Технология производства пива

Содержание

Введение

1. Выбор и обоснование технологической схемы
2. Описание технологической схемы производства
3. Расчёт продуктов
4. Расчет и подбор оборудования

Заключение

      Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Пиво – древний напиток, ему  более 9 тыс лет. Зародившееся в древнем Вавилоне оно распространилось в древнем Египте, Персии, Греции, Риме и других странах Европы. Тогда хмель ещё не применяли, вместо его использовали другие травы: корицу, имбирь, можжевельник и т.д. с началом использования хмеля считается начало производства пива. Хмель – самая дорогая культура в производстве пива.

Пиво – игристый, освежающий напиток  с характерным хмелевым ароматом и горьким вкусом. Вследствие насыщенности углекислым газом и содержания небольшого количества этилового спирта пиво не только утоляет жажду, но и повышает общий тонус организма человека.

В пиве кроме  воды, этилового спирта и  диоксида углерода содержится значительное количество питательных и биологически активных веществ: белков, углеводов, микроэлементов и витаминов. В нём содержится почти все витамины: В1, В2, Н, В6, РР и ряд других, т.к. дрожжи – носители всех витаминов. Это отличает пиво от других алкогольных напитков и позволяет причислить его к напиткам питания. Калорийность 1 литра пива составляет 400 – 800 ккал., из них 50 % приходится на спирт, его экстракт легко и полностью усваивается организмом.

Основное сырье для производства пива является ячменный солод, хмель  и вода. Из ячменя выращивают пивоваренный солод; из воды, солода и хмеля готовят пивное сусло, которое сбраживают в пиво, оно дображивает (созревает). Также для производства некоторых сортов пива часть солода заменяется несоложеными зернопродуктами (дробленым ячменем, рисовой крупой, гречихой и др.).

По цвету пиво делится на светлое  и темноё, а в зависимости от применяемых дрожжей – на пиво низового и верхового брожения.

Около 90% производимого пива низового брожения приходится на светлые сорта, для которых характерны тонкий, слабовыраженный  солодовый вкус, хмелевой аромат и  хмелевая горечь. Их готовят из светлого пивоваренного солода с добавкой несоложёных материалов, воды, хмеля  и хмелевых препаратов.

При производстве тёмных сортов пива используют также специальные сорта  солода. Поэтому тёмное пиво имеет  солодово–карамельный сладковатый  вкус, менее выраженную хмелевую горечь и более интенсивную окраску  по сравнению со светлыми сортами.      

Производство пива – сложный  и длительный биохимический процесс, который делится на технологию солода и технологию пива.

Технология солода: очистка и  сортировка ячменя, замачивание ячменя, солодоращение, сушка свежепроросшего  солода, освобождение сухого солода от ростков и его полировка. Технология пива характеризуется большим числом разнообразных процессов, которые  сводятся в следующие стадии: приготовление пивного сусла, его брожение, дображивание (выдержка) и созревание, фильтрация, розлив готового пива.

Одной из основных стадий при производстве пива является брожение и дображивания сусла. При главном брожении происходит сбраживание сахаров в спирт, сопровождающее значительным уменьшением  экстракта. Одновременно со сбраживание  сахаров происходит ассимиляция  азота из аминокислот сусла, органических и неорганических аммонийных солей  сусла с образованием летучих  и нелетучих кислот; различные  окислительно-восстановительные процессы, которые обуславливают вкус пива.

При дображивании пива происходит созревание пива, его осветление, пиво придаётся  соответствующий вкус и аромат.

 

1. Выбор и обоснование технологической схемы

 

Сбраживание пивного сусла и созревание пива являются самыми длительными технологическими стадиями в пивоварении. Поэтому  технологи и ученые многих стран  стремятся сократить длительность приготовления пива за счет сокращения продолжительности процессов главного брожения и дображивания.

Брожение осуществляется периодическим (классическим) или непрерывным способами. При этом огромное значение имеют расы применяемых дрожжей. В пивоварении применяют дрожжи низового брожения, приспособленные к сравнительно низким температурам. Пивные дрожжи должны быть микробиологически чистыми, а также обладать способностью к хлопьеобразованию, быстро оседать на дно бродильного аппарата  и давать прозрачный напиток с определенным вкусом и ароматом. К сильно сбраживающим и легко дающим хлопья относятся дрожжи низового брожения Фроберг, дрожжи рас V и 776. На пивоваренных заводах большое распространение получили дрожжи расы 776. Эти дрожжи считаются пригодными особенно для сбраживания сусла, приготовленного с добавкой несоложеных материалов или из солода, полученного солодованием ячменей с невысокой степенью прорастаемости. Из других дрожжей на пивоваренных заводах применяются расы 11,41,44 и др., различающиеся по бродильной энергии, способности к осаждению и энергии роста.

Дрожжи вводят в сусло в виде технически чистой культуры или семенных дрожжей. Под технически чистой культурой  понимают дрожжи чистой культуры, размноженные до количества, достаточного для сбраживания  сусла в объеме бродильного аппарата. Дрожжи, полученные в осадке после  первого производственного брожения, называют семенными дрожжами первой генерации. Дрожжи, прошедшие n-е число брожений, называют семенными дрожжами n-й генерации. Обычно дрожжи используют до 10 генераций.

Дрожжи вводят в виде густой массы  из расчета 0,4-0,6 л на 100 л сусла  в его поток на пути следования в бродильный аппарат. Дрожжи поступают  в суслопровод под давлением  или засасываются потоком сусла. Внесение дрожжей в поток сусла  благодаря их лучшему перемешиванию  с суслом способствует быстрому началу брожения.

После окончания брожения и слива  молодого пива дрожжи отбирают в специальные  ванночки и передают их в дрожжевое  отделение для промывки и обработки. Отобранные дрожжи промывают биологически чистой водой и процеживают через  сито. Промытые дрожжи оставляют под  слоем холодной воды. Ежедневный уход за дрожжами заключается в смене  воды и поддержании температуры  в ванночке около 1ºС. Под слоем  холодной воды дрожжи могут храниться 4-6 суток. Если производственные дрожжи утрачивают бродильную способность  или микробилогическую чистоту, их заменяют свежеприготовленными дрожжами, полученными разведением чистой культуры соответствующей расы.

Различают лабораторную и производственную стадии разведения чистой культуры дрожжей. Лабораторная стадия начинается с пересева чистой культуры дрожжей из пробирки и при последовательном пересеве культуры объем сусла увеличивается  каждый раз примерно в 5 раз, с увеличением  объема сусла до 10 л применяют  медные колбы Карлсберга.

Производственная стадия разведения дрожжей чистой культуры осуществляется в установке Грейнера – это самая усовершенствованная  и более современная установка, по сравнению с установками Ганзена  и Линднера. Преимущество этого аппарата состоит в том, что его можно  использовать для заводов различной  мощности, занимает небольшую площадь, можно проследить за процессом размножения  дрожжей, легко проверить микробиологические и органолептические показатели дрожжей, мойка и дезинфекция  оборудования не составляет больших  трудностей.

Для очистки дрожжей применяют  различные сита. Вибрационные сита с отверстиями 0,4-0,6мм дают возможность  отделить от жидких дрожжей, не разбавляя  их водой, хмелевые смолы и дубильно-белковые вещества. Густые дрожжи с содержанием 10-16% сухого вещества движутся по наклонному ситу от одного конца к другому. Они  проходят через сито, а хмелевые смолы и другие частички отстоя  отводятся в сторону. Производительность сит размером 630х1250мм – 100-150л в  минуту. /7/

Широко применяются для очистки  дрожжей 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 подают на ротационные сита, где они промываются водой. Загрязнения задерживаются на сите и смываются косой струёй воды, так что ротационное сито подходит под распределитель дрожжей всегда чистым. При таком смывании водой удаляются легковесные клетки и микроорганизмы. Расход воды равен 4-6-кратному объёму дрожжей, но потери дрожжей велики и могут даже превышать 20% сухого вещества. /7/

Брожение по периодической схеме  ведется в закрытых и открытых бродильных аппаратах. Наиболее распространены горизонтальные алюминиевые аппараты, применяемые как для главного брожения, так и для дображивания. Чистый алюминий, покрываясь тонкой оксидной пленкой, довольно устойчив против коррозии и не нуждается в дополнительном покрытии. Углеродистая сталь, из которой  также выполняют аппараты, как  материал вполне пригодна, однако она  нуждается в защитных покрытиях, так как при взаимодействии с  дубильными веществами и кислотами  пиву сообщается неприятный вкус и  темная окраска, пиво мутнеет. Танки для главного брожения оснащаются теплообменной поверхностью из расчёта 0,2м² на 1м³ вместимости, а также моющимися головками. /4/

Танки для главного брожения оснащаются теплообменной поверхностью, заполнение и опорожнение аппаратов производят снизу.

Преимущество периодического брожения состоит в том, что легко можно  определить органолептические показатели пива, изменение в поведении дрожжей; заполнение танков снизу дает малое  пенообразование и меньшие потери диоксида углерода. Кроме этого легче  следить за процессом брожения, стоимость  аппаратов меньше. К недостаткам  периодического способа брожения можно  отнести длительность процесса, низкий коэффициент использования технологических  емкостей, потребность в больших  охлаждаемых площадях, значительный объем работ по мойке и дезинфекции  оборудования.

Дображивание периодическим способом даёт возможность выровнять качество пива, получить более однородный вкус, цвет и химический состав продуктов. Но в течение двух суток аппарат  должен быть заполнен, т.к. в незаполненном  аппарате опасность инфицирования  пива и создаются неблагоприятные  условия для насыщения пива диоксидом углерода, вследствие его улетучивания. /1/

Сущность непрерывного батарейного  способа заключается в перемещении  с определенной скоростью бродящего  сусла и молодого пива в системе  соединенных между собой бродильных аппаратов для дображивания в  непрерывном притоке и оттоке пива из последнего аппарата. Необходимая  концентрация дрожжей в бродящем сусле обеспечивается непрерывным  поступлением дрожжей в головной аппарат системы из непрерывно действующего дрожжегенератора и дополнительным размножением дрожжей  в аппаратах  брожения. Способ непрерывного брожения и дображивания в герметичной  системе предусматривает использование  нестерильного сусла. Задавать дрожжи непосредственно из чана в чан  не рекомендуется. Полезнее хорошо их промывать и перед следующей  задачей оставлять на некоторое  время под водой. Промывка дрожжей  в ваннах с процеживанием через  сита является трудоемкой операцией  и пригодна только для небольших  заводов. /3/, /4/

Батарейный способ брожения и дображивания наиболее эффективен тем, что сокращается  продолжительность этих процессов. Продолжительность главного брожения сокращается с 7 до 4 суток, а дображивания – с 21 до 10 суток, уменьшается удельная металлоемкость аппаратуры по сравнению  с периодическим способом брожения в 1,3 раза. Однако увеличивается коэффициент  использования производственной площади  в 1,4 раза и невозможно проследить за отдельными стадиями брожения и дображивания.

Известен ряд способов полунепрерывного брожения. Интерес представляет доливной-перелевной способ брожения, состоящий в том, что охлаждённое сусло поступает  в закрытый бродильный аппарат с  мешалкой, в который добавляют 1л  дрожжей на 1гл среды. После появления  завитков, соединяют первый аппарат  со вторым и перепускают содержимое пополам. Затем оба аппарата заполняют  свежим суслом и аэрируют. Через 24ч  второй аппарат соединяют с третьим  и также перепускают содержимое пополам, доливают их свежим суслом, аэрируют, разбраживают их так до конца батареи.

При использовании этого способа  сокращается продолжительность  брожения, дрожжи более полно сбраживают сусло, но он требует большого внимания и наблюдений, повышенного контроля и строгое соблюдение режимов  брожения. /4/

Для ускорения производства пива наиболее рациональным является брожение и дображивание пива в одном аппарате цилиндро – конической формы. Внедрение таких аппаратов происходит быстрыми темпами.

Прежде ЦКТ конструировались с  произвольными размерами – до 40 м в высоту и свыше 10 м в  диаметре. Сегодня к их размерам походят осторожно. На основе практических и экспериментальных данных был  сделан вывод о т м, что в  случае охлаждения через рубашки  лучше не выходить за рамки определенных габаритных размеров.

Исследования показали, что на состав побочных продуктов брожения влияет высота сусла. Высота сусла в ЦКТ  не должна превышать 20 м, Однако существует довольно много ЦКТ с уровнем  сусла от 23 до 27 м. В настоящее время вместимость аппарата колеблется от 50 (высота 8м) до 1000м³ (высота 26м). При большой высоте столба сбраживаемого сусла в ЦКТ наблюдается сильная конвекция, способствуя его большему перемешиванию. Компактное осаждение дрожжей достигается охлаждением конусной части аппарата. При интенсивной аэрации сусла главное брожение при 13-14⁰С заканчивается за 7 суток, а дображивание – за 5-7 суток. Аппарат имеет, как правило, 4 охлаждающие рубашки – 3 на цилиндрической части и одну – на конической. В ЦКБА возможны также и другие системы охлаждения. ЦКТ размещают как вне помещения, так и внутри.