Технология производства Безалкогольных и слабоалкогольных напитков

     Введение.

     Вода  играет важную роль в обмене веществ. Посредством водного обмена происходит терморегуляция нашего тела. При высокой температуре окружающего воздуха и перегревании человеческого организма избыточное тепло выделяется из организма в основном за счет испарения пота. В жаркую погоду масса теряемой воды через кожу может достигать 6-10 л., а при утрате влаги в размере 6-8% от массы тела человек впадает в полуобморочное состояние. Организм человека чрезвычайно быстро реагирует на нарушение водного баланса. При большой потере воды появляется сильное чувство жажды. Компенсировать потерю влаги, выделенной организмом через кожу, только пресной водой нельзя, так как при этом теряется и некоторое количество солей.

     Не  удивительно, что особенно популярны  у населения жаждоутоляющие напитки. К ним можно отнести газированные напитки и квас. Если газированные напитки изготовлены из натуральных фруктово-ягодных соков, цитрусовых настоев, сахарного сиропа, газированной воды с добавлением органических кислот (лимонной, виннокаменной), то такие напитки содержат витамины, минеральные вещества и микроэлементы, кислоты, возбуждающие аппетит, способствующие нормальному пищеварению и усвоению пищи.

     Квас  – это традиционный русский напиток. Он не только утоляет жажду, но и  повышает жизненный тонус – устраняет чувство усталости, стимулирует работоспособность. Так как в хлебном квасе, приготовленном из ржаной муки и ржаного солода, как и в ржаном хлебе содержится витамин Bi (тиамин), тонизирующий нервную систему («витамин бодрости», как его иногда называют).

     Среди жаждоутоляющих напитков можно также  выделить морсы. Так как часто  в качестве сырья используются брусника или клюква, то морсы являются полезными  для здоровья.

     Кроме жаждоутоляющих напитков существуют и  лечебные. К ним относятся природные минеральные воды, чье лечебное действие обусловлено их химическим составом. Известными отечественными источниками минеральных вод являются Нарзан, Боржоми и Ессентуки.

     Среди традиционных напитков, которые до сих пор являются очень популярными, можно выделить пиво.

     Пиво  имеет длинную историю. Есть мнение, что уже девять тысяч лет назад  шумеры умели варить напиток с  применением ячменного солода. В древности отсутствовали какие-либо жесткие требования к рецептуре пива: использовались и мед, и корица, и дубовая кора, и многие другие компоненты. Сегодня такого разнообразия нет. Возможно, это связано с принятием баварским герцогом Вильгельмом IV закона о чистоте пивного производства, согласно которому запрещалось использовать в технологии пивоварения какие-либо другие компоненты за исключением солода, хмеля, воды и дрожжей.

     Пиво  является продуктом биохимической  деятельности дрожжей. Благодаря этому  оно обогащается рядом биологических  соединений: витаминами группы B, азотистыми, минеральными веществами, олигосахаридами. Высокий уровень потребления пива, его доступность позволяют считать этот напиток объектом для обогащения и придания ему профилактическим свойств.

     При этом нельзя забывать: не смотря на то, что пиво является слабоалкогольным напитком, его чрезмерное употребление может способствовать развитию пивного алкоголизма. Кроме того, чрезмерное потребление пива увеличивает систолическое и диастолическое артериальное давление. Длительное потребление пива увеличивает вероятность развития ишемической болезни сердца, расширение границ сердца, вследствие его гипертрофии и дилятации.

     Объем пивоварения в России постоянно  растет. Доля импортного пива сведена  к минимуму, так как практически  все крупные пивоваренные компании организовали свое производство на территории РФ. 

     Классификация.

     К слабоалкогольным относят напитки с содержанием спирта 1-7 %: пиво, брагу, хлебный квас, медовые напитки.

Пиво  – освежающий, насыщенный диоксидом углерода пенистый напиток, получаемый в результате сбраживания пивного сусла специальными расами пивных дрожжей. Содержание спирта в пиве – 5-7 %, а несброженных веществ сусла – 11-22 %.

  По способу  обработки пиво делят на:

  - пастеризованное (пиво с повышенной биологической стойкостью, получаемой путем тепловой обработки);

  - непастеризованное

  По цвету  делят на:

  - светлое – пиво с цветом 0,4-2,5 ц. ед (не более 14 ед. ЕВС). Среди светлого есть пиво оригинальное – с увеличенным сроком дображивания и повышенной нормой внесения хмеля.

  Ц. ед –  цветовые единицы: кол-во см3 раствора йода концентрацией 0,1 моль/дм3 на 100см3 воды.

  ЕВС –  Европейская пивоваренная конвенция (European beer convention).

  - полутемное – с цветом 2,5-4,0 ц. ед (15-40 ед. ЕВС);

  - темное – с цветом 4,0-8,0 ц. ед. (40-160 ед. ЕВС)

  Цвет пива обусловлен видом солода. Из светлого солода получают пиво светлых сортов, из темного солода вырабатывают пиво темных сортов.

  Пиво в зависимости от экстрактивности начального сусла подразделяют на группы: 8 %, 9 %, 10 %, 11 %, 12 %, 13 %, 14 %, 15 %, 16 %, 17 %, 18 %, 19 %, 20 %, 21 %, 22 %, 23 %. Экстрактивность указывается в процентах или градусах Баллинга (означает весовой процент экстракта, выраженный в граммах экстрактивных веществ, содержащихся в 100 г. раствора). Пиво с малым содержанием алкоголя имеет экстрактивность начального сусла (плотность) до 5 %, со средним – до 12 %, крепкое пиво – выше 14 %.

  По содержанию спирта пиво делят на:

  - безалкогольное – с массовой долей спирта не более 0,4 % (0,5 % по объему);

  - крепкое – с массовой долей спирта 1,0-6,0 % (1,5-8,0 % по объему).

  Выпускается также пиво с использованием вкусовых и ароматических добавок, которые придают пиву профилактические  или функциональные свойства - специальное. В качестве таких нетрадиционных добавок используются различные продукты растительного происхождения, мед, минеральные соли, синтетические ароматические вещества и другие компоненты. Добавки можно классифицировать по назначению:

  1. Технологического назначения. Такие используют как заменитель хмеля, в качестве сахаросодержащего сырья, для корректировки питания дрожжей или для обогащения состава пива.
  2. Фармакологического назначения.  Используют для создания напитка, обладающего ярко выраженным профилактическим эффектом в отношении какого-либо заболевания (с антиканцерогенными, гепатопротекторными свойствами и т. д.).
  3. Добавки, формирующие определенные органолептические свойства пива. Для этого вносят источники ароматических и вкусовых веществ (эфирные масла, эссенции, настои, экстракты ароматического сырья) или продукты, содержащие ароматические и вкусовые компоненты (сброженные основы, безалкогольные напитки, вина, коньяки).

  Примеры специального пива:

  - Ламбик – пшеничное пиво спонтанного брожения. Получают из смеси пшеницы и ячменного солода.

  - Фаро – разновидность Ламбика. Получают вторичным брожением в бутылках. При его производстве перед вторичным брожением вносят соки.

  - Фруктовое пиво. Производят не только на основе Ламбика. Может готовится с добавлением фруктов, например, персиков, бананов, черной смородины. В некоторые виды фруктового пива вносят в различных дозах фруктовые сиропы или эссенции, бургундское красное вино. 

  Квас — это распространенный освежающий слабоалкогольный напиток, содержащий не более 1,2 % спирта. В зависимости от технологии и основного сырья различают квас хлебный и плодово-ягодный.

  Хлебный квас получают в результате брожения квасного сусла, приготовленного из сухого кваса или квасных хлебцев, солода (ржаного и ячменного), ржаной муки и сахара. В настоящее время для получения кваса используют концентраты (экстракты) квасного сусла.

  Плодово-ягодный  квас получают сбраживанием сусла, получаемого из разбавленных водой плодово-ягодных соков, морсов или экстрактов и сахара.

  Брага — это пенящийся, непрозрачный напиток темно-коричневого цвета, содержащий 1,5—3 % спирта. Получают брагу при спиртовом брожении сусла, приготовленного из солода (ржаного или ячменного) или сухого кваса, сахара и отвара хмеля.

  Медовые напитки — продукт сбраживания дрожжами сусла из смеси воды, меда и сахара; используется также хмель. 

     Безалкогольными считаются напитки, приготовленные без спиртового сбраживания и не содержащие алкоголя либо содержащие его в весьма малых количествах в качестве сопутствующего компонента, внесенного вместе с сырьем (спиртованными соками, морсами, настоями, эссенциями и др.). Они предназначены для утоления жажды, оказывают освежающее действие, а некоторые имеют лечебное и диетическое значение. Среди безалкогольных выделяют питьевую воду, минеральные воды, соки, сиропы, экстракты, газированные и сухие напитки.

    Питьевая  вода, расфасованная в емкости, подразделяется в зависимости от источника на:

    - артезианскую, родниковую (ключевую), грунтовую — из подземного водоисточника;

    - речную, озерную, ледниковую — из поверхностного водоисточника;

    В зависимости от способов водоподготовки на

    - очищенную или доочищенную из водопроводной сети,

    - кондиционированную (дополнительно обогащенную жизненно необходимыми макро- и микроэлементами)

    В зависимости от качества, улучшенного относительно гигиенических требований к воде централизованного водоснабжения, а также дополнительных медико-биологических требований по категориям качества:

    - первая категория — вода питьевого качества (независимо от источника получения), безопасная для здоровья в эпидемическом и радиационном отношении, имеющая благоприятные органолептические показатели, безвредный химический состав и стабильно сохраняющая свои питьевые свойства;

    - высшая категория — вода, безопасная для здоровья и оптимальная по качеству (из самостоятельных, как правило, подземных источников, надежно защищенных от биологического и химического загрязнения). Вода этой категории качества должна сохранять все свойства воды первой категории и дополнительно соответствовать критерию физиологической полноценности по содержанию основных биологически необходимых макро- и микроэлементов и более жестким нормативам по ряду органолептических и санитарно-токсикологических показателей.

  Минеральные воды представляют собой растворы различных минеральных солей и газов. В зависимости от происхождения различают минеральные воды природные (естественные), которые добываются из природных подземных источников, и искусственные.

Природные минеральные воды по степени минерализации и назначению делят на:

- минеральные питьевые (столовые) с минерализацией не менее 1 г/дмз или при меньшей, но содержащие биологически активные вещества в количествах не ниже бальнеологических норм;

- питьевые лечебно-столовые с минерализацией от 1 до 10 г/дмз или с меньшей, содержащие биологически активные вещества;

- питьевые лечебные с минерализацией от 10 до 15 г/дмз или с меньшей при наличии повышенных количеств мышьяка, бора, йода и некоторых других компонентов

По  химическому составу минеральные воды подразделяют на 52 группы, внутри которых имеется деление на типы по минерализации.

Искусственные минеральные воды получают путем растворения в питьевой воде некоторых солей и насыщения полученного раствора углекислым газом.

   Соки  плодово-ягодные среди безалкогольных напитков занимают особое место, так как не только утоляют жажду, но и способны оказывать физиологическое воздействие на организм человека. Некоторые соки имеют диетическое и лечебное значение. Соки получают из свежих плодов и ягод, и поэтому они содержат сахара, органические кислоты, витамины, минеральные соли, пектиновые, дубильные, красящие, ароматические вещества.

  В зависимости  от технологии и состава различают  следующие виды соков:

  - натуральные

  - купажированные

  - концентрированные

  - для детского питания

  - соки  с мякотью.

  Натуральные соки получают из одного вида сырья без введения добавок. Эти соки бывают прозрачными (осветленными) и мутными (неосветленными). Наиболее высоким качеством отличаются марочные (сортовые) натуральные соки из специально подобранных сортов сырья, например сок яблочный из сорта Антоновки.

  Купажированные соки получают добавлением к основному соку до 35 % сока др. видов плодов и ягод. Их вырабатывают натуральными, с сахаром, а также с мякотью и сахаром.

  Концентрированные соки получают из свежих плодов и ягод частичным удалением влаги путем выпаривания или вымораживания. Содержание сухих веществ в концентрированном соке колеблется от 43,8 до 70 %. Выпускают их осветленными и неосветленными.

  Соки  для детского питания  вырабатывают только высшего сорта из высококачественного плодово-ягодного сырья. Они могут быть натуральными, с сахаром, с мякотью, с мякотью и сахаром, купажированными.

  Соки  с мякотью (нектары) получают смешиванием протертой и гомогенизированной мякоти плодов и ягод с сахарным сиропом. Содержание мякоти в них — 30-60 %, она должна быть равномерно распределена.

  Осветленные натуральные соки и соки с сахаром  должны быть прозрачными, без осадков, неосветленные — однородной консистенции, свободно льющимися, непрозрачными; соки с мякотью — в виде однородной непрозрачной массы с равномерно распределенной гомогенизированной мякотью. Вкус, запах и цвет соков должны соответствовать натуральным плодам, из которых они получены. Основными физико-химическими показателями соков являются содержание сухих веществ, кислотность и др.

  Морс – полуфабрикат, полученный сбраживанием соков плодов или ягод.

   Экстракты получают увариванием или вымораживанием свежих либо консервированных плодово-ягодных соков до содержания сухих веществ 44—62 %. По качеству экстракты подразделяют на высший и первый сорта.

   Сиропы представляют собой сгущенные растворы плодово-ягодных соков, сахара, ароматических веществ, кислот и др. компонентов. Выпускают сиропы натуральные, получаемые из натуральных плодово-ягодных соков, морсов и экстрактов, и искусственные — с добавлением синтетических эссенций, а по обработке — непастеризованные и пастеризованные. Сиропы используют для приготовления напитков, в кондитерском производстве, в кулинарии.

  Газированные  напитки представляют собой насыщенные углекислотой водные растворы смесей сахарного сиропа, плодово-ягодных соков или экстрактов, пищевых кислот, ароматических веществ и др. компонентов.

   В зависимости  от технологии и способа продажи  эти напитки делят на расфасованные в бутылки и сухие газированные напитки. В зависимости от рецептуры газированные напитки в бутылках делят на пять групп:

   - сокосодержащие

   - на  ароматизаторах

   - тонизирующие

   - специального  назначения

   - сухие  напитки.

   Сокосодержащие  напитки готовят на натуральном сырье (соках, настоях, сиропах, экстрактах). Они отличаются полным вкусом, гармоничным и естественным ароматом, содержат сахара 6—8 и 10— 12 %.

  Напитки на ароматизаторах готовят с использованием синтетических ароматических эссенций, пищевых кислот, красителей, сахарного сиропа.

   Тонизирующие (бодрящие) напитки содержат тонизирующие настои и экстракты, в результате чего они способны снимать утомление и оказывают жаждоутоляющее действие.

  Напитки специального назначения включают витаминизированные напитки (отличаются повышенным содержанием витамина С, который вводят в виде аскорбиновой кислоты или высоковитаминных соков и настоев). Газированные напитки специального назначения, так называемые напитки защиты, получили распространение в Венгрии. Они повышают сопротивляемость организма человека воздействию вредных условий и предназначаются для рабочих, занятых в химической промышленности, в горячих цехах, на подземных работах. Также есть напитки для диабетиков, которые готовят на сорбите и ксилите.

   Сухие газированные напитки  — смесь сахара, винной пищевой кислоты, двууглекислого натрия, ароматической эссенции, колера или др. красителей. 

   Технология  производства. 

   Пиво:

   Для производства пива используется ячменный солод, хмель  и вода. От их качества и подготовки зависят вкусовые, питательные и  другие свойства пива.

   Для производства солода используют  ячмень, отвечающий требованиям ГОСТ 5060-86 – «Ячмень для пивоварения». Данный вид сырья должен сопровождаться удостоверением качества. Солод получают путем проращивания злаков в искусственных условиях при определенной температуре и влажности.

   По  способу приготовления различают  такие типы солода: светлый, темный, карамельный и жженый. По качественным показателям он должен удовлетворять требованиям ГОСТ 29294-92.

   Приготовление пива включает ряд стадий: получение  пивного сусла, сбраживание сусла пивными дрожжами, дображивание и созревание пива, фильтрование пива, розлив.

   Для получения  сусла нужно получить так называемый затор. Солод – в зависимости от принятой технологии, сухой или увлажненный – дробят на дробилках. Если применяются добавки в виде ячменя, риса или пшеницы – их тоже дробят на зерновых дробилках. Степень помола зависит от качества от качества сырья и от принятого способа фильтрации. Затем дробленое сырье смешивают с водой в отношении 1:4. Основная цель затирания – превращение крахмала и других веществ солода в низкомолекулярные соединения. В зависимости от требуемых показателей пива есть два способа затирания:

   - настойный способ затирания (для переработки высококачественного солода);

   - отварочные способы затирания (применяют при работе с солодом пониженного качества).

      Суть  затирания заключается в кипячении  части затора с целью клейтеризации  содержащегося в нем крахмала и повышении выхода экстрактивных  веществ.

     После  получения затора его отправляют на фильтрование. Различают две стадии фильтрования: отделение первого сусла и вымывание экстрактивных веществ, которые содержатся в дробине. Отфильтрованное сусло и необходимое количество промывных вод собираются в сусловарочном котле, где исходные компоненты кипячению с хмелем. Цель кипячения сусла с хмелем – стабилизация состава сусла и его ароматизация. После кипячения сусло охлаждают до начальной температуры брожения.

     Брожение – основной процесс при производстве пива, формирующий букет напитка. Оно происходит под действием ферментов дрожжей. Существуют дрожжи верхового и низового брожения. Дрожжи верхового брожения используют для получения пива при повышенной температуре (12-15 °С). А дрожжи низового – для получения пива при пониженной температуре (5-7 °С). В основном в отечественном пивоварении используются последние. Также существуют различные расы дрожжей – культур, обладающих устойчивыми признаками.

     В брожении выделяют две стадии: главное брожение и дображивание. На первой стадии сбраживается основная масса сахаров пивного сусла. В результате получается молодое пиво. По окончанию главного брожения молодое пиво с температурой не выше 5 °С перекачивают на дображивание и созревание, а осевшие дрожжи собирают. После процеживания и промывания водой их можно повторно использовать. Основная цель дображивания – получения напитка с приятным вкусом, характерным, специфическим для данного вида пива ароматом и достаточным насыщением диоксидом углерода.

    Для отделения пива от остатков дрожжей, придания ему товарного вида и  обеспечения стойкости при хранении пиво подвергают фильтрованию. Химический состав пива в результате этого изменяется незначительно: несколько снижается цветность за счет адсорбирования красящих веществ на фильтрующих материалах, теряется часть диоксида углерода, снижается вязкость за счет удаления некоторых коллоидных веществ.

    Осветленное пиво охлаждают, при необходимости дополнительно насыщают диоксидом углерода и разливают в подготовленную тару (бутылки, бочки, кеги, автотермоцистерны). 

    Квас:

     Хлебный квас является продуктом незаконченного спиртового и молочнокислого брожения. Одним из основных видов сырья для приготовления кваса являются квасные хлебцы. Они получаются в результате выпечки теста, приготовленного из ржаного солода (64,5 %), ржаной муки (25 %) и ячменного солода (10,5 %). Ржаной солод и ржаная мука являются основными компонентами, обусловливающими аромат и цвет напитка. Ячменный солод применяют для осахаривания ржаной муки, используемой на приготовление квасного сусла и квасных хлебцев.

     Так как у хлебных квасцов не велик срок хранения (в летнее время их можно хранить всего два дня), и они быстро плесневеют, то для длительного хранения и транспортирования на большие расстояния выпеченные хлебцы сушат и дробят, получая так называемый сухой квас.

     Основными стадиями производства хлебного кваса являются приготовление квасного сусла, брожение квасного сусла и купажирование кваса.

     Квасное сусло получают настойным и рациональным способом, а также путем разведения питьевой водой концентрата квасного сусла.

     Настойный способ приготовления квасного сусла заключается в выщелачивании из измельченных квасных хлебцев или из сухого хлебного кваса экстрактивных веществ посредством двукратного или трехкратного настаивания их в горячей воде. Настаивание производят в настойных чанах, снабженных мешалкой. Продолжительность получения квасного сусла составляет около 8 ч.

     Характерным для рационального способа является запаривание дробленого ржаного ферментированного солода и ржаной муки под давлением 0,25 - 0,3 Мн/м2 (2,5 - 3 кПсм2) в течение 2 ч. Основная цель запаривания зернопродуктов – клейстеризация и разжижение крахмала, а также ароматизация затора.

    Брожение является основной производственной стадией. В этой стадии под действием комбинированной культуры дрожжей и молочнокислых бактерий сусло превращается в квас. Брожение квасного сусла проводят при температуре 25-28 °С до снижения массовой доли сухих веществ на 1,0 % и достижения кислотности 2,0-2,5 см. раствора NaOH концентрацией 1 моль/дм3 на 100 см3 кваса. Средняя продолжительность — 16-18 часов. По окончании брожения квас охлаждают до 6 оС, при этом дрожжи оседают на дно аппарата, повторно их не используют. Квас перекачивают в купажный аппарат или купажируют непосредственно в бродильно-купажном аппарате.

    Купажирование сброженного кваса проводят, добавляя оставшиеся 75 % сахара в виде сахарного сиропа, 30 % ККС (концентрат квасного сусла) и при необходимости — колер. Купаж тщательно перемешивают мешалкой или диоксидом углерода для уменьшения потерь СО2. После проверки основных показателей качества передают на розлив.

    При производстве хлебного кваса для горячих цехов в сброшенный квас при купажировании вносят расчетное количество аскорбиновой кислоты, хлорида кальция, калия фосфорнокислого и поваренной соли в виде водных растворов.

     Разливают квас в автоцистерны и бочки. Температура кваса при розливе не должна превышать 12 оС. 

     Брага:

     Приготовление сусла для браги из сухого кваса  производится по настойному способу, как  и для кваса. В случае применения смеси солодов предпочтительнее способ затирания с отварками. Хлебное сусло для браги должно иметь концентрацию не менее 2,5%; общий объем этого сусла должен быть равен количеству изготовляемой браги. В сусло, поступившее в бродильный чан, вводится в виде сахарного сиропа 25% сахара, предусмотренного рецептурой.

     Главное брожение происходит при температуре  сусла 23-25 °С. В качестве возбудителей брожения применяют хлебопекарные прессованные дрожжи (10 г. на 1 гл. сусла) или пивные семенные дрожжи из расчета 0,2 л. жидких дрожжей на 1 гл. сусла. Перед введением в сусло дрожжи предварительно подмолаживают в хлебном сусле, выдерживая их в нем при 30 °С до появления сильной пены. После внесения подмоложенных дрожжей в бродильный чан все сусло размешивают. Длительность главного брожения 12-16 ч. Затем брагу охлаждают до 10 °С и перекачивают, не затрагивая слоя осевших дрожжей, в другой бродильный чан для дображивания; в этот чан добавляют еще 25% сахара в виде сиропа и хмелевой отвар. Брага дображивается при 10-14 °С в течение 1-2 суток до снижения концентрации на 2-3° по сахарометру.

     По  окончании дображивания брагу охлаждают до 4-6 °С и перекачивают ее (не задевая осадка дрожжей) в купажный чан, добавляя в брагу остальное количество сахарного сиропа (содержащего 50 % расчетного количества сахара) и колер.

     После купажирования брагу перемешивают углекислым газом и под давлением  углекислого газа пропускают ее через  груботканый фильтр, разливают в  автотермоцистерны и в бочки. Бочки с брагой выдерживают 8-10 ч  в экспедиции завода для карбонизации при медленном дображивании. 

     Газированные  напитки:

     Производство  газированных фруктовых напитков подразделяется на следующие основные стадии: приготовление  сахарного сиропа, приготовление купажного сиропа, сатурация (насыщение углекислым газом) воды и розлив напитков.

     1. Сахарный сироп придает напиткам сладкий вкус. Различают два вида сахарного сиропа: