Химико-технический контроль является важным звеном в производстве пи­воваренной продукции (солода и пива) высокого качества. Лаборатория пред­приятия должна анализировать, а технолог учитывать качество поступающего сырья, контролировать ход технологического процесса и качество готовой про­дукции, корректировать показатели технологического процесса в соответствии с изменением качества поступающего сырья и вспомогательных материалов, вести учет производства. В связи с этим большое значение придается правиль­ной организации работы лаборатории солодовенного и пивоваренного произ­водств.

В течение ряда лет в нашей стране наблюдается неуклонный рост производ­ства пива и солода. Увеличивающиеся объемы производства, растущая конку­ренция вынуждают технологов обращать внимание не только на основные, нор­мируемые показатели, но и на дополнительные, в целях повышения качества и объемов выработки конкурентоспособного пива.

В настоящий справочник включены химические и физико-химические ме­тоды контроля, применяемые в пивоваренном производстве, рассмотрены устройство и правила работы с основными приборами для проведения физи­ко-химических анализов, приведены методы определения содержания основ­ных компонентов в сырье, полупродуктах и готовой продукции. Значительное внимание уделено вопросам соблюдения безопасных приемов труда при выпол­нении лабораторных работ.

В России анализ сырья, полупродуктов и готовых изделий в пивоварении осуществляют методами, опубликованными в Инструкции по технохимическому контролю пивоваренного производства (ИК), разработанными ГУ ВНИИ ПБ и ВП (ранее ВНИИПБП, НПО ПБП) и проверенными в отрасли на протя­жении десятилетий.

Взаимное проникновение из страны в страну сырья и готовой продукции привело к необходимости определять показатели, которые учитывают и опре­деляют по одинаковым методикам. Встреча пивоваров в 1886 г. в Лондоне, при­ведшая к организации Института пивоварения (Institute of Brewing – IoB), по­служила началом создания универсальных методов анализа, так как в задачи этого института входила разработка и опубликование стандартизированных методов анализа. Таким образом, пивовары инициировали создание системы методик, позволяющей оценивать качество сырья, полупродуктов и готового пива для разных производителей.

Аналогичная деятельность существует в Европейской пивоваренной кон­венции (European Brewery Convention – ЕВС), Аналитической комиссии стран Центральной Европы (МЕВАК) и в Американском сообществе химиков-анали­тиков (American Society of Brewing Chemists – ASBC). Между методиками этих организаций существуют как различия так и много общего. В настоящее время предпринимаются шаги в целях обобщения методик IоВ и ЕВС. Между методи­ками этих организаций существуют различия, препятствующие этому, так как методы IоВ больше приспособлены к технологии, применяемой на Британских островах и в некоторых странах, экономика которых связана с Великобритани­ей, а ЕВС и МЕВАК ближе к технологии предприятий на континенте. В 1997 г. была принята декларация о сотрудничестве между ЕВС и ASBC.

Методы анализа пива и других продуктов можно разделить на:

• общие методы аналитической химии – например, определение металлов в пиве, рН сусла и пива, которые фактически представляют анализ растворов;
• методы, применяемые в различных отраслях промышленности – к послед­ним, например, можно отнести анализ зерна ячменя (определение азотистых веществ, крахмала и др.), анализ солода (определение ферментативной активности и др.);
• • методы, применяемые только при анализе пива, – например, определение коллоидной стойкости пива.

Результаты исследований с применением методов, рекомендованных ука­занными организациями, статистически обрабатывают, анализируя данные по сходимости r₉₅ и воспроизводимости R₉₅. Коэффициент r₉₅ – это эталон того, насколько стабильны результаты анализа в пределах одной лаборатории, а R₉₅ свидетельствует о приемлемости метода для одного образца, но проанализиро­ванного в разных лабораториях и различными исследователями. Если эти зна­чения низки, предлагаемый метод дает надежные и воспроизводимые результа­ты, которые могут использоваться для контроля технологического процесса, а также и как основа для взаимодействия между лабораториями и предприятия­ми. Если значения r₉₅ и R₉₅ удовлетворительны, метод принимают к приме­нению.

Так как все больше пивоваренных компаний становятся интернациональ­ными, а некоторые бренды ломают национальные барьеры, то методика, по которой будет проводиться анализ, зависит от производителя пива. Использу­ются методы анализа как традиционные, так и вновь разрабатываемые. Показа­тели, указанные в ГОСТе и ТУ на пиво, должны быть определены по соответст­вующей технологической инструкции.

Методы разделяют на химические, микробиологические и органолептические. С их помощью оценивают качество ячменя, хмеля, воды, несоложеных ма­териалов, пива, а также полупродуктов.

В солодоращении оценивают ячмень органолептическим, физическим и хи­мическим анализом, в том числе выявляют такие важные для специалистов по­казатели, как крупность, содержание белка, способность поглощать воду.

В солоде определяют крупность, рыхлость, экстрактивность для прогнози­рования выхода и качества пива, а также качество лабораторного сусла.

Готовое пиво подвергают следующим важным анализам. Прозрачность оп­ределяют визуально, хотя многие образцы в различной степени опалесцируют, что для большинства сортов пива нежелательно. Мутность измеряют на нефелометре по рассеянию света частицами мути. Иногда визуально пиво может казаться прозрачным, но по результатам инструментального анализа устанав­ливают, что оно рассеивает свет частицами невидимой мути или псевдомути.

Важной характеристикой пива является цветность. Определяют ее либо ви­зуально, сравнивая интенсивность цвета пива и дисков колориметра, либо су­дят об интенсивности цвета по измерению оптической плотности при длине волны 430 нм или других длинах волн.

Горечь определяют органолептически. Кроме того, при определении горечи многие пивовары полагаются на тест, основанный на экстрагировании изо-α-кислоты изооктаном и измерении оптической плотности экстракта при длине волны 275 нм. В настоящее время для измерения горечи используют высокоэф­фективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ).

Содержание алкоголя свидетельствует о том, насколько глубоко прошло бро­жение. В некоторых странах от содержания спирта зависит величина налога на пиво. Содержание спирта определяют методами газовой хроматографии, реф­рактометрическим и др. Точность измерения алкоголя необходима и при работе предприятия по технологии плотного пивоварения. На многих пивоваренных заводах этот контроль осуществляют в потоке, и на основании полученных ре­зультатов в зависимости от содержания спирта регулируют скорость потоков пива и воды при их смешивании. Работа сенсорных датчиков, участвующих в определении, основана на нескольких принципах, но обычно – на инфракрас­ной (ИК) спектроскопии.

Содержание диоксида углерода является параметром, характеризующим прошедшее брожение. Обычно содержание диоксида углерода определяют по давлению в сборнике фильтрованного пива. Если оно недостаточно, то допол­нительно проводят карбонизацию, а если высоко, то его снижают (впрыскива­нием азота или применяя гидрофобные мембраны).

Большое значение имеет показатель экстрактивности начального сусла. Ес­ли содержание спирта известно, то можно вычислить массу сбраживаемых саха­ров в начале брожения. Этот показатель дополняет действительный экстракт (иногда называемый остаточным экстрактом, который связан с несбраживаемыми сахарами, например, декстринами). Действительный начальный экстракт определяют гидрометром или измерителем плотности. Показатель действи­тельного экстракта свидетельствует о правильности баланса между сбраживае­мым и несбраживаемым экстрактом в сусле и о высоком или низком сбражива­нии сахаров сусла.

Другой характеристикой процесса брожения является рН пива. Во время брожения кислоты, вырабатываемые дрожжами (лимонная, уксусная и др.), обусловливают кислотность пива. После интенсивного брожения рН пива бу­дет более низким. Этот показатель влияет на аромат и вкус пива, тормозит рост микроорганизмов.

Если после розлива пиво прозрачно, но через некоторое время в нем образу­ется муть, это может быть обусловлено наличием растворенного кислорода. По­этому инженер-технолог стремится удалить кислород еще в технологическом процессе. Содержание кислорода можно определить полярографически и дру­гими методами электрохимии. Этот показатель важно определять перед пасте­ризацией пива.

При прогнозировании стойкости пива учитывают не только наличие кисло­рода, но и содержание белков и полифенолов (танинов). Пока не установлено, какие именно белки участвуют в образовании помутнения пива. Если этот во­прос будет решен, тогда стойкость пива можно будет прогнозировать более точ­но. Белковые вещества определяют по осаждению сульфатом аммония или та­ниновой кислотой. При необходимости определяют и другие показатели, на­пример, полифенолы, массу которых находят по измерению цветности раствора после взаимодействия их с ионом железа в щелочных растворах (это необходи­мо, например, при установлении эффективности действия адсорбентов или при определении момента регенерации ПВПП). Не все полифенолы вредны. Неко­торые из них проявляют антиоксидантные свойства. Стойкость пива чаще пред­сказывают по тесту на стабильность (тепловому тесту), имитирующему хране­ние, но в ускоренном режиме.

Все чаще для оценки степени готовности пива определяют содержание диацетила или вицинальных дикетонов, либо используя колориметрический ме­тод, либо применяя газовую хроматографию. Для повышения качества пива по­лезно контролировать не только диацетил, но и его предшественник – ацетолактат, который, оставаясь в фасованном пиве, образует диацетил, придавая тем самым продукту неприятный маслянистый привкус.

Газовой хроматографией можно измерять содержание диметилсульфида, эфиров, высших спиртов. Жидкостную хроматографию используют для опреде­ления хлоридов и сульфатов для установления баланса между ними. Ионы ме­таллов, в том числе железа и меди, ускоряющие окисление пива, а также ионы кальция определяют атомно-адсорбционной спектроскопией.

В настоящее время в аналитических методах наблюдается значительный прогресс: увеличилась их чувствительность, снизилась продолжительность ана­лизов (в том числе благодаря компьютерной обработке результатов). В круп­ных учебных заведениях и научно-исследовательских институтах существуют и создаются аналитические центры, оснащенные необходимыми приборами.

Постоянно появляются новые приборы, позволяющие осуществлять новые методики для расширения знания о пиве в целях совершенствования техноло­гического процесса и получения пива наилучшего качества, позволяющего удовлетворить требования самого взыскательного потребителя.

Мы надеемся, что предлагаемый справочник поможет в работе и исследова­ниях сотрудникам лабораторий, инженерам-технологам пивоваренных и соло­довенных предприятий, а также научным работникам, студентам вузов и аспи­рантам.