Микробиология на пивоварното производство - Студиопедия
Методически указания за провеждане на лекция
Тема № 2.8 Микробиология на ароматичните продукти.
План:
1. Микробиология на пивоварната промишленост
2. Микробиология на винопроизводството
3. Превенция на болестите по виното и контрол на инфекциите
Бирата е нискоалкохолна напитка, произведена от зърнени суровини, хмел и вода чрез ферментация на пивната мъст със специални сортове бирена мая. Производството на бира е сложен и продължителен биохимичен процес, който се състои от следните етапи: - получаване на малц от ечемик;
получаване на бирена мъст от малц, немалцови материали и хмел;
ферментация на бирена мъст със специални бирени дрожди;
отлежаване (отлежаване) на бира;
филтриране и бутилиране на бира.
Като основна суровина за производството на бира се използва ечемичен малц, но могат да се добавят и немалцови зърнени материали. Сухият малц, използван в пивоварството, се приготвя в малцови къщи или в специални инсталации чрез покълване на зърна от ечемик, ръж, овес или просо. По време на покълването зърното се засява в големи количества и с най-разнообразна микрофлора, включително дрожди от захаромицети и не-захаромицети, плесени, млечнокисели, оцетнокисели бактерии, сарцини, педиококи, бацили като вас. subtilis и много други.
Ечемичният малц се смесва с топла вода и се озахарява при температури, благоприятни за действието на амилолитичните и протеолитичните ензими. В края на озахаряването определено количество хмел се въвежда в кашата и цялата маса се вари. В този случай протеините коагулират, ензимите се инактивират, а хмеловите вещества се разтварят и придават на пивната мъст характерната хмелова горчивина и аромат. Сварената каша се прецежда,получава се пивна мъст, която след охлаждане и добавяне на мая постъпва във ферментационното отделение за ферментация. Ферментиралата пивна мъст, така наречената неузряла (зелена) бира, се прехвърля за повторна ферментация (узряване) в затворени апарати - резервоари, след което готовата бира се филтрира и се подава към бутилирането.
Характеризиране на дрождеви култури. Дрождите играят основна роля в пивоварството. Те трябва да имат следните свойства: бързо и дълбоко ферментират бирената мъст, при ниски температури дават висока пълнота на избистряне (бързо се утаяват на дъното поради лющене), придават на бирата подчертан аромат и мек вкус. Въз основа на тези изисквания дрождите за долна ферментация са най-широко използвани в пивоварството. Масовата пивоварна мая принадлежи към вида Saccharomyces carlsbergensis. Тяхната характерна особеност е способността да ферментират глюкоза, фруктоза, малтоза, захароза от малцова мъст при относително ниски температури (6-10°C) и при температура на ферментация 0,5-1°C. Масовата бирена мая не ферментира нишесте, декстрини. Морфологично те не се различават от другите видове Saccharomyces. Размножават се чрез пъпкуване, не винаги се образуват спори. При 60-65°C клетките загиват напълно.
В процеса на ферментация на бирената мъст се разграничават два периода на ферментация: основна и последваща ферментация. По време на основната ферментация дрождите активно се възпроизвеждат и повечето от захарите се превръщат в алкохол, а по време на крайната ферментация дрождите почти не се размножават, те бавно ферментират останалите захари. По време на ферментацията на захарите дрождите асимилират азота на аминокиселините, амониеви соли, с образуването на летливи и нелетливи киселини и някои азотсъдържащи вещества. По време на периода на зреене протича зреенето на бирата, което е сложен процес.трансформация на различни вещества с и без участието на дрожди. В резултат на отлежаването бирата придобива своя хармоничен вкус и аромат.
Основната ферментация продължава 7-10 дни при 5-9°C, последващата ферментация се извършва в затворени резервоари в лагерно помещение при ниска температура. При 8-10°C в бирата могат да се развият киселинно-образуващи бактерии, в резултат на което бирата става мътна, лигава и кисела. В края на ферментацията бирата се подлага на химични и микробиологични изследвания и се прехвърля на филтрация и бутилиране. Утайките от дрождите се отстраняват и резервоарите се дезинфекцират.
Микроорганизмите са вредители в пивоварната промишленост. Малцовата мъст и бирата са благоприятна среда за много микроорганизми, които навлизат в производството със суровини, вода, въздух, от лошо измити и недостатъчно дезинфекцирани производствени съдове, чрез комуникации и инвентар. Сред микроорганизмите, които най-често се развиват в пивната мъст и бирата, има дрождеподобни организми - диви и филмови дрожди и различни бактерии. Повечето от тях придават на бирата чужд мирис и вкус, причиняват бързото й помътняване и следователно са вредители на производството (фиг. 13). Видът Saccharomyces pasteurianis се развива от диви и филмови дрожди. Клетките на този вид са кръгли, овални, но по-често удължени. Лесно образуват спори es в продължение на 24-28 часа, влизат в производството от въздуха, придават на бирата чужда миризма, горчивина.Бирата става мътна и трудно се избистря.Те се натрупват в дрожди за семена, което показва необходимостта от постоянен мониторинг на чистотата на дрождите.В производството може да се появи друг вид дрождени гъбички Saccharomyces turbidans.Клетките му имат овална форма.При подходящи условия те образуват спори по време20-22 часа. Най-често те попадат в бирата с въздух. Развивайки се в бирата” променят вкуса си и причиняват силно замъгляване. Сред другите видове от рода Saccharomyces, развалянето на бирата се причинява от Sacch. willianus, както и Hanseniaspora apiculata (Sacch. apiculata) - подобни на лимон дрожди, открити върху плодове и горски плодове. Те образуват утайка в бирата и придават неприятна миризма.
От несъвършените дрожди бирата е увредена от представители на родовете Torulopsis и Candida. Представителите на род Torulopsis умират и се подлагат на автолиза в бирата преди културните дрожди, което създава условия за развитие на педиококи. Candida се развива на повърхността на готовата бира (след наливане) като бял или сивкав филм. Причинява мътна бира, а също така й придава неприятен вкус.
Различни бактерии също причиняват разваляне на пивната мъст и бирата. Pediococcus cerevisiae (бирени сарцини - Pediococcus cerevisiae) представлява най-голямата опасност за пивоварната индустрия. Техните клетки обикновено са свързани по четири, но те са свързани по двойки и единични. Pediococci са се адаптирали към температурните режими и pH на пивоварната среда. Те могат да се развият дори при 0°C. Оптималният диапазон на pH за растежа им е в диапазона -5,7-5,9, минимумът е 3,7-4,9, максимумът е -6,9-7,1. Развитието им се благоприятства и от анаеробните условия на ферментация на бирата (микроаерофили). Те навлизат в пивоварната промишленост със суровини и въздух, срещат се на всички нейни етапи и следователно влизат и в семенната мая. В пивната мъст и бирата те образуват мътност и финозърнеста утайка, понякога слузна бира, придават неприятен вкус и мирис.
Педиококите се размножават най-активно в присъствието на дрожди, тъй като от последните получават необходимите им витамини - тиамин и рибофлавин. С техните отпадъчни продукти, педиококиинхибират растежа на дрождите
Мая в пивоварната промишленост: 1-бирена мая (отдолу); 2-други видове Saccharomycetes; 3 и 4 вида торулопис; 5-микодерма
Бирена утайка: 1-културни дрожди; 2-други видове мая; 3-педиококи; 4-млечнокисели бактерии.
Бактерии вредители по бира: 1-пелиококи; 2-млечнокисели и оцетнокисели бактерии.
Фиг. 1. Микрофлора на пивоварната промишленост