Общая характеристика хмеля

2 Общая характеристика хмеля

Humulus lupulus L

Название рода humulus – средневековое латинизированное славянское или голландское наименование хмеля, латинское “lupulus” – от итальянского “luppolo” – хмель.

Двудомное многолетнее травянистое вьющееся растение (лиана). Стебель длиной до 3 – 6 м, гранистый, цепкошероховатый от загнутых шипиков. Корневище мясистое, ползучее.

Листья супротивные, на верхушечных ветках иногда очередные, черешковые, округлые или овальные, трех-, пятипальчатолопастные, по краю крупнопильчатые с остроконечными зубцами, сверху темно-зеленые, острошероховатые, снизу более бледные, железистые, по жилкам с редкими острыми цепкими шипиками. Черешки длинные, шероховатые. (Н.И. Ляшенко, 1976).

Цветки мелкие, однополые; растение двудомное – пестичные и тычиночные цветки развиваются на разных экземплярах. Тычиночные (мужские) цветки на тонких цветоножках, поникшие, с пятичленным, желтовато-зеленым околоцветником, расположены пазушными верхушечными висячими метелками. Пестичные цветки (женские) на очень коротких цветоножках находятся в коротких пазушных колосках, длиной 2 – 3 см. Околоцветник малозаметный, чашевидный, плотно охватывает нижнюю половину завязи. Прицветники после цветения разрастаются, образуя “шишки”. Плод – килеватый сплющенный орешек. “Шишки” несут желтые железки. Цветет в июле – августе. (В.М. Шуляр, И.Г. Рейтман, С.А. Зинчинко, 1980).

Растет по берегам рек в зарослях кустарников и по опушкам пойменных лесов. Распространен почти по всей европейской части России, на Кавказе, в Сибири, Средней Азии. Широко возделывается на Украине, в Беларуси, Поволжье, Восточной и Западной Сибири, в центрально-черноземных областях, на Алтае и Кавказе. (А.Н. Александров, 1975)

Заготовляют шишки в начале созревания (август, начало сентября), срывая руками, когда они еще зеленовато-желтого цвета. Сушат быстро под открытым небом, в тени, на чердаках или под навесом с хорошей вентиляцией, расстилая их тонким слоем на мешковине или бумаге. Лучшее сырье получается при сушке в сушилках. Не следует забывать, что хмель ядовит.

Железки, находящиеся на составных частях соплодий (“шишках”), во время созревания легко отделяются. Путем отряхивания “шишек” и просеивания получают зеленовато-желтый порошок из железок, называемый лупулином. Железки, иногда называемые липучки, составляют 7—16% массы сухих “шишек”.(В.Н. Виноградов, Л.Сергеев, 1977)

Корневая система вегетативно размножаемых растений хмеля состоит из 10-12 и более сильно разветвленных толстых скелетных корней, покрытых корообразным слоем. Корни отрастают из главного корневища – подземного видоизмененного побега. Скелетные корни многократно ветвятся на более тонкие корни с густой сетью мелких корешков и образуют мощную корневую систему, проникающую в глубину до 4 метров и в ширину до 3 метров.

Конечные разветвления корешков имеют корневой кончик, который постоянно нарастает. За корневым кончиком расположена небольшая всасывающая зона корешков, покрытая корневыми волосками, которые представляют собой отростки клеток эпидермиса с очень тонкой оболочкой.

Корневые волоски, поглощающие воду и питательные вещества из почвы, перемещаются за растущим кончиком корня.

По данным Крыловой М.И.(С.А. Коновалов, 1962) и других исследователей после отмирания корневых волосков на поверхности корешка остается только первичная корка, клетки которой имеют корообразные стенки и защищают внутреннюю ткань корня от повреждений и высыхания.

Кроме того, на подземной части стеблей, главном и боковых корневищах образуются мелкие мочковатые корешки, произрастающие главным образом в пахотном горизонте. Они покрыты тонким корообразным слоем, имеют более светлую окраску, чем скелетные корни. Многолетние корни хмеля являются резервными органами. В толстых корнях и в особых корневых утолщениях накапливаются запасные питательнее вещества. Эти корневые утолщения образуются на корнях примерно, на расстоянии 40 см от главного корневища и имеют продолговатую форму.

В течение вегетационного периода по данным И.Г. Рейтмана, Н.И. Ляшенко, М.А. Кулинич (1983), у хмеля наблюдается два периода роста корней - весеннее – летний и осенний. Первый период предшествует активному росту надземной массы и сопровождается усиленным приростом корней в длину. Вторая волна роста корней - осенняя, в период затухания роста стеблей. В этот период особенно усиленно идет процесс накопления общей массы корней и отложения в ней запасных питательных веществ.

Виноградов В.Н. (1977) утверждает, что главное корневище хмеля представляет собой многолетний подземный орган побегового происхождения (ботаническое название каудекс) с расположенными на нем почками. У плодоносящего растения его диаметр достигает 15 см. С возрастом главное корневище разрастается и сильно деревенеет, причем в год посадки разрастание главного корневища вначале происходит медленно, а после образования мощной надземной части растения- более интенсивно. Самым большим прирост главного корневища хмеля бывает в первые 3-4 года после посадки растения. Именно в этот период на нем образуется наибольшее количество почек.

По некоторым данным на главном корневище хмеля ежегодно образуются боковые корневища – видоизмененные, развивающиеся в горизонтальном направлении подземные побеги с почками. Боковые корневища имеют относительно короткие междоузлия, они развиваются за счет резервных веществ подземной части растения.

Стебли у хмеля тонкие, длинные вьющиеся лианы. При толщине не более 13 мм, они достигают в длину 10-12 метров, а потому не могут самостоятельно держаться вертикально и пользуются для этого соседними растениями или другими опорами.

Характерной особенностью строения стебля хмеля как лианы является отсутствие прочного скелета, наличие крупных длинных проводящих сосудов и облегченная масса растения за счет небольшого запаса питательных веществ в самих стеблях и полного их строения. Прочность и гибкость стебля хмеля по данным (Либацкого Е.П. А.Б. Остроменьский 1979) обеспечивается особенностью его строения: наличием лубяных волокон в стенках стебля и диафрагм в его узлах.

Побег хмеля представляет собой стебель с листьями и другими расположенными на нем органами, имеет свои особенности.

Листья у хмеля простые черешковые с небольшими прилистниками у основания. Черешки листьев имеют ту же окраску, что и стебли. Поверхность листовой пластинки пальчатораздельная, у основания сердцевидной формы (А.Б Остроменьский, 1979).

Соплодия (“шишки”) хмеля содержат 0,3—1,8% эфирного масла, 11—21% горечей, называемых общими смолами. Компонентами этих “смол” являются кислоты: гумулон, когумулон, адгумулон и другие, горькое вещество лупулин, сесквитерпены. Кроме того, соплодия содержат валериановую и гумуленовую кислоты, следы алкалоидов (алкалоид хумулин), холин, дубильные вещества (3,5%). Фенольные соединения представлены флавоноидами (кемпферол, кверцетин и их гликозиды, лейкоцианидин, лейкодельфинидин), кумаринами, фенольными кислотами.

Мужские соцветия хмеля представляют собой сильно разветвленную метелку, на которой по одиночке на коротких цветоножках расположены мелкие цветки. На одном мужском растении находится очень большое количество цветков. Мужские цветки начинают цвести на 3-4 дня раньше женских (В.Н. Виноградов, Л. Сергеев, 1977). Свежесобранный хмель содержит большое количество воды (около 75%), хмелевые смолы, дубильные вещества и эфирное масло, участвующие в технологическом процессе при производстве пива и являющийся ценным сырьем используемым в медицине, косметологии и идругих отраслях промышленности (В.И. Вержбицкий, В.Д. Полищук, 1975).

В литературе есть данные согласно которым до 1950 года были известны только две составляющие группы хмелевых смол, первоначально считавшиеся химическими индивидуумами (В.М. Бондаренко 1959), а именно альфа-горькая кислота, или гумулон и бета-горькая кислота или лупулон.

Сбор хмеля начинается, как только шишки закрываются и приобретают желто-зеленую окраску, а также клейкость и аромат. В зависимости от месяца произрастания наиболее благоприятное время для сбора шишек – август − сентябрь. Ощипанные шишки содержат много воды, поэтому их сушат (обычно в специальных сушилках, можно и в печи) при температуре никак не выше 50°С.

Однако А.Б. Остроменьский (1979) указывает на быстрое снижение качества хмеля после наступления технической зрелости, в связи, с чем рекомендует сжатые сроки уборки (10-15 суток).

К такому же выводу пришли В.М. Шуляр, И.Г. Рейтман, С.А. Зинчинко (1980) которые исходя из результатов своих исследований рекомендуют убирать хмель в течении 6-8 суток.

У большого числа сортов хмеля цианидины, или цианигены во много раз преобладают над делфинидином или делфинигеном .

Было установлено Е.П Либацкий (1993), что хмель содержит катехин, эпикатехин и их полимеры. По данным Роллмана (1966) катехин является вторым компонетом основного бифлавоидного антоцианогена хмеля.

Хмелевое эфирное масло придает хмелю характерный аромат, это сложная смесь углеводородов и кислородсодержащих соединений.

С помощью газовой хроматографии постепенно удалось идентифицировать большое число компонентов хмелевого эфирного масла. По данным Лященко (Н.И. Ляшенко, 1977) их насчитывается около двухсот.

Углеводородная (терпеновая) фракция составляет от 40 до 80% хмелевого эфирного масла. Как правило, половина этой фракции - это монотерпены, остаток – главным образом секситерпены. Основной монотерпен- это мирцен, основные сексвитерпены – кариофилены, гумулен и фарнезен. Образование и качественный состав хмелевого эфирного масла также как и горьких веществ является генетическим свойством отдельных сортов хмеля (F. Drawert, J Beier, J Beier, 1973).

По некоторым данным A.H. Burgess (1967) мирцен придает пиву резкий запах и жесткий вкус, в то время как гумулен и кариофилены придают пиву благородный аромат. Соотношение кариофиленов, гумулена и фарнезена зависит у одного и того же сорта хмеля от района его произрастания (Д.А. Гарбузова, 1959).

В состав кислородсодержащей фракции входят спирты, альдегиды и сложные эфиры спиртов.

Основной, с технологической точки зрения несущественной частью хмелевых шишек является клетчатка (целлюлоза). Из других высокомолекулярных полисахаридов хмель содержит от 12 до 14% пектина. Из растворимых сахаридов в сухом веществе хмеля содержится: 0,5% фруктозы, 0,4% глюкозы, 0,5% сахарозы Б.В. Лесик, И.Г. (Рейтман, В.М. Шуляр, 1983).

В хмеле были обнаружены эстрогенный гормон (от 2 до 30 мг на 100 грамм хмеля) и некоторые витамины, а именно тиамин, биотин, пиридоксин, пантотеновую и пантотеновую кислоты. По содержанию токоферолов (витамина Е) хмель превосходит зародыши пшеницы служащие сыръем для получения токоферолов. Если в зародышах пшеницы их содержание примерно 30 мг %, то по данным Ежова И.С. в зависимости от сорта оно варьирует от 18 до 71 мг%. Кроме токоферолов в хмеле содержатся водорастворимые витамины: С, В₁, В₃ , В₆, РР и Н (А.Ю. Жвирблянская, В.С. Исаева, 1979). Химический состав по некоторым данным в различных частях растения неодинаков. Установлено, что содержание горьких веществ в шишках хмеля уменьшается от верхних частей растений к нижним, больше всего их содержится в шишках верхней части растения, меньше – в шишках средней части растения и еще меньше в нижней части.

Режим сушки для сохранения качеств хмеля, как и своевременная уборка, имеет первостепенное значение. Особенно осторожно следует обращаться с чересчур сырым хмелем, при сушке которого можно потерять хмелевое масло, которое легко испаряется. Хмелевая мука буреет и разрушается уже при 37°С. Высушенный хмель содержит 10…12% влаги. Для хранения его упаковывают в мешки (желательно из джута) или прессуют.

Теперь о качестве хмеля. У хорошего хмеля - однородные закрытые шишки среднего размера зеленого или желто-зеленого цвета. Лепестки шишек нежные, с приятным ароматом, богаты хмелевой мукой. Когда у шишек явно ощущается запах чеснока, то хмель плохого качества. Если разломить шишку и провести по тыльной стороне руки, то на руке останется след, образуемый лупулином. Сжатый в руке хмель не рассыпается (он склеивается), причем не производит ощущения влажности. Конечно, недопустимо в собранном хмеле присутствие заплесневелых шишек, листьев и стеблей растения, а также разных посторонних предметов, как растительного, так и животного происхождения. (В.И. Вержбицкий, В.Д. Полищук, 1975).

Химический состав хмеля

Показатели в %: Влажность − 10-11; Общие смолы − 10-25; Эфирные масла − 0,4 – 2; Липиды и воска − около 3;Азотистые вещества − 12-22; Полифенольные вещества − 4-14;Углеводы 2-4; Минеральные вещества − 7-10 Целлюлоза − 10-17.

Состав хмеля в сухом виде имеет следующее процентное содержание:

горьких веществ 18,5%;

хмелевого эфирного масла 0,5%;

дубильных веществ 3,5%;

белка около 20%;

минеральных веществ 8%.

Остальное, это целлюлоза и другие вещества, не имеющие особого значения для производства пива. Из общего состава наибольший интерес и исключительную ценность представляют горькие вещества, хмелевое масло и полифенольные (дубильные) вещества. (Н.И. Ляшенко 1976 )

Полифенольные вещества хмеля играют важную роль в защите горьких веществ от окисления и не позволяют образовываться комплексным соединениям. Так же их преимущество в антибиотических свойствах и придании вяжущего вкуса. В процессе производства пива полифенолы способствуют осаждению белка сусла, что благоприятно сказывается на его осветлении. Но вместе с тем отрицательными свойствами полифенольных веществ является то, что с солями железа и при окислении они образуют соединения темного цвета, а так же могут послужить причиной образования мути в пиве. Не смотря на это присутствие полифенольных веществ в пиве очень желательно из-за положительного влияния на создание характерного вкуса пива. (З.А. Аркадьева, А.М. Безбородов, И.Н. Блохина 1989).

Исходя из требований к качественному пиву при его приготовлении, необходимо содержание в используемом хмеле не менее 4,5% полифенолов. Но в этом случае так же учитывается, что при слишком большем процентном содержании у приготовляемого пива может появиться неприятная горечь. Если используется хмель с высоким содержанием полифенольных веществ, то рекомендуется обработать его перед использованием в течение 2 мин. кипяченой водой (А.Б. Остроменьского1979).

Хмелевое эфирное масло придает хмелю присущий ему специфический аромат. Под ним подразумевается от 200 до 250 различных эфирных веществ, легко улетучивающихся при кипячении и придающих пиву желательный ароматный оттенок, зависящий от типа пива. (Н.И Ляшенко, 1977).

Различают два основных вида хмеля: горький и ароматический. В пивоварении используют преимущественно женские соцветия ароматического хмеля – хмелевые шишки, содержащие лупулин. В состав последнего входят ароматические и горькие вещества.

Горькие хмелевые вещества включают [pic]- и [pic]-кислоты. мягкие [pic]-, [pic]- и твердые смолы. Содержание [pic]-кислот в зависимости от сорта хмеля может достигать 16 %. Наиболее ценные для пивоварения производные [pic]-кислот – изосоединения обеспечивают около 90 % горечи пива. (И.Г. Рейтман 1979)

Ароматические вещества представлены в основном эфирным маслом, содержание которого колеблется от 0,3 до 2 %. Важная составная часть хмеля дубильные вещества, количество которых достигает 3 %.

По назначению хмель разделяют на две группы: тонкие сорта с содержанием горьких веществ около 15 % и [pic]-кислот от 3 до 5 %, используемые для производства пива по классической технологии, и грубые сорта с содержанием горьких веществ более 20 %, предназначенные для изготовления порошков, гранул и экстрактов. В пивоварении используют высушенные хмелевые шишки, молотый, гранулированный или брикетированный хмель, а также различные хмелевые экстракты. Исследованиями Б.В. Лесик, И.Г. Рейтмана, В.М. Шуляра (1983) установлено, что максимальное количество альфа - кислот в хмеле находилось в период технической зрелости. К аналогичным выводам пришли F. Drawert, J. Beier, J. Beier, (1973) которые установили что в этот период содержание альфа - кислот практически постоянное.

Ляшенко Н.И., и Кулинич М.А. (1976) изучили динамику накопления отдельных компонентов эфирного масла. Ими было доказано, что в начале образования эфирного масла его компоненты были представлены главным образом окисленными продуктами, затем фракция углеводородов превышало кислородсодержащую

Хмель и хмелепродукты следует хранить в сухом, темном и охлажденном помещении с температурой от 0 до 2 °С и относительной влажностью воздуха не выше 70 %.(В.М. Бондаренко, 1959).

Ферментные препараты. Используют при применении более 20 % несоложеного сырья в количестве от 0,001 до 0,075 % к массе перерабатываемого сырья.

Применяют амилолитические (Амилосубтилин Г10х, Амилоризин Пх и др.), протеолитические (Протосубтилин Г10х), цитолитические Цитороземин П10х.

Целлоконингин П10х и др. ферментные препараты, а также их смеси в виде мультиэнзимных композиций.

Амилолитические препараты применяют при затирании при повышенном количестве несоложеного сырья и низком качестве исходного сусла. Они существенно повышают выход экстракта и улучшают качество сусла.

Протосубтилин Г10х используют при повышенных количествах несоложеного сырья и для улучшения качества сусла из некачественных солодов, а также для ликвидации коллоидных помутнений в пиве.

Цитолитические препараты повышают выход экстракта за счет гидролиза некрахмальных полисахаридов, в основном гемицеллюлозы. Одновременно повышаются качество сусла и стойкость пива.

Наиболее перспективным средством является применение мультиэнзимных композиций (МЭК), которые, позволяют сохранить высокое качество «Жигулевского» пива при использовании до 60 % несоложеного сырья.

Дубильные вещества хмеля, относящиеся к группе катехинов, обусловливают терпкость вкуса сусла, его прозрачность и интенсивность окраски.

Эфирное масло хмеля, представленное смесью ароматических углеводородов и терпенов, играет определенную роль в образовании аромата пива, несмотря на то, что в процессе кипячения сусла большая часть эфирного масла улетучивается.

Для улучшения качества пива и полного использования экстрактивных веществ хмеля разработана технология производства молотого брикетированного хмеля, позволяющая уменьшить расход хмеля на 15%. Применяют так же и хмелевые экстракты в соотношении 1:1. (В.М. Бондаренко, 1959).

Похожие работы

Технология производства пива

Скачать

148414

10

9

... повышенной температуре, несвоевременное шпунтование танков при дображивании, приготовление заторов из сильно растворенных солодов, отрицательно влияют на пенообразование. Раздел 3.Технологический расчет сырья для производства пива Наименование Условное обозначение Количество на 100 кг зернового сырья Объем сусла Vc 54,51583365 Горячее сусло Vгс 56,696467 Холодное сусло Vхс 53, ...

Основы пивоварения

Скачать

191879

8

0

... этих препаратов превосходит активность ферментов солода по осахаривающей способности в 3-4 раза, по разжижающей - в 8-10 раз, по декстринирующей - в 10-20, по протеолитической - в 15-20 раз. Опыт использования в пивоваренной промышленности МЭК свидетельствует о том, что создание широкого набора эффективных мультиэнзимных композиций способствует успешной переработке повышенных количеств ...

Технология пивоварения

Скачать

54083

4

0

... любого, кто украдет росток, чтобы его возделывали в другой стране.[11] Учитывая все вышесказанное, утверждать с полной уверенностью - так сказать, однозначно, кто именно и когда первым стал использовать в технологии пивоварения хмель, весьма затруднительно. Но это, впрочем, не так уж важно. Главное то, что в результате у пива появился тот "пивной" вкус, который мы хорошо знаем сегодня.[11] Что ...

Разработка отварочной технологии производства пива

Скачать

197135

36

3

... со 100 до 138°С остается неизменным. При дальнейшем повышении температуры (до 143°С) уровень аминокислот падает, что связано с усилением реакции меланоидинообразования. 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ   2.1 Описание технологии производства пива «Рецептура №1», «Рецептура №2» и «Рецептура №3» В технологической схеме производства пива можно выделить несколько этапов (приложение 1): подготовка воды ...