Проектирование пивоваренного завода

Широко применяются моечные аппараты с ротационными ситами, в которых дрожжи автоматически очищаются от всех примесей. Ротационные сита приводятся в движение гидротурбиной. Дрожжи смешиваются в эжекторе с водой и через распределитель попадают на ротационные сита, где они промываются водой. Загрязнения задерживаются на сите, и смываются косой струей воды, так что ротационное сито подходит под распределитель дрожжей всегда чистым. При таком смывании с водой удаляются легковесные клетки и посторонние микроорганизмы. Расход воды равен 4-6-кратному объему дрожжей, но потери дрожжей велики и могут даже превышать 20 % сухого вещества, /2/.

Для фильтрации пива перед розливом применяются картонные фильтр-прессы, намывные диатомитовые фильтры, сепараторы для осветления пива. В фильтр-прессах фильтрование пива происходит через картон. Используется обеспложивающий фильтр-картон с целью стерилизации пива.

Широкое распространение получил способ фильтрования пива через слой диатомита на рамных намывных фильтрах. Фильтрование через слой диатомита при сохранении вкусовых качеств, цвета и пеностойкости пива позволяет почти полностью освободить пиво от дрожжевых клеток и посторонних микроорганизмов и тем самым повысить его стойкость; получить более высокую степень осветления по сравнению с осветлением в сепараторах; снизить потери пива; уменьшить расход воды.

В настоящее время для осветления пива используются сепараторы. Их применяют для осветления молодого пива, содержащего большое количество дрожжевых клеток. Сепараторы герметизированы с целью предотвращения потерь диоксида углерода. Они имеют пульсирующую выгрузку осадка, /9/.

Для цеха розлива выбираются автоматические линии розлива в соответствии с распределением розлива пива по видам тары. В настоящее время пиво разливается в бутылки и ПЭТ-бутылки, кеги, автоцистерны и другую тару.

Автоматическая линия розлива пива в бутылки состоит: из автоматов для расфасовки ящиков, для выемки бутылок из ящиков, бутыломоечной машины, разливочного автомата, укупорочного, пастеризатора, бракеражного,  этикетировочного автомата, автомата для укладки ящиков, /2/.

Для изобарического фасования и укупорки бутылок применяют агрегаты производительностью 3, 6, 12, 24 тыс. бутылок в час. Их принципиальное отличие состоит только в производительности оборудования, а в остальном они абсолютно идентичны.

Для розлива пива должны применяться бутылки из прозрачного стекла темно-зеленого или коричневого цвета не пропускающих световых лучей. Бутылки, поступающие на розлив пива не должны быть грязные и с браком. Для этого в схеме предусмотрена станция приготовления моющих и дезинфицирующих средств.

Для мойки бутылок применяют физико-механические и физико-химические способы. Моечные машины по способу мойки подразделяются на шприцевые, отмочно-шприцевые и отмочно-шприцевые с обработкой ершами и щетками. В основном эксплуатируются автоматические бесцепные конвейерные отмочно-шприцевые машины.

Для мойки используют различные моющие средства. Едкий натр (NaOH) хорошо растворяет остатки белков и углеводов, имеет бактерицидное действие, но обладает высокой адгезией. Он трудно смывается с очищенной поверхности, осаждает компоненты жесткости воды.

Тринатрийфосфат  (Nа3РО4 . 12Н20) обладает  моющим, эмульгирующим воздействием и умягчает воду. Метасиликат натрия (Nа2SiO3 . 9Н2О) гидролизуется в едкий натр и кремниевую кислоту, которая защищает металлы от коррозии, и обладает моющим действием. Ортосиликат натрия (Na4Si04 . Н2О) характеризуется более сильным моющим и эмульгирующим воздействием, но слабо корродирует металлы. Для этой цели используются также смеси (1:1) обоих силикатов (сесквисиликаты), /2/.

Карбонат натрия (Nа2СО3) обладает более слабым, чем едкий натр, моющим воздействием, небактерициден. Для повышения смачивающей способности применяют алкилсульфонаты и алкиларилсульфонаты, например лаурилсульфонат, тетрапропиленбензолсульфонат, поверхностно-активные органические детергенты, которые в водном растворе отщепляют диссоциацией гидрофильный и гидрофобный (анион) компоненты, обладают высокими смачивающими свойствами и эмульгирующей дисперсионной и проникающей способностями. Эти добавки хорошо пенятся и переводят компоненты жесткости воды в осадок, /9/.

Для осаждения компонентов жесткости воды используют комплексоны (хелатоны) – органические соединения, образующие с ионами кальция, магния и железа этилендиаминтетраацетат. Полифосфаты (триполифосфат и гексаметафосфат) действуют так же, как хелатоны в щелочной среде. Эти вещества связывают ионы щелочноземельных и тяжелых металлов и этим препятствуют образованию осадков, /2/.

Широкое распространение в качестве дезинфицирующих средств получили следующие:

• четвертичные аммониевые соединения;
• щелочные и кислые средства – для большей бактерицидности содержат одновременно соответствующие соли и называются эльмоцидами. Щелочные наряду с NaOH включают NaCl вводном растворе. Кислый эльмоцид содержит азотную кислоту(НNОз) и нитрат калия (КNОз);
• из хлорсодержащих соединений – гипохлорид натрия в 2-5 %-ных растворах, содержащих 30-40 мг свободного хлора на 1 г и порошкообразную хлорную известь, применяется для дезинфекций особо загрязненных мест; хлорамин – для снижения коррозии;
• диоксид серы в виде кислого сульфата натрия или пиросульфата натрия;
• формальдегид (формалин) – химически нейтральное средство с высокой бактерицидной активностью, следы его могут вызвать помутнение пива, поэтомутребуется тщательно смывать остатки его.

Четвертичные аммониевые соединения высокоактивны, сильно снижают поверхностное натяжение, имеют высокую смачиваемость и глубоко проникают в щели, не корродируют, неядовиты, но легко соединяются с органическими веществами со снижением своей активности, вызывают помутнение, ухудшают пеностойкость, /2/.

Чистку и дезинфекцию совмещают в одной операции. Для этого рекомендуют препарат, содержащий 1,5 % NaOH и 0,5 % пентахлорфенолята, обладающий хорошим действием, но плохо смачивающийся.

В качестве дезинфицирующего средства предложена комбинация технической глюконовой кислоты (2 %) с 0,15-0,20 % диамина. Раствор можно использовать в течение четырех недель, он хорошо растворяет пивной камень и препятствует его образованию.

Чистую бутылку отправляют на разливочный автомат, где вначале бутылку наполняют сжатым воздухом, очищенным на обеспложивающем фильтре, создают давление, равное тому, под которым находиться разливаемое пиво. Далее бутылки заполняются пивом до определенного уровня по высоте, без точной дозировки по объему. При этом пиво вытесняет из бутылки воздух. Наливают пиво в бутылки коричневого и зеленого цвета. Температура пива должна быть не выше 3 ˚С. Для розлива пива в бутылки применяют изобарические автоматы непрерывного действия ротационного типа производительностью 3000, 6000, 12000, 24000 бутылок в час.

Пиво, разливаемое в бутылки вместимостью 0,5 дм3, укупоривают металлическими кроненпробками. Для укупорки бутылок применяют автоматы, основным узлом которых являются головки с укупорочными патронами, /9/.

Вымытые бутылки перед розливом и укупоренные бутылки с пивом перед наклеиванием этикеток подвергают визуальному осмотру на световых экранах и бракеражных автоматах с целью установления герметичности укупоривания, прозрачности, наличия посторонних включений, определения полноты налива.

Для длительного хранения пива его подвергают пастеризации. В зависимости от вида розлива и производительности линии применяют: пластинчатые пастеризаторы, туннельные (погружные, душевые и комбинированные) пастеризаторы.

Укупоренные проинспектированные бутылки поступают к этикетировочному автомату для наклейки этикеток.  Используются этикетировочные автоматы типов ВЭВ, ВЭК и ВЭС и многие другие.

Полностью оформленные бутылки укладывают в ящики с помощью этикетировочного автомата. Движущиеся по конвейеру бутылки поступают на стол автомата и направляющими разделяются на ряды. Когда под головкой с захватами станет нужное количество бутылок, срабатывает блокировка, головка захватывает бутылки и перемещает к пустому ящику, останавливается и опускает бутылки в ящик. Проведя укладку, головка поднимается и перемещается к столу.

Для транспортировки бутылок, ящиков, поддонов используют различные виды транспортных устройств: ленточные транспортёры, рольганги и др.

Для облегчения транспортировки продукции ящики укладывают на поддоны при помощи различных укладчиков (ZP1, ПФА-50 и др.) и упаковывают в стрейч плёнку при помощи палетайзеров, /2/.

Продукцию отправляют на экспедицию, где она хранится при температуре не выше 12 ˚С.

При мойке бутылок, фасовании и укупорке бой стеклянных бутылок составляет около 2 % от их количества. При хранении и транспортировании пустых стеклянных бутылок до мойки бой составляет 0,8 % от их количества.

Основные требования к процессу розлива в бутылки: герметичность установки во избежание утечек диоксида углерода и окисления пива кислородом воздуха; создание изотермических и изобарических условий; Обеспечение полноты налива и минимального боя бутылок.

В настоящее время многие напитки разливаются в пластиковые бутылки. Розлив пива в них связан с определенными техническими проблемами и психологическими неприятием, но во многих странах наблюдается тенденция к увеличению розлива в ПЭТ-бутылки. Их малая масса и отсутствие боя бутылок делают эти материалы привлекательными для изготовления бутылок, однако существуют некоторые аспекты, по крайней мере, лимитирующие их пригодность для розлива пива. ПЭТ-бутылки изготавливаются из перформ – небольших толстостенных пластмассовых по форме и размерам, с оформленным мундштуком под винтовой колпачок и с находящимся под ним кольцом утолщения.

Бутылки из аморфно застывшего ПЭТ нельзя мыть при температуре выше 59 оС, поскольку при более высокой температуре они начинают деформироваться. ПЭТ, как и любой полимерный материал, проницаем для газов, летучих веществ и водяных паров, /2/.

Но существуют и отрицательная сторона: пиво разлитое в ПЭТ-бутылку, со временем теряет давление СО2  и скоро его содержание уже будет недостаточным, т.к. газ улетучивается через стенки бутылки. Окружающий ПЭТ-бутылку воздух (а с ним и кислород) также стремится проникнуть внутрь бутылки, и это означает, что содержание кислорода в пиве постепенно повышается со всеми негативными последствиями. Пиво в ПЭТ-бутылки может храниться 1-2 недели.

Наполнение ПЭТ-бутылок пивом связано с некоторыми проблемами, а именно: у ПЭТ-бутылок толщина стенок различна, а для напитков, содержащих давление газа; ПЭТ характеризуется слабой барьерной способностью относительно СО2 из-за чего внутреннее давление в бутылке со временем понижается.

В настоящее время предлагаются установки по выдуву бутылок из перформ, что выгодно при розливе в одноразовые ПЭТ-бутылки. Приобретая перформы нужной величины, формы и цвета, можно выдувать ПЭТ-бутылки непосредственно на предприятии.

Тем самым, кроме существенных инвестиционных затрат на оборудование, снижаются затраты на энерго- и теплоснабжение, на воду, моющие средства и на очистку сточных вод. Вместе с тем увеличиваются затраты на закупку новых бутылок.

Автоматическая линия розлива пива в ПЭТ бутылки включает выдувной автомат, триблок (мойка, розлив, укупорка), этикетировочный автомат и упаковчик в термоусадочную пленку, /2/.

При розливе приходится учитывать то, что толщина стенок обычной ПЭТ-бутылки весьма неравномерна – пластик толстый на донышке и у горлышка, тонкий на боковых стенках. По стандарту даже в наиболее тонком месте ПЭТ-бутылка должна выдерживать внутреннее давление пива в 8 бар.

Одноразовая ПЭТ-бутылка нежесткая, поэтому нельзя допускать, чтобы наливное устройство опускалось на нее сверху и плотно притискивало горлышко, как это делается со стеклотарой. Бутылка просто деформируется от дополнительной нагрузки и требуемая герметичность соединения все равно не будет достигнута. По современной технологии все происходит "наоборот" – ПЭТ-бутылка плотно прижимается к наливному устройству. Делается это с помощью специального подъемного кольца, которым она подхватывается за относительно жесткую горловину.

При розливе пива в ПЭТ стандартно используется метод противодавления, но объем разливаемого пива более часто отмеряется по объему, а не уровню. Важное значение придается быстрой и качественной укупорке бутылки, /9/.

Машины разных фирм разнятся между собой по конструкции, компоновке узлов, степени применения оригинальных разработок и "ноу-хау". Но при этом существенной разницы в оборудовании для розлива в ПЭТ и стекло нет. Рассмотрим вместе линии для розлива в ПЭТ и стеклобутылку, классифицировав их по производительности.

1. Малопроизводительная  техника, требующая большой доли  ручного труда.

Такие машины просты в обращении и обслуживании, легко монтируются. Но дешевизна и простота "уравновешиваются" серьезными минусами: отсутствием надежной санитарии, невысоким качеством розлива и укупорки.

2. Автоматические  линии розлива мощностью:

а) от 800 до 20000 стеклобутылок (0,5 дм3) или от 1000 до 6000 ПЭТ-бутылок (1,5 дм3) в час.

Машины подобной мощности являются наиболее массовым сегментом, как продажи, так и производства. Вмешательства человека требуют только при наладке, профилактическом обслуживании, ремонте и непредвиденных сбоях. Уровень санитарии, розлив, укупорка соответствует современным нормам.

б) более 20 тысяч стеклобутылок или 6000 ПЭТ-бутылок в час.