Технология пива с использованием несоложеных материалов

 

Кипячение сусла, вышедшего из фильтрационного аппарата, с хмелем осуществляют в сусловарочном аппарате. Этот аппарат по конструкции аналогичен заторному, но в отличие от него имеет большую поверхность теплообмена, которая должна обеспечивать интенсивное выпаривание в целях концентрирования сусла. Вместимость аппарата рассчитывается по следующему соотношению: на 1 т зернопродуктов предусматривается 7м3 объема. Цель кипячения состоит в проведении следующих процессов: экстрагирование из хмеля ароматических и горьких веществ и осуществление ароматизации сусла, коагуляция белков, концентрирование сусла до установленного содержания сухих веществ и стабилизация его состава, инактивация ферментов и стерилизация сусла.

Операция кипячения сусла с хмелем заключается в следующем. После введения части сусла в сусловарочный аппарат температура в нем устанавливается в пределах 70-75 и в аппарат вводится часть хмеля. В этот период альфа-амилаза осахаривает крахмал, перешедший в сусло после выщелачивания дробины. При завершении введения в аппарат промывных вод содержимое его подогревают до кипячения и кипятят.

После кипячения сусла с хмелем последний спускают в хмелеотделитель, который устанавливается ниже сусловарочного аппарата.

 

4. Сбраживание пивного сусла

 

В пивоварении известны два способа брожения: низовое, осуществляемое при температуре 6-10 , и верховое – при 14-25 . В отечественной пивоваренной промышленности наиболее распространенно низовое брожение.

Брожение обычно протекает в две стадии: главное брожение и дображивание. В ходе главного брожения образовавшиеся в процессе приготовления солода и сусла сахара превращаются в спирт и диоксид углерода. Первую стадию брожения осуществляют либо в открытых, либо в закрытых бродильных аппаратах при температуре б—10°С. Продолжительность главного брожения 2—10 суток в зависимости от применяемого метода. Главное брожение осуществляют в специальном отделении, называемом бродильным, а дображивание — в отделении дображивания.

После главного брожении получается молодое пиво— довольно мутное, имеющее своеобразные аромат и вкус. Для дображивания его перекачивают в закрытые аппараты—танки. В процессе дображивания происходят медленное сбраживание небольшого количества Сахаров, осветление пива, созревание его и насыщение диоксидом углерода. Процесс дображивания осуществляется в течение 21—100 суток при температуре 1—2°С под давлением 0,14—0,15 МПа.

Сбраживание  пивного    сусла проводится    разными способами.

 

1. Периодический способ брожения

 

Под ведением брожения понимают регулирование режима брожения: температуры, продолжительности, степени сбраживания, включая и способ введения семенных дрожжей.

Разведение чистой культуры дрожжей состоит из двух стадий: лабораторной и производственной. Первая стадия начинается с пересева чистой культуры дрожжей из пробирки с последовательным пересевом на увеличивающийся объем сусла (каждый цикл в 5 раз). Размножение осуществляют либо в стеклянных колбах, либо в медных колбах Карлсберга.

Вторая стадия проводится в установке Грейнера, состоящей из стерилизатора, бродильных цилиндров, резервуара предварительного брожения и сосуда для посевных дрожжей.

Главное брожение проводится преимущественно в горизонтально расположенных цилиндрических алюминиевых герметических аппаратах.

Норма введения пивных дрожжей в сусло 0,06—0,12 л/дал; эта норма должна обеспечивать содержание дрожжей в 1 мл сусла в пределах (7-М0) 106 клеток. В процессе брожения повышается температура сбраживаемого сусла, так как при сбраживании 1 кг сахара выделяется 628 кДж тепла. Отвод выделяемого тепла осуществляют путем пропуска пресной воды (0,5 — 1 °С) через змеевики, расположенные внутри бродильных аппаратов. Для этой цели также применяются выносные теплообменники и наружные холодильные пояса.

 

2. Полунепрерывный способ брожения

 

По этому способу сусло сбраживают в закрытых вертикальных танках, соединенных в отдельные батареи. Число линий определяют по максимальному числу варок в сутки. В танке предварительного брожения дрожжи находятся непрерывно в процессе одного бродильного цикла в логарифмической стадии роста.

В процессе брожения обеспечивают как непрерывный приток свежего сусла в танки, так и непрерывный отбор сбраживаемой смеси и в то же время гомогенность среды, содержащейся в танке.

В целях удвоения сухой биомассы клеток в течение 24 ч температура в танках предварительного брожения поддерживается на уровне 9—9,5 °С.

Полунепрерывное брожение в сочетании с двухфазовым дображиванием приводит к экономии капиталовложений на 25 % (на отделения брожения и дображнвания) и производственных расходов за счет сокращения потребления воды и числа занятых рабочих почти па 15 %.

 

3. Непрерывный способ брожения

 

Этот способ брожения по сравнению с периодическим более эффективен с точки зрения как физиологии дрожжей, так и лучшего использования бродильного оборудования, возможности полной автоматизации и сокращения продолжительности производства.

В промышленности нашли применение многоступенчатые гомогенные и комбинированные системы, объединяющие одноступенчатую гомогенную и многоступенчатую гомогенную или гетерогенную системы.

При применении одноступенчатой гомогенной системы брожение и дображивание ведутся в одном аппарате, в котором осуществляется тщательное перемешивание сбраживаемой среды.

При использовании многоступенчатой системы несколько аппаратов, в которых осуществляется тщательное перемешивание, устанавливаются последовательно и объединяются в одну линию.

 

4. Производство пива в одну фазу

 

При данном способе брожение и дображивание объединяются в одну фазу, вследствие чего весь процесс протекает в одном танке. Преимуществами данного способа перед периодическим являются улучшение седиментации дрожжей, сокращение продолжительности сбраживания сусла, лучшее насыщение пива диоксидом углерода, улучшение условий труда, лучшее использование горьких веществ хмеля, снижение потерь пива.

Для ускорения выведения осадочных дрожжей внутренняя поверхность конического дна выполняется гладкой. Угол при вершине конического дна равен 75е. Избыточное давление 0,07—0,1 МПа поддерживается напорно-вакуумными клапанами, которые одновременно предохраняют аппарат от действия низкого давления. Танк оборудован термометрами сопротивления и манометрами, а также головкой для мойки его под давлением и дезинфекции.

Управление технологическим процессом осуществляется с общего пульта.

Введение дрожжей производят в несколько стадий: каждая порция сусла сбраживается 1/5 общего количества дрожжей, и только при доливе танка суслом последней варки вводится остальная часть дрожжей. На 10 дал сусла расходуется 500—600 мл густых дрожжей. Содержание растворенного кислорода в сусле 6 мг/л. Первоначальная температура сбраживания 7°С, затем она возрастает до 15 °С и на этом уровне поддерживается в течение всего времени дображивания.

При достижении температуры 15 °С дрожжи быстро седиментируют (12—16 ч). В танке дрожжи не должны находиться более 2 суток. На 8-е сутки после шпунтования пиво необходимо быстро охладить (через 20 ч температура внутри танка должна быть снижена до 0 °С). Через трое суток после охлаждения пиво подвергают фильтрованию.

Однофазовое производство по сравнению с классическим способом позволяет снизить размер капиталовложений на строительство (до 80 % за счет установки танков вне производственных помещений, до 65 % на оборудование) участка бродильный цех — отделение дображивания, себестоимость пива на 4,3 %, расход хмеля на 10 %.

 

5. Осветление пива

 

Осветление пива достигается путем фильтрования и сепарирования. Данными способами из пива удаляют мелкие частицы — различные микроорганизмы, белки и хмелевые вещества, являющиеся причиной опалесценции и помутнения пива.

 

1. Фильтрование пива

 

В отечественной промышленности применяют фильтрование пива через намывной слой вспомогательного вещества (основное фильтрование), а также дополнительное фильтрование через осветляющие и обеспложивающие асбестоцеллюлозные пластины. Для этой цели используют намывные, пластинчатые и редко патронные фильтры со сменными элементами.

 

2. Сепарирование пива

 

Данный процесс осуществляют на различного рода сепараторах. Производительность сепараторов, предназначенных для осветления пива, колеблется в пределах 100—1000 дал/ч.

Для осветления пива применяют отечественные сепараторы марок ВСС-2, ВСС-2М, ВПО, ВСП, А1-ВСО. Сепараторы ВСС-2М и А1-ВСО применяют исключительно для осветления молодого пива, содержащего дрожжевых клеток до 100 млн./мл. Для этой же цели используются сепараторы фирм «Alfa-Laval» (Швеция) и «West- falia» (ФРГ). Высокая степень герметизации сепараторов предотвращает окисление пива и потерн диоксида углерода в нем при осветлении.

 

6. Розлив пива

 

Осветленное пиво разливают в деревянные и алюминиевые бочки, автотермоцистерны, бутылки и жестяные банки. Для сохранения вкуса и стойкости пива внутреннюю поверхность деревянных бочек покрывают пивной смолкой, которая изготовляется из канифоли, парафина и растительного масла.

Независимо от тары розлив пива производят в изобарических условиях (под давлением) для предотвращения образования пены и потерь диоксида углерода.

Розлив пива в бутылки осуществляется на разливочной автоматической линии, па которой последовательно производятся мойка бутылок, розлив, укупорка, бракераж, этикетировка.

Автоматические линии комплектуются из автоматов для выемки бутылок из ящиков, бутыломоечной машины, бракеражного, разливочного, укупорочного и этикетиро-вочного автоматов н автомата для укладки бутылок в ящики. В настоящее время пивоваренные заводы оборудованы автоматическими линиями розлива производительностью 6000, 12 000, 24 000 и более бутылок   в час.

 

 

 

 

 

 

 

4. Продуктовый расчет

 

Исходные данные для продуктового расчета Московского пива представлены в таблице 2.

 

Таблица 2- Характеристика сырья, используемого в производстве пива

Расход на 1 дал
Зернопродуктов, кг	Солод светлый 80 %, рисовая мука 20 %
Хмеля, г	36÷40
Физико-химические показатели Московского пива
Конц. начального сусла, % масс	13,0
Содержание алкоголя, % масс не менее	3,5
Кислотность, в мл 1н раствора NaOH на 100 мл пива	2,0-3,3
Цветность, в мл 1н раствора йода на 100 мл пива	0,5-1,0
Содержание оксида углерода (IV) % масс не менее	0,33
Стойкость, суток не менее	8
Срок выдержки, суток	42
Действительная степень сбраживания, %	52,0

 

 

Определение количества продуктов производства пива состоит в расчете расхода сырья, количества промежуточных продуктов, готовой продукции и отходов производства.

Исходные данные для расчета продуктов включают: качественные показатели сырья, технологическую схему, ассортимент выпускаемой продукции, нормы потерь по стадиям производства и годовой выпуск пива.

Вначале выполняется расчет количества промежуточных продуктов, готового пива и отходов производства, получаемых из 100 кг зернового сырья.

Полученные данные позволяют определить расход сырья, количество промежуточных продуктов и отходов на 1 дал и годовую выработку пива.

Качественные показатели сырья, используемого при производстве пива, определяются в задании на дипломное проектирование или принимаются в соответствии с нормами технологического проектирования (табл. 2).

Величины потерь по стадиям производства принимаются в расчете из таблицы 3.

Рассмотрим расчет продуктов для проектируемого завода по выработке Московского пива.

 

 

Таблица 3. Характеристика сырья, используемого в производстве Московского пива.

Сырье	Влажность, %	Экстрактивность, % на сухое в-во	Насыщенная плотность, кг/м3
Солод светлый	5,6	76	530
Рисовая крупа (сечка)	15	85	700
Сахар-песок	0,15	99,55	800
Хмель (прессованный, гранулированный, экстракт)	В соответствии с инструкцией ТИ 18-6-11-83 и РДМУ 18-6-16-83

 

 

Таблица 4 – Потери при производстве пива

Потери	Московское пиво
В варочном цехе экстракта при затирании, % к массе сырья	2,8
В варочном цехе с солодовой, хмелевой дробине, на стадии осветления и охлаждения сусла, % к объему горячего сусла	6
В отделении главного брожения, % к объему холодного сусла	2,3
В отделении дображивания и фильтрования, % к объему молодого пива в том числе при фильтровании	2,7     1,7
В отделении брожения и дображивания пива в ЦКБА, % к объему холодного сусла в том числе при фильтровании	4,65   1,55
При розливе, % к объему фильтрованного пива в бутылки	2
При пастеризации пива в бутылках, % к объему пива, подлежащего пастеризации	2