Пена – это дисперсная система, образуемая пузырьками углекислого газа, окружен­ных тонкой пленкой пива, содержащего поверхностно активные коллоидные вещества: белки, декстрины, меланоидины, хмелевые смолы. В первую очередь, на пенообразова­ние оказывают влияние полипептиды с высокой молекулярной массой (от 10 000 до 50 000 D), которые обладают одновременно гидрофобными (водоотталкивающими) и гидрофильными (водопритягивающими) свойствами, что гарантирует высокую по­верхностную вязкость и эластичность пленки пенного пузыря.

Гидрофильные зоны ответственны за растворимость в воде, гидрофобные – за поверхностно-активные свойства этих веществ (рис. 13.1). Различные свойства этих зон обусловливают то, что на границе раздела между газом и водой гидрофильная часть молекулы погружена в жидкость, а гидрофобная – в газовую фазу. Благодаря этому снижается поверхностное натяжение. Увеличение поверхностного натяжения при образовании пены требует меньше энергии. Благодаря последующим реакциям пена может стабилизироваться именно за счет укрепления «сегментов» пены. При этом возникают или связующие силы, которые действуют между цепочками поли­пептидов, или образуются мостики, например, благодаря металлам, меланоидинам, изогумулонам.

Следует отметить важную роль в стабилизации пены высокомолекулярных α- и β-глюканов, характеризующихся гидрофильными свойствами. Они повышают вязкость жидкости, замедляют ее сток из сегментов пены и тем самым продлевают время суще­ствования пузырька пены. Кроме того, углеводы могут соединяться с полипептидами, образуя гликопротеиды, которые также замедляют распад газового пузыря. Высокий молекулярный вес полипептидов и гликопротеидов благоприятствует этому процессу.

Низкомолекулярные азотистые соединения, такие как аминокислоты и олигопептиды, при их высоком содержании могут вытеснять полипептиды из пленки и тем самым снижать стойкость пены. Такими же свойствами обладают глицериды, стерины, жирные кислоты и высокомолекулярные полимерные полифенолы, жиры, эфиры, сульфиты. Специальные анионные и катионные добавки (см. раздел 10.7.6) к мо­ющим и дезинфицирующим веществам также могут оказывать неблагоприятное влияние на пену.

Этанол, который уменьшает поверхностное натяжение, может до определенного уровня (массовой доли в пиве до 5-6%) улучшать стойкость пены, но при более высо­ких концентрациях приводит к ухудшению пенообразования.

13.1.1. Влияние пивоваренного сырья на пенообразование

Вода играет косвенную роль в образовании пены. Отмечается, что с уменьшением ос­таточной щелочности и тем самым с понижением рН затора уменьшается устойчи­вость пены.

Хмель. На устойчивость пены влияют полифенолы хмеля. Опыты показали, что стабильность пены повышалась с применением шишкового хмеля, стандартного экст­ракта или чистого экстракта горьких веществ в указанной последовательности. Экст­ракт, бедный дубильными веществами, давал лучшее пенообразование по сравнению с Шишковым хмелем. При использовании стандартного экстракта сорт хмеля, несмотря на варьирующуюся долю дубильных веществ, не имел значения. В то же время гекса-гидро- и тетрагидроизогумулоны, которые можно получить из α-горьких кислот, улуч­шают консистенцию и стойкость пивной пены.

Рис. 13.1.

Солод влияет на пену косвенным образом через такие технологические процессы, как затирание, осветление, брожение, фильтрация. Отмечена тесная связь между фракцией А белка по Лундину и пенообразованием. По таким показателям качества солода, как содержание растворенного азота в конгрессном сусле, вязкости сусла, разнице между массовыми долями экстракта тонкого и грубого помола, содержанию β-глюканов и способности пива к фильтрованию, нельзя сделать определенного прогноза об устой­чивости пены; например, солод, характеризующийся низким выходом экстракта, спо­собствует пенообразованию.

Есть сведения, что двухрядные и шестирядные (озимые) ячмени несколько отли­чаются по способности образовывать пену. Солод из озимого ячменя имеет худшую степень ценообразования, что можно связать с повышенной долей дубильных ве­ществ, способствующих уменьшению пенообразования.

13.1.2. Влияние технологических операций на пенообразование

Затирание. На стабильность пены практически не влияют способы дробления солода (настойный или отварочный), а также степень мутности и длительность фильтрации сусла. Однако следует иметь в виду, что режим затирания, а именно длительность цитолитической и белковой пауз определяет уровень пенообразующих белков и глюканов, а следовательно, пенообразование и пеностойкость пива. Также следует обратить внимание на применение протеолитических ферментов, внесение которых в затор не позволяет контролировать соотношение между фракциями белка, а следовательно, регулировать качество пены.

Брожение. Установлено, что на пенообразование влияет тип дрожжей. Так, хлопье­видные дрожжи по сравнению с пылевидными, дают, как правило, более высокую устойчивость пены. Повышению пеностойкости также способствуют технологиче­ские приемы, сопровождающиеся интенсивным снижением рН сусла во время бро­жения:

♦    аэрация сусла;

♦    низкая начальная концентрация семенных дрожжей (около 10 млн/мл);

♦    высокий коэффициент размножения дрожжей (К = 4-6).

Высокая температура брожения в большинстве случаев приводит к снижению пенообразования, что объясняется большим количеством выделяемых при теплом бро­жении продуктов метаболизма дрожжей, ухудшающих качество пены.

Негативное влияние на пену оказывает высокая массовая доля сухих веществ на­чального сусла, а также интенсивное перемешивание бродящего пива и слишком ран­нее достижение избыточного давления диоксида углерода.

Дображивание. Технология дображивания пива имеет решающее значение для це­нообразования. Длительное теплое дображивание приводит к получению пива с не­значительной пеностойкостью. Причина этого, в первую очередь, кроется в автолизе дрожжевых клеток, в результате чего увеличивается содержание в пиве ненасыщенных жирных кислот и глицеридов. Также результатом автолиза является увеличение в пиве протеолитических ферментов. Это прежде всего наблюдается при вялом брожении, высокой концентрации дрожжевых клеток в зеленом пиве и длительном дображива­нии при высоких температурах (выше 2-4°С), а также при использовании семенных дрожжей с высоким содержанием мертвых клеток. Высокий уровень жирных кислот (С4-С6), часто наблюдающийся при автолизе дрожжей, не вредит пенообразованию. Они служат индикаторами наступившего автолиза.

Причиной низкой пеностойкости часто является инфицированность пива педиококками, которые способны выделять внеклеточные протеиназы и тем самым причи­нять вред пенообразованию.

Фильтрование пива. При применении новых фильтрующих или адсорбирующих материалов могут возникнуть определенные проблемы со стойкостью пены. Есть све­дения, что при обработке пива ПВПП (см. раздел 11.5.2) удаляются не только вызывающие помутнение полифенолы, но также и полипептиды, влияющие на образование пены.

Влияние условий транспортировки на стабильность пены. При встряхивании шва во время его транспортировки образуются частицы, подобные мути пива, в формировании которых участвуют белки пены и углеводы, причем формирование этих частиц интенси­фицируется с повышением температуры хранения и транспортировки.