Технология производства пива

К преимуществам аппарата можно  отнести малую занимаемую производственную площадь, автоматизацию процесса, снижение капитальных затрат на строительство, увеличение производительности предприятия  из-за ускорения брожения, возможности  совмещения главного брожения и дображивания в одном аппарате, снижение потерь пива, легкий отъем дрожжей, лучший сбор диоксида углерода, меньшая стоимость  мойки и дезинфекции.

К недостаткам применения ЦКТ относится сокращение сроков получения пива, что приводит к увеличению объема одной партии пива; ввиду больших сбраживаемых объемов и отсутствия перемешивания в заполняемом аппарате процесс сложно контролировать. /7/

Для получения продукта стабильного  качества необходим постоянный контроль сырья и параметров процесса. При  ускоренных режимах процесса могут  возникнуть проблемы с высокой концентрацией  в пиве диацетила. Трудно достигаются  органолептические показатели пива, стоимость аппаратов более высокая  по сравнению с горизонтальными.

В пивоварении для фильтрования применяют следующие виды фильтров: намывные, пластинчатые фильтр-прессы, камерные фильтры, чашечные и мембранные. На данном этапе масс-фильтры довольно редко применяются, т.к. требует высоких затрат ручного труда, значительных затрат энергии для промывки массы, малую поверхность фильтрования и низкую производительность фильтра.

Намывные фильтры – это фильтры, в которых фильтрование происходит через специальное фильтрующее  средство, намываемое на фильтрованные  перегородки. Различают два этапа  процесса фильтрования: нанесение фильтрующего слоя и фильтрование с текущим  дозированием. Кизельгуровое фильтрование происходит через мелкоячеистую  ткань или через другую фильтрующую  перегородку с мелкими отверстиями. Если наносить только тонкий кизельгур, то он проникал через подложку не задерживаясь, и пиво становилось бы ещё мутнее, чем было раньше. Первая фаза фильтрования – нанесение 1-го и 2-го предварительных слоёв и начало текущего дозирования – имеет особое значение в связи с возможностью попадания кислорода и ухудшения качества пива, поэтому применяют только деаэрированную воду, биологически чистую воду, что вызывает большие затраты. Также необходимо отметить: намывные фильтры требуют очень бережного отношения, что вызывает некоторые технологические неудобства; большая вероятность попадания кислорода, что приводит к помутнению пива и его нестабильности;  очень большой расход воды при нанесении слоёв; возникают технологические трудности при быстром наполнении фильтра – возникают трещины и завихрения. /7/

Под пластинчатым фильтр-прессом понимают фильтр, который состоит только из пластин. Между этими пластинами укладываются фильтрующие слои, через которые происходит фильтрация. Пиво подводят сверху и снизу к каждой второй пластине, проникает через фильтркартон, и отводится из соседней пластины. Таким образом, между каждой плитой расположен фильтрующий слой. Достоинством этого фильтра является следующее: фильтры применяются для грубого, осветляющего, тонкого или стерилизующего фильтрования, одновременно может фильтроваться большое кол-во пива, такой фильтр гарантирует полное удаление дрожжей из пива, содержится высокоэффективный фильтрационный слой, достигается высокая фильтрация. Наряду с достоинствами есть и недостатки: фильтркартон можно промывать только противотоком, занимает много места и трудоёмок, воздух должен вытесняться, работу фильтра нельзя автоматизировать и необходимо мыть вручную, производственные расходы относительно высоки. Но несмотря на это, фильтр-прессы самые эффективные. /7/

Данные фильтры применяют для  отделения мелких примесей. Для грубого фильтрования молодого пива применяют сепараторы различных марок: ВВС-2, ВВС-2М, ВПО, ВСП, А1-ВСО. /2/

Сепараторы ВВС-2М и А1-ВСО  используют для осветления молодого пива, содержащего большое количество дрожжевых клеток (до 100 млн/мл). сепараторы герметизированы с целью предотвращения потерь диоксида углерода. Более мощные сепараторы, по производительности, ВСС-2М. Они имеют пульсирующую выгрузку, производительность 600-700 дал/час. Сепарация на производится под давлением 0,3 МПа на сепараторах ВВС и 0,5 МПа на сепараторах типа А1-ВСО. Производительность сепаратора ВСП - 300 дал/час, а марки ВПО – 600 дал/час. В процессе работы сепараторов создаётся напор, достаточный для подачи пива на фильтр и преодоления его сопротивления. /2/

Осветление пива осуществляется на специальных осветляющих центрифугах, называемых центробежными сепараторами. Сепараторы для осветления пива изготавливают  производительностью от 100 до 600 дал/ч с потребной мощностью 5 кВт.

Если пиво потеряло углекислый газ  из-за избыточного давления или повышенной температуры, может возникнуть необходимость  восполнить в пиве перед его  розливом содержание диоксида углерода. Этот процесс называется карбонизацией. Поскольку карбонизатор включен в линию после фильтра, то санитарное состояние его должно быть на должном уровне, для этого нужен повышенный контроль, чтоб не произошло инфицирование, поэтому пивовары заинтересованы в том, чтобы по возможности обойтись без карбонизатора.

Насосы, предназначенные для перекачивания  пива, должны отвечать следующим требованиям: работать при разном противодавлении  и быть саморегулирующими, не создавать  турбулентности в струе пива и  не вызывать вспенивания и дегазации  его. Снижение давления, резкие толчки в процессе перекачивания пива вызывают потери углекислоты и, следовательно, ухудшают качество напитка. Для перекачивания  пива при постоянном давлении применяются  поршневые, роторные насосы с вращающимися поршнями, пластинчатые, винтовые и  центробежные  и насосы

В настоящее время в пивоварении  все машины и установки изначально проектируются таким образом, чтобы  они были приспособлены к  системе  безразборной мойки: системе CIP. Тем самым современное оборудование пивоваренного производства полностью исключает мойку вручную – от варочного цеха до линии розлива. Независимо от подобного решения на каждом пивоваренном заводе присутствуют такие элементы, как изгибы туб, муфты, клапаны и пр., которые не могут быть включены в циркуляционный контур. Чтобы иметь возможность в достаточной степени мыть и дезинфицировать и эти детали, существуют специальные ванны с дезинфицирующим раствором, куда можно помещать подобные элементы. На некоторых предприятиях встречаются также удлиненные ванны для дезинфекции и обеззараживания шлангов. Станция CIP включает в себя следующие емкости: один танк для свежей воды; танк для оборотной воды; танк для дезинфицирующего раствора или горячей воды; танк для раствора кислоты; танк для щелочного раствора; циркуляционный насос и другую арматуру. В качестве примера можно привести следующую последовательность операций: первичное ополаскивание водой; вытекание воды 1-3 мин; мойка щелочным раствором в режиме циркуляции при концентрации 1-2% и температуре 70ºС 30-50мин; вытекание раствора щелочи 1-3 мин; промежуточное ополаскивание водой 4-5 мин; вытекание воды 1-3 мин; мойка 1-2% раствором азотной кислоты 10-15 мин; вытекание раствора кислоты 1-3 мин; промежуточное ополаскивание водой 2-3 мин; вытекание воды 1-3 мин; промывка дезинфицирующим раствором 15-20 мин; вытекание раствора 1-3 мин; ополаскивание свежей водой 3-5 мин; вытекание воды 1-3 мин. Таким образом, вся программа длится 1-2 час. /7/

Осветленное пиво представляет собой жидкость, пересыщенную диоксидом углерода. Для восстановления ранее достигнутого пересыщения пива диоксидом углерода необходимо выдержать пиво определенный срок под давлением, благодаря чему достигается стабилизация диоксида углерода в нем и сохраняется ранее достигнутое качество пива. Поэтому осветленное пиво, предназначенное для розлива, сначала поступает в приемные сборники – фарфасы. Наличие приемных сборников создает определенные удобства в работе. При достаточном числе таких сборников осветление пива протекает независимо от возможностей розлива. Кроме того, создаются благоприятные условия при работе разливочных линий в две смены и обеспечивается возможность одновременного розлива нескольких сортов пива, а также переключения розлива с одного сорта на другой./7/

2.  Описание технологической схемы производства

Разведение ЧК дрожжей производится в установке Грейнера, которая  состоит из стерилизатора (поз. 4) ,  малого бродильного  цилиндра (поз. 3) , сосуда для маточных дрожжей (поз. 2) , аппарата  предварительного брожения (поз. 5). Установка Грейнера устанавливается  для заводов различной мощности, в соответствии с чем, на данном пивоваренном заводе устанавливаются одну установку.

Для разведения чистой культуры дрожжей  аппараты стерилизуют острым паром. Горячее сусло перекачивается из варочного отделения на охлаждение. Охлаждение осуществляется в пластинчатом теплообменнике (поз. 1). После охлаждения стерилизатор (поз. 4) наполняют горячим  суслом из пластинчатого теплообменника (поз. 1) сусла. Стерилизуют в течении 1 часа и охлаждают его до 8-12^оС холодной водой, затем передают в аппарат предварительного брожения (поз. 5) и малый бродильный цилиндр (поз. 3), в который вносят из сосуда для маточных дрожжей (поз. 2) разводку чистой культуры. После размножения содержимое цилиндра передают в аппарат для предварительного брожения (поз.5), откуда чистая культура дрожжей сжатым воздухом передавливается в ток сусла, поступающего на брожение.

По классической схеме  на брожение сусло поступает в  бродильные танки (поз. 15), куда насосом (поз. 10) задаются дрожжи. Далее молодое пиво насосом (поз. 16) перекачивается в танки для дображивания (поз. 17). Готовое пиво насосом (поз. 19) через смесительный фонарь (поз. 18) подают на фильтрацию.

В ЦКБА (поз. 20) подается сусло, охлажденное до 10^оС в отделении охлаждения сусла. Сначала аппарат заполняют на 2-3% от его вместимости неаэрированным суслом, затем насосом (поз. 10) вводят дрожжи из монжю (поз.9), после этого ЦКБА заполняют до рабочего объёма аэрированным суслом. Воздух для этого очищают на фильтре (поз. 23), который затем поступает в аэратор (поз. 22) , где сусло насыщается кислородом до содержания растворимого кислорода в сусле 5-6 мг/дм³. После заполнения ёмкости (поз. 20) температура среды в течение 2 суток самопроизвольно повышается до 14^оС. В этих условиях сусло выдерживается 3 суток. Диоксид углерода, выделяемый при брожении, направляется для утилизации и повторного использования на технические нужды. После достижения конечной степени сбраживания (через 5-6 суток) проводится резкое охлаждение конической части аппарата до –2 ^оС, в результате дрожжи осаждаются. Процесс осаждения продолжается 2 суток. В цилиндрической части аппарата в течении 3 суток поддерживается температура 12-14^оС, а в нижней части – 10-13^оС. Затем включается подача рассола во все пояса рубашек на цилиндрической части ЦКБА и температура  всего объема пива снижается до +2 ^оС. Длительность созревания пива после достижения конечной степени сбраживания составляет 5-7 суток. На 10-е сутки брожения рабочие дрожжи перекачиваются насосом (поз. 24) в монжю (поз. 9) для последующего использования, а осадочные дрожжи через монжю (поз. 9) – в сборник (поз. 12). После снятия дрожжей осуществляют промывку и карбонизацию пива диоксидом углерода в течение суток, затем пиво выдерживают еще одни сутки при 0-2°С. Готовое пиво насосом (поз. 21) перекачивается на фильтрацию.

После снятия дрожжей осуществляют промывку  ЦКБА.  Мойка аппарата производится моющей головкой, установленной  в верхней части аппарата.

Для мойки и дезинфекции ЦКТ  и бродильных танков в резервуаре (поз. 32)  готовят рабочий раствор, куда насосом (поз. 31)  задаётся концентрированный  дезинфектор из бака (поз. 30). Приготовленный раствор через фильтр и ловушку (поз. 33) насосом (поз. 34)  направляют к моющим головкам. После мойки  рабочий раствор  насосом (поз. 37)  возвращается в сборник отработанной щелочи (поз. 36), далее раствор снова  перекачивают в резервуар (поз. 32), откуда он поступает в фильтр-ловушку (поз. 33). Чистая и обеззараженная вода из резервуара (поз. 35)  насосом (поз. 34)  передаётся для мойки и ополаскивания  танков.

Рабочие дрожжи после окончания  брожения от ЦКБА (поз. 20) насосом (поз.24) и от танков (поз. 15) и (поз. 17) с помощью  вакуума, создаваемого вакуум-насосом (поз. 8) собирают в монжю вакуум-сборника (поз. 9), затем сжатым воздухом передавливают на вибросито (поз. 6) для очистки. Очищенные рабочие дрожжи поступают в монжю (поз. 9) на хранение, для этого их заливаются охлажденной водой температурой 1°С. Вода для заливки дрожжей охлаждается в сборнике (поз. 7). Осадочные дрожжи через монжю (поз. 9) сжатым воздухом передавливают в сборник (поз. 12), затем подаются на фильтр-пресс (поз. 13), где происходит отделение пива от дрожжей. Фильтрованное пиво через сборник (поз. 14) и дрожжи отправляют на реализацию.

После окончания брожения сброженное пиво насосами (поз. 19) и (поз. 21) подаётся на сепаратор (поз. 25) для отделения  от дрожжей и грубых примесей. Затем  пиво поступает на фильтр-пресс (поз. 26) для отделения мелких примесей. Осветлённое пиво охлаждается до 1-4^оС на пластинчатом охладителе (поз. 27). Недостаточно насыщенное пиво после охлаждения подвергается дополнительному насыщению СО₂ в карбонизаторе (поз. 28). Готовое пиво собирается в сборниках (поз. 29), откуда подаётся на розлив.

3. Расчёт продуктов

В производстве выбранных сортов используется сырье  по качеству отвечающее ГОСТам:

ГОСТ 5060-86 – Ячмень пивоваренный;

ГОСТ 21947-76 – Хмель;

ГОСТ 29294-92 – Солод светлый;

ГОСТ 29294-92 – Солод карамельный;

ГОСТ 29294-92 – Солод третикалевый;

ГОСТ 2874-82 – Вода питьевая;

ГОСТ 62-92-93 – Крупа рисовая;

ГОСТ 21-94 – Сахар.

По заданию  производительность завода: 2,9 млн. дал  пива в год, а ассортимент продукции  представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Ассортимент пива