Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЛЕКЦИИ 6 (часть 2) ТЕХНОЛОГИЯ ПИВА
1 Приемка ячменя
Ячмень поступает на производство по железной дороге и автотранспортом. Доставленное сырье принимают по количеству и качеству.
Поступившие с сырьем вагоны направляют на весовую, где взвешивают на железнодорожных весах. Затем от каждой партии сырья лабораторией отбирается проба для контроля на соответствие требованиям нормативной документации.
2 Очистка, сортирование и хранение ячменя
Ячмень, поступающий на завод, содержит различные примеси и в таком виде непригоден для хранения и соло доращения. Поэтому при приемке его очищают от наиболее грубых примесей.
Зерно, доставляемое на завод автомобильным и железнодорожным транспортом, поступает в прием ный бункер, откуда ленточным транспортером и элеватором (норией) подается в промежуточный бункер. Из него зерно через автоматические весы и магнитный сепаратор поступает в воздушно-ситовой сепаратор, где и проводится первичная очистка. Очищенное и взвешенное на весах зерно накапливается в бункере и затем элеватором и транспортером подается в силосы на хранение.
Зерно с повышенной влажностью после первичной очистки из бункера элеватором (норией) направляют через бункер в зерносушилку. Подсушенное зерно собирается в бункере и оттуда поступает в силосы на хранение.
Перед подачей в солодовню зерно очищают повторно. Для этого его из силосов транспортером и норией подают через бункер и весы в воздушно-ситовый сепаратор, а затем в триер, где отделяются короткие и шаровидные примеси (семена сорняков, по ловинки зерен), а также длинные зерна овса и овсюга. Очищенное зерно разделяют на сорта по величине зерен на сортирующих ситах. Зерно I и II сортов проходит весы и накапливается в бункерах, откуда затем расходуется на производство солода. Перед переработкой зерно пропускают через магнитный сепаратор, где отделяют метал лические примеси.
Для отделения легких примесей (пыль, полова, частицы стеблей и др.) производят очистку ячменя в воздушно-ситовом сепараторе.
Сквозь поток зерна продувают струю воздуха. Легкие примеси захватываются струей воздуха и выносятся из зерновой массы. Для этого применяются воздушно-ситовый сепаратор, состоящий из набора сит, вентилятора и корпуса.
Очистка зерна проводится следующим образом. Зерно, поступаю щее в приемную коробку, равномерно распределяется по ширине сепаратора шнеком и задвижками и тонким потоком течет вниз по каналу , где проветривается струей воздуха. Попадая на сита, оно освобождается от грубых примесей и мелких примесей. Очищенное зерно сходом идет с сита в канал, где проветривается еще раз.
При первичной очистке зерна отделяются в основном грубые при меси, поэтому производительность сепаратора в 3-4 раза выше, чем при более тщательной вторичной очистке зерна.
Для отделения примесей, отличающих ся от целых зерен ячменя длиной, используют триеры.
Рабочим органом в триере является цилиндр с ячейками, выби рающими короткие частицы или отделяющими основную культуру (ячмень) от длинных зерен овса или овсюга.
Цилиндрический триер представляет собой горизон тальный цилиндр, на внутренней поверхности которого имеются ячейки и шнек. Цилиндр и шнек жестко связаны между собой и вра щаются одновременно. Лоток сво бодно подвешен на валу шнека и может устанавливаться под нуж ным углом. Зерно поступает в ци линдр с торцовой стороны через приемную коробку. При вращении цилиндра зерна заполняют ячейки и поднимаются на некоторую вы соту; длинные частицы, не укла дывающиеся в ячейках полностью, при малом угле подъема, выпадают из них, возвращаются в зерновую массу и выводятся в конце цилиндра. Короткие частицы, целиком укладывающиеся в ячейках, удерживаются в них, поднимают ся выше и выпадают лоток. Для выделения половинчатых зерен и шаровидных примесей диаметр ячеек триера предусмотрен 6,25-6,5 мм, а для выделения овса или овсюга 9,5-10 мм.
Далее производят разделение зерна по сортам. Для деления ячменя на три сорта используют цилиндрические сита с продолговатыми отверстиями шириной 2,2 и 2,5 мм. Проходом через первое сито с шириной отверстий 2,2 мм идут щуплые зерна (III сорт); сквозь второе сито проходят зерна средней величины (II сорт); а наиболее крупные и тяжелые зерна (I сорт) поступают сходом с этих сит.
В машине для сортирования ячменя, сортируемое зерно непрерывно подается через приемное отверстие 2 внутрь вращающе гося барабанного сита. Под барабаном расположены два шнека которыми отводится ячмень III и II сорта. Каждый шнек перекрыт клапанами во избежание смешивания рассортированного зерна, застрявших зерен сито очищается щетками.
Зерно, поступающее в переработку, очищают от кусочков проволоки, металлической окалины, гвоздей и др. на электромагнитном сепараторе.
Перед проращиванием ячмень замачивают в воде. При этом удаля ются оставшиеся после очистки и сортирования легкие зерновые и не зерновые примеси. Зерно при замачивании дезинфицируют и до водят до влажности, оптимальной для солодоращения.
3 Мойка и дезинфекция зерна.
Мойку зерна и замачивание осуще ствляют в открытых замочных аппаратах, оборудованных водяной и воздушной коммуникациями для подачи свежей воды и сжатого воз духа, устройствами для аэрации, перемешивания и перекачивания зерна.
Замочный аппарат для солодовни перио дического действия пред ставляет собой цилиндри ческий сосуд с коничес ким дном. На поверхности конического днища ук реплены кольцевые барботерные кольца, к кото рым по воздуховодам подводится сжатый воздух под давлением до 0,3 МПа для перемешивания и мойки зерна. В центре укреплена труба для перекачивания вверх, снизу в расширенный конец этой трубы введена трубка для подачи сжатого воздуха. На верхнем конце трубы установлено сегнерово колесо для равномерного распределения зерно-водной смеси по поверхности.
В нижней конической части аппарата имеется решетка для за держания зерна при спуске воды через трубу.
На верхней кромке аппарата сделан вырез, через который слива ется грязная вода с всплывшими легковесными зернами (сплавом).
При мойке зерно постепенно засыпают сверху в аппарат с водой. Снизу через решетку подают воду, а через барботерные кольца пропускают сжатый воздух. Загрязненная вода, легковесные зерна примеси вытесняются через верхний вырез в ловушку.
Центральная труба предназначена для водовоздушного перека чивания зерна снизу вверх. При подаче сжатого воздуха в ней образу ется смесь воды, зерна и пузырьков воздуха, которая имеет почти в 2 раза меньшую плотность, чем окружающая трубу смесь воды зерна. Поэтому такая зерно-водо-воздушная смесь легко поднимается вверх в сегнерово колесо, вращающееся вокруг своей оси, и равно мерно распределяется по сечению аппарата.
Замоченное зерно спускают из аппарата по трубе, закрываемой задвижкой.
Вместимость и число замочных аппаратов определяются производительностью солодовни. Полная вместимость замочных аппаратов принимается из расчета 2,3-2,4 м3 на 1 т сухого ячменя, так как при замачивании объем ячменя увеличивается примерно на 45%, кроме того, должен быть запас объема 5-10% для перекачивания.
При замачивании зерно должно быть предваритель но промыто. Для этого чистый замочный аппарат на 1/3 объема запол няют водой и тонкой струей засыпают туда зерно, доливая аппарат водой с таким расчетом, чтобы уровень ее был выше зерна. Смесь воды и зерна при этом интенсивно перемешивают сжатым воздухом.
Первая вода предназначена для промывания зерна, в ней оно находится 1-1,5 ч. За это время всплывают легкое зерно и примеси, кото рые тут же удаляются. После этого ячмень моют вторично, вытесняв первую грязную воду чистой, подаваемой снизу. Промывание зерна аппарате продолжается до тех пор, пока оно не станет чистым. Затем воду в аппарате добавляют концентрированные растворы дезинфици рующих веществ и оставляют зерно на 2-3 ч. В зимнее время рекомен дуется использовать замочную воду температурой 20-25°С.
Для дезинфекции применяют также 0,15%-ный раствор щелочи NаОН). Это благоприятно отражается и на качестве замачивания,так как щелочная среда разрыхляет оболочку зерна, что способствует экстрастрагированию полифенольных и горьких веществ из оболочки и улучшает вкус пива. При этом разрушаются и удаляются Знтоцианогены, являющиеся частью полифенольных веществ, и ло кализованные в клет ках алейронового слоя красящие вещества. По этому замочная вода сильно окрашивается.
Для того, чтобы обеспечить подачу зерна в замочные аппараты и выгрузку его из них самотеком, отделение для замачивания ячменя размещают между зернохранилищем и солодовней.
4 Замачивание ячменя
Замачивание промытого и продезинфицированного ячменя про водят воздушно-водяным способом, в непрерывном потоке воды и воздуха, оросительным и воздушно-оросительным способами при температуре не ниже 12°С и не выше 17°С.
При воздушно-водяном замачивании зерно попеременно находится то под водой (водяное замачивание), то без нее (воздушное замачи вание). Такое чередование повторяется через каждые 3-6 ч.
Для поддержания аэробного дыхания через зерно каждый час в течение 10 мин продувают воздух независимо от того, находится ли оно под водой, или на воздухе. Через 8 ч зерно вместе с замоч ной водой перемешивают сжатым воздухом в течение 40 мин, перекачивая смесь через центральную трубу замочного аппарата. К моменту выгрузки зерна из аппарата температура последней воды должна быть не выше 15°С и подают ее непрерыв ным потоком в течение 2 ч.
При замачивании объем зерна увеличивается на 35-40%. Изменя ются его физические свойства: твердое и хрупкое зерно после зама чивания становится мягким и эластичным вследствие набухания веществ коллоидной дисперсности, из оболочек зерна экстрагируются соли, дубильные и другие вещества и оболочки становятся более проницаемыми. При замачивании в воду переходят сахара, пентозаны, азотистые и минеральные вещества, всего теряется около 1 % сухих веществ зерна. Кроме того, со сплавом уносится от 1 до 2% сухих веществ зерна. С увеличением содержания воды сильно возрастает энергия дыхания зерна.
На скорость замачивания сильно влияет температура воды: чем она выше, тем быстрее проникает вода в зерно, что объясняется увеличением броуновского движения молекул и снижением вязко сти воды. Степень замачивания яч меня вычисляют по массе 1000 зерен, определяемой до замачивания и после него, предварительно установив влажность сухого зерна.
При органолептическом определении степени замачивания готовое к соложению зерно сжимают большим и указательным пальцами вдоль длинной оси. При этом не должна чувствоваться жесткая струк тура зерна и должно быть слышно легкое потрескивание отделяю щейся от эндосперма оболочки зерна.
На поперечном срезе ячменя в центре должно быть видно неболь шое сухое белое пятнышко величиной с булавочную головку, а ос тальная масса эндосперма влажная, имеет желтоватый цвет.
5 Проращивание ячменя
Действие пневматической солодовни основано на продувании очищенного воздуха с определенной температурой (называемого кондиционированным) через высокий слой замоченного и прорастающего зерна.
При этом из слоя зерна удаляется избыток диоксида углерода, обеспечивается при ток кислорода воздуха и регулируется температу ра. Аппарат для проращивания зерна и установка для подготовки и продувания воздуха являют ся основными частями пневматической солодовни. Ворошение зерна обеспечивается шнековыми ворошителями.
Ящичная солодовня состоит из нескольких длинных открытых солодорастильных ящиков, разделенных между собой стенкой.
Солодорастильный ящик в плане имеет прямоугольную форму. Основное дно сделано с небольшим уклоном для стока воды. Второе (ситчатое) дно, на которое укладывают замоченный ячмень, сделано из углеродистой оцинкованной стали. Щелевидные отверстия в ситах имеют размер примерно (1,5-2,0) х 25 мм. Живое сечение сит составляет не менее 15% от общей площади поверхности. Через подситовое пространство в слой зерна подают кондиционированный воздух. Стенки ящика над ситами делают высотой 1,1-1,75 м, стенки подситового пространства около 2 м, а для ящиков со съемными щитами 0,6-0,7 м. На стенках ящика установлен передвижной солодоворошитель с вертикальными шнеками.
Перед загрузкой сита стенки и пол очищают от примесей, моют, подситовое пространство обрабатывают 2%-ным раствором хлорной извести. Замоченный ячмень вместе с водой подают из замочного аппарата в ящик и с помощью шнекового ворошителя распределяют на сите ровным слоем высотой 0,60-0,85 м.
Вначале продуванием кондиционированного воздуха зерно подсу шивают, а затем в нем поддерживают аэробные условия дыхания и необходимую температуру. На 5-6 сутки высота проращиваемого слоя солода достигает 0,8-1,1 м.
Для обеспечения нормального процесса проращивания зерна про дуваемый воздух должен иметь 100%-ную влажность и температуру на 2°С ниже температуры солода. Увлажнение и доведение воздуха до требуемой температуры осуществляется в камерах кондиционирования, оборудованных распылительными устройствами для воды и теп лообменниками для подогревания или охлаждения воздуха.
Разница температур между верхним и нижним слоями солода дол жна поддерживаться 2-4°С.
В случае подсыхания верхнего слоя зерна его доувлажняют распы лением воды через форсунки, установленные на ворошителе, или другим способом.
Ворошение солода в ящичной солодовне проводится два раза в сутки шнековым ворошителем. Передвигаясь из одного конца ящика в другой, вращающиеся навстречу друг другу шнеки ворошителя перемешивают солод, поднимая нижние слои наверх.
Таблице - Температурный режим проращивания ячменя
|
Длительность проращивания, сут. |
Рекомендуемая температура в солоде,° С |
|
|
Первые |
12-14 |
|
|
Вторые |
14-15 |
|
|
Третьи |
15-16 |
|
|
Четвертые |
16-17 |
|
|
Пятые-шестые |
15-16 |
|
|
Седьмые-восьмые |
14-15 |
Замоченное зерно из чанов выгружается на площадь сита, расположенную над первой и второй подситовыми секциями. Пере мещение зерна на сита последующих секций и его ворошение прово дятся через каждые 12ч при помощи ковшового солодоворошителя, установленного по ширине ящика передвижной грядки и пере двигаемого из одного ящика в другой с помощью тележки. Воро шение зерна и перемещение грядки по ситу на площадь, равную площади одной подситовой секции, осуществляется в направлении, обратном движению ворошителя. На освободившуюся площадь сита вновь загружается замоченное зерно.
Масса готового свежепроросшего солода выгружается в бункер ковшовым ворошителем, а из бункера подается на сушку шнеком и ковшовым элеватором.
В результате проращивания замоченного ячменя получают свеже проросший солод, который отличается от ячменя наличием кореш ков, влажностью, растираемостью мучнистого тела.
Свежепроросший солод имеет своеобразный запах зеленых огур цов. Длина корешков должна быть: для светлого солода от 0,75 до 1,5. Корешки должны иметь слегка увядшие кончики и свежий запах. При достижении необходимого разрыхления эндосперма свежепроросший солод легко растирается между пальцами. Непроросшее зерно не растирается, а при недостаточном растворении и разрыхлении при растирании на пальцах руки остаются следы крупинок.
6 Сушка свежепроросшего солода
Для сушки солода непрерывным способом применяют сушилки непрерывного действия. Эта сушилка представляет собой металлический корпус, в котором имеются вертикальные ситчатые сушильные секции, заполненные солодом, и воздушные каналы. По высоте воздушные каналы разделены на четыре темпера турные зоны (I, II, III, IV, начиная сверху) воздухоподводящими коробами и перегородкой. Поэтому горячий воздух в секциях проходит через слой солода зигзагообразно.
В сушильных секциях солод перемещается сверху вниз непрерыв ным или пульсирующим потоком. Внизу секции постепенно расши ряются во избежание задержки солода между ситами. Ширина секции вверху 150 мм, внизу 250 мм.
Над корпусом сушилки находится камера подвяливания. Свежепроросший солод поступает в нее через трубу и равномерно распределяется разбрасывателем Воздух в камеру нагнетают вентилятором.
Из камеры подвяливания солод подают вальцами в загрузочные шахты из которых он переходит в сушильные секции. К корпусу сушилки снизу примыкают разгрузочные шахту, которые как и загрузочные шахты, являются затворами, препятствующими воздухообмену. Задвижки в разгрузочных шахтах служат для прекращения выпуска солода из сушильных секций.
Разгрузочный механизм состоит из двух пар валков, вращающихся навстречу друг другу. Сухой солод из приемного бун кера удаляют шнеком.
Холодный воздух нагнетают в паро вой калорифер вентилятором, нагре вают до 85-90°С и подают в сушильные секции. При необходимости к горячему воздуху через короба 4 добавляют холод ный. Отработанный воздух отсасывают вентилятором.
Таблица График сушки светлого солода
|
Часы сушки |
Показатели солода на верхней решетке |
Показатели солода на нижней решетке |
||
|
Температура, °С |
Влажность, % |
Температура, °С |
Влажность, % |
|
|
1 |
16 |
42 |
45 |
9,0 |
|
2 |
20 |
42 |
46 |
9,0 |
|
3 |
24 |
40 |
50 |
8,0 |
|
4 |
28 |
36 |
52 |
7,5 |
|
5 |
33 |
30 |
55 |
7,2 |
|
6 |
38 |
24 |
60 |
6,0 |
|
7 |
44 |
19 |
64 |
5,7 |
|
8 |
50 |
15 |
72 |
5,2 |
|
9 |
52 |
13 |
80 |
4,5 |
|
10 |
54 |
11,5 |
80 |
4,0 |
|
11 |
54 |
10 |
80 |
3,8 |
|
12 |
45 |
9 |
75 |
3,7 |
7 Обработка и хранение сухого солода
Обработка солода. Ростки имеют горький вкус и не должны попадать с солодом в затор. Поэтому свежевысушенный солод, У которого ростки еще хрупкие, сразу направляют в росткоотбивную машину.
Росткоотбивная машина представляет собой ситчатый барабан с вращающимися в нем лопастями. Солод с ростками шнеком подается внутрь ситчатого барабана, где он подхватывается лопас тями и приводится во вращение, тесно соприкасаясь с внутренней поверхностью барабана. Ростки проваливаются сквозь отверстия в барабане и удаляются шнеком. Очищенные зерна лопастями продвигается к противоположному концу машины, пыль отсасывается вентилятором. При отделении ростков солод охлаждается циркулирующим в машине воздухом до температуры 20°С. Очищенный солод взвешивают и направляют на склад для хранения и выдержки.
Свежевысушенный солод до поступления в производство выдержива ют в солодохранилище не менее 30 сут. За это время в солоде завер шаются физико-химические превращения компонентов зерна, что делает его пригодным для производства пива. Он, обладая высокой гигроскопичностью (способность поглощать влагу из воздуха), ув лажняется от 3-4 до 5-6% и теряет хрупкость.
При отлеживании увеличиваются амилолитическая активность солода и содержание растворимого белка.
Свежеотсушенный солод хранят насыпью в слое высотой 3-4 м или силосах при температуре не выше 20°С. Склады должны быть сухими, чистыми, без посторонних запахов, хорошо проветриваемыми. На совместное хранение направляют одинаковый по качеству солод.
В процессе хранения регулярно определяют содержание влаги и температуру в солоде.
8 Приготовление пивного сусла
8.1 Очистка солода
Отлежавшийся солод содержит остатки ростков, пыль, волокна, металлическую пыль и другие примеси. Для их отде ления используют полировочную машину и магнитный сепаратор.
В солоде, поступающем в производство, встречаются различные мелкие металлические предметы (гвозди, кусочки стали, продук ты коррозии и др.), которые проходят через сита полировочной машины. Эти примеси удаляются с помощью сепаратора с посто янными магнитами или электромагнитного сепаратора. При этом поверхность зерен солода становится блестящей, полированной, солод приобретает чистый вкус. При полировании образуется 0,5— 1,25% пыли.
Солодополировочная машина работает по прин ципу: рабочим органом в ней являют ся щеточная дека и щеточный барабан, вращающийся через цеп ную передачу от электродвигателя. Солод поступает в машину через приемное устройство в количе стве, регулируемом с помощью зас лонки и вальцового питателя. Распределяясь валком питателя в пространстве между щеточной де кой и щеточным барабаном, солод очищается от пыли, остат ков ростков и выводится из маши ны шнеком. Расстояние между щеточным барабаном и декой ре гулируют прижимным устройством с регулятором зазора.
Пыль, выделяемая при полиро вании солода, отсасывается по тру бопроводу. Натяжение цепной пе редачи регулируют механизмом. Солод удаляют из машины по трубопроводу.
8.1 Дробление солода
Чтобы полнее экстрагировать из солода реактивные вещества, его измельчают. Зерно ячменного солода покрыто оболочкой (шелуха), ухудшающей вкус пива, но являющейся хорошим фильтрующим материалом при фильтровании затора. По, этому при дроблении солод не размалывают, а раздавливают, сохраняя оболочку зерна почти без разрушения. Оптимальный помол солода должен обеспечить максимально воз можный выход экстракта и достаточно высокую скорость фильтро вания сусла. В процессе переработки солода хо рошего качества при фильтровании затора в фильтрационном аппа рате рекомендуется следующий состав дробленого солода (в % к его массе): шелухи 15-18, крупной крупки 18-22, мелкой крупки 30-35, муки 25-35.
На пивоваренных заводах солод измельчают на четырехвальцовых дробилках, работающих с одинаковой частотой вращения вальцов. В этих дробилках происходит только раздавливание (раскалы вание) зерен солода. Дроблению подвергают в основном сухой солод, обрабатывая его последовательно на двух или трех парах вальцов.
Основными рабочими органами четырехвальцовой дробилки являются две пары вальцов и плоские сита.
Солод, раздробленный на верхней паре вальцов, поступает на колеблющиеся сита, с помощью которых, в зависимости от качества солода, можно по-разному направить продукты размола: при переработке хорошо растворенного солода на вторую пару вальцов подается шелуха, а крупка и мука выходят из дробилки, минуя их.
Дробленый солод по трубе поступает в заторный аппарат и смачивается теплой водой из смесителя.
Перед подачей в заторный аппарат размолотого зерна, во избежа ние распыления муки и образования комков, его смешивают с во дой в предзаторнике, представляющем собой цилиндр с ороситель ной системой внутри. Нижний конец трубы предзаторника опущен в заторный аппарат.
Для уменьшения потерь теплоты боковые стенки заторных аппа ратов покрывают изоляционным слоем, поверх которого укрепляют защитный кожух из тонкой листовой стали.
Приготовление затора.
Основная задача при приготовлении затора заключается в создании оптимальных условий для действия ферментов солода, чтобы перевести максимально возможное количество сухих веществ в ра створ и получить наибольший выход экстракта из солода.
Затирание проводят двухотварочным способом. Для этого в заторный аппарат набирают 1/2-1/3 воды, включают мешалку, засыпают дробленный солод и вводят остальное количество воды, устанавливая температуру затора 50-52°С.При этой температуре затор выдерживается 15-30 мин, далее в отварочный аппарат отбирают около 1/3 заторной массы (густая часть), нагревают её до 63°С при перемешивании, останавливают мешалку и выдерживают мальтозную паузу 15-30 мин. Затем при перемешивании отварку нагревают до 70-72°С, перекрывают подачу пара, останавливают мешалку и при этой температуре выдерживают 20-30 мин для осахаривания. После чего отварку быстро нагревают до кипения и кипятят 15-30 мин. Эту часть затора называют первой варкой.
При работающих в заторном и отварочном аппаратах мешалках первую отварку медленно перекачивают в основной затор. Освободившийся отварочный аппарат промывают горячей водой и направляют её в первый заторный аппарат.
После смешивания основного затора с первой отваркой температура всей заторной массы устанавливается 62-63°С и при этой температуре выдерживают паузу в течении 10-15 мин. Затем 1/3 (густую часть) перекачивают в отварочный аппарат, нагревают до 70-72°С, выдерживают 20 мин, быстро нагревают до кипения и кипятят от 5 до 20 мин. После кипячения эту часть затора, называемую второй отваркой, медленно, при неполном заполнении трубы, соединяющей оба заторных аппарата, возвращают во второй затор. После этого температура всего затора повышается до 70 °С и затор оставляют в покое на 30 мин до полного осахаривания, которое определяют по пробе на йод. Затем затор нагревают до 76-77°С и перекачивают на фильтрование.
9 Фильтрование затора
Осахаренный затор, представляющий собой суспензию, можно разделить на две фазы: жидкую (пивное сусло) и твердую (пивная дробина). Пивное сусло - это водный раствор экстрактивных ве ществ, получаемых при затирании. Пивная дробина - нерастворен ная при затирании часть зернопродуктов, которая остается после фильтрования сусла и промывания горячей водой.
Фильтрование - процесс разделения неоднородных систем с по мощью пористой перегородки, задерживающей твердые частицы и пропускающей жидкость. Фильтрование проводят для возможно полного и быстрого отделения сус ла от нерастворенных ча стиц затора.
Для отделения сусла от дробины применяют фильтр-прессы.
Фильтр-пресс состоит из станины, прямоугольных рам и плит устанавливаемых на балки станины вертикально. На каждую плиту надевают салфетку из фильтровальной ткани. Плиты и рамы сжи мают гидравлическим зажимом.
При фильтровании сусла осахаренную заторную массу подают по каналу. Отсюда через прорези она поступает во внутренние полости рам. Сусло проходит сквозь полотняные салфетки и по рифленой поверхности плит стекает к кранам и т. д. Дробина остается в рамы между салфетками двух соседних плит. Толщина слоя 6-7 см. Остатки сусла из дробины сначала вытесняются сжатым воздухом или паром, а затем вымываются горячей водой. При продувании и промывании дробины сжатый воздух (пар) и промывная вода нагнетается в фильтр-пресс по боковым каналам в плитах 2, 4 и т. д. Краны в плитах при продувании и промывании закрывают. Сжатый воздух (пар) и промывная вода, не имея иного выхода, распределяется по рифленой поверхности чет ных плит, проходит сквозь полотно внутрь полости и вытесняет сус ло из дробины через ткань на соседних нечетных плитах в открытые краны 1, 3, 5 и т. д.
Избыточное давление при фильтровании сусла не должно пре вышать 0,06 МПа, при продувании дробины сжатым воздухом (па ром) - 0,05 МПа, при промывании дробины горячей водой темпе ратурой 75-80°С - 0,05-0,15 МПа.
Рама на верхней стороне имеет прилив с каналом, которой узкой прорезью сообщается с внутренней полостью. Боковые каналы не имеют сообщения с внутренней полостью рамы.
Поверхность плит имеет желобки для стока сусла и промывной воды. Каждая плита снабжена краном для вывода сусла и промывной воды. Четные плиты имеют соединительные прорези в бо ковых каналах, а нечетные их не имеют. Цикл работы фильтр-пресса равен примерно 240 мин.
10 Кипячение сусла с хмелем
Отфильтрованное пивное сусло и промывную воду из фильтрационного аппарата направляют в сусловарочный аппарат для кипячения с хмелем. При этом происходит экстрагирование и превращение горьких и ароматических веществ из хмеля (охмеление сусла), осажде ние (коагуляция) высокомолеку лярных белков, инактивация фер ментов, стерилизация сусла, об разование редуцирующих веществ, испарение части воды.
Сусловарочный аппарат представляет собой стальной цилиндрический сосуд с паровой рубашкой, крышкой и вытяжной трубой. На крышке и вытяжной
трубе имеются раздвижные дверцы, кольцевая труба для опо ласкивания водой, кольцевые желоба и труба для сбора и конденсата, стекающего по вытяжной трубе и крышке аппарата, а также дроссельный клапан. В нижней части аппарата установлена лопастная мешалка, приводимая в движение от элект родвигателя через червячный редуктор, а также вентиль для спуска сусла из аппарата и кольцевая труба для отвода конденса та из паровой рубашки. Пар в паровую рубашку подводится через кольцевой паропровод с четырьмя вводами. Снаружи аппарат зак рыт теплоизоляционным слоем. Интенсивная циркуляция сусла обеспечивается работой лопастной мешалки и неравномерным на греванием его у стенок и в середине аппарата.
В сусловарочном аппарате вторич ный пар обычно не используется и удаляется через вытяжную трубу в ат мосферу. Для утилизации теплоты вто ричного пара на некоторых пивоварен ных заводах в вытяжной трубе аппа рата устанавливают конденсатор смешения, который работает следующим образом. В расширенной части вытяжной трубы сусловарочно го аппарата через форсунку распыля ют холодную воду, вода смешивается с удаляемым вторичным паром, на гревается и стекает в нижний кольце вой сборник. Горячую воду использу ет для технологических нужд. В создании горького вкуса пива участвуют горькие и ароматические вещества хмеля, полифенольные вещества солода, несоложеных материалов и хмеля некоторые аминокислоты, пептиды экстрагируемые при затирании и кипячении сусла с хмелем.
Кипячение сусла с гранулированным хмелем. От начала поступления первого сусла и почти до окончания подачи промывной воды (второе сусло) температуру общего сусла в сусловарочном аппарате поддерживают не ниже 63°С (во избежание развития инфекции) и не выше 75°С (для сохранения части α-амилазы в активном состо янии, необходимой здесь для осахаривания остатков крахмала дро бины). Затем проверяют полноту осахаривания сусла по йодной пробе. При неполном осахаривании добавляют вытяжку от следу ющего затора или ферментный препарат амилолитического дей ствия, сусло выдерживают некоторое время и еще раз проверяют полноту осахаривания.
Сусло начинают кипятить, как только закончится поступление промывной воды из фильтрационного аппарата. Продолжительность кипячения составляет 1,5-2,5 ч (в среднем 2 ч). Интенсивность кипячения сусла определяют по количеству испа рившейся воды в течение 1 ч, которое должно соответствовать 5-6% в час к массе сусла. Сусло кипятят менее интенсивно в начале варки, чтобы не вызвать сильного вспенивания, и в конце варки - для хорошего хлопьеобразования.
Конец кипячения сусла определяют по содержанию сухих ве ществ в нем, наличию крупных хлопьев с коагулировавших белков и по прозрачности сусла. При определении конечного содержания сухих веществ учитывают последующее повышение их концентра ции при охлаждении сусла.
Когда сусло готово, прекращают подачу пара в паровую рубашку, дают успокоиться поверхности кипящего сусла, замеряют объем сусла в аппарате, отбирают пробу сусла в цилиндр, быстро охлажда ет и определяют в нем концентрацию сухих веществ. Если не дос тигнута требуемая для данного сорта величина, продолжают кипячение. Сусло с требуемой концентрацией сухих веществ пропускают через хмелеотборный аппарат.
Гранулированный хмель вносят следующим образом: 25% через 10-15 мин, 50% через 35-40 мин после начала кипения сусла.
Количество внесенного гранулированного хмеля (Н1г) рассчиты вают по формуле:
Н1г = Гс-100- п2- 0,9/(α + 1) (100 - W),
где а — массовая доля α -кислот в гранулированном хмеле, %;
n -массовая доля гранулированного хмеля в общем количестве хмелепродуктов,%;
0,9 — коэффициент снижения расчетной нормы рас хода гранулированного хмеля за счет более полного использования горьких веществ.
11 Отделение пивного сусла от хмелевой дробины
Сразу после кипяче ния сусло освобождают от хмеля в хмелеотборном аппарате, который устанавливают под сусловарочным аппаратом.
Сусло с хме левой дробиной стекает из сусловарочного аппарата в хмелеотборный аппарат через штуцер при работающей мешалке. Хмелевая дробина остается на сите, а сусло проходит сквозь сито и насосом через разгрузочный кран и распределительный кран перека чивается на охлаждение.
В хмелевой дробине остается 6-7 дм3 сусла на 1 кг хмеля, поэтому её промывают горячей водой и промывную воду присоединяют к суслу. Затем аппарат заполняют водой, смешивают с хмелевой дро биной и смесь удаляют насосом в отходы. Вместе с хмелевой дро биной удаляется значительная часть скоагулировавших белков.
Хмелевую дробину промывают горячей водой, которую присоединяют к суслу. Воды следует использовать столько, на сколько объем сусла уменьшился за счет испарения во время перекачивания и охлаждения. Последнюю промывную воду можно использовать на затирание.
12 Охлаждение и осветление пивного сусла
В горячем охмеленном сусле отсутствует кислород, имеются гру бые взвеси, образовавшиеся три кипячении с хмелем. Наличие взве сей отрицательно влияет на процесс брожения сусла и коллоидную стойкость готового пива. При охлаждении сусла грубые взвеси осаж даются и формируются тонкие взвеси, сусло насыщается кислоро дом воздуха, что затем будет способствовать нормальному размно жению дрожжей и более полному выделению белков. Следователь но, целью осветления и охлаждения сусла является понижение его температуры, насыщение кислородом воздуха и осаждение взве шенных частиц.
Горячее охмеленное сусло охлажда ют до начальной температуры брожения. Обычно сусло охлаждают в две стадии. Первую стадию охлаждения горячего сусла от 95-100 до 60°С проводят в отстойном аппарате или в холодильной тарелке медленно в течение 2-6 ч. На этой стадии про должительность охлаждения сократить нельзя, так как для осаждения крупных взвесей требуется не менее 2 ч.
На второй стадии охлаждение сусла (от 60 до 5-9°С) проводят , быстро, с использованием пластинчатых теплообменников. Для отделения грубых взвесей и мелких частиц хмелевой дробины из горячего сусла применяют гидроциклонный аппарат с круговой циркуляцией сусла.
Этот аппарат представляет со бой сосуд цилиндрической формы с конической крышкой и плоским днищем.
Струя потока направлена тан генциально, поэтому внутри ап парата происходит вращение сус ла. Под действием гидродинами ческих сил взвешенные частицы собираются в центре днища, где образуется осадочный конус. При подаче сусла в аппарат давление перед патрубком должно быть не менее 0,6 МПа.
Для измерения давления на нагнетательном трубопроводе перед входным патрубком установлен манометр. После осветления сусла (примерно через 20 мин) начинают его откачку насосом, открывая сначала кран патрубка 4, а затем по мере снижения уровня - краны патрубков. Внутри аппарата к днищу на расстоянии 200 мм от обечайки приварена реборда в виде изог нутой полосы, предотвращающая попадание мути в трубопровод во время слива осветленного сусла. Удаление оставшегося мутного сусла производят насосом при открытом кране патрубка.
Размыв осадка производят водой, подаваемой к размывателю. На крышке аппарата приварены пароотводящий патрубок, патрубок с моющей головкой для смыва осадка и мойки аппарата и осветитель. Для освещения внутреннего пространства аппарата. Удаление осадка про изводят через кран патрубка. Люк предназначен для технологи ческого обслуживания аппарата. На корпусе расположен указатель уровня сусла, состоящий из стеклянной трубки, к которой прикреплена рейка для нанесения делений при тарировке, и трехходового крана.
Достоинством гидроциклонного аппарата является стерильность процесса, так как в него поступает горячее сусло и выходит из него температурой около 90°С. Охлаждение сусла производят в трубчатом теплооб меннике (открытый оросительный холодильник или закрытый тепло обменник типа «труба в трубе») используют на второй стадии ох лаждения сусла, которое поступает из холодильной тарелки или отстой ного аппарата. Охлаждение сусла от 60 до 5-7°С проводят быстро во из бежание развития посторонних микроорганизмов.
Открытый оросительный холо дильник представляет со бой плоский вертикальный змеевик из горизонтальных медных труб, спа янных между собой в местах сопри косновения и образующих сплошную поверхность охлаждения. Холодиль ник разделен на две секции: верх нюю и нижнюю. В верхней секции по трубам циркулирует водопроводная вода, в нижней - охлажденная вода или рассол. Охлаждающие жидкости подают в секции снизу вверх. Горячее сусло поступает сверху в распределительный желоб оросительного холодильника, установленный над трубами стекает тонким слоем по поверхности труб с обеих сторон, охлаждается и через нижний сборный желоб направляется в цех брожения. На поверхности верхней секции сусло охлаждается от 60 до 20° С, нижней секции - от 20 до 5-7°С.
Эффект охлаждения сусла в оросительном холодильнике повы шается за счет испарения воды при стекании сусла по открытой поверхности оросительного холодильника.
Закрытый теплообменник типа «труба в трубе» состоит из горизонтальных труб, соединенных между собой последовательно. Внут ренние трубы выполнены из меди, наружные - стальные. По внут ренним трубам течет сусло, а в межтрубном пространстве в противо положном направлении - охлаждающая жидкость. Закрытый холо дильник, как и оросительный, имеет две секции: верхняя охлаждается водопроводной водой, нижняя - охлажденной водой или рассолом.
Для приготовления пива, качество при готовленного для брожения начального сусла должно отвечать опре деленным требованиям.
Для светлых сортов пива с массовой долей сухих веществ в на чальном сусле 11-13% кислотность составляет 1,5-2,8 к.ед, цвет 0,8-2 ц.ед.
Состав экстракта сусла (в % к массе сухих веществ) следую щий: сырая мальтоза 60-70, декстрины 15-26, сахароза 2-8, пентозаны 3-4, азотистые вещества 3-6, минеральные вещества 1,5-2. В состав углеводов сусла входят также гумми-вещества (0,2%), инозит и др.
В сусле находятся также хмелевые горькие кислоты, хмелевые смолы, полифенольные вещества, незначительное количество хме левого эфирного масла. В 1 дм3 сусла содержится приблизительно 150-200 мг полифенольных и 100-180 мг горьких веществ.
Из азотсодержащих соединений в сусле содержатся альбумозы и пептоны, аминокислоты, амиды, а также аммиачный азот. Значи тельная часть азота сусла (45-50%) представляет собой усвояемый дрожжами азот. Для качества пива большое значение имеет белковый состав сусла. В экстракте сусла содержится 1,4-1,8% коагулируемого белка и 0,23-0,35% аминного азота.
Из органических кислот в сусле имеются: муравьиная, уксусная, пропионовая, янтарная, молочная, щавелевая и другие кислоты.
Для получения пива нормальной кислотности начальное сусло Должно иметь титруемую кислотность 2,3-4,6 см31 н раствора NaOH на 100 см3 сусла (к. ед.) и рН 5,4-5,8.
13 Брожение пивного сусла
Спиртовое брожение сахаров сусла под действием ферментов дрож жей- это основной процесс при производстве пива. При брожении происходит изменение химического состава сусла и превращение его в ароматный вкусный напиток - пиво.
В зависимости от вида применяемой чистой культуры дрожжей и температуры в сусле проходит верховое или низовое брожение. Вер ховое брожение сусла проводят при 12-15°С, низовое при 5-7°С. Различают две стадии брожения: главное брожение и дображивание. При главном броже нии, когда сбраживается основная масса сахаров пивного сусла, получают молодое пиво, которое представляет собой мутную жид кость со своеобразными ароматом и вкусом. При дображивании мо лодого пива с пониженной температурой (О-2°С) происходит мед ленное сбраживание оставшегося в нем экстракта, осветление, со зревание пива и насыщение его диоксидом углерода. Главное брожение проводят при атмосферном давлении в течение 7-10 су ток, а дображивание - под избыточным давлением 0,04-0,07 МПа в течение 18-90 суток.
Помещение, где находятся бродильные аппараты, называют це хом брожения, а закрытые аппараты для дображивания располагают ся в цехе дображивания.
В настоящее время применяется технология брожения и добра живания сусла в одном аппарате цилиндроконической формы. Со вершенная система охлаждения и хорошая тепловая изоляция ап паратов дают возможность легко поддерживать заданную темпера туру во время всего процесса.
При брожении большое значение имеют первоначальный со став сусла содержание в нем сбраживаемых сахаров, несбражива емых углеводов, азотистых веществ, фосфатов, неорганических солей и др.) и дрожжи.
Для брожения применяют специальные расы чистых культур пивных дрожжей, которые должны обладать высокой бродильной активностью (бродильная активность-способность дрожжей возбуждать спиртовое брожение), способностью к оседанию (при этом происходит осветление пива, вызываемое оседанием дрожжей на дно бродильного аппарата), приданию пиву характерного аромата и мягкого вкуса.
13.1 Пивные дрожжи
Дрожжи - одноклеточные организмы, относящиеся к классу сумчатых грибов. Форма дрожжевых клеток бывает овальной, эллиптической, округлой.
Химический состав дрожжей зависит от расы, физиологического состояния дрожжей и состава питательной среды. Прессованные дрож жи содержат около 30% сухих веществ и 70% воды. В сухих веществах дрожжей со держится 90-95% органических веществ и 5-10% неорганических веществ. Среди органических веществ имеются белки и азотсодержащие вещества - 54-56%, уг леводы (24-40%), жиры (2-3% к массе сухих веществ). Основная часть углево дов дрожжей представлена гликогеном (запасное вещество), сходным по хими ческому строению с амилопектином крахмала.
Среди неорганических веществ примерно половина солей фосфорной кис лоты и 1/3 калия.
Размножение дрожжей при сбраживании пивного сусла прохо дит в несколько этапов. Можно выделить 4 фазы.
В начальной фазе, называ емой латентной или лаг-фазой (задержка роста), дрож жи приспосабливаются к но вой среде и подготавливаются к размножению. Эту фазу ус ловно можно разделить на две части: фазу действительного покоя, когда клетки приспо сабливаются к среде, и фазу постепенного начала размно жения. Продолжительность латентной фазы для пивных дрожжей 1-1,5 суток. В ней клетки увеличиваются в объеме и удлиняются, растет доля почкующихся клеток.
При следующей фазе, называемой логарифмической скорость размножения дрожжей максимальная, все клетки активны и находятся в бродящей среде во взвешенном состоянии.
После логарифмической фазы наступает стационарная фаза, ког да размножение дрожжей замедляется, при этом скорость размноже ния и скорость отмирания уравновешиваются, в результате чего чис ло клеток остается без изменения.
Последняя фаза, называемая фазой затухания, характеризуется снижением активности клеток, что обусловлено уменьшением мас сы питательных веществ и увеличением количества продуктов об мена. Размножение прекращается, клетки отмирают и оседают на дно бродильного аппарата.
В живой дрожжевой клетке жизнедеятельность поддерживается различными биохимическими процессами, а при ее отмирании со гласованность этих процессов нарушается и начинается автолиз, т. е. распад составных частей клетки под действием собственных фер ментов. При этом структура клеток нарушается, активность одних ферментов повышается, других ослабевает.
13.1.1 Расы пивных дрожжей
В пивоваренном производстве используют только культурные дрожжи, которые относятся к семейству Saccharomycetaceae и роду Saccharomyces. Различают дрожжи низо вого брожения и дрожжи верхового брожения. Дрожжи верхового брожения относят к виду Saccharomyces cerevisiae, дрожжи низово го брожения отнесены к виду Sacch. Carlsbergensis.
Дрожжи верхового брожения в процессе интенсивного брожения всплывают на поверхность сбраживаемой жидкости, накапливаются в виде слоя пены и остаются в таком виде до конца брожения. Затем они оседают, образуя весьма рыхлый слой на дне бродильного аппа рата. По своей структуре эти дрожжи относятся к пылевидным дрож жам, не слипающимися между собой, в отличие от хлопьевидных низовых дрожжей, оболочки которых клейкие, что приводит к сли панию (агглютинации) и быстрому осаждению клеток.
Дрожжи низового брожения не переходят в поверхностный слой пива - пену, а по окончании брожения быстро оседают и образуют плотный слой на дне бродильного аппарата.
После образования дрожжами хлопьев начинается физический процесс седиментации - оседание под действием сил тяжести.
Способность дрожжей к хлопьеобразованию (флокуляции) имеет большое значение для технологии сбраживания пивного сусла, так как способствует ускорению осветления пива и облегчает съем дрож жей из бродильного аппарата после брожения с последующим по вторным использованием их в качестве семенных дрожжей. Низкая температура при брожении, кислотность среды (рН 4-4,4) содей ствуют хлопьеобразованию.
Реакция среды сильно влияет на свойства дрожжи. В кислой среде при рН менее 3 и в щелочной среде при рН более 8 хлопьевидные дрожжи становятся пылевидными. Хлопьевидные дрожжи по сравнению с пылевидными имеют более крупные клет ки, меньше подвержены автолизу, дают больший прирост биомас сы, обладают меньшей бродильной активностью, образуют меньше диацетила и высших спиртов в пиве, что положительно сказывает ся на его качестве.
Дрожжи низового брожения отличаются от дрожжей верхового брожения тем, что имеют оптимальную температуру для роста 25-27°С и минимальную 2-3°С, а при 60-65°С - отмирают. Максимальное размножение низовых дрож жей происходит при рН 4,8-5,3. Кислород, растворенный в сусле, способствует размножению дрожжей, в то время как продукты бро жения (этиловый спирт, диоксид углерода, высшие спирты, ацетальдегид, кислоты), а также повышенная концентрация сахара уг нетают развитие дрожжей.
Пивные дрожжи должны отвечать следующим требованиям: бы стро сбраживать сусло, придавать пиву чистый вкус и приятный аромат, активно образовывать хлопья, осветляя таким образом пиво в ходе брожения.
Бродильную активность дрожжей определяют по степени сбраживания сусла. Степень сбраживания (V) - это показатель, выраженный в процентах, характеризующий отношение массы сброженного экстракта (Е-е) к массе сухих веществ в начальном сусле (Е):
V = [100 (E-e) ]/E
где е — содержание экстрактивных веществ в пиве, % к массе пива
По степени сбраживания дрожжи делятся на сильно- или высокосбраживающие(степень сбраживания 90-100%), среднесбраживающие (80-90%), слабо- или низкосбраживающие (менее 80%).
К сильносбраживающим относятся дрожжи рас: 11, f-чешская 34, 308, 129, Ф-2, 8аМ, 70. Дрожжи расы 11 сразу начинают сбра живать мальтозу (в отличие от других дрожжей, которые сначала сбраживают глюкозу), не требовательны к качеству сырья, хорошо оседают, пиво характеризуется полным вкусом. Дрожжи расы f-чешская хорошо осветляют пиво, придают ему приятный аромат, устойчивы к инфекции и автолизу. Дрожжи штамма 8аМ имеют высокую бродильную активность, повышенный коэффициент раз множения, хорошо оседают, а дрожжи штамма Ф-2 способны сбра живать мальтотетрозу и низкомолекулярные декстрины, поэтому глубоко выбраживают сусло. Использование дрожжей этих двух рас дает возможность сократить длительность главного брожения с 7 до 5 сут и получить пиво с хорошим вкусом. Дрожжи расы 34 быстросбраживающие, но прихотливы к качеству сырья. Также по вышенные требования к сырью у дрожжей расы 308. Пиво, сбро женное дрожжами рас 8аМ, 11, f-чешская, более устойчиво к хо лодному помутнению.
К среднесбраживающим относятся дрожжи рас 776,41,44, S-львовская, Р (получена из Чехии), А (выделена на рижском пивоваренном заводе «Алдарис»), гибрид 131-К. Дрожжи расы 776 неприхотливы к сырью, их можно использовать для приготовления пива с примене нием несоложеных материалов. Готовое пиво имеет удовлетворитель ный вкус, резкую хмелевую горечь. Дрожжи рас 41, 44, S и Р обладают хорошей способностью оседания, вкус пива получается чистым, мягким. Дрожжи расы 44 дают возможность получать хоро шее пиво при применении воды повышенной жесткости. Дрожжи расы А хорошо осветляют пиво, устойчивы к инфекции.
Дрожжи расы 131-К не сбраживают сахарозу, лактозу и рафинозу и используются только для приготовления темных сортов пива со сладким вкусом.
Хранят дрожжи чистой культуры в стерильных пробирках на скошенном охмеленном сусло-агаре при температуре 4°С и пересевают раз в полгода.
13.2 Разведение дрожжей чистой культуры
Под разведением понимают увеличение массы дрожжей в количестве от массы в одной пробир ке до массы маточных дрожжей, необходимой для внесения в бро дильный аппарат.
Весь процесс разведения состоит из двух стадий: лабораторной (разведение дрожжей в микробиологической лаборатории) и цехо вой (разведение в отделении чистой культуры).
Лабораторная стадия состоит из нескольких последовательных пересевов. Вначале чистую культуру из пробирки пересевают на сте рильное охмеленное сусло с массовой долей СВ 11-13% через каж дые 34-36 ч, затем проводят пересев дрожжей со стерильным сбро женным суслом на новое стерильное сусло, объем которого от пере сева к пересеву увеличивается в несколько раз: 20 см3-100 см3-500 см3-2,5 дм3. На первой стадии температура 20-23°С, затем 8-10°С. Лабораторная стадия заканчивается сбраживанием 6-10 дм3 сус ла в медной колбе Карлсберга в течение 5-6 суток при 7-8°С.
Цеховая стадия - это разведение дрожжей на стерильном охме ленном пивном сусле в специальных аппаратах.
Разведение чистой культуры происходит следующим образом. В стерилизатор из сусловарочного аппарата набирают горячее охме ленное сусло, кипятят его в течение 1 ч и охлаждают до 8°С. Затем с помощью сжатого стерильного воздуха охлажденное сусло пода ют в бродильный цилиндр, куда через специальный кран из мед ной колбы Карлсберга вводят чистую культуру и сбраживают сусло в течение 3 сут. При этом дрожжи размножаются, масса их увеличи вается. К концу третьих суток резервуар предварительного броже ния заполняют суслом, которое тоже нагревают до кипения, а затем охлаждают. Часть чистой культуры из бродильного цилиндра отбирают на хранение в сосуд для посевных дрожжей, где оно хранится до следующей разводки, а основную часть перекачивают в резервуар, где осуществляют предварительное брожение при в течение 3 суток.
В следующих циклах разведения дрожжи для посева в стерильное сусло, находящееся в бродильном цилиндре, берут из сосуда. Процесс разведения чистой культуры в установке повторяют много кратно до обнаружения в дрожжах посторонней микрофлоры.
Сбраживаемую массу из резервуара перекачивают в специаль ный аппарат для предварительного брожения, в котором процесс накопления биомассы дрожжей осуществляют с доливом. Для этого после активного разбраживания, когда дрожжи находятся во взве шенном состоянии, к бродящему суслу добавляют свежее сусло, уве личивая общий объем вдвое.
Дрожжерастильные аппараты перед началом работы стерилизуют паром в течение 30 мин под давлением 0,15-0,17 МПа. Воздух, по ступающий в стерилизатор и цилиндры для брожения, должен про ходить через воздушные стерильные фильтры.
13.3 Главное брожение
В бродильном цехе высота потолков 4,8 или 6 м; полы, потолки, стены для снижения потерь холода покрыты теплоизоляционным материалом. Тем пература воздуха в цехе должна быть около 6°С, влажность - не более 75%, количество диоксида углерода - не более 0,1 %.
Охлаждение воздуха в бродильном цехе осуществляют с помо щью воздухоохладителей, установленных в цехе или в отдельном помещении. Воздухоохладитель представляет собой батарею, в кото рой циркулирует холодный рассол. Воздух из цеха брожения отбира ется вентилятором, подается на воздухоохладители и охлажденным снова возвращается в цех. Этот способ обеспечивает постоянную тем пературу в цехе и хорошую вентиляцию.
Главное брожение проводят в закрытых бродильных аппаратах цилиндрической формы (танки).
Такой аппарат представляет собой герметичный цилиндричесий резервуар вместимостью до 50 м3, снабженный охлаждающим змеевиком. Для обеспечения достаточного осветления молодого и готового пива аппараты для главного брожения изготовляют диаметром не более 2,4 м, а для дображивания - 3,6 м.
Вместимость одного аппарата подбирают с учетом объема сусла, получаемого от одного, двух и более заторов. Число аппаратов в цехе определяют в зависимости от числа варок затора в сутки и продол жительности процессов главного брожения.
13.3.1 Процессы, протекающие при главном брожении
Большая часть эк стракта сусла состоит из углеводов, из них около 75% сбраживается (сбраживаемые сахара). Часть экстракта - несбраживаемые веще ства, к ним относятся декстрины, белки, минеральные веществам др. При спиртовом брожении в сусле протекают биологические, био химические и физико-химические процессы. Питательные вещества, поступающие в дрожжевые клетки из сусла, под действием фер ментов превращаются в различные промежуточные продукты, рас ходуемые на спиртовое брожение и рост дрожжей. Наиболее интен сивное размножение дрожжей (биологический процесс) происхо дит в начальной стадии сбраживания пивного сусла и заканчивается задолго до конца брожения.
Основным биохимическим процессом брожения является пре вращение сбраживаемых сахаров в результате культивирования дрожжей в этиловый спирт и диоксид углерода
Сахара сбраживаются в определенной последовательности, что обусловлено скоростью их проникновения в дрожжевую клетку. Первую очередь сбраживаются свободные фруктоза и глюкоза. Сахароза предварительно гидролизуется ферментом β – фруктофуранозидазой дрожжей до глюкозы и фруктозы. После фруктозы и глюкозы дрожжи расходуют мальтозу, которая также под действием фермента α-глюкозидазы превращается в легкосбраживаемую глюкозу.
Этиловый спирт и диоксид углерода являются основными продук тами спиртового брожения. Кроме того, в сусле накапливаются вто ричные продукты брожения, образующиеся из сахаров: биомасса дрож жей, глицерин, уксусный альдегид, уксусная, янтарная, лимонная и молочная ксислоты, ацетоин; 2,3-бутиленкгликоль, диацетил. В каче стве побочных продуктов брожения из аминокислот образуются выс шие спирты, оказывающие влияние на аромат и вкус пива.
Вредное влияние на качество пива оказывают продукты броже ния диацетил и ацетоин, которых много в молодом пиве. Диацетил придает пиву медовые запах и привкус, а ацетоин - затхлый при вкус. При дображивании концентрация этих веществ резко снижает ся их влияние на вкус и запах становится незначительным.
На букет пива влияют диацетил, высшие спирты, сложные эфиры, альдегиды, серосодержащие соединения.
Сбраживание сусла сопровождается изменением рН сусла: в моло дом пиве рН 4,2-4,6, что обусловлено образованием из сахаров ди оксида углерода и органических кислот, преимущественно янтарной и молочной. Наибольшее снижение рН происходит на третий день брожения. Увеличивается титруемая кислотность пива.
При сбраживании сусла растворенные белковые вещества частич но денатурируют, а затем флокулируют (слипаются) и осаждаются. Во время главного брожения, в результате осаждения белка и усвое ния дрожжами азотистых веществ, содержание их в сбраживаемом сусле уменьшается примерно на 1/3.
При брожении осаждаются также полифенольные вещества. Обра зование этилового спирта, эфиров, снижение рН способствуют коа гуляции высокомолекулярных соединений сусла.
Диоксид углерода, который образуется при брожении, сначала ра створяется в сбраживаемом сусле, а потом (после насыщения им сус ла) начинает выделяться в виде пузырьков, на поверхности которых адсорбируются поверхностно-активные вещества (белки, пектин, хме левые смолы). Пузырьки газа, покрытые слоем этих веществ, слипа ются и образуют на поверхности сусла слой пены. В определенный период брожения внешний вид пены приобретает форму завитков, которая характеризует определенную стадию брожения.
При брожении цветность сусла для светлых сортов пива заметно уменьшается, а для темных сортов - изменяется меньше. Снижение цветности объясняется тем, что часть красящих веществ выводится с пеной, часть окисленных полифенольных веществ восстанавливает ся, а уменьшение рН при брожении снижает интенсивность цветно сти пива (проявляются индикаторные свойства красящих веществ).
В процессе брожения уменьшается содержание изогумулонов из-за их адсорбции дрожжами, а также вследствие того, что они частично выводятся пузырьками диоксида углерода в пену.
При брожении примерно на 1/3 уменьшается содержание полифенольных веществ.
Ведение главного брожения - это операции, связанные с регулиро ванием условий процесса (температура, продолжительность брожения, степень сбраживания, введение чистой культуры дрожжей). Ос новное влияние на брожение оказывают применяемые расы дрож жей, температура сбраживаемого сусла и бактериальная чистота.
Для брожения пивного сусла принят метод низового брожения, связанный с применением рас дрожжей низового брожения. Эти дрож жи хорошо сбраживают практически все сахара, кроме лактозы и декстринов и частично мальтотриозы. Температура сусла, при кото рой вводят семенные дрожжи, называется установочной (начальной) температурой брожения и колеблется от 5 до 7°С.
Ведение главного брожения включает три основные технологи ческие операции: наполнение бродильного аппарата охлажденным суслом, введение в сусло дрожжей и сбраживание его до получе ния молодого пива. Дополнительными операциями являются сня тие деки (тонкий слой опавшей коричневой пены), перекачива ние молодого пива на дображивание, отбор и подготовка семен ных дрожжей, мойка, дезинфекция и подготовка аппарата для следующего цикла.
Перед внесением в бродильный аппарат семенные дрожжи сме шивают в отдельном сосуде с холодным пивным суслом из расчета 2-6 дм3 сусла на 1 дм3 дрожжей, перемешивают стерильным сжатым воздухом или мешалкой и оставляют на 1-3 ч для разбраживания при температуре около 6°С.
Перед заполнением аппарата суслом на входной патрубок аппа рата надевают полый стакан для предотвращения попадания дрож жей позже в аппараты дображивания. Холодное сусло (температура 5-7°С) принимают в подготовленный бродильный аппарат в таком количестве, чтобы оно покрыло его дно. После этого вводят бродя щие дрожжи, перемешивают и заполняют аппарат суслом до пол ной вместимости.
Главное брожение протекает в несколько стадий, которые различаются по внешнему виду поверхности сбражи ваемого сусла, а также по изменению экстрактивности и степени осветления молодого пива.
В первой стадии брожения, называемой забелом, на поверхности бродящего сусла по периферии появляется полоса нежно-белой пены, стадия продолжается 1-1,5 суток и характеризуется интенсивным почкованием и размножением дрожжей. При этом экстрактивность сусла снижается от 0,2 до 0,5% в сутки; рН - на 0,15-0,2, температура поднимается на 0,2-0,3°С в сутки.
Вторая стадия брожения - период низких завитков характеризуется более интенсивным выделением диоксида углерода, образова нием густой, компактной, поднимающейся пены, которая по внешнему виду представляет собой завитки красивой формы. Пена, вна чале белая, постепенно темнеет из-за окисления хмелевых смол и частичного обезвоживания. Экстрактивность сусла в этой стадии сни жается на 0,5-1% в сутки; рН в конце стадии становится 4,9-4,7 (при начальном 5,6); температура растет на 0,5-0,8°С в сутки. Про должительность стадии 2-3 сут.
Третья стадия брожения - стадия высоких завитков характери зуется наибольшей интенсивностью брожения, максимальной тем пературой процесса. Убыль экстракта достигает 1-1,5% в сутки. Пена становится рыхлой, объемной, завитки достигают наибольшей ве личины, верхние участки завитков имеют коричневый цвет, ниж ние - белый, рН снижается до 4,6-4,4. Размножение дрожжей при останавливается в связи с недостатком кислорода и уменьшением питательных веществ. Стадия длится 3-4 сут. В начале этой стадии сусло необходимо охлаждать.
В четвертой стадии, называемой стадией опадания завитков или формирования деки, пена опадает, исчезают завитки, в результа те чего поверхность сусла покрывается тонким слоем деки. Опада ние завитков продолжается 2 суток. Экстрактивность сбраживае мого сусла понижается на 0,5-0,2% в сутки. Прекращается раз множение дрожжей и брожение.
Каждой стадии брожения соответствуют изменения химического состава сусла и определенная концентрация дрожжевых клеток.
По мере сбраживания и снижения рН сусла дрожжевые клетки покрываются слизистой пленкой из веществ, обладающих клеящими свойствами. Слипаясь между собой, они оседают на дно аппарата.
Наибольшая температура сусла достигается примерно на 3-й день брожения, и ее поддерживают на этом уровне 1-2 дня по возможно сти без колебаний. Затем молодое пиво постепенно охлаждают со скоростью 1°С в сут, так как дрожжи весьма чувствительны к резко му понижению температуры.
Растворимость СО2 увеличивается с понижением тем пературы, поэтому, чтобы сохранить в молодом пиве максимально возможную концентрацию растворенного газа, температуру перед пе редачей пива на дображивание снижают до 5-4°С. Содержание диок сида углерода в молодом пиве обычно составляет около 0,2%.
При главном брожении большая часть экстрактивных веществ превращается в продукты брожения. Ход этого процесса контролиру ют по степени сбраживания. Различают видимую и действительную степени сбраживания. Если содержание экстракта определяют в пиве в присутствии спирта и СО2, то это видимый экстракт. Используя его значение, вычисляют видимую степень сбраживания. Действи тельную степень сбраживания находят по величине истинного содер жания экстракта, которое определяют после удаления спирта и ди оксида углерода пикнометрическим методом (по относительной плот ности сусла или пива). Значение действительной степени сбраживания ниже, чем видимой и примерно равно
Уд = 0,81 Увид,
где Уд- действительная степень сбраживания;
Увид - видимая степень сбраживания
В целях регулирования процесса брожения по стадиям введено понятие «конечная степень сбраживания» (КСС), т.е. максимально возможная степень сбраживания. В процессе брожения конечная степень сбраживания не достигается, ее определяют в лаборатории завода. У светлых сортов пива видимая конечная степень сбражи вания составляет 77-82%.
Молодое пиво, перекачиваемое в цех дображивания, должно со держать около 1% сбраживаемого экстракта, чтобы при дображивании получить необходимое насыщение пива диоксидом углерода.
В готовом пиве нельзя оставлять много сбраживаемого экстракта. Чем меньше разница между степенью сбраживания готового пива и конечной степенью сбраживания, тем больше его биологическая стойкость.
Процесс главного брожения длится около 7 суток с момента введения дрожжей для сортов пива с начальным содержанием экстракта в сусле 11-13% Примерный температурный режим по суткам брожения следую щий: для пива концентрацией начального сусла 12%: первые сут 5°С; вторые 5,5; третьи 6,3; четвертые-пятые 7,5; шестые 6,5; седьмые сутки 4,5°С.
О ходе главного брожения в производстве судят по изменению (убыли) содержания экстрактивных веществ в сбраживаемом сусле. Количество их определяют один раз в сутки сахаромеромv
Прирост массы дрожжей при брожении зависит от их количества, внесенного в сусло в начале брожения, от концентрации экстракта, температуры сбраживания, содержания растворенного кислорода. С увеличением количества вносимых дрожжей повышается скорость брожения, ho снижается рост накопления их биомассы, которая в процессе брожения возрастает в 3-4 раза.
После перекачивания молодого пива на дображивание на дне аппарата остается плотный осадок (осадочные дрожжи), который можно разделить на три слоя. Верхний слой коричневого цвета, состоит из легких дрожжевых клеток, осевших в конце брожения. Он содержит много мертвых клеток, посторонних микроорганизмов, а также осадок белковых веществ, хмелевых смол и др. Средний, более свет лый слой, состоит из дрожжей, обладающих высокой бродильной активностью. Нижний слой темного цвета, в нем содержатся отмер шие дрожжевые клетки и отстой.
Примерно половина осадочных дрожжей используется в последу ющих циклах брожения в качестве семенных, а остальные дрожжи являются избыточными (товарными). В семенных дрожжах должно быть не более 5% мертвых клеток.
Дрожжи чистой культуры, осевшие на дно бродильного аппарата после первого цикла главного брожения, называют семенными дрож жами первой генерации. Дрожжи, полученные после второго цикла глав ного брожения, - семенными дрожжами второй генерации и т. д.
Семенные дрожжи собирают в приемный сборник, затем про пускают через вибрационное сито для механического процежива ния и отделения крупных хлопьев белковых веществ и хмелевых смол. Очищенные дрожжи направляют в сборник - монжю, для отстаивания в течение 4-5 ч, затем их непрерывно промывают водой температурой 1-2°С, перемешивая диоксидом углерода. После этого семенные дрожжи готовы к повторному использованию. Монжю представляет собой горизонтальную или вертикальную ем кость, снабженную охлаждающей рубашкой и устройствами для подвода воды и СО2.
При наличии большего количества посторонних микроорганиз мов семенные дрожжи обработывают серной, фосфорной кислотой или персульфатом аммония. При обработке серной кислотой дрожжи разводят в три раза водой и добавляют 10%-ную серную кислоту до концентрации 0,2%. При этом хлопьевидные низовые дрожжи пере ходят в пылевидное состояние. Для отделения примесей дрожжи про пускают через мелкое сито. Подкисленные и процеженные дрожжи оставляют в покое на 30-60 мин. При этом в верхний слой мутной жидкости переходят нежизнеспособные клетки дрожжей, их удаля ют декантацией, а осадок заливают водой 2-3 раза. Каждый раз после перемешивания и отстаивания, надосадочную жидкость слива ют. При введении этих дрожжей в сусло норму задачи увеличивают до 0,7-1 дм3 на 10 дал.
Температура воздуха в дрожжевом отделении должна быть 2-4°С. Стены отделения облицовывают плиткой, а потолок покрывают во достойкой краской.
При соблюдении микробиологической чистоты и применении хо рошо сбраживаемого сусла одни и те же семенные дрожжи можно использовать в производстве 10-12 раз, надо только увеличить их дозу в сусло до 0,7-1 дм3 на 10 дал.
Приемный сборник и дрожжевые ванночки перед наполнением моют и дезинфицируют 0,2%-ным раствором хлорной извести или другими дезинфицирующими средствами, после чего тщательно опо ласкивают чистой водой.
13.4 Дображивание и созревание пива
Основной целью этой стадии производства является получение напитка с приятным вку сом, характерным специфическим ароматом и достаточным насыще нием диоксидом углерода. Это достигается в результате протекания сложных физико-химических и биохимических процессов в молодом пиве при низкой температуре и избыточном давлении.
Молодое пиво содержит примерно 1,5-3,5 млн дрожжевых клеток в 1 см3. Такого количества дрожжей достаточно для накопления необ ходимой концентрации спирта в готовом пиве и для нормального насыщения его диоксидом углерода. Избыток дрожжей в молодом пиве вызывает неприятный дрожжевой привкус.
В цехе дображивания пиво находится несколько недель. Здесь оно приобретает свои товарные свойства. Полнота вкуса, пенообразование и стойкость его во многом зависят от условий, в которых оно дображивает и созревает. Нарушение нормальных условий, в основ ном температуры и бактериальной чистоты, приводит к порче пива. Поэтому помещение цеха должно быть чистым, сухим, с хорошей приточно-вытяжной вентиляцией. Стены, пол, потолок должны быть теплоизолированы, температура воздуха 0-2°С.
Дображивание и созревание проводят в герметически закрытых металлических аппаратах. Горизонтальные аппараты для брожения широко применяются и для дображивания в них отсутству ют змеевики для охлаждения. Для дображива ния используют вертикальные аппараты (танки).
Аппараты для дображивания изготавливают из алюминия, коррозиестойкой стали, титана, угле родистой стали. Внутреннюю по верхность из углеродистой стали покрывают защитной пленкой. Коррозиестойкая сталь, алюминий (с содержанием примесей не более 0,5%), титан не активны по отно шению к пиву и не нуждаются в защитных покрытиях. Алюминий тщательно изолируют от стальных и чугунных опор, бронзовой ар матуры, медных змеевиков.
При дображивании протекают те же процессы, что и при главном бро жении, но более медленно, так как температура значительно ниже (0-2°С), чем при главном броже нии, и концентрация дрожжевых клеток, которые оседают в конце главного брожения, меньше.
Сбраживание сахаров и созре вание пива заканчиваются не од новременно. Сахара могут быть сброжены, а созревание часто еще продолжается. Поэтому период дображивания называют еще и периодом созревания пива.
При дображивании и созревании пива происходят следующие ос новные процессы: насыщение диоксидом углерода, осветление, со зревание (окислительно-восстановительные превращения).
Молодое пиво содержит около 0,2% СО2. В ходе дображивания это количество необходимо увели чить до такого уровня, чтобы после фильтрования в готовом пиве осталось его не менее 0,3%. Сбраживание оставшегося в молодом пиве экстракта и является источником дополнительного образова ния диоксида углерода.
На дображивание поступает молодое пиво, которое содержит некоторое количество дрожжевых клеток и другие взвеси. При охлаждении до 0-2°С в аппарате для дображивания происхо дит выделение тех веществ, которые в ходе главного брожения (при температуре 5-8°С) были прочно связаны с раствором. В кон це дображивания отработавшие дрожжи под влиянием избыточнго давления и накопившегося СО2 оседают, увлекая за собой дно аппарата различные взвеси. Пиво постепенно осветляется. Лучше всего осветляется пиво, когда температура всей его массы выровняется. В стадии дображивания полного осветления не происходит, но оставшаяся муть легко удаляется при последующем фильт ровании.
При низких температурах осветление протекает медленно, но при этом получают более стойкое пиво с мягким вкусом (стойкость пива - срок сохранения пивом прозрачности и вкуса, выраженный в сутках, считая с момента розлива).
При созревании в результате окислительно-восстанотельных реакций, протекающих под действием кислорода, исчезают показатели, которые обусловливают специфический букет молодого пива (привкус дрожжей, хмелевая горечь). Содержание диацетила для светлых сортов пива снижается на 40-50%, окислительно-восстанови тельный потенциал уменьшается до 10.
На вкус и аромат пива в значительной мере влияют диацетил, высшие спирты, сложные эфиры, альдегиды, сернистые соединения. На их образование и расщепление следует обращать внимание, так как в последние годы получают широкое распространение методы ускоренного сбраживания пива. В готовом пиве содержание диацетила не должно превышать 0,1 мг/дм3.
Пиво, по истечении определенного времени (обычно за 15-90 сут), достигает наилучшего качества при достаточном насыщении его связанным диоксидом углерода, хорошем осветлении, необходимой степени сбраживания, мягком и при ятном вкусе.
О ходе процессов дображивания и созревания пива судят по умень шению количества экстракта, увеличению содержания диоксида уг лерода и спирта, степени осветления, а также по аромату, вкусу и пенистости проб, отобранных из аппарата для дображивания. Учиты вают и степень сбраживания экстракта. При достижении почти ко нечной степени сбраживания получают более стойкое пиво.
Брожение и дображивание проводят в одном вертикальном аппарате цилиндроконической формы. Вместимость аппаратов колеблется от 50 (высота 8 м) до 700 м3 (высота 26 м).
При такой большой высоте столба сбраживаемого сусла в цилиндроконических бродильных аппаратах наблюдается сильная конвекция сусла (перемещение снизу вверх и наоборот), вызываемая выделением и перемещением вверх пузырьков диоксида углерода и тепловых по токов жидкости, величина которых зависит от интенсивности броже ния, регулируемой поддержанием оп ределенной температуры.
Компактное осаждение дрожжей достигается охлаждением конусной ча сти аппарата. При интенсивной аэра ции сусла главное брожение при тем пературе 13-14°С заканчивается за 7 суток, а дображивание за 5-7 суток, т. е. весь цикл брожения и дображива ния для 12%-ного светлого пива, составляет 18-22 суток.
13.5 Осветление пива
При дображивании и созревании в цехе дображивания пиво осветляется недостаточно. В нем во взвешенном состоянии остают ся дрожжевые клетки, белковые и полифенольные вещества, хме левые смолы, соли тяжелых металлов, различные микроорганиз мы, образующие муть. Поэтому после дображивания пиво подвергается осветлению фильтрованием.
Пиво - это полидисперсная система с содержанием твердой фазы 0,15-0,01% (по массе сухих веществ), причем около 90% массы твердой фазы составляют дрожжи. Размер дрожжей и мик роорганизмов находится в диапазоне 1-12 мкм; частиц белка, по лифенолов и углеводов 0,1-10 мкм; различные размеры имеют нерастворимые соли металлов, посторонние частицы (адсорбенты, частицы покрытия аппаратов для дображивания). Часть частиц имеют размеры, соответствующие коллоидным системам (10ˉ9-10ˉ6 м или 0,001-1 мкм).
Вещества, образующие твердую фазу, могут быть аморфными, хлопьевидными (белки), желеобразными (декстрины, гуммиобразные вещества) и кристаллическими (нерастворимые соли металлов), На фильтрование пива оказывает влияние не только содержание от дельных веществ, размер частиц, а также способность некоторых веществ образовывать комплексы. Полифенолы с белками образуют хлопьеобразные комплексы, а полифенолы с белками и с аглюканами или (3-глюканами - желеобразные комплексы.
Основным методом осветления пива являются фильтрование. Сущность процесса фильтрования заключается в меха ническом (отсеивающем) и адсорбционном действии. Для этого использу ют рамные фильтры со слоем диатомита, намываемым на пластины.
Опорные пластины не обладают фильтрующей способностью и служат только как основа для фильтрующего слоя диатомита в на мывных пластинчатых фильтрах.
Вначале на пластины наносят первый слой из крупнодисперсного диатомита, который на рамных фильтрах защищает поры кар тона от закупоривания частицами тонкодисперсного диатомита и твердой фазы пива.
Частицы мути из пива, такие как микроорганизмы и нераствори мые белки, в слой диатомита не проникают, а задерживаются на поверхности и образуют сильно сжимаемый непроницаемый осадок. В результате быстро растет фильтрационное сопротивление. Однако, если в поток пива вводить дополнительно диатомит, то образуется хорошо проницаемый слой из частиц диатомита и мути.
Стенки капилляров фильтрующего слоя при движении жидкости под влиянием давления имеют электрический заряд, характеризую щийся электрокинетическим потенциалом, или дзета-потенциалом. Диатомитовый фильтр оказывает адсорбционное действие. Отрица тельно заряженные частицы диатомита адсорбируют положительно заряженные мицеллы.
Химический состав пива после осветления изменяется незначи тельно: несколько снижается цветность, потому что некоторые кра сящие вещества адсорбируются на фильтрующих материалах, теряет ся часть диоксида углерода, в результате удаления некоторых ве ществ коллоидной дисперсности снижается вязкость.
Осветленное пиво охлаждают, дополнительно насыщают диокси дом углерода и разливают в тару.
Пиво из аппарата для дображивания через смеситель нагнета тельным насосом подается в противоточный теплообменник-охлади тель (для охлаждения до 0,5-1°С), откуда поступает в фильтр (или сепаратор) на осветление и далее в сборник осветленного пива.
Во время осветления в аппарате дображивания и в сборнике осветленного пива с помощью нагнетаемого сжатого диоксида уг лерода создается одинаковое избыточное давление 0,05-0,06 МПа, чем обеспечивается сохранение в пиве растворенного диоксида угле рода. С помощью теплообменника-охладителя обеспечивается неиз менность температуры пива, что также предотвращает потери СО2 и способствует выпадению в осадок мути.
Из сборника осветленное пиво под давлением сжатого СО₂передается в резервуар разливочного аппарата, а затем в бочку. В резервуаре поддерживается давление, равное первоначальному дав лению в сборнике. Следовательно, во время освобождения сбор ника давление в нем должно быть достаточным для преодоления сопротивления в трубопроводах и поддержания постоянного давления в резервуаре разливочного аппарата.
Чтобы получить однородное по составу и вкусовым качествам пиво, забирают на осветление сразу из нескольких танков и смешивают в смесителе, представляющем собой отрезок трубы с несколькими патрубками для подвода пива (от нескольких танков) и одним выходным патрубком. На входных патрубках имеются смотровые фонари с краниками для отбора проб. Смеситель устанавливают между аппаратами для дображивания и нагнетательным насосом.
13.6 Подготовка пива к розливу
Перед карбонизацией пиво ох лаждают до температуры, близкой к нулю в противоточном теплооб меннике, установленном после филь тра, а затем направ ляют в карбонизатор, предназначен ный для насыщения пива диоксидом углерода в непрерывном потоке. Карбонизатор состоит из корпуса, шнека и пористой металлокерамической трубки, служащей для диспергирования пу зырьков СО2, и трубопроводов. Ох лажденное пиво поступает в кор пус под давлением 0,05-0,07 МПа. Направляемое шнеком оно омыва ет металлокерамическую трубку, через которую от трубопровода под давлением 0,1-0,3 МПа пода ется диоксид углерода. Пиво сме шивается с тонкодиспергированным газом, часть которого раство ряется в нем. Поступление С02 в виде мельчайших пузырьков создает большую площадь соприкосновения жидкости и газа и способствует карбонизации пива. При выходе из карбонизатора содержание СО2 в пиве составляет 0,35-0,40% масс.
На карбонизацию 1 дал пива расходуется до 15 г СО2, который доставляют на завод в баллонах.
13.7 Мойка тары и розлив пива
Осветленное и хорошо насыщенное диоксидом углерода пиво разливают в кеги, банки, ПЭТФ-бутылки и стеклянные бутылки, которые перед наполнением тщательно осматривают и моют.
Розлив пива в бутылки на автоматических линиях проводят на автоматах, связанных между собой пластинча тым транспортером. На линии последовательно осуществляются про цессы мойки бутылок, розлива пива, укупорки, бракеража и этикетировки, укладки в ящики.
Автоматическая линия розлива пива включает автомат для выемки пустых бутылок из ящиков, бутылкомоечную машину, разливочный автомат, укупорочный автомат, браке ражный полуавтомат, этикетировочный автомат и автомат для укладки наполненных пивом бутылок в ящики или контейнеры. При работе на таких моечно-разливочных линиях исключается ручной труд.
Температуру пива при розливе поддерживают не выше 3°С. Пивопроводы до разливных машин должны быть теплоизолированы.
Бутылки наполняют пивом при противодавлении, создаваемом диоксидом углерода, укупоривают их кронен-пробкой, в которой имеется прокладка из натуральной или прессованной пробки, а также из специальной полимерной пасты. Пробковая прокладка должна быть чистой, не плесневелой, а лаковое покрытие на кол пачке без повреждений. Перед укупоркой кронен-пробки пропа ривают или дезинфицируют в 2%-ном растворе формалина, а за тем тщательно промывают водой.
При бракераже полуавтомат переворачивает бутылки с пивом горлом вниз перед световым экраном для просмотра их бракеровщиком. Бутылки неполного налива, плохо укупоренные или с ме ханическими включениями, отбирают, раскупоривают, и пиво возвращают в производство.
После бракеража следующий автомат наклеивает на коническую или цилиндрическую части бутылки этикетку, на которой указаны название пива, наименование и местонахождение изготовителя, товарный знак (при его наличии), экстрактивность начального сусла, Минимальная величина объемной доли этилового спирта, состав пива, срок годности, условия хранения, объем (в л), пищевая ценность, обозначение ГОСТа или ТУ, в соответствии с которым выпущен продукт. Для наклейки этикеток используют декстриновый клей, обладающий хорошей клеящей способностью и быстрой отмокаемостью в теплой воде.
После наклеивания этикеток бутылки укладывают в чистые или контейнеры.
13.8 Способы повышения стойкости пива
О качестве пива судят по его прозрач ности и блеску. При хранении пиво начинает мутнеть, что обуслов лено как физико-химическими превращениями, так и развитием микроорганизмов. Поэтому различают коллоидную (физико-хими ческую) и биологическую стойкость пива.
Стойкость пива — это способность его противостоять помутнению. Под стойкостью понимают время в сутках, в течение которого пиво остается прозрачным при 20°С.
В готовом пиве нельзя оставлять много сбраживаемого экстракта. Чем меньше разница между степенью сбраживания готового пива и конечной степенью сбраживания, тем выше его биологическая стой кость. Если между этими величинами имеется большая разница, то микроорганизмы готового пива будут размножаться на сбраживае мых веществах готового пива и образовывать муть, снижая тем са мым его биологическую стойкость.
В разлитом непастеризованном пиве остается некоторое количе ство бактерий, диких и культурных дрожжей, которые в дальней шем начинают размножаться, что снижает его биологическую стой кость и вызывает помутнение. Примерный состав мути пива: белко вые вещества 14-77%, полифенольные вещества 1-55%, углеводы 2-80%, минеральные вещества 1-14%.
Биологическое помутне ние пива обусловлено наличием микроорганизмов. В пиве могут нахо диться бактерии Lactobacillus, Pediococcus, Obesumbacterium, Zymomonas anaerobia, уксуснокислые бактерии Acetomonas и Acetobacter, бакте рии группы кишечной палочки Klebsielia и Escherichia, дикие дрож жи, а также дрожжи, которыми проводилось сбраживание. Предотвра тить биологическое помутнение пива можно термообработкой.
Пиво пастеризуют как в бутылках. Под влиянием высокой температуры большая часть микроорганизмов погибает, а термоустойчивые бактерии на столько ослабевают, что становятся почти неспособными к размно жению. Эффект уничтожения микроорганизмов при пастеризации оценивают в пастеризационных единицах (ПЕ).
За одну пастеризационную единицу принята скорость уничтоже ния микроорганизмов при выдержке пива в течение 1 мин при температуре 60°С.
Для достижения стерильности пива с концентрацией начального сусла 12-13% достаточно 12-25 ПЕ, но в производственных услови ях тепловая обработка часто достигает 30 ПЕ и более.
14 Водоподготовка
Перед использованием воду фильтруют и при необходимости хлорируют, избегая при этом получения избытка хлора. Перед хлорированием из воды должны быть удалены органические вещества, так как могут образовываться вредные хлорорганические соединения. Воду можно обеззараживать микрофильтрованием, хлорированием, озонированием или обработкой перекисью водорода.
Для снижения жесткости применяют несколько способов: кипячение, подкисление, известкование, обработку ионитами.
Если вода не удовлетворяет технологическим требованиям для производства пива, то в зависимости от её состава применяют следующие способы водоподготовки: термический, ионообменный, обратноосматический, электродиализный. Кроме того, при подготовке воды, преднозначенной для производства пива, используют декарбонизацию известью, нейтрализацию бикарбонатов. Для удаления болезнетворных бактерий, содержащихся в воде, её обеззараживают фильтрованием через керамические обеспложивающие фильтры, хлорированием, гораздо реже-озонированием, воздействием ультрафиолетовых лучей, обработкой ионами серебра.
Вода, предназначенная для пивоварения, должна соответствовать требованиям действующего ГОСТ Р 51232-98.
Таблица – Требования к химическому составу воды в пивоварении
|
Показатель |
Значение показателя |
|
1 Жесткость (общая), мг-экв./дм³ |
2-4 |
|
2 Щелочность, мг-экв./дм³ |
0,5-1,5 |
|
3 Сухой остаток, мг/дм³, не более |
500 |
|
4 рН |
6-6,5 |
|
5 Кальций, мг-экв./дм³ |
2-4 |
|
6 Магний, мг-экв./дм³ |
следы |
|
7 Железо, мг-экв./дм³, не более |
0,1 |
|
8 Марганец, мг-экв./дм³, не более |
0,1 |
|
9 Алюминий, мг-экв./дм³, не более |
0,5 |
|
10 Хлориды, мг/дм³ |
100-150 |
|
11 Сульфаты, мг/дм³ |
100-150 |
|
12 Нитраты, мг/дм³ |
10 |
|
13 Нитриты, мг/дм³ |
0 |
|
14 Сероводород, мг/дм³ |
следы |
|
15 Цинк, мг/дм³, не более |
5 |
|
16 Аммиак, мг/дм³ |
следы |
|
17 Окисляемость, мг О₂/дм³, не более |
2 |
|
18 Кремний, мг/дм³, не более |
2 |
|
19 Медь, мг/дм³, не более |
0,5 |
Содержание активного хлора в воде после хлорирования должно составлять 6,0-10 мг/дм³, а после хлорирования не должно превышать 0,3 мг/дм³.