Лекция пиво

ТЕМА «ПРОИЗВОДСТВО ПИВА»
1. Дробление солода, ячменя и других несоложеных материалов.
2. Получение пивного сусла. Способы затирания: настойный, одно- и двухотварочный.
3. Фильтрование затора. Кипячение сусла с хмелем. Охлаждение и осветление сусла.
4. Брожение пивного сусла. Дображивание и созревание пива.
5. Осветление и розлив пива.

1. ДРОБЛЕНИЕ СОЛОДА, ЯЧМЕНЯ И ДРУГИХ НЕСОЛОЖЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Пиво представляет собой слабоалкогольный напиток с характерным хмелевым ароматом. Готовят пиво светлое, темное и полутемное. Для получения светлого пива используют светлый солод и несоложеные материалы. Особенностью темного пива является насыщенный цвет, приятный ячменно-солодовый вкус и аромат, который придают красящие вещества темного, карамельного и жженого солодов.
Целью дробления солода, ячменя и других несоложеных материалов является облегчение и ускорение физических и биохимических процессов растворения зерна при затирании для того, чтобы осуществить максимально возможный переход экстрактивных веществ в водный раствор. Тонкость помола солода, ячменя и других несоложеных материалов играет значительную роль в процессе затирания, так как с ростом ее увеличивается поверхность частиц, подвергающихся действию ферментов, как содержащихся в солоде и несоложеных материалах, так и в микробных ферментных препаратах, применяемых в этом процессе.
Теория дробления
Солод, ячмень и другие несоложеные материалы, применяемые для получения пивного сусла, состоят, из целлюлозных оболочек и эндосперма, обладающих разными физическими и химическими свойствами. Технологическое назначение этих двух компонентов сырья различно. Оболочки (цветочные пленки, плодовая и семенная) зерна состоят из целлюлозы и зольных веществ (в основном оксидов кремния), а также из гемицеллюлозы и пектиновых веществ.
Поскольку целлюлоза нерастворима в воде, она в процессе затирания не изменяется, а имеющиеся в оболочке дубильные, горькие и зольные вещества (растворимые в воде), переходя в раствор, неблагоприятно влияют на вкус и цвет сусла, а, следовательно, и на вкус готового пива. Классическая технология пива предусматривает в наибольшей степени сохранить целостность оболочек, чтобы уменьшить переход этих веществ в раствор. Тонкий помол зерна приводит к замедлению фильтрования затора ввиду сильного уплотнения шелухи в фильтрационном аппарате.
Влажность солода оказывает влияние на эластичность оболочки и величину частиц ее при размоле: при влажности 3 % частицы мелкие, при влажности выше 6 % оболочка противодействует давлению вальцов, снижая количество муки. Оптимальной для размола является влажность 4 – 5 %.
При тонком помоле происходит неполное извлечение вымываемого экстракта. В этом случае, когда стремятся перейти к непрерывному процессу получения пивного сусла, перед солодоращением оболочки отделяют то ячменя. Это также необходимо при использовании ячменя вместо части солода.
При осуществлении непрерывной технологии сусла следует проводить наиболее мелкое дробление ячменя или полученного из него солода, превращая их в муку. При дальнейшей переработке этой муки либо требуется фильтрование затора, либо оно должно проводиться на фильтр-прессах. В первом случае происходит полный гидролиз и последующее растворение всех сухих веществ, во втором – остается нерастворимой лишь небольшая часть сухих веществ солода и ячменя, которая отделяется от затора на фильтр-прессах.
Ферментативные процессы в ячменном зерне при солодоращении проходят от зародыша к кончику зерна, в котором растворение находящихся там веществ происходит позднее. Соответственно и распределение ферментов в эндосперме неодинаково: края эндосперма богаче ферментами, чем середина. Следовательно, в эндосперме всегда есть менее растворенные и более твердые частицы, оказывающие сопротивление при дроблении и хуже размалывающиеся.
Середина зерна в узком зазоре между вальцами, как правило, хорошо перемалывается; менее раздробленными остаются твердые кончики зерна. При дроблении необходимо, чтобы каждое солодовое и ячменное зерно было расплющено, а содержимое их освобождено. Поэтому оболочки следует хорошо перемалывать и очищать от твердых частиц эндосперма, которые к ним прилипают и в таком состоянии труднодоступны для действия воды и ферментов, в результате чего могут переходить в пивную дробину неиспользованными, понижая, таким образом, выход экстракта.
Крупная крупка, образующаяся из твердых частиц зерна, также с трудом растворяется и медленно осахаривается. Ее доля должна быть как можно меньше. Лучше всего осуществляется растворение и осахаривание мелкой крупки и муки. Однако при высоком содержании муки фильтрование затруднено.
Пригодность состава дробленых солода и ячменя устанавливается эмпирически. Для обеспечения равномерного качества дробленого солода ячмень перед солодоращением должен быть так отсортирован, чтобы содержал зерно приблизительно одинакового размера. Загрузка солододробилки должна быть равномерной, так как при перегрузке помол получается слишком грубым и между вальцами могут проходить целые зерна солода.
Основными компонентами экстракта солода являются крахмал, некоторые углеводы и белки. Поэтому эндосперм, в котором содержатся указанные вещества, необходимо измельчать как можно тоньше. Из разрыхленной части эндосперма в процессе дробления получается мука или мелкая крупка, а из противоположной от зародыша части зерна – крупная крупка (грубый помол). В результате такого дробления полученный дробленый солод или смесь дробленого солода и ячменя или других несоложеных материалов представляют собой смесь частиц, разделяющихся по внешнему виду на шелуху, крупную крупку, мелкую крупку и муку.
Сухие вещества муки и мелкой крупки, из которых образуется экстракт, легко расщепляются ферментами при затирании и полностью переходят в раствор. Из полученной крупной (грубой) крупки, трудно пропитывающейся водой, сухие вещества экстрагируются не полностью, так как она медленно расщепляется ферментами. Нерастворенный экстракт переходит в дробину, в результате чего увеличиваются потери экстракта в варочном отделении. На шелухе удерживаются частицы эндосперма, способные при определенных условиях переходить в раствор. Например, при экстрактивности солода 78,9 % экстрактивность муки составляет 88,5 %, мелкой крупки –
45,3 %, крупной крупки – 22,2 %.
Если фильтрование затора осуществляют в фильтрационном аппарате, то помол его должен характеризоваться следующими данными (%): шелуха 15 – 18, крупная крупка 12 – 15, мелкая крупка 30 – 35, мука 25 – 35; если в фильтр-прессе, то шелуха 9 – 12, крупная крупка 12 – 15, мелкая крупка 30 – 35, мука 40 – 45.
Оборудование для дробления
Четырехвальцовая дробилка БДА-1М. Этот аппарат включает бункер 1, питающий валик 2, заслонку 3,верхние пары вальцов 4, сито 5,нижние пары вальцов 6, станину 7, привод 8, эксцентриковый вал 9, и ограждение 10.
Вальцы (поверхность нижней пары шлифованная, верхней - рифленая) вращаются параллельно один другому с разными скоростями. Изменение степени помола регулируется подвижным валиком каждой пары. Сито, с помощью которого дробленый солод разделяют на отдельные фракции, расположено под верхней парой вальцов, подвешено на плоских пружинах и получают качательное движение через тягу от эксцентрикового вала. Привод машины – от электродвигателя.

Рис. 4. Четырехвальцовая дробилка БДА-1М
Солод вводится в приемный бункер 1, из которого рифленым питающим валиком 2 передается в зазор между верхними вальцами 4. заслонка 3 регулирует количество поступающего солода. Дробление солода осуществляется верхней парой вальцов, а разделение на отдельные фракции – при помощи сита 5. сквозь сито проходят мелкая крупка и мука, которые поступают в бункер, а шелуха и крупная фракция сходом переводятся на нижнюю пару вальцов 6, на которых дробятся и затем поступают в бункер.
Шестивальцовая дробилка. Эта дробилка эксплуатируется на крупных пивоваренных заводах. Верхняя пара вальцов обеспечивает предварительное дробление солода, средняя – вторичное воздействие на шелуху, выделяя из нее мучнистые части. На нижней паре рифленых вальцов проводится крупных частиц.
На виброситах отделяют мелкую крупку после первой и второй пар вальцов, чтобы не происходило дальнейшее измельчение ее. С помощью сит осуществляют и отделение от крупки шелухи после второй пары вальцов, которая поступает в бункер, минуя третью пару вальцов. По мере необходимости осуществляют крупный или мелкий помол.


Рис. 5. Схема работы шестивальцовой солододробилки
Дробление ячменя осуществляется на вальцовом станке с нарезными вальцами, рифли которых расположены с уклоном 12 – 15( к продольной оси вальцов, число рифлей на 1 см составляет 8 – 9. В поперечном сечении поверхности рифлей имеют узкую грань (острие) и широкую (спинку). На характер помола влияет взаиморасположение рабочих поверхностей рифлей на вращающихся с разной частотой вальцах. Возможны четыре варианта: острие по острию, спинка по спинке, спинка по острию, острие по спинке. Наиболее благоприятные условия дробления зерна при минимальном измельчении оболочек создаются при втором варианте, когда рабочими органами обоих вальцов являются грани спинки.
Цвет муки должен быть белым или серым, так как коричневый цвет свидетельствует о чрезмерным измельчении оболочки. Эндосперм, находящийся в шелухе, должен быть в расплющенном состоянии, не допускается в помоле наличие целых зерен и половинок. Содержание муки в помоле, если фильтрование затора осуществляют на фильтр-прессе, повышают до 40 %.
В качестве несоложеного зерна используют обезжиренную и не обезжиренную кукурузу. Обезжиренная кукуруза поступает на пивоваренные заводы в виде готовой крупы, а не обезжиренную измельчают на молотковой дробилке до такого состава помола (в %): крупная крупка 25 – 30, мелкая крупка 25 – 30, мука 40 – 50.
При выборе дробилок надо учитывать, что продолжительность измельчения зернового сырья на одну варку составляет 1,5 – 2 ч. Контроль за работой дробилок заключается в проверке качества дробления. Под каждой парой вальцов имеются отверстия для отбора проб, а в шестивальцовой дробилке – под нижней парой выдвижной лоток для отбора проб всего помола. Качество помола зависит от правильности установки дробилок: они должны быть расположены строго горизонтально, а вальцы – взаимно параллельны.
Отбирая периодически пробы из-под вальцов в середине и по их концам, можно оценить работу дробилок и состояние поверхности вальцов, так как при их износе увеличивается расстояние между ними. Диапазон расстояния между вальцами 0 – 2,5мм. Зазор между вальцами устанавливают с учетом качества солода: плохо растворенный солод измельчают тоньше. Для солода нормального качества в шестивальцовой дробилке рекомендуются примерно следующие величины зазоров (в мм): первая пара вальцов 1,2 – 1,4;
вторая – 0,6 – 0,8; третья – 0,3 – 0,5.

Рис.6. Мельница мокрого помола солода
Мельница для мокрого помола. При использовании автоматизированной мельницы для мокрого помола солода в бункер 3 подают очищенный солод и затем через водораспределительное кольцо 4 теплую воду, температура которой поддерживается с помощью терморегулятора 5, одновременно пускают насос 1 и вальцы 6, расход воды составляет около 75 л на 100 кг солода. В течение 20 мин осуществляют циркуляцию воды при помощи насоса 1, по окончании воду передают насосом в заторный аппарат. Вальцы останавливают, а солод оставляют в покое для стока остатков воды. Замоченный солод подается на вальцы 6 питающим рифленым валиком 2.
Одновременно с пуском валика 2 приводится во вращение рабочие вальцы 6. При этом подается теплая вода через вентиль 8 для орошения размолотого солода, и включаются в работу дисковые валики 9, которые при вращении отделяют шелуху от мучнистых частиц солода.
После измельчения солода бункер 3 и вальцовый станок ополаскивают теплой водой, ввод которой осуществляется через вентиль 7. Остатки солода вместе водой поступают в заторный аппарат. Мельница для мокрого помола солода полностью автоматизирована и работает по специально заданной программе.

2. ПОЛУЧЕНИЕ ПИВНОГО СУСЛА
В соответствии с аппаратурно-технологической схемой варочного отделения солод и ячмень подаются в бункера 3 и 16 предварительно взвешенными на автовесах 4.
Из бункеров солод поступает в полировочные машины 2 и затем в бункер 1. Далее солод через автовесы 4 перемещается в вальцовый станок 5 и в бункер 15. Несоложеный ячмень, пройдя через магнитный сепаратор 17, взвешивается на автовесах 4, измельчается на дробилке 6 и подается в бункер 14.


Рис. 7. Аппаратурно-технологическая схема варочного отделения
Дробленые солод и ячмень поступают в заторные аппараты 12 и 13 для приготовления затора. Перекачивание жидкой и густой частей затора осуществляется из одного заторного аппарата в другой центробежным насосом 11. Приготовленная заторная масса насосом 11 из заторных аппаратов 12 и 13 передается в фильтрационный аппарат 7. Получающееся вначале фильтрования мутное сусло насосом 8 возвращают в фильтрационный аппарат, а прозрачное сусло стекает в сусловарочный аппарат 9, где оно кипятится с хмелем, в результате чего достигаются его концентрирование и ароматизация. В целях отделения от лепестков хмеля горячее охмеленное сусло пропускается через хмелеотборник 10 и насосом 11 перекачивается на осветление.
Солодовая дробина после выщелачивания из фильтрационного чана насосом 11 направляется в специальные резервуары, а из них – на реализацию. Охлаждение и осветление сусла производится на двух аппаратах: первый предназначен для удаления взвесей, а второй – для охлаждения сусла до установочной температуры брожения. Первая стадия – охлаждение горячего сусла до 60 – 70 (С – проходит в отстойном аппарате, вторая (до 6 (С) – в автоматизированном закрытом пластинчатом теплообменнике.
Способы затирания. Смесь дробленых продуктов с водой, предназначенных для затирания, называют затором, массу зернопродуктов, загружаемых в заторный аппарат,
· засыпью, количество воды, расходуемой на приготовление затора,
· наливом. Вода, используемая для приготовления затора, составляет примерно общего количества воды для приготовления сусла, а расходуется на промывание дробины. Объем воды для приготовления затора в расчете на каждые 100 кг солода (Н, л) зависит от требуемой массовой доли сухих веществ в первом сусле (т, %) и ожидаемого выхода экстракта (Э, %)
13 EMBED Equation.3 1415
Обычно на затирание 100 кг зернового сырья расходуется 400 – 500 л воды. Гидромодуль затора оказывает значительное влияние на скорость ферментативных реакций при затирании, так как процесс осахаривания и распада белков заметно замедляется при концентрации заторов выше 16 %. При этом образуется больше высокомолекулярных продуктов гидролиза, а в жидких заторах накапливается больше сбраживаемых сахаров и аминокислот.
Существует две группы способов затирания: настойные и отварочные. Для приготовления затора из солода в зависимости от его качества и наименования пива применяют настойный одно-, двух- и трехотварочные способы затирания. Отварки применяются при переработке солодов низкого качества и при применении высокого процента несоложеного материала. В связи с развитием науки и техники солодовенного производства значительно улучшились и стабилизировались его технологические показатели, что в свою очередь привело к постепенному отказу от многоотварочных способов и применению в основном настойного способа. Кроме этого, использование в мировой практике ячменя пивоваренных кондиций с достаточно низким, не более 10 %, содержанием белка, также способствовало переходу на настойный способ затирания. Во всех режимах затирания возможны варианты, как температур, так и продолжительности пауз. Общим для всех режимов является следующее: во время нагревания скорость повышения температуры должна быть равна 1 (С в минуту.
Настойный способ заключается в том, что для приготовления затора используют воду, подогретую до такой температуры, чтобы начальная температура при смешивании ее с солодом достигала 40 (С. В заторный аппарат набирают половину расчетного количества воды, затем одновременно дробленый солод и оставшуюся воду и после перемешивания затор выдерживают 30 мин при 40 (С. Затор при перемешивании подогревают до 52 (С со скоростью 1 (С в минуту и для эффективного действия пептидаз делают паузу при этой температуре на 30 минут. Температуру затора повышают до 63 (С и выдерживают 30 мин (мальтозная пауза). Далее затор подогревают до 70 (С, выдерживают 30 мин, затем до 72 (С и выдерживают до окончательного осахаривания, определяемого по йодной пробе. Осахаренный затор нагревают до 76 – 77 (С и перекачивают в фильтрационный аппарат на фильтрование.
Выход экстракта при этом способе затирания ниже, чем при отварочном, но в заторе лучше сохраняются до фильтрования амилолитические и протеолитические ферменты, в сусле выше содержание аминокислот и мальтозы. Сусло, приготовленное настойным способом, содержит мало декстринов, поэтому сильнее сбраживается.
Для отварочных способов затирания зернового сырья необходимы два заторных аппарата: для основного затора и отварок (условно называемые: заторный аппарат и отварочный аппарат).
Одноотварочный способ состоит в том, что в заторный аппарат набирают Ѕ всей воды, расходуемой на один затор, нагревают ее до такой температуры, чтобы после подачи дробленого солода температура затора достигала 50 – 52 (С, включают мешалку и спускают в аппарат из бункера по подводящей трубе дробленый солод, одновременно подавая остальное количество воды.
Температура заторной массы после размешивания устанавливается в пределах 50 – 52 (С, что соответствует оптимуму для действия протеолитических ферментов. При этой температуре затор выдерживают 30 мин (белковая пауза), затем при выключенной мешалке спускают в отварочный аппарат затора (густая масса). Эту часть затора называют отваркой. В отварочном аппарате заторную массу при перемешивании подогревают до 62 – 63 (С (скорость нагревания 1 ( в минуту) и при этой температуре выдерживают
20 мин (мальтозная пауза), далее повышают температуру до 70 – 72 (С и выдерживают 15 мин для осахаривания крахмала. Во время выдержки затора при постоянной температуре мешалка не работает. После осахаривания затор нагревают до кипения и кипятят 20 мин с включенной мешалкой. При кипячении происходит клейстеризация крахмала, дальнейшее превращение промежуточных продуктов гидролиза крахмала, коагуляция и осаждение части белков, инактивирование ферментов, уничтожение микроорганизмов и образование меланоидинов. Кипяченую часть затора перекачивают в основной затор при работающих мешалках в обоих аппаратах. В результате смешивания отварки и основного затора температура всего затора поднимается до 70 (С. При этой температуре затор выдерживают в покое 30 мин. При необходимости затор выдерживают при 72 – 73 (С до полного осахаривания, которое определяют по йодной пробе. Затем при перемешивании затор нагревают до 76 – 77 (С и перекачивают в аппарат для фильтрования.
Для сохранения ферментов в основном заторе отварку перекачивают в заторный аппарат медленно, направляя ее в центр аппарата для лучшего перемешивания. Одноотварочный способ применяют только при переработке хорошо растворенного солода с высокой осахаривающей способностью. Для солода с повышенной продолжительностью осахаривания возврат отварки из отварочного аппарата в заторный осуществляют двумя частями: сначала перекачивают первую часть, повышают температуру основного затора до 63 (С и проводят мальтозную паузу в течение 20 – 30 мин, затем перекачивают вторую часть и поднимают температуру затора до 71 – 73 (С. Далее процесс проводят, как описано выше.
Двухотварочный способ наиболее распространен, он позволяет перерабатывать солод разного качества. В зависимости от этого температурный режим затирания может изменяться.
В заторный аппарат набирают Ѕ ( воды, необходимой для затора, включают мешалку, засыпают дробленый солод и вводят остальное количество воды. Температура затора достигает 50 – 52 (С. При этой температуре затор выдерживают 15 – 30 мин.
Далее в отварочный аппарат спускают примерно Ѕ ( заторной массы, подогревают ее при перемешивании до 63 (С, останавливают мешалку и прекращают нагревание. Продолжительность мальтозной паузы 15 – 30 мин. Затем отварку подогревают до 70 (С при перемешивании, перекрывают подачу пара, останавливают мешалку и при этой температуре выдерживают 20 – 30 мин до осахаривания. Массу отварки быстро нагревают до кипения и кипятят 15 – 30 мин. Эта часть затора называется первой отваркой. При работающих в заторном и отварочном аппаратах мешалках первую отварку медленно перекачивают в основной затор. После смешивания основного затора с первой отваркой температура заторной массы устанавливается в пределах 62 – 63 (С и при этой температуре выдерживают паузу в течение 10 – 15 мин. Затем густой заторной массы перекачивают в отварочный аппарат, нагревают до 70 (С, выдерживают
20 мин, быстро нагревают до кипения и кипятят от 5 до 20 мин в зависимости от качества солода и сорта пива.
Продолжительность кипячения отварки увеличивают при переработке плохо растворенного солода и приготовлении темного пива. После кипячения эту часть затора, называемую второй отваркой, при неполном заполнении трубы, соединяющей оба заторных аппарата, возвращают к основному затору.
После этого температура всего затора повышается до 70 (С и затор оставляют в покое на 30 мин. В случае неполного осахаривания добавляют паузу при 72 (С и выдерживают необходимое время, после чего затор нагревают до 76 – 77 (С и перекачивают на фильтрование.

3. ФИЛЬТРОВАНИЕ ЗАТОРА
Осахаренная заторная масса состоит из твердой фазы – нерастворенных частей дробленого солода и ячменя (дробины) и жидкой фазы – водного раствора экстрактивных веществ (сусла). Разделение заторной массы на сусло и дробину осуществляют в фильтрационных аппаратах.
Процесс фильтрования затора состоит из двух стадий: фильтрование первого сусла, а затем выщелачивание дробины, т. е. удаление из нее вымываемого экстракта.
Первое сусло и промывные воды должны быть прозрачными, так как наличие в них мелких нерастворенных частиц заторной массы придает пиву грубый вкус и может быть причиной его плохого осветления.
Представляет собой стальной цилиндр с плоским дном и сферической крышкой. На расстоянии 10 – 12 см от основного дна в нем расположено второе ситчатое дно, служащее основанием для фильтрующего слоя дробины. В основном дне имеются равномерно размещенные выходные отверстия (одно отверстие на 1 м2 дна), являются началом отводных труб, концы снабжены отдельными кранами, регулирующими скорость фильтрования сусла. Краны расположены над лотком для сбора сусла, от которого идет трубопровод в сусловарочный аппарат. Краны вместе с лотком называют фильтрационной батареей.
Для более полного и равномерного извлечения экстрактивных веществ в фильтрационном аппарате установлен разрыхлительный механизм. Он представляет собой мешалку с вертикальными поворотными ножами с пропашниками, которые укреплены на вертикальном валу. При вращении вала разрыхлитель разрезает дробину на ряд тонких концентричных колец и слегка разрыхляет ее.
Разрыхлитель еще используется для выгрузки дробины из аппарата. Над разрыхлителем укреплен промывной аппарат (ороситель), представляет собой сегнерово колесо, через которое дробина орошается горячей водой.

Рис.8. Фильтрационный аппарат
1 – регулятор разности давлений; 2 – сегнерово колесо; 3 – разрыхлитель; 4 – насос гидравлического подъемника; 5 – коробка скоростей; 6 – цилиндр гидравлического подъемника; 7 – редуктор; 8 – фильтрационные трубы; 9 - фильтрационные краны

До начала фильтрования затора в подситовое пространство фильтрационного аппарата впускают горячую воду. Вода поступает снизу, отводные трубы, краны и пространство между дном и ситом, вытесняя воздух, эта подготовительная операция называется заливкой сит.
Готовый осахаренный затор при непрерывном его размешивании перекачивают из заторного аппарата в фильтрационный. Оставляют в покое на 15 – 30 мин для осаждения дробины, образующей фильтрующий слой.
Первые порции мутного сусла возвращают обратно в фильтрационный аппарат, а прозрачное сусло направляют в сусловарочный аппарат. Первое сусло имеет концентрацию 14 – 16 % (для Жигулевского пива). Выщелачивание ведут до снижения экстрактивности промывных вод до 0,5 %.
Количество вытекающего сусла регулируют изменением проходного сечения общего фильтрационного крана; таким образом, изменяют скорость фильтрования. По разности уровней жидкости в стеклянных манометрических трубках определяют изменение фильтрационного давления, которое в начале фильтрования при нормальных условиях необходимо поддерживать на уровне 1 кПа. Когда давление достигнет 2,5 кПа, необходимо произвести разрыхление дробины. Объем фильтрационного аппарата на каждые 100 кг затираемых солода и несоложеных материалов принимают равным 0,6 – 0,7 м3. Диаметр фильтрационного аппарата рассчитывается в зависимости от необходимой площади поверхности фильтрационных сит. При высоте дробины 35 см (при выходе 180 л сырой дробины на 100 кг сухого солода) необходимая площадь сит на каждые 100 кг сухого солода составляет 0,5 м2. На каждый кран должна приходиться площадь сит 1,25 – 1,5 м2; исходя из этого условия и ведут расчет числа фильтрационных кранов.
Кипячение сусла с хмелем
Целью кипячения является стабилизация состава сусла и ароматизация его хмелем. Кипячением достигается упаривание сусла до установленной для каждого сорта пива концентрации, экстрагирование из хмеля ароматических и горьких веществ, инактивация ферментов, коагуляция белков и стерилизация сусла.



Физико-химические процессы, протекающие при кипячении сусла
Процесс ароматизации сусла происходит благодаря растворению специфических составных частей хмеля, а также меланоидинов и карамелей, образующихся и на данной стадии приготовления пивного сусла.
Растворение горьких хмелевых веществ придает сладкому суслу горечь. Растворимость исходных
·- и
·-горьких кислот (гумулона и лупулона) в сусле незначительна, но при кипячении сусла вследствие окисления превращаются в более легко растворимые мягкие смолы, например, гумулон превращается в изогумулон и т. д. В пиве, полученном из сусла, охмеленного свежим хмелем, 85 – 90 % горечи обусловлено присутствием изогумулона.
На аромат сусла и пива оказывает влияние хмелевое масло. Наибольшая часть ароматических веществ хмелевого масла при кипячении улетучивается с водяными парами, и в сусле остаются лишь следы менее летучих компонентов. Для усиления аромата пива последнюю порцию хмеля вводят в сусло перед окончанием кипячения и определенное количество в хмелецедильник. Оставшаяся при этом небольшая часть эфирного масла обуславливает аромат готового пива.
Весьма важным процессом при кипячении сусла является коагуляция белков. Наличие растворимого белка в охмеленном сусле может быть причиной различного ряда помутнений готового пива и понижения его биологической стойкости. Коагуляция белков из двух стадий: денатурации и собственно коагуляции.
При взаимодействии частиц белковых веществ, несущих положительный заряд с отрицательно заряженными частицами дубильных веществ, перешедших из хмеля и солода, образуются белково-дубильные соединения.
Неполная коагуляция белков может быть причиной торможения брожения, потому что эти вещества адсорбируется на дрожжевых клетках. Все это приводит к плохому осветлению пива в период дображивания, неудовлетворительному фильтрованию и холодному помутнению пива.
Окраска сусла во время кипячения становится интенсивной вследствие карамелизации сахаров, образования меланоидинов и перехода в раствор красящих веществ хмеля.
Хмель вводят в сусло целыми шишками или в виде хмелевых экстрактов и молотого брикетированного хмеля. Хмель вводят порциями, не весь сразу. Норма расхода хмеля определяется типом и сортом изготовляемого пива, периодом приготовления сусла (лето, зима) и содержания в хмеле
·-кислоты (2,5 – 5,5 %). Для разных сортов готового пива – 22, 30, 45 г/дал и т. д. В весенне-летний период нормы расхода хмеля увеличивают на 10 %, а в зимний – наоборот уменьшают на 10 %. Кипячение сусла с хмелем продолжается в среднем 1,5 часа. Основным показателем окончания кипячения является концентрация так называемого начального сусла и наличие в нем крупных хлопьев коагулированных белков.
Сусло в сусловарочном аппарате должно кипятиться с такой интенсивностью, чтобы количество испаряемой воды составляло не менее 5 – 6 % в час. Конец кипячения определяют по массовой доле сухих веществ в сусле, наличию в сусле хлопьев коагулировавших белков и прозрачности горячего сусла. Массовую долю сухих веществ определяют в охлажденной пробе сусла сахарометром. Если на ярком свету в пробном стаканчике сусло кажется прозрачным, а крупные хлопья белков быстро оседают, то кипячение сусла заканчивают. Для этого прекращают подачу пара в сусловарочный аппарат, измеряют объем сусла и перекачивают его в хмелеотделитель, установленный ниже сусловарочного котла. Хмелеотделитель представляет собой стальной резервуар с коническим дном, снабженный вставным ситом и мешалкой.

Рис 9. Хмелеотборный аппарат
1 – разгрузочный кран; 2 – мешалка; 3 – фильрационное сито; 4 – штуцер; 5 – корпус; 6 – смеситель; 7 – ороситель; 8 – люк; 9 – указатель уровня; 10 – кран; 11 – сальник; 12 – муфта; 13 – стойка; 14 – привод; 15 – насос; 16 - распределительный кран

Хмелевая дробина задерживается ситом, а сусло проходит через сито и направляется к центробежному насосу, которым и перекачивается в отстойный аппарат для охлаждения и осветления. Хмелеотборные аппараты типа Б7-ВХА используются в двух- и четырехаппаратных варочных агрегатах на
1 т единовременной засыпи; типа Б7-ВХБ – в четырехаппаратных варочных агрегатах на 1,5 и 3 т засыпи; типа ВХЧ – в четырех- и шестиаппаратных варочных агрегатах на 5,5 т засыпи.
Охлаждение и осветление сусла
Целью охлаждения и осветления сусла является понижение температуры, насыщение сусла кислородом воздуха и осаждение взвешенных частиц сусла. В зависимости от методов ведения брожения (низовое, верховое) сусло охлаждают до 6 – 7 или 14 – 16 (С.
Процессы, происходящие при охлаждении и осветлении сусла
При кипячении из сусла полностью выделяется воздух. Дрожжи, для осуществления брожения, нуждаются в определенном количестве кислорода, которое должно быть хотя бы частично поглощено суслом во время кипячения. Соблюсти это условие можно при использовании холодильных тарелок, так сусло распределяется на них тонким слоем и имеет большую поверхность соприкосновения с воздухом.
При проходе через хмелеотделитель из горячего сусла удаляется значительная масса свернувшихся белков. Белковые вещества, находящиеся в сусле в виде тонких взвесей, с понижением температуры выделяются в виде серой илистой массы.
Полное осветление сусла устраняет трудности, возникающие при осветлении сусла в процессе главного брожения, а также предотвращает развитие диких дрожжей, помутнение и инфицирование пива. В процессе охлаждения сусло необходимо предохранять от контаминации, из-за которой резко снижается качество пива. Степень контаминации зависит не только от зараженности воздуха, но и от продолжительности охлаждения. При медленном охлаждении сусло инфицируется в большей степени.
Микроорганизмы воздуха находят в сусле превосходные условия для развития, быстро размножаются и портят сусло. Пока сусло находится при высокой температуре, эта опасность невелика, так как микроорганизмы или погибают, или сильно ослабевают. Но как только сусло достигнет температуры около 50 (С, опасность контаминации сусла увеличивается, поскольку эти «средние» температуры как раз наиболее благоприятны для развития многих микроорганизмов.
Горячее сусло, соприкасаясь с кислородом воздуха, увеличивает свой окислительный потенциал, что приводит к коагуляции и осаждению белков. Поэтому охлаждение сусла в некоторых случаях осуществляют в две стадии. Горячее сусло передают в отстойные аппараты, где в течение 1,5 – 2 ч его охлаждают до 70 – 60 (С (первая стадия). Вторую стадию охлаждения с 70 – 60 до 4 – 6 (С осуществляют в холодильниках.
Растворение кислорода и окислительные процессы при охлаждении. Сусло поглощает кислород физическим и химическим путем. Растворение кислорода начинается с понижения температуры сусла. Кислород растворяется до достижения насыщения. Физическое связывание кислорода наиболее эффективно проходит при низкой температуре, слабой концентрации сусла, перемешивании и тонком слое его.
Химическое связывание кислорода осуществляется главным образом при высоких температурах и затрачивается на окисление органических веществ. Химическое связывание кислорода зависит от температуры – при высоких температурах (около 85 (С) химически связывается в 2 раза большее количество кислорода, чем при температуре около 45 (С; от концентрации сусла – при более высоких температурах менее концентрированное сусло (9 – 11 %) поглощает почти столько же кислорода, сколько и концентрированное (14 – 16 %); при средних температурах (около 45 (С) менее концентрированное сусло поглощает кислорода значительно меньше, чем концентрированное; от интенсивности движения сусла – чем оно интенсивнее, тем больше связывается кислорода.
Происходящее во время охлаждения химическое связывание кислорода не очень велико, гораздо меньше, чем в процессе кипячения сусла с хмелем. Окисление распространяется главным образом на белки, сахара и растворенные вещества хмеля. Такое окисление внешне выражается в виде часто очень неприятных изменений цвета (потемнение сусла), особенно нежелательных при приготовлении сусла для сортов пива.
Физическое поглощение кислорода во время охлаждения довольно значительное и зависит от тех же факторов, что и химическое связывание: от температуры – с понижением температуры увеличивается способность поглощения; от концентрации сусла – менее концентрированное сусло поглощает больше кислорода, чем более концентрированное; от интенсивности движения сусла – чем эффективнее перемешивание сусла, тем сильнее физическое связывание кислорода (перемешивание больше способствует поглощению, чем продолжительное продувание воздуха над суслом); от высоты слоя сусла – чем тоньше слой, тем сильнее физическое связывание кислорода.

·Все эти процессы проходят и в холодильниках, так как и там имеются подобные условия, а именно – тонкий слой и довольно интенсивное движение сусла. Однако продолжительность процессов в холодильниках меньше, чем на тарелках.
Количество физически связанного кислорода увеличивается в сусле по пути к бродильному отделению в результате смешивания его с воздухом, находящимся в трубах, и дальнейшего растворения его в сусле в бродильных аппаратах. Физически связанный кислород необходим для брожения. Чем больше обогащается им сусло, тем интенсивнее размножение дрожжей и тем выше степень сбраживания.
Выделение взвесей. Непосредственно после фильтрования сусло сравнительно прозрачно, но при кипячении оно снова становится мутным. В нем выделяются свертывающиеся от нагревания белки в виде более или менее крупных хлопьев; по окончании кипячения сусло становится сравнительно прозрачным. Свернувшиеся белки задерживаются вместе с остатками хмеля при его отделении от сусла.
При охлаждении наряду с белками тонкой взвеси выпадают и другие вещества. Причиной выделения последних является изменение температуры и вызванное этим изменение растворимости. Это относится к горьким хмелевым веществам, которые после перехода их во время кипячения в смолы находятся в виде пересыщенного раствора, в связи, с чем при охлаждении они должны выделяться в осадок.
В зависимости от способов внесения хмеля, степени кипячения и кислотности сусла количество горьких веществ, выпадающих вместе с отстоем в осадок в виде адсорбированных соединений, может достигать 20 – 60 % имеющихся в хмеле горьких веществ. Провести охлаждение необходимо таким образом, чтобы добиться полного выделения всех этих веществ. Особенно важно выделить в виде крупных хлопьев соединения белков с дубильными веществами. Данные соединения особенно нежелательны, так как вызывают помутнение не только сусла, но и пива и представляют серьезную опасность для жизнедеятельности дрожжей. Сусло, из которого эти вещества не могут выделяться в виде хлопьев, остается во время брожения опалесцирующим или мутным. Полученное из такого сусла пиво имеет муть, устранить которую очень трудно, к тому же они вредно влияют на дрожжи. Способность к брожению и обмен веществ у дрожжей совершенно прекращаются, поскольку вся поверхность дрожжевых клеток покрывается этими мельчайшими шаровидными образованиями. В результате этого при главном брожении обнаруживаются ненормальные явления, которые указывают на ослабление дрожжей, из-за чего дображивание начинается с большим трудом. Однако дикие дрожжи при этом хорошо развиваются, что приводит к дальнейшему помутнению и инфицированию пива.
Концентрированное сусло и внесение большого количества хмеля повышают количество отстоя. Грубый осадок состоит из белковых веществ (50 – 60 %), хмелевых смол, других органических, особенно флобафена (20 – 30 %), и зольных веществ (3 – 30%). В золу осадка входят ангидриды кремниевой (18 – 34 %) и фосфорной (7 – 34 %) кислот, оксид меди (13 – 37 %,) оксиды железа (17 – 18 %), оксид алюминия (1,8 – 21 %) и оксид кальция (3,6 – 15 %). С грубым осадком в значительных количествах адсорбируются железо, медь и другие тяжелые металлы, что предохраняет дрожжи и пиво от их вредного действия. В пиве содержание металлов может стать причиной коллоидного помутнения.
Осветление и охлаждение сусла в тонком слое. Лучшее осветление на холодильной тарелке достигается в том случае, когда сусло распределяется на тарелке слоем 10 – 12 см, перемешивается при температуре 27 – 60 (С с тем, чтобы тонкие взвеси захватывались грубыми, и отстаивались в течение 9 – 12 ч. Однако эти условия не могут быть обеспечены из-за недостатка времени и боязни контаминации. Поэтому продолжительность отстаивания сокращают до 3 – 5 ч и спускают сусло при температуре не ниже 70 (С.
В этом случае фракции грубого осадка не успевают осесть, а тонкий осадок еще не начинает выделяться и осветления не происходит. Из-за таких неудобств холодильные тарелки стали заменять отстойными чанами. Однако в последних все же не удается достичь желаемой степени осветления, хотя степень контаминации сусла резко снижается.
В конце 30-х годов для этой цели стали применять методы осветления сепарированием. В холодильном отделении, как правило, устанавливают аппараты для охлаждения и осветления сусла.
Осветление и охлаждение сусла в высоком слое. Процесс проводят в отстойном аппарате. Осаждение грубых взвесей в период предварительного охлаждения и аэрации пивного сусла. Аппарат представляет собой цилиндрический резервуар 3 с рубашкой, плоским, слегка наклонным днищем и сферической крышкой 4. на крышке чана смонтированы вытяжная труба для отвода образующегося пара и смотровой люк с раздвижными дверцами.
Рис. 10. Отстойный аппарат
1 – запорный вентиль; 2 10 – коллекторы; 3 – резервуар; 4 крышка; 5 – желоб; 6 – секция охлаждения; 7 – дроссельная заслонка; 8 – патрубок; 9 – распределительный конус; 11 – фильтр; 12 – термометр; 13
· фланцевый кран для спуска белкового отстоя; 14 – кран для спуска промывных вод в канализацию; 15 – кран для регулирования спуска осветленного сусла; 16 – суслоприемник.

Под вытяжной трубой укреплен распределительный конус, который осуществляет дробление нагнетаемого в аппарат сусла на мелкие струи. В целях охлаждения сусла внутри аппарата установлена секция, по которой протекает холодная вода. В днище чана шарнирно закреплена плавающая труба и размещены три пробковых фланцевых крана: для спуска сусла, отстоя и промывных вод. При помощи поплавкового спускного клапана извлекается только верхний слой охлажденного сусла, т. е. наиболее холодный слой, насыщенный воздухом и с меньшим количеством взвешенных частиц.
Аэрация сусла осуществляется путем ввода в него стерильного воздуха, прошедшего через обеспложивающий фильтр и направленного через барботеры, установленные внутри чана на разной высоте. Охлаждающая секция начинает работать до подачи в аппарат сусла.
Горячее сусло вводится через патрубок 8, затем поступает на вершину распределительного конуса 9 и, растекаясь по его поверхности тонкими струйками, стекает в аппарат. Таким образом, горячее сусло охлаждается и насыщается воздухом. Сусло, заполняя аппарат, заставляет всплывать свободный конец стяжной трубы, в результате чего открывается отверстие для выпуска самого верхнего, наиболее осветленного слоя сусла. Слой сусла в отстойном аппарате не превышает 0,9 м.
Смонтированное в аппарате наклонное днище способствует удалению отстоя и промывных вод. Период охлаждения в отстойном аппарате невелик – за 120 мин температура горячего сусла снижается до 55 (С. Осадок удаляют из аппарата. После мойки аппарат вновь пускают в работу.

Рис.11. Гидроциклонный аппарат
Осветление сусла в гидроциклонных аппаратах. Гидроциклонный аппарат РЗ-ВГЧ-3 представляет собой цилиндр с конической крышкой и плоским днищем. Горячее сусло вводят в виде струи в аппарат тангенциально через входной патрубок 3, благодаря чему происходит вращение сусла внутри аппарата. Взвешенные частицы сусла под действием гидродинамических сил сбираются в центре днища, где образуется осадочный конус. После осветления (примерно через 20 мин) сусла его откачивают насосом, открывая сначала кран 4, а затем по мере снижения уровня – краны патрубков 1 и 2. на боковой поверхности аппарата 8 размещены люк 10 и указатель уровня сусла 9. к крышке приварены пароотводящий патрубок 5, патрубок 7 с моющей головкой для смыва осадка и мойки аппарата и осветитель 6 внутреннего пространства чана.
Мутное сусло удаляют насосом, открывая кран патрубка 13. осадок размывают водой, подаваемой к размывателю 11, и удаляют открытием крана патрубка 12.

Рис. 12. Сепаратор ВСМ
Осветление сусла в сепараторах. Сепаратор ВСМ установлен на станине 21 с приводным механизмом 20. сепаратор оснащен тахометром 1, манометром 12, смотровым окном 9 и крышкой 14. Основным рабочим органом сепаратора является барабан 18, в котором сусло очищается под действием центробежной силы. Барабан состоит из основания, крышки 15, нижнего вставкодержателя 3, цилиндрических вставок 4, верхнего вставкодержателя 5 и затяжного кольца 6. Барабан надет на конусную часть вала 2 и затянут предохранительной гайкой 16. Приемно-отводящее устройство сепаратора включает подводящую трубу 7, центральную трубу 10, напорный диск 8 и отводящую трубу 11 с краном 13. сусло подается в сепаратор по подводящей трубе 7 и по центральной трубе 10 поступает в первую камеру, где с помощью ребер нижнего и верхнего вставкодержателей переходит во вращательное движение. Более тяжелые частицы оседают на стенках камеры под действием центробежной силы. Частично осветленное сусло переходит во вторую, а затем третью и четвертую камеры, освобождаясь от мелких частиц, оседающих в виде кольцевого осадка на вставках.
Поток осветленного сусла, пройдя основание барабана и двигаясь по наружным каналам верхнего вставкодержателя к оси вращения барабана, вводится в камеру, в которой жидкость вращается вместе с барабаном и захватывается погруженным в нее и укрепленным неподвижно напорным диском, снабженным внутренними каналами спиральной формы. В отводящую трубу сусло поступает по каналам напорного диска. Отделенная от осадка жидкость под давлением собственной массы через отверстие 17 попадает в приемник, из него выводится через патрубок 19. после этих операций барабан разбирают и вручную удаляют из него осадок.
Охлаждение сусла в пластинчатых холодильниках (теплообменниках). Пластинчатый холодильник производительностью 5 м3/час используется как для охлаждения сусла, так и для пастеризации пива и стерилизации сусла. Основными рабочими элементами его являются пластины.


Рис. 13. Пластинчатый теплообменник
Для предварительного охлаждения сусла используется артезианская вода температурой до 20 (С, а для окончательного охлаждения – ледяная вода температурой 1 (С или пропилен-гликоль. Схема движения охлаждаемого сусла и охлаждающего агента в пластинчатом холодильнике показана на рис 10. Аппарат собран из тонких штампованных стальных пластин 7 – 11, установленных параллельно на штангах 3, концы которых закреплены в стойках 1 и 5. посредством плиты 4 и винта 6 пластины сжимаются так, что между каждой парой образуется узкое пространство, по которому протекает жидкость.
Прокладки на пластинах располагают таким образом, чтобы в результате сборки аппарата в нем образовались две системы каналов: по одной протекает обрабатываемая жидкость (продукт), по другой – холодный рассол, холодная вода или горячая вода, пар (теплоноситель) в зависимости от того, для чего предназначен аппарат (охлаждение, стерилизация, деаэрация, газирование воды карбонизация пива). Продукт, подаваемый в верхний угловой канал 2, течет по каналам между пластинами 8 и 9, 10 и 11, а теплоноситель движется навстречу по каналам между пластинами 7 и 8, 9 и 10. Таким образом, потоки продукта и теплоносителя чередуются, и теплообмен у каждого потока происходит через обе ограничивающие поверхности. Если число потоков увеличивается, то во столько же раз увеличивается производительность теплообменника. Пластинчатые теплообменники имеют в несколько раз большую поверхность теплопередачи по сравнению с трубчатыми, они позволяют на одной станине устанавливать секции разного назначения: нагревания и охлаждения продукта и регенерации теплоты.

4. БРОЖЕНИЕ ПИВНОГО СУСЛА
Процесс брожения происходит под действием ферментов пивных рас дрожжей, расщепляющих основное количество углеводов сусла с образованием этилового спирта, диоксида углерода и побочных вторичных продуктов брожения. Начальное сусло превращается в готовое пиво в результате главного брожения, дображивания и созревания. Важнейшими факторами, влияющими на брожение, являются характеристика применяемых рас дрожжей и температура брожения. Различают холодное (5 – 8 (С) и теплое (8 – 12 (С) брожение. Процесс брожения связан с образованием летучих веществ и других побочных продуктов, которые сильно влияют на качество пива, особенно на его вкус и аромат. К ним относятся диацетил, этилацетат, ацетальдегид, пропиловый, изоамиловый, изобутиловый и другие высшие спирты.
Расы пивных дрожжей. В пивоварении применяют дрожжи низового и верхового брожения: первые, развиваясь в сбраживаемом сусле, опускаются вниз и образуют плотный осадок, вторые поднимаются на поверхность сусла и скапливаются там, в виде слоя пены. Из используемых в пивоварении дрожжей Sacch. сerevisae и Sacch. Carlsbergensis последние быстро оседают плотным слоем на дне танка после окончания брожения. Они полностью сбраживают раффинозу в отличие от Sacch. сerevisiae, которые ее сбраживают только на . Остальные моно- и дисахариды обе расы сбраживают примерно с одинаковой скоростью. Отмеченная особенность Sacch. cerevisiae объясняется наличием в их ферментном комплексе мелибиазы (
·-галактозы).
Различают сильно- и слабосбраживающие дрожжи. Сильносбраживающие дрожжи способны сбраживать мальтодекстрины (
·- и
·-изомальтозу), чего не могут слабые дрожжи. Большинство дрожжей верхового и низового брожения относятся к типу Флоберт, слабосбраживающие причисляются к типу Заяц. Степень сбраживания сусла дрожжами Флобер значительно выше, чем дрожжами Заяц.
Пивные дрожжи всегда должны быть микробиологически чистыми, в быстром темпе сбраживать сусло, обладать хлопьеобразованием, быстро оседать на дно и давать чистое осветленное прозрачное пиво с полным вкусом и ароматом. В пивоварении широко применяются дрожжи следующих рас. Дрожжи расы 776 – среднесбраживающие, за период главного брожения на сусле концентрацией 11 % сухих веществ синтезируют 2,7 % этанола. Клетки яйцевидной формы, длиной 8 ( 10 и шириной 5 ( 6 мкм. Биомасса увеличивается примерно в 5 раз по сравнению с введенным количеством, способность к осветлению удовлетворительная.
Из производственных дрожжей ВНИИ напитков и минеральных вод выделены и отселекционированы дрожжи рас 11, 41, 44. Из них дрожжи расы 11 – сильносбраживающие, с хорошей способностью к осветлению. Пиво, полученное с применением этих дрожжей, имеет приятный вкус. Дрожжи рас 41 и 44 – среднесбраживающие, с хорошей способностью к осаждению и осветлению. Пиво с дрожжами этих рас отличаются мягким, полным и чистым вкусом.
Дрожжи рас µ и Р (Львовская раса) – среднесбраживающие с хорошей способностью к оседанию и осветлению пива. Вкус и аромат пива хорошие.
Дрожжи расы F (Чешская раса) – быстро
· и сильносбраживающие, пиво с ними имеет хороший вкус. Дрожжи расы Р (Чешская раса) ( среднесбраживающие, осветление пива хорошее, вкус приятный .дрожжи расы 8а (М) сильносбраживающие, хорошо осветляющие пиво, глубоко его выбраживающие и обуславливающие приятный вкус его.
Дрожжи верхового брожения применяются реже и в основном для получении темных или специальных сортов пива. Дрожжи штамма 191-К применяют для получения специальных сладких темных сортов пива
· бархатного пива. Они не сбраживают лактозу и раффинозу.
В производстве пива для улучшения его аромата и вкуса применяют смешанные расы дрожжей или ведут брожение разными расами с последующим смешиванием молодого пива в аппаратах дображивания.
Под регулированием условий брожения понимаются: способ введения посевных дрожжей; температурный режим; продолжительность брожения и степень сбраживания. Различают холодное (5 – 8 (С) и теплое (7 – 12 (С) брожение. Температура сусла при введении дрожжей колеблется от 5 до 7 (С и называется начальной. В наполненный на бродильный аппарат вводят посевные дрожжи, дополняют его объема суслом и аэрируют стерильным воздухом для увеличения содержания растворимого кислорода до 6 мг/дм 3. Иногда сусло вводят сначала в аппарат предварительного брожения и уже в забродившем состоянии (забел) перемещают в основной аппарат, в котором походит дальнейшее брожение.
Конечная степень сбраживания – основной показатель брожения. При низовом брожении в молодом пиве оставляют часть углеводов (0,8 – 0,4 %) для дображивания и естественного насыщения пива диоксидом углерода.
Скорость брожения в пределах границ, отмеченных установленным режимом, находится в прямой зависимости от температуры: чем выше последняя, тем больше скорость. Для производства используют хлопьевидные дрожжи в том случае, если они обеспечивают необходимые скорость глубину конечной степени сбраживания пива. К тому же эти дрожжи, оседая на дно аппарата, адсорбируют часть коллоидных взвесей и лучше осветляют пиво. Совместное применение хлопьевидных и пылевидных дрожжей также возможно. Пылевидные дрожжи после нескольких генераций могут стать хлопьевидными и наоборот. При этом утрачивается характерный аромат пива, присущий исходной расе дрожжей, т.е. дрожжи дегенерируют и подлежат замене. При работе на чистой культуре основой служит лабораторная культура, получаемая из специальных лабораторий отраслевых институтов, а путем размножения дрожжей в постепенно возрастающих количествах стерильного сусла достигают объема их, необходимого для введения в один производственный аппарат. Эти дрожжи называются технически чистой культурой в отличие от стерильной монокультуры, применяемой в лабораториях для научных исследований.
Осадок дрожжей, полученный после первого сбраживания в производственном аппарате, называют семенными дрожжами первой генерации. После сбраживания сусла дрожжами первой генерации в осадке получают дрожжи второй генерации, а осадок дрожжей, прошедших 10 бродильных циклов, называют дрожжами 10-й генерации и т. д.
Семенные дрожжи должны быть чистыми, не инфицированными дикими дрожжами, молочнокислыми бактериями и другими вредными микроорганизмами. Осадок дрожжей после нескольких генераций не является биологически чистым, там всегда находится часть инфекционных микроорганизмов, но в среде с плотной популяцией физиологически сильных семенных дрожжей их деятельность затормаживается, сдерживается. Поэтому следует применять дрожжи только хорошего физиологического состояния с преобладанием молодых и активных здоровых клеток, обеспечивающих необходимую степень сбраживания и быстрое оседание на конусе и дне аппарата при охлаждении в конце брожения. В случае инфицирования семенные дрожжи больше не используются для брожения, а заменяются новыми, так как инфекция передается в свежее сусло следующего аппарата и усиливается с каждой следующей генерацией.
При замене семенных или введении новой расы дрожжей судить об их достоинствах и недостатках следует не по первому сбраживанию, а после их адаптации, т.е. по результатам второй или третьей генерации. Если результаты первой генерации отрицательны, дрожжи сразу же заменяют.
Способы введения дрожжей. Различают густые и жидкие семенные дрожжи. Дрожжи, взятые из дрожжевой ванны в виде густой массы, называют густыми, их смешивают с охлажденным суслом в специальном аппарате для размешивания или другой соответствующей емкости. Вначале суслом заполняют Ѕ объема сосуда, добавляют семенные дрожжи, размешивают и переливают во второй сосуд, из которого содержимое вновь возвращают в первый сосуд. Переливают тонкой струей, медленно, с многократным повторением (до 30 раз), пока смесь не преобразуется в пенящуюся массу, заполнившую оба сосуда.
При размешивании густых дрожжей с суслом комочки разбиваются, масса становится однородной, насыщается кислородом воздуха и быстро забраживает. Дрожжевые комочки при этом отделяют на сите и после измельчения выливают в сусло бродильного аппарата. Туда же вводят все семенные дрожжи и перемешивают 3 – 4 раза в первые сутки брожения, что способствует их рассредоточению, активизации жизнедеятельности и торможению развития посторонней микрофлоры.
Семенные дрожжи (1 л на 12 – 15 л сусла) вводят в сосуд с суслом температурой 12 – 20 (С, перемешивают и продувают стерильным воздухом до появления сильного брожения. Так готовят жидкие дрожжи и переводят их в сусло бродильного аппарата. Жидкие дрожжи готовят при недостатке семенных дрожжей, при вводе чистой культуры и при необходимости активизировать деятельность дрожжей.
Практикуется доливной способ разбраживания для экономии семенных дрожжей, а также интенсификация брожения. Сусло одной варки разливают в три чана соответственно в количествах 0,2 и 0,5 % и затем вводят дрожжи в каждый чан. Пока идет разбраживание, доливают по очереди каждый из чанов суслом. Наибольшее количество семенных дрожжей приходится на единицу объема сусла в первом чане. Сусло здесь быстрее забродит, в нем станет больше клеток на 1 мл объема и увеличится скорость брожения. Во втором чане соотношение дрожжей и сусла меньше, в третьем – еще меньше, но заливать в них сусло следует позднее, после того как они разбродятся после первого чана. Увеличением температуры сусла можно ускорить накопление дрожжевых клеток.
На ряде заводов семенные дрожжи вводят не в бродильный аппарат, после набора сусла на его объема, а в патрубок у суслопровода, где оно охлаждается до температуры 5 – 7 (С, под давлением из закрытой дрожжевой ванночки, как через монжю. Этим достигается лучшее перемешивание и более быстрое разбраживание.
Количество вводимых дрожжей зависит от концентрации и температуры сусла, консистенции (плотности) и расы дрожжей. С увеличением плотности сусла при низкой температуре и прочих равных условиях норма введения дрожжей увеличивается, повышается она и при введении жидких дрожжей.
С увеличением дозы дрожжей ускоряется брожение, благодаря чему ограничивается и задерживается развитие инфекционной микрофлоры. В среднем на 1 гл сусла задается 0,5 л густых дрожжей. Из 1 л производственных дрожжей получается от 450 до 600 г прессованных дрожжей. Это зависит от их концентрации. 1 см3 суспензии содержит до 400 млн. клеток.
Стадии главного брожения. Главное брожение протекает в несколько стадий, которые характеризуются изменением внешнего вида поверхности сбраживаемого сусла, изменением температуры, снижением экстрактивности сусла и степенью его осветления. Первая стадия называется забелом и характеризуется образованием на поверхности сусла белой пены. Через 18 ч после введения дрожжей появляются первые признаки брожения, выделяется диоксид углерода, и появляются нежные белые пузырьки пены. Пена сосредоточивается по краям, у стенок аппарата образуется валик пены, затем вся поверхность сусла затягивается равномерным слоем белой пены (забел). К концу этого периода начинают выделяться хмелевые смолы и белковые вещества. Продолжительность первой стадии 1 – 1,5 суток. Стадия характеризуется размножением и ростом дрожжей и убылью экстракта до 0,5 % за сутки.
Вторая стадия брожения называется периодом низких завитков. В этот период образуется густая компактная масса пены, которая начинает подниматься, усиливается выделение диоксида углерода и хмелевых смол, меняется окраска пены, становясь желтовато-коричневой. Этот период продолжается 2 – 3 сут., экстрактивность сусла снижается на 0,5 – 1 %.
Третья стадия брожения называется периодом высоких завитков. В данный период достигаются максимальные температура и интенсивность брожения. Эта стадия наступает на третьи-четвертые сутки. Убыль экстракта составляет 1 – 1,5 % за сутки. Завитки достигают наибольшей высоты, пена становится рыхлой, поднимается вверх, кончики завитков пены и вся поверхность приобретают коричневую окраску.
Четвертая стадия брожения называется стадией опадания завитков, характеризуется опаданием пены, хлопьеобразованием дрожжей и осветлением пива. В этот период уменьшается выделение пузырьков СО2 , завитки исчезают, поверхность покрыта тонким слоем осевшей пены, называемой покрышкой или декой. Завитки опадают в течение двух суток. Экстрактивность снижается на 0,5 – 0,2 % за сутки. Показателем окончания главного брожения служит понижение экстрактивности на 0,1 – 0,2 % за сутки. В результате этой стадии брожения получают молодое пиво.
В ходе брожения экстрактивность и соответственно плотность сбраживаемого сусла уменьшаются. Каждое значение плотности соответствует определенной величине степени сбраживания. Показатель степени сбраживания молодого пива – это основной показатель, выражающийся отношением количества сброженного экстракта к экстрактивности начального сусла. Для светлых сортов степень сбраживания молодого пива достигает 58 – 62 %, для темных сортов 50 – 55 %.
Главное брожение заканчивается при наличии 1 % сбраживаемых сахаров, это вполне достаточно для нормального дображивания. При большем снижении экстракта дрожжи в период дображивания могут голодать, наступит их автолиз и дрожжевой запах передастся в готовое пиво.
Контроль за ходом главного брожения состоит в наблюдении за динамикой изменения массовой доли сухих веществ в сбраживаемом сусле и температуры. При необходимости контролируют синтез биомассы дрожжей, их активность и накопление отдельных продуктов метаболизма (диацетила, альдегидов и др.). Брожение характеризуется выделением теплоты. Из 1 кг мальтозы выделяется 6143 кДж (146,6 ккал).
Для достижения лучшей пеностойкости и полноты вкуса при сбраживании темных сортов пива не стремятся к сильному сбраживанию. При высокой степени сбраживания получается более стойкое пиво. На продолжительность главного брожения влияют: температура, раса и количество вводимых семенных дрожжей, массовая доля сухих веществ и химический состав сусла, она колеблется от 7 до 10 суток.
После окончания главного брожения молодое пиво перекачивают на дображивание, а осевшие дрожжи стягивают аппаратом монжю (работает под вакуумом и под давлением) и передают на промывку и хранение.

Дображивание и созревание пива

Целью дображивания является завершение начавшегося при главном брожении биохимического превращения оставшимися дрожжами остаточного экстракта в конечные продукты – диоксид углерода, этанол, эфиры, альдегиды, высшие спирты, органические кислоты, аминокислоты и др.. Происходит окончательное формирование аромата, вкуса, пенистости и стойкости пива. Снижается содержание вторичных продуктов, т. к. диацетил.
При дображивании происходят те же процессы, что и при главном брожении, но они очень замедлены из-за низкой температуры (0 – 2 (С) и меньшего количества дрожжевых клеток. Происходит осветление пива, заключающееся в том, что дрожжи сорбируют белковую муть и другие взвеси, увлекают их на дно аппарата, благодаря чему пиво осветляется. При дображивании пиво насыщается диоксидом углерода. Он придает пиву приятный и освежающий вкус, способствует пенообразованию, предохраняет его от контакта с воздухом, как бы консервирует его, сдерживает развитие посторонней вредной микрофлоры.
В период главного брожения диоксид углерода удаляют из аппарата, а при дображивании, наоборот, стараются удержать, шпунтуют аппарат, создавая так называемое шпунтовое давление. Шпунтование – это обработка пива диоксидом углерода под давлением (0,15 – 0,17МПа). В зависимости от сорта пива оно длится от 15 до 18 суток. Продолжительность дображивания и созревания пива колеблется от 11 суток до 3 – 4 месяцев, а для экспортных сортов, которые подвергаются пастеризации – до 6 – 9 месяцев. Для отечественных сортов: Жигулевское – 21 сутки, Рижское – 42 дня, Ленинградское – 90 суток по классической технологии.

Ускоренный способ получения пива в ЦКБА
Одним из основных факторов, влияющих на скорость брожения, считают форму аппарата, так как от нее зависит скорость перемешивания сбраживаемого сусла. Отношение высоты аппарата к диаметру также играет важную роль в перемешивании среды с образованием восходящих и нисходящих потоков. Это способствует ускорению брожения. Однако при интенсивном перемешивании среды увеличивается накопление диацетила и ацетоина, что отрицательно влияет на вкус пива.


ЦКБА рекомендуется устанавливать на тех заводах, где имеется резерв мощности варочных цехов. Учитывая, что объем сусла одной варки с трехтонного агрегата составляет 175 – 180 гл, ЦКБА вместимостью 100 м3 заполняют в несколько приемов. Целесообразно заполнять аппараты в 2 – 3 приема в течение 12 – 16 ч, но не более 36 ч. При этом производится аэрация стерильным воздухом каждой порции сусла. В результате аэрации сусла улучшается жизнедеятельность дрожжей. Одновременно происходит флотация сусла с удалением в пену коллоидных взвесей и мертвых дрожжевых клеток.
Рис. 11. Цилиндроконический
бродильный аппарат
1 – датчики контроля температуры;2 моющая головка;
3 – кран для отбора проб; 4 – место крепления шпунт
аппарата; 5 - гидрозатвор

При производстве пива в ЦКБА можно совместить в аппарате процессы главного брожения сусла, дображивания и созревания пива. Этот способ по сравнению с периодическим имеет следующие преимущества: исключаются перекачивание молодого пива и связанные с ним потери; благодаря конической части аппарата дрожжи можно удалять при заполненном аппарате; снижаются капитальные затраты на строительство здания на 30 – 35 %, поскольку ЦКБА устанавливают вне зданий (за исключением нижней конической части); сокращаются сроки строительства и ввода мощностей на 30 %; уменьшаются затраты труда, электроэнергии, моющих и дезинфицирующих средств; улучшается вкус пива и повышается его стойкость вследствие более высокой степени сбраживания.
Для выпуска пива хорошего качества при ускоренном способе главного брожения сусла и дображивания пива в ЦКБА рекомендуется следующее: промывать молодое пиво после удаления дрожжей диоксидом углерода для уноса избыточного содержания побочных продуктов брожения; вносить свежие дрожжи после удаления отработавших дрожжей для редукции диацетила при повышенных температурах (12 – 14 (С); производить карбонизацию пива перед розливом.
При использовании ЦКБА (рис. 11) осуществляют следующие технологические операции: заполнение аппарата суслом при его аэрации; подачу в аппарат необходимого количества производственных дрожжей; проведение процесса брожения и дображивания; осветление пива за счет его резкого охлаждения; передачу готового пива на охлаждение, фильтрование и розлив; съем дрожжей; мойку и дезинфекцию аппарата.
Брожение в цилиндроконических бродильных аппаратах проводят сильносбраживающими дрожжами, например штаммами 776, 11, 8а(М) и т.п. Для получения первой генерации необходимо использовать чистую культуру дрожжей, получаемую в аппарате чистой культуры.
Сусло можно готовить из солода с несоложеными материалами. При добавлении ячменя выше 15 % применяют ферментные препараты.
Технология производства пива в ЦКБА с массовой долей сухих веществ в начальном сусле 11 % предусматривает вначале заполнение ЦКБА осветленным и охлажденным суслом температурой 7 – 9 (С, которое подают в коническую часть аппарата. Аппарат наполняют до 85 % его геометрической емкости в течение суток. Первая половина объема сусла, поступающая в аппарат, аэрируется стерильным воздухом до содержания растворенного кислорода 4 – 6 мг/л. После заполнения ЦКБА первой варкой сусла вводят все семенные дрожжи из расчета 0,5 – 0,7 г на 1 гл сусла.
В процессе сбраживания температура сусла в течение первых двух суток устанавливается 13 – 14 (C и поддерживается в последующие трое суток в тех же пределах. На 5 – 6 сутки массовая доля сухих веществ в сбраживаемой среде снижается до 2,2 – 2,5 %, т.е. до конечной степени сбраживания. Затем рекомендуется резко охладить коническую часть аппарата для понижения температуры пива до 0,5 – 1,5 (С. Благодаря этой операции можно предотвратить автолиз дрожжей и их быстрое оседание.
В цилиндрической части аппарата следует поддерживать в течение 6 – 7 сут. температуру пива 12 – 14 (С, чтобы уменьшить содержание диацетила.
По окончании седьмых суток приступают к охлаждению всей массы в ЦКБА до 0,5 – 1,5 (С. При этой температуре и избыточном шпунтовом давлении 0,05 – 0,07 МПа пиво выдерживают еще 6 – 7 сут. Через 10 – 11 сут. от начала брожения осуществляют первый съем дрожжей путем медленного спуска его из штуцера конической части аппарата. Второй съем дрожжей проводят перед осветлением пива. Снятые дрожжи можно повторно вводить в сусло 6 – 8 раз. Общая продолжительность процесса брожения и дображивания 13 – 14 сут.
Технология производства пива в ЦКБА с массовой долей сухих веществ в начальном сусле 12 и 13 % не отличается принципиально от технологии получения Жигулевского пива. Общая длительность процесса приготовления сортового пива с массовой долей сухих веществ в начальном сусле 12 – 13 % составляет 18 – 22 сут.

Осветление пива
Мутность пива объясняется наличием в нем оптических неоднородностей, вызывающих интенсивное рассеивание света. В пиве содержатся дрожжевые клетки, белково-дубильные соединения, скоагулированные белковые вещества и хмелевые смолы. В пиве наблюдается опалесценция, которую дают коллоидные растворы. Осветление пива достигается фильтрованием, сепарированием и другими методами. Перед фильтрованием пиво охлаждают до 0 – 2 (С в теплообменнике, благодаря этому снижаются потери диоксида углерода и пиво освобождается от холодной мути. В нашей промышленности применяют фильтрование через намывной слой фильтрующего материала, например диатомита или кизельгура. Диатомит – легкая осадочная порода, состоящая преимущественно из кремнистых панцирей одноклеточных микроскопических водорослей диатомей. Диатомеи внутри полые, что обусловливает свойства диатомита – пористость и легкость. Кизельгур – это природный алюмосиликат (глина). Для осуществления процесса фильтрации эти адсорбенты смешивают с пивом, прокачивают через рамные фильтр-прессы, тем самым создавая фильтрующий слой. Кроме фильтр-прессов используют патронные или пластинчатые фильтры, часто применяют сепараторы. Осветленное пиво перед розливом необходимо выдерживать определенное время под давлением СО2. Пиво охлаждают в пластинчатом теплообменнике до 0,5 – 1 (С подвергают карбонизации для насыщения пива СО2 и перекачивают в сборники для хранения (форфасы), где пиво выдерживается от 3 до 8 часов. Благодаря этому достигается стабилизация СО2 и сохраняется ранее достигнутое качество. Разливают пиво в стеклянные бутылки емкостью 0,33 и 0,5 л, ПЭТ бутылки емкостью 1,0 , 1,5 и 2,0 л и в металлические кеги емкостью 20, 30 и 50 л.








13PAGE \* MERGEFORMAT143015





·
·Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 6697662
    Размер файла: 736 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий