Технологічна схема виробництва з докладним описом її етапів, норм технологічного режиму

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Технологічна схема виробництва з докладним описом її етапів,     норм  технологічного режиму

  Виділяють такі основні стадії приготування пивного сусла (варильний цех) : очищення і дроблення зернопродуктів, затирання, фільтрування затору, кип'ятіння сусла з хмелем.

3.1.Склад обладнання варильного цеху 
  Основне і допоміжне обладнання  
Основне:  
1. Дробарка.  
2. Заторний апарат.  
3. Фільтр-прес.  
4. Сусловарильний апарат.  
Допоміжне:  
1. Насос  
2. Транспортер

   На підприємстві апарати варильного цеху розміщені так, що фільтр-прес  знаходиться дещо вище і поблизу сусловарильного котла, так що сусло тече через фільтраційну батарею в котел самопливом. В даний час всі апарати розташову ють на одному рівні.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологічна  схема варильного відділення:

  1´-бункер добового  запасу солоду;1´´-бункер добового  запасу несолодженої сировини;1-вальцева дробарка;2,-ваги;3-бункер для солоду;3´-бункер для несолодженої сировини;4-магнітний сепаратор;5,6-заторний апарат;7-фільтр-прес;8-варильний апарат;9-хмелевідділювач;10-збірник.

 

 

Очищений солод потоком 4 подають у бункер 1´ добового запасу солоду,а звідти на двовальцеву дробарку 1 і через ваги 2 подається у бункер дроблення солоду 3.

    Несолоджена сировина потоком 5 аналогічно через бункер несолодженої сировини 1´´ через ваги 2´ подається у бункер дроблення несолодженої сировини 3´.

   У апарат 5 набирають  розраховану кількість води потоком  1г нагріту до 40 ̊С,засипають дроблений  солод, несолоджений матеріал і задають ферментний препарат потоком 5.

   Заторна маса підігрівається  парою,яка подається в сорочку  апарату до 40-45̊ С і витримують  цитолітичну паузу протягом 20 хв. У цій паузі не крохмальні речовини гідролізують за участю цитолітичних ферментів. Надалі затір нагрівають до 50-52 ̊С і витримують білкову паузу протягом 30-40 хв. Швидкість нагріву -1̊ С за хвилину. При витримці пауз мішалку вимикають.

     У білковій  паузі протеолітичні ферменти  розщеплюють білки до амінокислот.  При цьому нагромаджується невелика  кількість пептидів,поліпептидів,які  необхідні для живлення дріжджів  і для надання пиву харчової  цінності.

    Після проведення  білкової паузи 1/3 затору(густу  її частину) перекачують потоком  6  у відварний апарат 6 для проведення  відварки. Відварку подачею пари  у сорочку апарату підігрівають  до 60-63 ̊С і витримують мальтозну  паузу 30 хв,в якій нагромаджується за участю амілолітичних  ферментів основний цукор-мальтоза.

    У подальшому  нагрівають затір до 70-72̊ С  і витримують оцукрюючу паузу,в якій проходить повністю гідроліз крохмалю до розчинення декстринів. Відварку кип´ятять для нейтралізації ферментів нагрівши до 100̊ С протягом 20 хв. Перекип´ячену відварку потоком 7 повертають у заторний апарат 5,нагріваючи нею основний затір до температури мальтозної паузи-60-63̊ С і в апараті 5 проводять процес нагромадження мальтози протягом 20-30 хв.

    Надалі піднімають  температуру до 70-72̊ С, витримують  оцукрюючи паузу інагрівають затір до 76-77̊ С для інактивації ферментів.Після проведення йодної проби на повноту оцукрення,оцукрюючи масу потоком 8 подають у фільтр-прес 7 для відділення солодової дробини,яка потоком 9 надходить на реалізацію,а освітлене сусло потоком 10 надходить у хмелеварильний апарт 8.

   Після зцідження половини сусла починається промивання дробини гарячою водою з температурою 76-78̊ С.Промивна вода з´єднується з основним суслом у сусло варильному апараті 8.Освітлене гаряче сусло нагрівають до 100̊ С і охмелюють за допомогою брикетного хмелю,який подається потоком 11.

     Хміль задають  у 3 заходи. Час кип´ятіння з  хмелем-2 год.Першу порцію хмелю -50% вносять після 20 хв кип´ятіння сусла,30%-за 20 хв до кінця кип´ятіння,20%-за 10 хв до кінця кип´ятіння.Охмлене пивне суло потоком 12 подають у хмелевідділювач 9,де з хмелевої дробини відділяється білковий відстій. Воно потоком 13 відправляється на реалізацію,а гаряче сусло збирається у збірнику 10 і подається потоком 14 на стадію охолодження і освітлення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2.Підготування  зернопродуктів

    При зберіганні і транспортуванні можливо забруднення солоду і несоложеної сировини. Тому перед подрібненням їх очищають від сторонніх домішок (дрібних камінчиків і металевих предметів). Для видалення пилу та залишків паростків солод пропускають через полірувальну машину. Несолоджену  сировину від великих і дрібних органічних домішок очищають за допомогою повітряно-ситового сепаратора, від мінеральних домішок за допомогою каменевіділювальної  машини. Для видалення металомагнітних домішок зернопродукти пропускають через магнітний сепаратор з електричними або постійними магнітами.

 Очищення солоду.

    Солод, що відлежався, містить залишки паростків, пил, волокна, металевий пил і інші домішки. Для їх відділення використовують магнітний сепаратор.

    У солоді, що поступає у виробництво, зустрічаються різні дрібні металеві предмети (цвяхи, шматочки сталі, продукти корозії і ін.), які проходять через сита полірувальної машини. Ці домішки віддаляються за допомогою сепаратора з постійними магнітами.

Дроблення солоду.

Щоб повніше екстрагувати з солоду екстрактні речовини, його подрібнюють. Зерно ячмінного солоду покрите оболонкою (лушпиння),яка погіршує смак пива, але є хорошим матеріалом для фільтрування затору і зменшує перехід в сусло небажаних речовин. Тому при дробленні солод не розмелюють, а роздавлюють, зберігаючи оболонку зерна в більш-менш цілому вигляді, а з ендосперма прагнуть отримати максимальну кількість дрібної однорідної крупи.

Оптимальний помел солоду повинен забезпечити максимально  можливий вихід екстракту і достатньо високу швидкість фільтрування сусла. Склад помелу залежить від якості солоду і способу його затирання.

    На Львівській пивоварні солод подрібнюють на двовальцевій  дробарці, що працює з однаковою частотою обертання вальців. У  результаті такого подрібнення суміш подрібненого солоду та несолоджених матеріалів являє собою суміш часточок,розділених за зовнішніми  ознаками на лузгу,крупну крупку,дрібну крупку і борошно.

  3.3.Затирання  
   Метою затирання є екстрагування розчинних речовин солоду і несолодженої сировини є перетворення нерозчинних речовин в розчинні з подальшим переведенням їх у розчин під дією ферментів солоду і застосовуваних ферментних препаратів.  

   На Львівській пивоварні використовують одновідварочний спосіб.   При кип'ятінні відбуваються клейстеризація крохмалю, подальше перетворення проміжних продуктів гідролізу крохмалю, коагуляція і осадження частини білків, інактивація ферментів, знищення мікроорганізмів, утворення меланоїдинів.

     Процеси, що відбуваються при затирання на перших стадіях затирання                                                                         В розчин переходять вуглеводи, частково білки і продукти їх гідролізу, пектинові, дубильні і гіркі речовини, ферменти і мінеральні солі, складові 10-15% сухих речовин солоду,у несолоджену сировину - в 2-3 рази менше. Основні ж компоненти зернопродуктів - крохмаль і білки нерозчинні. Тому їхнє переведення в розчинний стан здійснюється в результаті направленої дії ферментів.  
  При затирання крохмаль проходить три стадії: клейстеризації, розрідження і оцукрювання. Власне гідроліз крохмалю (оцукрювання) представляє собою розрідження крохмального клейстеру, яке супроводжується накопиченням у середовищі декстринів, мальтози і глюкози, в силу чого сусло має солодкий смак.  
Гідроліз крохмалю схематично можна представити в наступному вигляді:   Крохмаль → Амілодекстрини → Еритродекстрини → Ахродекстрини → Мальтодекстрин → Мальтоза → Глюкоза.   Процес оцукрювання контролюється за допомогою йодної реакції, так як крохмаль і декстрини дають різний колір з йодом: крохмаль і амілодекстрини - синій, еритродекстрини - червоно-бурий, ахродекстрини та інші продукти гідролізу колір йодного розчину не змінюють. У бродильному виробництві термін «оцукрювання» означає не процес перетворення крохмалю в цукру, а зникнення забарвлення йодного розчину.  До гідролізу крохмалю при затирання висувають такі вимоги: сусло не повинно містити аміло-і еритродекстринів, але крім мальтози в суслі повинні міститися ахро-і мальтодекстрини, які надають пиву повноту смаку і підвищують його в'язкість.  
   При правильно проведеному затирання повинно утворитися 20-30% декстринів і 70-80% мальтози, до якої відносяться всі продукти гідролізу крохмалю, що володіють редукуючої здатністю, у перерахунку на мальтозу. Продукти гідролізу некрохмальних полісахаридів підвищують вихід екстракту, знижують в'язкість розчину, сприятливо впливають на смак пива, утворення піни та її стійкість.  
   Цитолітичні ферменти гідролізують геміцелюлози і гуммі-речовини, що входять до складу клітинних стінок зернової сировини. При цьому утворюються декстрини, глюкоза, ксилоза та арабіноза.   Гідроліз некрохмальних полісахаридів залежить від дії протеолітичних ферментів на білок, з яким ці речовини пов'язані.Білки, як і крохмаль, починають гідролізуватися в процесі солодорощення. Їх гідроліз відбувається під дією ендопептидаз солоду. Ферментативне розщеплення білків можна представити у вигляді такої схеми: Білки → альбумоз → Пептони → Поліпептиди → Пептиди → Амінокислоти. При затирання в сусло повинно переходити близько 35% білків від загального вмісту в зернопродуктах.  
  Рекомендується таке співвідношення фракцій продуктів гідролізу білка (%): А: В: С = 25:15:60. Високомолекулярні продукти гідролізу білка (фракція А) впливають на стійкість пива. Пептони та поліпептиди (фракція В) зумовлюють утворення піни пива, а пептиди й амінокислоти (фракція С) необхідні для харчування дріжджових клітин. Недостатній гідроліз білка призводить до різкого зниження органолептичних властивостей пива та його стійкості при зберіганні. При затирання протікають численні неферментативні процеси: екстракція утворюються розчинних речовин, освітлення  меланоїдинів, часткова коагуляція білків і ін. 
   Основними факторами, що впливають на вихід екстракту та його склад, є співвідношення фермент: субстрат, тривалість процесу, температура і рН затору.  
Зі збільшенням концентрації затору ферментативні реакції сповільнюються. Тому концентрація затору зазвичай не перевищує 16%.Вплив температури при затирання обумовлено температурним оптимумом і термостабільністю ферментів. Так, при 63 ° С утворюється велика кількість мальтози і мало декстринів. З підвищенням ж температури до 70 ° С гідроліз крохмалю протікає швидше, але внаслідок інактивації β-амілази накопичуються переважно декстрини.   Оптимум рН для дії ферментів залежить від температури середовища. Як правило, з підвищенням температури підвищується і рН-оптимум. Так, для спільного дії амілаз при температурі затору 65 ° С рН-оптимум становить 5,6.  
Зі збільшенням тривалості затирання в суслі накопичуються низькомолекулярні продукти гідролізу крохмалю та білків. 

  Підкислення затору

   Підкислення затору сприяє переходу екстрактивних речовин зернової сировини в сусло і покращує смакові властивості пива.  Затирання має на меті - знизити рН затору до оптимальної величини, рівної 5,3-5,5, при якій ферментативні процеси проходять більш активно, ніж при більш високому рН. Концентрація водневих іонів впливає на процеси затирання і коагуляцію білків при кип'ятінні. Вона сприяє освітленню сусла і пива, збільшує вихід екстракту. Найбільш поширений і простий спосіб - підкислення затору молочною кислотою з розрахунку 0,06-0,09% до маси затертого сировини у перерахунку на 100%-ву кислоту.

  3.4.Фільтрування затору

  На Львівській пивоварні використовують фільтр-преси нового покоління (Mash filters) «Meura 2001»(Бельгія) (рис.3.4.1).

Рис. 3.4.1. Фільтр-пресс 2001 — мембранно- камерний модуль и гратчасті плити:

1-модуль; 2 — плити з ребрами; 3 — тугі мембрани з пластмаси; 4 — шланговий з´єднуючий патрубок для стиснутого повітря; 5 — рами; 6 — плита; 7 — канал для подачі затора; 8 — канал для відводу сусла; 9 — фільтраційна серветка

   Процеси, що відбуваються при фільтруванні затору

  Чинники, що впливають  на швидкість фільтрування. Процес  фільтрування — найбільш тривалий  в технології приготування заторів.  Його тривалість залежить від  якості солоду, складу роздробленого  помелу, висоти шару дробини, температури  затору. Має також значення якість  води. Але основним чинником, що  впливає на швидкість фільтрування, є в'язкість, обумовлена вмістом  високомолекулярних білкових фракцій,  декстрину, β-глюкана, колоїдів і інших речовин.

Утилізація дробини

Після відділення сусла залишається  значна кількість пивної дробини. Зазвичай її використовують як високоякісного корму для домашніх тварин. Поживна  цінність дробини становить приблизно  одну п'яту від поживності ячменю - велика кількість речовин вимивається  з неї під час затирання.  На відміну від натурального зерна пивна дробина набагато краще засвоюється організмом. У ній практично немає вітамінів, досить багато білка і цукрів. На думку чеських фахівців, за вмістом білків дробина наближається до бобових, а крохмальних речовин у ній більше, ніж у висівках.  Вміст сухих речовин у дробини може становити 19-36% залежно від використовуваної системи відокремлення сусла. Тому для її збереження на тривалий час її піддають сушінню.

  Волога дробина падає  з вигрузної шахти фільтр-преса на розташований під ним транспортер для дробини (рис.3.5.1).

Рис. 3.5.1. Транспортер для дробини:

 
1- Приймальна воронка для дробини; 2 - шнек для дробини; 3 - зворотний клапан; 4- трубопровід до силосу для дробини

    Розташований в нижній частині транспортера шнек переміщає дробину до випуску. При цьому дробина кілька ущільнюється. Після проходження шнека дробина з допомогою стисненого повітря переміщається по трубопроводу порціями і потрапляє в силос для дробини(рис.3.5.2) 
   Відділення дробини від транспортуючого повітря відбувається в повітревідділювачах. Дробина падає вниз в силос і за допомогою транспортного шнека перевантажується в автотранспорт. Пристрій для відвантаження захищено від промерзання. Відвантажену кількість дробини вимірюють. 
  Якщо дробину не вдається продати відразу, її слід висушувати. Для цього використовують сушарку для дробини, де останню висушують до вологості 10-12%. Дробина переміщається шнеком до секції для пресування, яка складається з конічного прес-шнека з перфорованою ситовою сорочкою. Потім зневоднена дробина подається в сушарку, а з неї через шлюзовий затвор барабанного типу. Витрата пари складає 1,25-1,36 кг / кг випареної з дробини води.

Рис. 3.5.2. Силос для дробини: 

1 - впуск дробини; 2 - покажчик рівня; 3 – лопатевої шнек; 4 – шнек для дробини; 5- випуск дробини

   3.6.Кип'ятіння сусла з хмелем

     Надалі сусло піддають кип'ятінню з хмелем. За конструкцією ці апарати аналогічні заторними і являють собою зварний циліндричний резервуар з паровою сорочкою, сферичним днищем і кришкою, що забезпечує інтенсивну кругову циркуляцію киплячого сусла. Для того, щоб оберегти сусло від інфікування і максимально продовжити активність ферментів, його температуру в сусловарильному апараті підтримують у межах 73-75 ° С. Сюди ж надходять і промивні води. Після набору перевіряють повноту оцукрювання пробою на йод. При негативній реакції в сусло додають 0,5% витяжки з наступного затору або ферментні препарати і витримують при температурі не вище 75 ° С до повного оцукрювання.  Сусло кип'ятять тільки після заповнення сусловарочного апарату. Для проведення подальших стадій технологічного процесу приготування пива потрібна біологічна чистота сусла, від якої залежить стійкість кінцевого продукту. Для цієї мети достатня тривалість кип'ятіння 20-25 хв, однак на практиці сусло кип'ятять близько 1,5-2 години (не більше). Тільки тривале кип'ятіння сусла дозволить закріпити потрібне співвідношення окремих фракцій білкових речовин, згортання деяких нестійких білкових речовин у вигляді великих пластівців, які в подальшому випадуть в осад і приведуть до освітлення сусла. При кип'ятінні з хмелем сусло упарюють до потрібного змісту сухих речовин при швидкості випаровування води 5-6% в год до маси сусла. Одночасно відбуваються стерилізація сусла, стабілізація та ароматизація його складу гіркими речовинами хмелю, коагуляція (згортання) деякої частини розчинених білків. Повністю інактивуються ферменти. Дубильні речовини хмелю, добре розчинні у воді, мають здатність осаджувати білки, в тому числі і не обложені дубильними речовинами солоду. Великі пластівці згорнутого білка осідають, захоплюючи частки каламуті, сусло освітлюється. Найбільш інтенсивно сусло кип'ятять в середині варіння. На початку варіння намагаються уникнути сильного спінювання, а в кінці - гарантувати гарну освіту пластівців.  
   Таким чином, для поліпшення смаку пива рекомендується спочатку кип'ятити сусло без хмелю, тоді на білки будуть діяти тільки дубильні речовини солоду. При додаванні хмелю до сусла, частково звільненому від білків, воно набуває сильний хмільний аромат, але без брутальної гіркоти. Якщо ж в сусло додавати хміль на початку кип'ятіння, то дубильні речовини солоду, як більш слабкі, не взаємодіють з білками і залишаються в розчині, надаючи сусла грубуватий смак.  
Закінчення процесу кип'ятіння сусла визначають за вмістом сухих речовин у ньому, згортання білково-дубильних речовин, утворення пластівців і прозорості гарячого сусла.