Дослідження динаміки діацетилу в процесі бродіння та доброджування пива

 

Таблиця 3.2

Втрати на стадіях виробництва пива

Втрати	Пиво з масовою часткою початкового сусла, %
	11%-го світлого	14,5-го світлого	14,5-го темного
Екстракту: З пивною дробиною, % від маси зернопродуктів З шламом під час сепарування, стискування, під час охолоджування, на змочування трубопроводів, % від об’єму гарячого сусла	1,75	2,2	2,2
	5,8	6,3	6,0
У цеху бродіння, % від об’єму бродіння сусла	2,5	2,2	2,3
Під час доброджування  та фільтрування , % від об’єму молодого пива,	2,3	2,4	2,6

 

 

 

 

 

В тому числі під час фільтрування	1,1	1,1	1,1
Під часу розливу ,% від об’єму фільтрованого пива:
У пляшки ( за вирахуванням поверненого пива)	2,5	2,5	2,5
Розлив у бочки, кеги ( так само як у пляшки)	0,5	-	-
У автоцистерни	0,35	-	-
Середньозважені під час розливу 70% у пляшки, 15% у бочки, кеги, 15% у автоцистерни	1,88	-	-
Загальні видимі з рідкою фазою ( від гарячого сусла до товарного пива)	12,0	12,8	12,8
Загальні дійсні з рідкою фазою ( від сусла у варильному цеху, приведеного до 200 С	8,3	9,2	9,2
Під час пастеризації пива в пляшках, % від об’єму пастеризованого пива	2,2

 

 

Обираючи асортимент враховуємо, що більша частина населення надає перевагу світлим сортам пива, а менша частина полюбляє темне пиво.

 

3.2. Розрахунок продуктів

 

Розрахунок продуктів виробництва пива складається з визначення витрат сировини, об'єму напівпродуктів і відходів виробництва на одиницю готової продукції

Дані для розрахунку-екстрактивність сировини, втрати екстракту у варильному цеху та втрати з рідкою фазою - беремо з урахуванням сучасної технології,чинних нормативів і досягнень підприємств галузі.

Витрати зернопродуктів у виробничих умовах враховують на автоматичних вагах за фактичною вологістю. Тому нормативну екстрактивність,подану в процентах на суху речовину,слід перерахувати на повітряно-суху речовину.

Завод виробляє  15 млн. дал. пива,з яких

• 60% пива світлого, 11%-го (30% у кегах і 70% у пляшках)

• 20% пива темного 14,5%-го

• 20% пива темного, 14,5%-го.

Вихід товарного пива визначають за формулою

ВТ  = ((ВВ*ВБ*ВД*ВР)*100)/108,

де ВВ, ВБ, ВД, ВР  – вихід напівпродуктів з рідкою фазою в цехах відповідно

варильному, бродіння, доброджування і розливу.

Таблиця 3.3

Фізико-хімічні показники різних сортів пива згідно ДСТУ 3888-99[9]

Показник	11%	14,5%	14,5%
Масова частка спирту	2,8	3,6	3,6
Масова частка СО2	0,3	0,35	0,35
Кислотність	1,3-2,8	2,1-3,6	2,1-3,6
Колір	0,4-1,8	0,4-1,8	0,4-1,8
Стійкість	7	10	30

 

 

 

 

У розрахунках виходу сусла у варильному цеху враховуємо,що об'єм сусла у процесі охолодження зменшується на 4%.

1.Втрати під час розливу 11%-го пива знаходимо як середньозважені за нормативними втратами:

2,5 * 0,7 + 0,5 * 0,3 = 1,9%

2.Вихід по сортах за умови,що значення втрат прийняті для орієнтовного розрахунку,становитиме для пива:

11%-го

Вв=100 – 4 - 1,75 = 94,3%;

Вб =100 -2,5 = 97,5%;

Вд=100 - 2,3 = 97,7%;

Вр=100 - 1,9 = 98,1%.

Вт = ((94,3 * 97,5 * 97,7 * 98,1) * 100)/108 = 88,1%;

14,5%-го

Вв=100 – 4 - 2,2 = 93,8%;

Вб =100 - 2,2 = 97,7%;

Вд=100 - 2,4 = 97,4%;

Вр=100 – 3 = 97%.

Вт = ((93,8 * 97,8 * 97,6 * 97) * 100)/108 = 86,6%;

14,5%-го

Вв=100 – 4 - 2,2 = 93,8%;

Вб =100 - 2,3 = 97,7%;

Вд=100 - 2,6 = 97,4%;

Вр=100 – 3 = 97%.

Вт = ((93,8 * 97,7 * 97,4 * 97) * 100)/108 = 86,6%;

3.Загальні втрати з рідкою фазою становитимуть для пива:

11%-го                       100 - 88,1 = 11,9%;

14,5%-го                    100 - 86,6 = 13,4%;

14,5%-го                    100 - 86,6 = 13,4%. 

4.Об'єм напівпродуктів у різних цехах виробництва визначаємо також з урахуванням втрат.

Для одержання 1 дал товарного 11%-го пива потрібно:

• пива фільтрованого

(1 / (100 - 1,9)) * 100 = 1,0194 дал;

• молодого

(1,0194 / (100 - 2,3)) * 100 = 1,0434 дал ;

• сусла холодного

(1,0434 / (100 - 2,5)) * 100 = 1,0705 дал ;

• гарячого

(1,0705 / (100 - 5,75)) * 100 = 1,1358 дал .

Аналогічно для одержання 1 дал 14,5%-го пива потрібно:

• пива фільтрованого

(1 / (100 - 3)) * 100 = 1,031 дал;

• молодого

(1,031 / (100 - 2,6)) * 100 = 1,059 дал ;

• сусла холодного

(1,056 / (100 - 2,3) * 100 = 1,084 дал ;

• гарячого

(1,08 / (100 - 6,2)) * 100 = 1,156 дал .

Для одержання 1 дал 14,5%-го пива потрібно:

• пива фільтрованого

(1 / (100 - 3)) * 100 = 1,031 дал;

• молодого

(1,031 / (100 - 2,6)) * 100 = 1,059 дал ;

• сусла холодного

(1,059 / (100 - 2,3)) * 100 = 1,084 дал ;

• гарячого

(1,084 / (100 - 6,2)) * 100 = 1,156 дал .

5.Витрати сировини, кг,  на 1 дал пива розраховуємо за формулою:

N = (e * d * 96 * 10) / (E - Втрр) * Вт  ,

де е - масова частка сухої речовини у початковому суслі, %; d - відносна густина сусла; Е - екстрактивність зернопродуктів у перерахунку на ПСП, %;  Втрр - втрати екстракту в дробині, %; Вт - вихід товарного пива, %.

Екстрактивність сировини для прийнятих сортів пива у перерахунку на ПСП становитиме:

Для світлого солоду вологістю 5%:

75 * (100 - 5) / 100 = 71,25%;

не солодженого ячменю - 63,75%, темного солоду - 70,3%, карамельного  солоду - 66,96%, цикорію -

Для приготування 11%-го пива потрібно 85% світлого солоду і 15% ячмінного борошна .

Середньозважена екстрактивність зернопродуктів Е дорівнює:

0,85 * 71,25 + 0,15 * 63,75 = 70,12%.

5.1.За такого складу сировини і втрат з дробиною 1,75% екстракту норма витрат сировини на 1дал пива N буде становити:

N = (11 * 1,0442 * 96 * 10) / (70,12 - 1,75) * 88,1 = 1,83 кг,

в  тому числі:

солоду світлого   1,83 * 0,85 = 1,5555кг;

не солодженого ячменю    1,83 * 0,15 = 0,2745кг.

5.3.Темне 14,5 %-е пиво готують з такої суміші солодів: 50% - світлого, 40% - темного, 10% - карамельного. Отже,екстрактивність сировини Е дорівнює:

71,25 * 0,5 + 70,3 * 0,4 + 66,96 * 0,1 = 70,4%

Витрати сировини на 1 дал 14,5%-го пива N становитимуть:

N = (14,5 * 1,059 * 96 * 10) / (70,4 - 1,75) * 86,6 = 2,479 кг,

у тому числі солоду :

світлого                      2,479 * 0,5 = 1,239 кг ;

темного                      2,479 * 0,4 = 0,9916 кг;

карамельного            2,479 * 0,1 = 0,2479 кг;

6. Витрати хмелю визначають за нормативною формулою з  урахуванням основного вмісту в ньому альфа-кислот, що дорівнює 3,5% , вологості12%. Величину втрат з рідкою фазою одержано раніше в цьому розрахунку. Отже, витрати хмелю на 1 дал пива:

11%-го

0,72 * 106 / ( 3,5 + 1) * (100 - 12) * (100 - 13) = 20,89г;

14,5%-го

0,73 * 106 / ( 3,5 + 1) * (100 - 12) * (100 - 15) = 21,68 г;

7. Витрати ферментних препаратів у разі заміни 15% і більше солоду несолодженим ячменем визначають за спеціальними інструкціями залежно від виду використовуваного препарату.

8.Витрати діоксиду вуглецю за інтенсивного способу виробництва 11%-го пива приймаємо 0,15 кг на 1 дал пива.

9.Вторинна сировина.

Пивна дробина містить всі речовини зернової сировини за винятком екстракту,що перейшов у сусло.

Для приготування 1 дал 11%-го пива згідно з наведеним розрахунком потрібно 1,55 кг солоду вологістю 5,0% і 0,27 кг ячмінної муки вологістю 15%. Втрати екстракту з дробиною-1,75%.

Кількість сухої дробини дорівнюватиме за рахунок:

Солоду

1,5555 - 1,5555 * 0,05 - 1,5555 * 0,7125 * 0,985 = 0,38 кг;

Ячменю

0,2745 - 0,2745 * 0,15 - 0,2745 * 0,6375 * 0,985 = 0,06 кг.

Кількість сирої дробини вологістю 80% становитиме

(0,38 + 0,06) * 100 / (100 - 80) = 2,2 кг.

Кількість сухої дробини у виробництві 1 дал 14,5%-го пива дорівнює за рахунок солоду:

Світлого

1,236 - 1,236 * 0,05 - 1,236 * 0,7125 * 0,985 = 0,307 кг;

Темного

0,988 - 0,988 * 0,05 - 0,988 * 0,703 * 0,985 = 0,25 кг;

Карамельного

0,247 - 0,247 * 0,05 - 0,247 * 0,6696 * 0,985 = 0,072 кг.

Кількість сирої дробини становить:

(0,307 + 0,25 + 0,072) * 100 / (100 - 80) = 3,15 кг.

Вихід дріжджів дорівнює 0,18 л на 1 дал пива,причому 0,085 л використовують як насіннєві,а 0,095 л - осадові товарні дріжджі.

Вихід шламу в результаті сепарування становить 0,031 кг на 1 дал пива.

Вихід осаду з апаратів доброджування беремо 0,03 л на 1 дал пива.

Приймаємо,що весь зброджуваний екстракт - мальтоза. Його зброджування відбувається за рівнянням:

C 12H22O11 + H2O = 4C2H 5OH + 4CO2,

Тобто з 342 мас. ч. мальтози утворюється 44 * 4 = 176 мас. час. діоксиду вуглецю і 184 мас. час. спирту.

Для 11%-го пива дійсний ступінь зброджування приймаємо 49%. За наведеними розрахунками об'єм холодного сусла на 1 дал пива дорівнює 1,06899 дал ,а маса його:     1,06899 * 1,0442 * 10 = 11,16 кг.

За 11 %-ї концентрації сусло містить екстракту:

11,16 * 0,11 = 1,23 кг.

З цієї кількості екстракту зброджується:

1,23 * 0,49 = 0,6 кг.

У процесі зброджування виділяється діоксиду вуглецю

0,6 * 176 / 342 = 0,3 кг.

Приймаємо,що вміст зв’язаного діоксиду вуглецю становить 0,3 %маси пива,тобто його кількість дорівнює      11,16 * 0,003 = 0,033 кг.

Вільного діоксиду вуглецю під час зброджування 1 дал 11%-го сусла виділяється 

0,3 - 0,033 = 0,267 кг.

Аналогічний розрахунок проводимо для 12%-го чисто солодового пива, приймаючи ступінь зброджування 55%.

• Маса холодного сусла дорівнює:

1,08 * 1,0484 * 10 = 11,32 кг.

• Екстракту в ньому                                                              

11,32 * 0,12 = 1,358 кг.

• Зброджено екстракту

1,358 * 0,55 = 0,747 кг.

• Утворюється діоксиду вуглецю

0,747 * 176 / 342 = 0,384 кг

• З цієї кількості зв’язується пивом

11,32 * 0,003 = 0,034 кг

• І виділяється вільного СО2

0,384 - 0,034 = 0,35 кг.

• Ступінь зброджування 14,5%-го пива - 50%. Маса холодного сусла на 1 дал пива дорівнює:             

1,084 * 1,059 * 10 = 11,48 кг.

• Екстракту в ньому

11,48 * 0,145 = 1,66 кг.

• Зброджено екстракту

1,66 * 0,50 = 0,83 кг.

• Утворюється діоксиду вуглецю

0,83 * 176 / 342 = 0,427 кг

• З цієї кількості зв’язується пивом

11,48 * 0,003 = 0,034 кг

• І виділяється вільного СО2

0,427 - 0,034 = 0,393 кг.

 

Таблиця 3.4

Продукт	Одиниця вимірювання	Сировина, напівпродукти, відходи для сортів пива
		11%		14,5%		14,5%
		На 1 дал	На 9 000 000 дал	На 1 дал	На 3 000 000 дал	На 1 дал	На 3 000 000 дал
Солод світлий	кг	1,55	13950000	1,99	5970000	1,236	3708000
Солод темний	кг	-	-	-	-	0,988	2964000
Солод карамельний	кг	-	-	-	-	0,247	741000
Ячмінне борошно	кг	0,27	2430000	-	-	-	-
Хміль	кг	0, 0177	159300	0, 0291	87300	0, 0221	66300
Сусло гаряче	дал	1,1336	10202400	1,151	3453000	1,156	3468000
Сусло охолоджене	дал	1,0689	9620100	1,08	3240000	1,084	3252000
Молоде пиво	дал	1,0423	9380700	1,056	3168000	1,059	3177000
Фільтроване пиво	дал	1,0183	9164700	1,0131	3039300	1,031	3093000
Товарне пиво	дал	1,0000	9000000	1,0000	3 000 000	1,0000	3000000
Пивна дробина	кг	2,2	19800000	2,47	7410000	3,15	9450000
Діоксид вуглецю бродіння	кг	0,267	2403000	0,35	1050000	0,393	1179000