ливому фізичному стані у вигляді колоїдного розчину дрібних бульбашок, стабілізованих утворюваними на їх поверхні адсорбційними плівками. У процесі бродіння як побічні малі компоненти утворюються поверхнево ак­тивні колоїднорозчинні речовини. Ці речовини утворю­ють стабілізовані плівки на поверхні найменших буль­башок або навіть зародків утворюваної газової фази.

Плівки - адсорбційні оболонки, що обволікають зародки бульбашок за самого їх утворення, перешкод­жають коалесценції, тобто злиттю бульбашок у більші, тому гальмують процес їх підіймання. Крім того, вони можуть сповільнювати дифузію газу з навколишньої пе­ренасиченої рідини у бульбашку. Все це й призводить до різкого сповільнення ліквідування перенасичення після зняття тиску у порівнянні з тим випадком, коли перенасичення було досягнуто простою сатурацією води під тиском.

За іншим припущенням сповільнена ліквідація пе­ренасичення зумовлена утворенням під час бродіння дуже нестійких хімічних сполук типу ефірів вугільної кислоти, які після зняття тиску поступово розклада­ються, виділяючи вільний вуглекислий газ.

Частина вуглекислоти вступає у хімічну взаємо­дію з амінокислотами та етиловим спиртом. При цьому утворюються вуглекислі ефіри. Велика відмінність між букетами готового і молодого пива частково пояснюєть­ся присутністю вуглекислих ефірів.

Реакція утворення діетилового ефіру вугільної кисло­ти записується такими рівняннями:

С2Н5ОН+НОН+С02↔С2Н5ОСООН+Н2О;

С2Н5ОН+С2Н5ОСООН↔ (С2Н50)2СО+Н20.

Ефірні сполуки вуглекислоти нетривкі. У разі зміни умов витримування пива у лагерному відділенні чи за фізичного впливу зазначена зрівноважена система пору­шується в бік розпаду утвореного складного ефіру. Таким чином, вуглекислота міститься у пиві в розчиненому і зв'язаному стані.

Повільне виділення вуглекислоти під час фасування пива пояснюється також фізико-хімічними властивостя­ми екстракту - адсорбцією. Пиво є сумішшю істинних водних розчинів (алкоголь, цукор, кислоти, солі) з колоїдними розчинами (декстрини, білкові речовини, пектини, хмельові смоли і фарбні речовини). Колоїди мають велику адсорбційну поверхню. Позитивно заряджені колоїди пива адсорбують на своїй поверхні кислоти, у тому числі вуглекислоту. Таким чином, золи колоїдів зумовлюють нестабільний стан вуглекислого газу, чим і пояснюється повільне виділення вуглекислого газу з пива. Під час струшування пива метастабільний стан порушуєть­ся, спостерігається швидке і бурхливе виділення вуглекислоти.

Вміст СО2 за даним шпунтовим тиском залежить від температури пива. З підвищенням температури на 1 °С кількість вуглекислоти зменшується приблизно на 0,01 %.

На насичення пива впливає також висота шару пива у лагерному танку. Висота стовпчика пива, яка дорів­нює 1 м, відповідає тиску 0,098 бар, що підвищує вміст вуглекислоти у пиві на 0,03 %. Тому у танку заввишки 3 м нижні шари пива містять на 0,09 % вуглекислоти більше,

ніж верхні шари.

Розчинення вуглекислого газу у пиві відбувається повільно і завжди навіть за дуже малого його вмісту. Вуглекислий газ, що утворюється, не встигає розчи­нитися, збирається над поверхнею пива і створює підви­щений тиск у танку. На розчинення СО2 впливає не тільки величина тиску, але й час витримування за цього тиску. Тривалість шпунтування (перебування пива під тиском) не можна точно встановити. Вважають, для того щоб у пиві був визначений склад вуглекислоти, воно повинно перебувати під постійним шпунтовим над­лишковим тиском хоча б 8-14 діб, оскільки процес кар­бонізації пива закінчується головним чином після 8-добового шпунтування.

Важливе значення має вибір моменту початку шпун­тування. Шпунтувати потрібно у момент, коли тиск, спри­чинений виділенням вуглекислоти під час доброджування, ще зростає.

Початок шпунтування залежить від вмісту збро­джуваних речовин у молодому пиві. Пиво з високим ступе­нем зброджуваності (з малим вмістом зброджуваного екстракту) потрібно шпунтувати раніше.

Надлишок вуглекислоти, який утворився за три­валого шпунтування чи витримуванні пива з великим шпунтовим тиском, може виявитися навіть шкідливим. Перешпунтоване пиво містить більше вуглекислоти, ніж це зумовлено хімічним складом і фізичними влас­тивостями екстракту; більша частина вуглекислоти при цьому перебуває у пересиченому стані. Стан пересиче­ності пива вуглекислим газом має важливе практичне значення під час фільтрування і фасування пива. За різкого зменшення шпунтового тиску відбувається на­стільки бурхливе виділення надлишку вуглекислоти, що одночасно захоплюється і вуглекислота, яка міститься у пиві у метастабільному стані. Таке пиво недостатньо піностійке, з порожнім і різким смаком. На розчинність газу впливає і розчинник Так, розчин­ність вуглекислого газу у спирті значно вища, ніж у воді.

За відомого вмісту екстракту і етилового спирту, можна знайти кількість вуглекислого газу у пиві.

Об'єм і масу вуглекислого газу у пиві за даної темпера­тури і даного тиску можна розрахувати за таблицею 1.

Таблиця 1

Розчинність СО2 у воді і етиловому спирті за різних тем­ператур і барометричного тиску 760 мм рт. ст.