Виробництво пива.

Читайте также:

Технологічна схема виробництва пива.

Свіжоприготований сухий солод, очищений від паростків, подають в приймальний бункер 1, звідки норією 2 піднімають на ваги 4, зважують і шнеком 5 розподіляють по силосах 6, де витримують його не менше 4…5 тиж. При цьому вологість солоду від 3…4% підвищується до 5…6%. Солод, що відлежався, з силосів пневматичним транспортером направляють на подальшу переробку. Вакуум 7 в розгрузителі 8 створить розрідження. Під дією цього розрідження атмосферне повітря засмоктується через воронки 3, захоплюючи з собою солод, і піднімає його в розгрузитель 8. З розгрузителя через шлюзовий отвір солод поступає в полірувальну машину 9, де його очищають від пилу, інших домішок і норією 2 подають через магнітний сепаратора 10 до автоматичних вагів 4. Для прискорення процесу екстрагування компонентів зерна солод після зважування подрібнюють у вальцовій дробарці 11та накопичують в бункері 12.

Роздроблений солод змішують з гарячою водою температурою біля 54°С в заторному казані 13а. Після ретельного перемішування (затирання) частина затору (суміш солоду з водою) насосом 14 перекачують в інший заторний казан 13б. Тут цю частину затору нагрівають до температури 68…70°С. При цьому відбувається оцукрування— процес гідролізу крохмалю ферментами при затиранні з утворенням розчинних, не забарвлюваних йодом цукрів і декстрину. Велика частина нерозчинних речовин (вуглеводи, білки і ін.) під дією ферментів перетворюється на розчинні. Потім затор доводять до кипіння і після короткочасного кип'ятіння (для розварювання крупних частинок солоду — крупи) затор (перше відварення) насосом 14 повертають в казан 13а. При змішуванні кип'яченої частини затору із затором, що залишився в казані 13а, температура всієї маси встановлюється 70°С, що необхідне для його зцукрення.

Після закінчення зцукрення частину затору знову перекачують насосом 14 в казан 13б (друге відварення) для нагрівання до кипіння і розварювання крупи. Друге відварення повертають в казан 13а, де після змішування обох частин затору температура підвищується до 75…78°С. Після цього всю масу з казана 13а насосом 14 перекачують в один з фільтраційних апаратів 24 і відокремлюють сусло від дробини. Сусло-водний розчин екстрактних речовин, що отримуються при затиранні.

Каламутне сусло, що отримують на початку фільтрування, насосом 21 повертають назад у фільтраційний апарат. Прозоре сусло (перше сусло), проходячи через фільтраційну батарею або через регулятор тиску 22, стікає в один з сусловарочних казанів 19.

Промиту солодову дробину (гущавина, що залишилася після фільтрування затору і промивання його гарячою водою) з фільтраційного апарату насосом 29 перекачують в роздаточний бункер для продажу на корм худобі. Промивна вода, що містить невелику кількість екстрактних речовин, стікає в збірку 23, звідки насосом 14 перекачується в казан 13а для приготування наступного затору.

У сусловарочному казані 19 сусло кип'ятять з хмелем. При кип'ятінні в сусло переходять гіркі і ароматичні речовини хмелю, випаровується деяка кількість води, відбувається часткова денатурація білків і стерилізація сусла. Гаряче сусло спускають в хмелевідділювач 16, де затримуються виварені хмільні пелюстки, а сусло насосом 15 перекачується в збірку гарячого сусла 17.

Гаряче сусло із збірки 17 стікає у відцентровий сепаратора 18, в якому воно очищається від зважених частинок білка. З сепаратора сусло нагнітається в пластинчастий теплообмінник 20, де охолоджується до 5…6°С, а потім поступає в збірку 25, звідки його перекачують в бродильні танки. Освітлене і охолоджене сусло із стандартною концентрацією екстрактних речовин називається «початковим суслом».

Для забезпечення чистоти бродіння насінні дріжджі періодично замінюють дріжджами чистої культури, що отримуються з однієї клітки в стерильних умовах. Для розмноження дріжджів чистої культури охмелене сусло, після очищення його в сепараторові 18 стерилізують в апараті 26 і перекачують в бродильні апарати 27 і 28, в яких вводять чисту культуру дріжджів (з лабораторії). Подальше розмноження дріжджів відбувається в танку 60.

Охолоджене (початкове) сусло зливається в закриті бродильні танки 58 і 59, сюди ж додають дріжджі з танка 60 для розбражування. Після закінчення головного бродіння, що протікає протягом 6—8 діб, молоде пиво насосом 57 перекачують в танки 52 і 53 для доброджування.

Дріжджі, що залишаються на дні бродильних танків, за допомогою вакууму, що створюється вакуумом 61, прямують в збірник 62 для повторного використання або в збірник 56 для продажу. Із збірника 56 тиском стислого діоксиду вуглецю дріжджі переміщуються у фільтр-прес 55. Пиво, відфільтроване у фільтр-пресі, зливається в танк 54 для переробки. Відмивання дріжджів від залишків пива і охолоджування їх проводять водою, що охолоджується в баку 63.

Доброджування молодого пива відбувається в танках для дображування протягом 21—90 діб залежно від типу пива, що готується, і прийнятої технології. Після закінчення дображування пиво під тиском діоксиду вуглецю стікає з танків 52 і 53 в змішувач 51, потім насосом 50 нагнітається в сепаратори-освітлювачі 49.

У сепараторі-освітлювачі пиво звільняється від зважених в ньому дріжджів, різних інших мікроорганізмів і дрібних частинок. Іноді після сепарації для додання готовому напою повної прозорості і блиску його фільтрують у фильтр-пресі 48. Освітлене пиво охолоджується розсолом в пластинчастому теплообміннику 47, насищається діоксидом вуглецю в карбонизаторі 46 і зливається в збірники 45.

Відфільтроване пиво із збірки 45 під тиском С0₂ переміщують у відділення розлива. Ящики з брудними пляшками подаються з складу до автомата 44, який витягує пляшки з ящиків. Пластинчастим транспортером 42 пляшки прямують в бутиломиючну машину 40 з лужним розчином, що поступає з бака 31. Порожні ящики після очищення від сміття в автоматі 43 стрічковим транспортером 41 подаються до автомата 33 для укладання в них пляшок з продукцією. Вимиті пляшки з мийної машини 40 пластинчастим транспортером 34 передаються до світлового екрану 39 для відбракування, а потім до лінії машин-автоматів: розливному 38, укупорочному 37, бракеражному напівавтомату 36, етикетувальному 35 і до укладальника пляшок в ящики 33. Готова продукція транспортерами передається в експедицію.

Обсмолені бочки перед заповненням їх пивом промивають усередині за допомогою шприця, потім обмиваються зовні на напівавтоматі 32, знову обмиваються усередині, а потім ізобарочним апаратом 30 заповнюються пивом, укупорються вручну і прямують в експедицію.[1, с. 103-105]

Рисунок 2. 3. Апаратурно-технологічна схема виробництва пива

Приготування пивного сусла.

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

Під дією тертя поверхня зерен очищається від забруднень — солод полірується.

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

Дроблення солоду. Щоб повніше екстрагувати з солоду екстрактні речовини, його подрібнюють. Зерно ячмінного солоду покрите оболонкою (лушпиння), погіршуючою смак пива, але є хорошим матеріалом для фільтрування затору. Тому при дробленні солод не розмелюють, а роздавлюють, зберігаючи оболонку зерна в більш менш цілому вигляді, а з ендосперма прагнуть отримати максимальну кількість дрібної однорідної крупи. Високий вміст муки і подрібненого лушпиння в помелі погіршують фільтрування затору.

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

Необхідне співвідношення фракцій помелу досягається регулюванням| відстані між вальцями. Зразковий зазор мі| вальцями першої пари дорівнює 1,2…1,4 мм, другої пари — 0,6…0,8 мм, третьої пари 0,3…0,5 мм.

Дроблення несоложеної зернової сировини.Якість помелу несоложеного зернової сировини (ячмінь, рис і ін.), як і сухого солоду, впливає на швидкість фізико-хімічних і фізичних процесів при затиранні. Натуральне зерно в порівнянні з солодовим має щільнішу структуру, але і при його розмелюванні прагнуть отримати крупніше лушпиння.

Затирання і зцукрення затору.

Мета і схема приготування затору. Затирання включає змішування роздробленого солоду і несоложеної зернової сировини з водою, нагрівання і витримку отриманої суміші при певному температурному режимі. Суміш роздроблених зернопродуктів з водою, що піддаються затиранню, називають затором, масу зернопродуктів, що завантажуються в заторний казан, - засип`ю, кількість води, що витрачається на приготування затору, - наливом.

Мета затирання полягає в екстрагуванні розчинних речовин солоду і несоложеного зерна і перетворенні під дією ферментів більшої частини нерозчинних речовин в розчинні. Речовини, що перейшли в розчин при затиранні, називають екстрактом.

Основними апаратами для приготування пивного сусла є заторні казани, фільтраційний апарат і сусловарочний казан, які сполучені між собою трубопроводами в єдину систему - варильний агрегат. У схемі агрегату є насоси для перекачування заторної маси, каламутного сусла і гарячого охмеленого сусла, а також хмелевідділювальна установка, прилади для контролю і управління процесами приготування сусла.

Залежно від числа основних апаратів розрізняють варильні агрегати з двома, чотирма і шістьма апаратами.

Заторні казани чотирьохапаратного агрегату знаходяться в роботі не більше 50% часу, тому для двох поряд встановлених таких агрегатів число заторних казанів можна скоротити удвічі. В результаті виходить один шестиапаратний агрегат з подвоєною продуктивністю.

Всі казани варильного агрегату розміщують на одному горизонтальному майданчику для забезпечення стоку відфільтрованого сусла в сусловарочный казан. Варильні агрегати виготовляють продуктивністю 1; 1,5; 3; 5,5 т (вважаючи по масі солоду, що одноразово переробляється).

Змішування роздробленого солоду і несоложеного зернової сировини з водою, нагрівання і кип'ячення заторної маси проводять в заторному казані.

Способи затирання солоду. У пивоварінні застосовують два способи затирання: настій і відварочний.

Настійний спосіб затирання найбільш простий і полягає в тому, що роздроблений солод змішують з водою при температурі 37…40°С і перемішуванні протягом 20…30 хв., потім піднімають температуру до 50…52°С, роблячи паузу протягом 20 хв для протеоліза білкових речовин. Під час витримки мішалка не працює. Потім температуру затора підвищують до 62…64°С із швидкістю 1°С в 1 хв і при цій температурі залежно від якості солоду затор витримують 10…30 хв (мальтозна пауза). Далі при перемішуванні температуру затору підвищують до 70…72°С і остаточно зцукрюють. Кінець процесу визначають по йодній пробі. Зцукрений затор нагрівають до 75°С і перекачують у фільтраційний апарат на фільтрування.

Вихід екстракту при цьому способі затирання менший, ніж при відварочному, але в заторі краще зберігаються до фільтрування амілолитичні і протеолітичні ферменти, в суслі більше міститься амінокислот і мальтози. Сусло, приготоване за застійним способом, містить мало декстрину, тому сильніше зброджується.

Спосіб настою затирання застосовують при отриманні сусла для верхового бродіння.

Відварочні способи затирання розрізняють залежно від числа відварень.

Одновідварочний спосіб затирання. Затирання за цим способом здійснюють наступним способом. У заторний казан набирають ½ всієї води, що витрачається на один затор, нагрівають її до такої температури, щоб після подачі роздробленого солоду і несоложених матеріалів температура затору була 50…52°С, включають мішалку і спускають в казан з бункера по трубі, що підводить, роздроблений солод, одночасно подаючи решту кількості води.

Температура заторної маси після розмішування встановлюється 50…52⁰С, що відповідає оптимуму для протеолітичних ферментів. При цій температурі затор витримують 30 хв (білкова пауза). Потім при вимкненій мішалці спускають в відварочный казан 1/3 затору (густа маса). Цю частину затору називають відваренням. У відварочном казані заторну масу при перемішуванні підігрівають до 62…63°С (швидкість нагрівання 1°С в 1 хв) і витримують при цій температурі 20 хв (мальтозна пауза), далі підвищують температуру до 70…72°С і витримують 15 хв для зцукрення крохмалю. Під час витримки затору при постійній температурі мішалка не працює. Після зцукрення затор нагрівають до кипіння і кип'ятять 20 хв з включеною мішалкою.

При кип'яченні відбуваються клейстеризація крохмалю, подальше перетворення проміжних продуктів гідролізу крохмалю, коагуляція і осадження частини білків, інактивація ферментів, знищення мікроорганізмів, утворення меланойдинів.

Кип'ячену частину затору перекачують в основний затор при працюючих мішалках в обох заторних казанах. В результаті змішування відварення і основного затору температура всього затору піднімається до 71…73°С. Прі цій температурі затор витримують у спокої до повного зцукрення, яке визначають по йодній пробі. Потім при перемішуванні затор нагрівають до 77°С і перекачують в апарат для фільтрування.

Для збереження ферментів в основному заторі відварення перекачують в заторний казан поволі, направляючи її в центр казана для кращого перемішування.

Одноотварочний спосіб застосовують тільки при переробці добре розчиненого солоду з високою зцукрюючою здатністю. Для солоду з підвищеною тривалістю зцукрення повернення відварення з відварочного казана в заторний здійснюють двома частинами: спочатку перекачують першу частину, підвищують температуру основного затору до 63°С і проводять мальтозну паузу протягом 20…30 хв, потім перекачують другу частину і піднімають температуру затору до 71…73°С. Далі процес проводять, як описано вищим.

Двухвідварочний спосіб затирання. Цей спосіб є найбільш поширеним, він дає можливість переробляти солод різної якості. Залежно від цього температурний режим затирання може змінюватися.

У заторний казан набирають 1/2…1/3 води, необхідної для затору, включають мішалку, засипають роздроблений солод і вводять решту кількості води. Температура затору встановлюється 50…52°С. Прі цій температурі затор витримують 15…30 хв. Далі в відварочный казан забирають приблизно 1/3 заторної сумуші, підігревають її при перемішуванні до 63°С, зупиняють мішалку і припиняють нагрівання. Тривалість мальтозної паузи 15…30 хв. Потім відварення підігрівають до 70…72°С при перемішуванні, перекривають подачу пари, зупиняють мішалку і при цій температурі витримують 20…30 хв для зцукрення. Масу відварення швидко нагрівають до кипіння і кип`ятять 15…30 хв. Ця частина затору називається першим відваренням. При працюючих в заторному і отварочному казанах мішалках перше відварення поволі перекачують в основний затор.

Після змішування основного затору з першим відваренням температура заторної маси встановлюється 63…65°С і при цій температурі витримують паузу протягом 10…15 хв. Потім 1/3 густої заторної маси перекачують в отварочный казан, нагрівают до 70…72° С, витримують 20 хв, швидко нагрівають до кипіння і кип'ятять від 5 до 20 хв залежно від якості солоду і сорту пива.

Тривалість кип'ятіння відварення збільшується при переробці погано розчиненого солоду і приготуванні темного пива. Після кип'ятіння цю частину затору, так звану другим відваренням, поволі, при неповному заповненні труби, що сполучає обидва заторні казани, повертають до основного затору. Після цього температура всього затору підвищується до 75…77°С і затор залишають в спокої до повного зцукрення, яке визначають по пробі на йод. Після чого затор перекачують на фільтрування.

Трьохвідварочний спосіб затирання. Даний спосіб використовують в основному для приготування темних сортів пива і при переробці погано розчиненого солоду з метою підвищення виходу екстракту.

Змішування роздробленого солоду і води здійснюють так само як і при початку затирання, з однією або двома відвареннями. Температуру води визначають з таким розрахунком, щоб температура затору була 36…45°С. Після ретельного перемішування 1/3 затору (густа частина) відбирають в відварочний казан (перше відварення). Перше відварення нагрівають до кипіння з паузами: при 50°С (5…10 хв), 63°С (20… хв), 70°С (15…25 хв). Тривалість кип'ятіння відварення для світлих сортів пива складає 25…30 хв, для темних — 40…45 хв. Триваліше кип'ятіння сприяє поліпшенню зцукрення затору, посиленню інтенсивності його кольору.

Після кип'ятіння відварення поволі перекачують в заторний казан, при цьому температура загального затору підвищується до 50…54° С. Після витримки затору протягом 15 хв відбирають 1/3 затору (густа частина) в відварочный казан (друге відварення). Оскільки маса другого відварення складається частково з першого відварення і непрокип`яченой частини основного затору, де вже пройшли ферментативні процеси, нагрівання другого відварення здійснюють по-іншому. Спочатку відварення нагрівають поволі до 70°C (для зцукрення), а потім швидко до кипіння і кип'ятять 15…20 хв. Поверненням другого відварення в заторний казан температуру загального затору піднімають до 63…68° С. Для солоду з підвищеною тривалістю зцукрення затор витримують при температурі 63…68°С протягом 20 хв. Після закінчення цього часу затор повністю оцукрюється, і досягається необхідне співвідношення між кінцевими і проміжними продуктами гідролізу крохмалю і білків.

Мета третього відварення полягає в підвищенні температури всього затору та інактивації ферментів. Тому на третє відварення необхідно відбирати рідку частину затору, де концентрація ферментів вища, ніж в густій частині. Для цього мішалку заторного казана вимикають і дають можливість дробині осісти, потім 1/3 рідкої частини затору спускають в відварочний казан, де швидко його доводять до кипіння, кип'ятять 10…20 хв і повертають в заторний казан. Після перемішування температура всього затору встановлюється 75…78°С. Проверяют повноту зцукрення затору і перекачують його на фільтрування.

Аналізуючи переваги і недоліки відварочних способів, можна відзначити, що за способом з одним відваренням не можна отримати достатньо високий вихід екстракту з солоду задовільної якості. Він застосовний тільки при переробці добре розчиненого солоду з високою оцукрюючою здатністю. А при затиранні за трьохвідварочному способі для прискорення фільтрування затору можна застосовувати грубіший помел солоду, не знижуючи виходу екстрактних речовин. Проте трьохвідварочный спосіб є трудомістким, тривалість його перевищує 5,5 год., збільшується витрата енергії. Тому найбільш прийнятним у виробництві вважають двухвідварочный спосіб затирання.

Сусло, отримане по двух- і трьохвідварочному способах, краще освітлюється перед зброджуванням.

Карамелевий солод подають в заторний казан одночасно зі світлим або темним солодом, а палений солод вводять в затор під час повернення останнього відварення в заторний казан.

Одновідварочний спосіб затирання з кип'ятінням всієї густої частини затору. Перевага цього способу перед іншими в тому, що вся зернова (густа) маса затору піддається кип'ятінню, тоді як рідка частина його, багата ферментами, дії високих температур не піддається. Спосіб виключає повторне кип'ятіння, яке веде до руйнування крупних частинок лушпиння, дає можливість переробляти солод із зниженою оцукрюючою здатністю. При скороченні витрати енергії і тривалості затирання підвищується вихід екстрактних речовин.

Спочатку затирання за даним способом проводиться так само як і при одно- і двухвідварочним способах. Потім затор при температурі 62…°С залишають в спокої на 20…30 хв. За цей час він відстоюється, надосадну рідину затору за допомогою декантатора і насоса перекачують в інший заторний казан, а густу частину затору, що залишилася в першому казані, поволі підігрівають для зцукрення, потім доводять до кипіння, кип'ятять 30…40 хв, додають холодну воду для охолоджування до 80…85°С і змішують густу і рідку частини затору в одному казані. При цьому температура затору встановлюється 70…72°С. Закінчення затирання проводять так само, як і за двухвідварочному способі.

Затирання солоду з підкисленням заторів. Оптимальні значення рН для дії ферментів солоду в заторі прийняті 5,5…5,4. Але у ряді випадків, коли, наприклад, для затирання використовують воду з високою концентрацією карбонатів і бікарбонатів (солі вугільної кислоти), рН підвищується до 6,3 і більш. Для зниження жорсткості воду пом'якшують за допомогою іонообмінників додаванням хімічних реагентів або підкислюють затор розбавленою харчовою молочною кислотою і гіпсом (СаS0₄•2H₂0). При використанні для затирання солоду води з карбонатною жорсткістю не більше 5,3 мг-екв./л у затор додають 0,085…0,105% молочної кислоти до маси зернопродуктів, які затирають (перерахунок ведеться на 100%-у молочну кислоту). Для цього включають мішалку заторного казана і при інтенсивному перемішуванні затору поступово тонким струменем вливають розбавлену, наприклад 15…20%-у, молочну кислоту, яка, реагуючи з бікарбонатами і лужними фосфатами, знижує рН затору.

Молочну кислоту додають на початку затирання, створюючи тим самим сприятливе середовище для дії ферментів солода. Розчин молочної кислоти готують в дерев'яній або емальованій посудині, змішуючи відміряну кількість молочної кислоти з 2…3 частинами води.

Гіпс застосовують для підкислення затору, коли у виробництво поступає вода з високою карбонатною жорсткістю, але невеликим змістом солей сірчаної кислоти (не більше 150 мг/л в перерахунку на S0₃).

Розраховану кількість гіпсу відважують, подрібнюють до однорідної маси і засипають в заторний казан на початку затирання. Сульфат кальцію, реагуючи з лужними фосфатами і карбонатами води, знижує рН затору, але при цьому осідає і частина фосфатів, необхідних надалі для живлення пивних дріжджів.[2, с. 130]

Переробка несоложеного зерна і застосування ферментних препаратів.

Обгрунтування застосування несоложеного зерна при затиранні.

При затиранні несоложену зернову сировину застосовують в тих випадках, коли це передбачено по рецептурі, для додання певним сортам пива (Московське, Ленінградське, Ячмінний колос і ін.) характерного смаку або для економії дорогого дефіцитного ячмінного солоду і зниження собівартості пива (Жигулівське).

У вітчизняному пивоварінні основним несоложеным зерновою сировиною є ячмінь, оскільки по своєму складу він близький до ячмінного світлого солоду, містить β-амилазу і протеазу. При заміні частини солоду ячменем економиться зерно в натурі, оскільки при солодоращенні втрати сухих речовин в сплаві, на дихання, утворення ростків досить значні (10…11% до маси зерна). Тому використання несоложеного зерна замість солоду — це вирішення одного із завдань маловідхідної технології. Вимоги до якості несоложеного ячменю значно нижче, ніж до ячменю для солодоращения, дозволяється використовувати низькосортний ячмінь, у тому числі і кормовий.

Зазвичай в солоді ферментів дещо більше, ніж їх потрібно для розщеплювання нерозчинних компонентів солодового зерна, тобто в солоді є надлишок ферментів, за допомогою яких можна додатково переробити в заторі несоложене зерно. Наприклад, при використанні солоду задовільної якості можна до 15% його замінювати несоложеним ячменем без погіршення смаку пива, а для солоду хорошого розчинення з високою амілолітичною активністю — до 30%.

Застосування великих кількостей несоложених матеріалів вимагає внесення ферментних препаратів мікробного походження. З них для використання в пивоварінні дозволені Амілосубтилін Г10х, Амілоризін Пх, Цитороземін Пх і комплексні ферментні препарати, так звані мультензимні композиції (МЕК).

При переробці несоложених матеріалів враховують різницю в структурі і стані крохмалю і білків в соложеном і несоложеном зерні. В процесі солодоращения зерна крохмалю звільняються від речовин, що зв'язують їх, тому клейстеризація і розрідження крохмалю ферментами при затиранні солоду протікають швидко. Відварення потрібні лише для клейстеризації крохмалю нерозчинених (твердих) кінчиків зерна. Амілази солоду полегшують цей процес.

Крохмаль несоложеного зерна клейстеризуется при вищій температурі (в основному при кип'ятінні), при якої амілази зерна частково або повністю інактивовані.

Клейстеризованний крохмаль несоложеного зерна володіє високою в'язкістю, тому при підігріванні він часто пригорає на стінках казана. Для зниження в'язкості в затори з несоложеної сировини додають частину солоду, призначеного для затирання. При цьому під час нагрівання заторів до температури інактивації α-амилази частина крохмалю клейстеризуєтся. Клейстеризованний крохмал швидко розріджується. При подальшому підвищенні температури до кипіння і при кип'ятінні клейстеризація крохмалю продовжується. Після змішування солодової і несоложеной частин затору відбувається подальше перетворення розрідженого клейстеризованного крохмалю.

При кип'ятінні заторів (для клейстиризації крохмалю) відбувається денатурація білка, який при подальшому затиранні важче гідролизуєтся протеолітичними ферментами. Для збільшення кількості розчиненого білка в суслі несоложену частину затору нагрівають до кипіння з білковою витримкою.

При переробці несоложених матеріалів початок затирання і витримку краще проводити при 35…45°С, оскільки у цей момент в результаті дії цитолітичних ферментів протікають процеси, характерні для солодорощения.[6, с. 100-124]

Фільтрування затору.

Процес фільтрування затору підрозділяють на дві стадії: фільтрування першого сусла, тобто сусла, що отримується при фільтруванні затору, і промивання дробини гарячою водою для витягання екстрактних речовин. В результаті утворюються промивні води.

Залежно від використовуваного устаткування розрізняють фільтрування затору у фільтраційному апараті і в заторному фільтр-пресі.

Фільтрування затору у фільтраційному апараті. Апаратом є циліндровий резервуар з теплоізоляцією, плоским днищем 6, сферичною кришкою і витяжною трубою. На відстані 15 мм від днища поміщено знімне фильтраційне сито 4, складене з окремих сегментів. На ситі осідає шар дробини, для видалення якої в днищі зроблений отвір 5. Від нижнього дна фільтраційного апарату відходять труби 8 для відводу сусла. На кінцях цих труб насаджені крани для регулювання швидкості фільтрування. Кінці труб з днища фильтраційного апарату виводяться до збірного корита. Крани разом з коритом є фільтраційною батареєю 9. Усередині апарату знаходяться механізм розпушувача 1 і сегнерово колесо 2 (зрошувальний апарат). Механізм розпушувача обертається від електродвигуна через коробку швидкостей і редуктор, піднімається і опускається за допомогою гідравлічного підйомника 7. Фільтраційний апарат забезпечений регулятором різниці тиску, що дозволяє регулювати швидкість фільтрування і вказуючим різницю рівнів рідини у фільтраційному баці та резервуарі регулятора. Щоб уникнути охолоджування затору при фільтруванні бічні стінки фільтраційного апарату покривають ізоляцією.

Фільтрування затору проводять таким чином. У вимитий апарат укладають сита і заповнюють підситовий простір водою температурою 75...78 °С для витіснення повітря і утворення суцільного шару рідини під ситчатым дном; ситчатое дно повинне бути покрите водою на 1,0...1,5 см. Далі затор при неперервному розмішуванні перекачують у фільтраційний апарат. Для того, щоб дробина розташувалася рівномірно по всій поверхні сит фільтраційного апарату, механізм розпушувача під час перекачування затору знаходиться в русі; потім його піднімають, проводять декілька оборотів для вирівнювання поверхні дробини і висувають по вертикалі з дробини повністю.

При перекачуванні затору в підситовий простір в трубки фільтраційної батареї потрапляють частинки дробини. Для видалення їх відкривають і закривають поодинці або попарно крани фильтраційної батареї, щоб викликати вихровий рух рідини під ситами. Каламутне сусло, витікаюче з кранів фільтраційної батареї, насосом перекачують назад у фільтраційний апарат. Це проводять до тих пір, поки з кранів не потече прозоре сусло, яке направляють в сусловарочный апарат.

Температура затору при фільтруванні 75...78°С. Швидкість фільтрування регулюють ступенем відкривання кранів; останні повинні бути відкриті на 1/4 або 1/3 поперечного перерізу. При більшому відкриванні кранів можливе створення розрідження під ситами і внаслідок цього засмоктування верхнього тісту в дробину або повітря через крани під сита, що приводить до зменшення швидкості фільтрування або навіть до припинення його.

У дробині залишається значна кількість екстрактних речовин. Для видалення їх дробину промивають водою температурою 78...80 °С. Промивання починають тоді, коли підситовий простір ще заповнений першим суслом. Для повнішого видалення екстрактних речовин дробину розмішують розпушувальним механізмом. Промивання ведуть безперервно або періодично. При безперервному промиванні воду подають в сегнерове колесо безперервно протягом всього періоду промивання дробини; над нею весь час повинен знаходитися шар води. Для періодичного промивания на дробину спочатку наливають шар води температурою 78…80 °С, розпушують, фільтрують першу промивну воду, потім другий і третій раз наливають воду і продовжують фільтрування другою і третьою промивними водами. Ці води поступають в суслова- рочний апарат.

Промивання дробини ведуть до масової частки сухих речовин в промивній воді 0,5%. Подальше промивання недоцільне, так як при цьому витягуються деякі речовини оболонки (шелухи), які надають суслу і пиву неприємному смаку; крім того, можливе значне розбавлення сусла, що збільшує витрату пара та палива для його випаровування.

Останні промивні води можуть погіршувати якість пива, тому при виробництві високоякісних сортів його дробину промивають до масової частки сухих речовин в промивній воді 1...1,5%. Якщо набір в сусловарочний апарат закінчений при повишеній масовій частці сухих речовин в промивній воді, її продолвжують збирати в збірник, де зберігають при температурі 70 °С і потім використовують для приготування заторів. Після закінчення промивання дробину видаляють з фільтраційного апарату.

Загальна тривалість циклу фільтрування у фільтраційному апараті (підготовка резервуару, відстоювання затору, фильтрування першого сусла, промивання дробини і видалення її) близько 3...6 год.

Заторний фільтр-прес складається з суцільних плит і порожнистих рам, встановлених на станині. На плити надягають серветки з бавовняної або синтетичної тканини. Кожна плита має кран для спуску фільтрованого сусла. У верхній частині кожної рами є прилив з круглим отвором, яке повідомляється щілиною з внутрішнім простором рами. Після збору фільтр-преса отвори рам утворюють суцільний (верхній) канал. Рами і плити мають також бічні приливи з отворами, які у зібраного фільтр-преса утворюють бокові канали; ці канали з внутрішнім простором рам не повідомляються, і через них подають пару або стисле повітря і промивну воду. Зібраний фільтр-прес наповнюють водою температурою не нижче 80 °С і прогрівають близько 30 хв; це дозволяє перевірити герметичність сбірки і сприяє кращому фільтруванню. Потім воду зливають і наповнюють фільтр затором.

Під час наповнення фільтру затор безперервно перемішують, щоб всі рами рівномірно заповнювалися затором однакової консистенції. Затор подають насосом під тиском 0,05...0,07 МПа в верхний бічний канал. Через прорізи затор поступає у внутрішні порожнини рам. Сусло проходить через серветки і по поверхні плит стікає до кранів. Перше сусло відразу отримується прозорим і поступає в сусловарочный казан. Дробина залишається в порожнині рами між серветками двох сусідніх рам. По закінченні фільтрування дробину промивають водою температурой 75...80 °С при тиску у фільтрі 0,12...0,15 МПа. Почерегово відкривають крани через одну плиту для спуску промивних вод. Промивання вважають закінченим при масовій частці сухих речовин в промивній воді 0,5...0,7%. Після закінчення промивання фільтр по бічному каналу продувають парою або стислим повітрям для витіснення залишків промивної води. Далі фільтр разбирають, дробину з рам скидають в жолоб, з якого її видаляють шнеком. Знімають з плит серветки, миють і сушать їх. Цикл роботи фільтр-преса рівний приблизно 240 хв.

Застосовуючи для фільтрування заторні фільтр-преси, які мають велику поверхню фільтрації, можна обробляти солод тоншого помелу і при цьому досягти гарного освітлення сусла і підвищення виходу екстракту 1%, а також збільшити оборотність варильних агрегатів. Проте трудомістка робота по обслуговуванню заторних фільтр-пресів перешкоджає їх розповсюдженню на заводах.[8, с. 200-202]

В даний час фірми «Міра» (Бельгія) і «Цимані» (Германія) випускають заторні фільтр-преси, обслуговування яких механізоване, промивання серветок відбувається, у фільтр-пресе з виключенням їх подальшій сушки.

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

У першій фазі фільтрування осідають частинки затору. Крупне лушпиння осідає швидко, а мілкоподрібнене з частинками білка, глюкозанов і пентозанов, утворююча макромолекул, — повільно. Ці макромолекули надалі заклеюють пори фільтруючого шару, що приводить до незадовільної фільтрації. Значна присутність макромолекул у фільтраційному шарі дробини спостерігається при швидкому перекачуванні затору у фільтраційний апарат. Отже, подрібнене лушпиння солоду або ячменю — один з чинників погіршення фільтрування затору. Крім того, малі агреговані частинки в заторі виникають з ендосперма як прямий наслідок тонкого подрібнення або при агрегації ще дрібніших частинок, нерозчинних або частково гідратованих, таких, як дрібні гранули крохмалю, геміцеллюлоза, протеїни і ліпіди.

При збільшенні висоти шару, що фільтрується, надмірно підвищується гідравлічний опір, що виникає при проходженні суслах через пори дробини.

З збільшенням різниці тиску над і під шарами, що фільтруються швидкість фільтрування збільшується. Практично швидкість фільтрування сусла через шар дробини повинна складати 4,5 л/хв на 1 м² площі сита фільтраційного апарату. У фільтраційному апараті процес відбувається при атмосферному тиску, у фыльтр-пресі затор фільтрується під тиском, утворюваним насосом. При підвищенні в'язкості швидкість фільтрування зменшується. З підвищенням температури в'язкість сусла зменшується і швидкість фільтрування збільшується. Проте температура затора не повинна перевищувати 75...78 °С і води для промивання дробини — 78...80°С. При вищій температурі амілаза інактивується, крохмал, який залишився в нерозчиненому вигляді клейстеризуєтся і виходить каламутне сусло.

При заміні частки солоду несоложеним ячменем можуть виникнути труднщі у фільтруванні затору, що пояснюється присутністю водорозчинного β-глюкана, який може підвищувати в`язкість сусла до надмірно высокого рівня. Труднощі, виникають при фільтруванні заторів з високим вмістом несоложеного ячменю, є наслідком агрегації макромолекул β-глюкана, пентозанів з протеїнами, що створюють оболонку дрібним гранула крохмалю, що приводить до утворення непроникного осаду, який закупорює фільтр і перешкоджає протіканню сусла.

Фільтрування заторів, що містять великі кількості несоложеного ячменю, можна поліпшити, додаючи ферментні препарати, що мають β-глюканазу, при чому початкова температура затирання повинна бути між 45 і 55 °С. Внесенням термостабільної β-глюканази в затор, що містить 40% несоложеного ячменю, можно на 25% скоротити тривалість фільтрування.[7, с. 250-251]

Кип`ятіння сусла з хмелем.

Мета кип'ятіння сусла з хмелем. Відфільтроване пивне сусло і промивну воду з фільтраційного чана направляють в сусловарочный казан для кип'ятіння з хмелем. При цьому відбувається екстрагування і перетворення гірких і ароматичних речовин з хмелю (охмеління сусла), осадження (коагуляція) високомолекулярних білків, інактивація ферментів, стерилізація сусла, утворення редукуючих речовин, випаровування частини води.

Сусловарочний казан конструктивно мало відрізняється від заторного казана. Проте в сусловарочному казані доводиться випаровувати значну кількість води (8—12% від загального об'єму сусла, що знаходиться в казані), тому поверхня теплопередачі в ньому більша. Конструкція сусловарочного казана(рис. 2. 4.) забезпечує інтенсивну циркуляцію киплячого сусла і малі теплові втрати.

С
Рис. 2. 4. Сусловарочний казан.
условарочний казаном є сталева циліндрова судина з паровою сорочкою, кришкою і витяжною трубою. На кришці і витяжній трубі є розсувні дверці, кільцева труба для обполіскування водою, кільцеві жолоби і труба для збору і відведення конденсату, що стікає по витяжній трубі і кришці казана, дросельний клапан. У нижній частині встановлена лопатева мішалка, що приводиться в рух від електродвигуна через черв'ячний редуктор, а також — вентиль для спуску сусла з казана і кільцева труба для відведення конденсату з парової сорочки. Пара в парову сорочку

підводиться через кільцевий паропровід з чотирма введеннями. Зовні казан закритий теплоізоляційним шаром.

Інтенсивна циркуляція сусла забезпечується роботою лопатевої мішалки і нерівномірним нагріванням його у стінок і в середині казана. У казані, що має парову сорочку великої кривизни, стовп рідини біля стінки має невелику висоту і велику поверхню нагрівання в порівнянні із стовпом рідини, що знаходиться в середині казана. Завдяки цьому паротворення у стінок казана відбувається інтенсивніше, рідина містить більше бульбашок пари і як легша витісняється вгору важчою рідиною, що знаходиться в центрі казана. У сусловарочному казані вторинна пара не використовується і віддаляється через витяжну трубу. Для використання тепла вторинної пари на деяких пивоварних заводах у витяжній трубі казана встановлюють конденсатор змішення, який працює таким чином. У розширеній частині витяжної труби сусловарочного казана через форсунку розпи-люють холодну воду, вода змішується з вторинним паром, нагрівається та стікає в нижній кольцевий сбірник. Її використовують для технологічних потреб.[11, с. 245-246]

Процеси, що відбуваються при кип'ятінні сусла з хмелем. Екстрагування і перетворення гірких речовин хмелю. У створенні гіркого смаку пива беруть участь гіркі і ароматичні речовини хмелю, поліфенольні речовини солоду, несоложених матеріалів і хмелю, деякі амінокислоти, пептиди, що екстрагуються при затиранні і кип'ятінні сусла з хмелем. До 95% загальної гіркоти сусла утворюється α-кислотами хмелю, які при кип'ятінні перетворюються на ізо-α-кислоти (ізомеризуються, тобто перетворюються на ізомери α-кислот), що володіють більшою розчинністю, чим α-кислоти. Разом з цим частина α-кислот окислюється. Дуже тривале кип'ятіння сусла з хмелем приводить до розкладання α-кислот і появі речовин, що псують смак пива.

β-Кислоти хмелю мають меншу розчинність у воді в порівнянні з α-кпслотами. В процесі кип'ятіння сусла вони не ізомеризуються, а лише частково окислюються, утворюючи продукти окислення, що володіють значною розчинністю і різкою, але приємною гіркотою.

Поліфенольні речовини хмелю, що екстрагуються, впливають на смак і якість пива не самостійно, а в комплексі з гіркими речовинами хмелю, білками і амінокислотами.

На ступінь екстрагування і ізомеризації α-кислот хмелю впливають різні чинники: рН, тривалість кип'ятіння, склад α-кислот, кількість що вноситься до сусла хмелю, щільність сусла. Наприклад, розчинність і ізомеризація α-кислот збільшуються при підвищенні рН сусла, досягаючи максимуму при рН 8,0. Максимальна кількість ізо-α-кислот в суслі утворюється через 90 хв кип'ятіння, тому при двогодинному режимі кип'ятіння хміль в сусло вносять через 30 хв від початку кип'ятіння. Ізомеризація гумулону хмелю і його гомологів протікає з різним виходом ізосполук, який залежить від складу α-кислот.

Оскільки розчинність гірких речовин обмежена, то їх вміст в суслі і пиві непропорційний масі хмелю, що додається. Значна частина гірких речовин хмелю не потрапляє в пиво, а втрачається з відходами виробництва. Тільки 20—25% гірких речовин хмелю залишається в пиві і впливає на його смак і аромат.

При кип'ятінні сусла з хмелем відбувається частковий перехід м'яких смол в малоцінні тверді смоли.

Ефірні хмільні масла хмелю, значною мірою обумовлюючи смак і аромат пива, є сумішшю із понад 200 компонентів з різною температурою кипіння. При кип'ятінні сусла з хмелем значна частина їх випаровується, при цьому більшою мірою віддаляються низькокиплячі з'єднання, які погіршують аромат пива.

У витяжній трубі сусловарочного казана частина хмільних ефірних масел, що випаровуються разом з водою, конденсується і окислюється. Якщо вони разом з конденсатом стікають в сусло, то смак пива погіршується, тому уловлюваний у витяжній трубі конденсат виводять з сусловарочного казана.

Старий або такий, що погано зберігався хміль містить продукти окислення ефірних масел, тому його довше кип'ятять з суслом для повнішого видалення легкокипячих фракцій.

Коагуляція білків. При кип'ятінні сусла відбувається теплова коагуляція білків, яка протікає в дві стадії. У першій стадії відбувається часткова дегідратація (втрата зв'язаної води) молекул білка, так звана денатурація. Потім наступає друга стадія процесу — власне коагуляція, коли дегідратовані молекули з'єднуються між собою і утворюють пластівці.

На коагуляцію білків впливають рН і концентрація сусла, інтенсивність і тривалість кип'ятіння, присутність поліфенольних речовин і електролітів. Денатурація білків протікає при будь-якому значенні рН, а коагуляція більш повно — в ізоелектричному стані (коли заряд молекул нейтральний). Різні фракції білків сусла мають свою ізоелектричну точку в широкому інтервалі рН. У практиці пивоваріння максимальна коагуляція білків спостерігається при рН 5,2.

У присутності поліфенольних речовин, деяких електролітів і при інтенсивному кип'ятінні, а також при зниженні концентрації екстракту в суслі швидкість коагуляції білків збільшується.

Недостатня коагуляція білків часто приводить до утворення в суслі холодної муті, яка уповільнює процес бродіння із-за адсорбції зважених частинок на дріжджах. Присутність частинок холодної муті приводить до поганого освітлення пива при доброджуванні, утрудняє фільтрування готового пива, при зберіганні в пиві утворюється колоїдне помутніння.

Стерилізація сусла і інші процеси. При кип'ятінні сусла всі його ферменти інактивируются і гинуть мікроорганізми, тобто відбувається стерилізація сусла. Крім того, збільшується відновна здатність сусла за рахунок утворення редукуючих речовин і внесення їх з хмелем. Знижується в'язкість сусла і унаслідок реакцій мелано-йдиноутворення, карамелізації цукрів, окислення поліфенольних речовин і розчинення фарбувальних речовин хмелю підвищується його кольоровість.

Кип'ятіння і охмеління сусла. Кількість і способи внесення хмелюи в сусло. У зимовий період норма витрати хмелю може бути зменшена на 10%, а в літній — збільшена на 10% для отримання стійкішого пива.

При приготуванні сусла на воді з високим вмістом карбонатів гіркота пива буде вища. В цьому випадку, щоб не отримати пиво з різкою гіркотою, знижують кількість хмелю, що вноситься, і скорочують тривалість кип'ячення сусла.

Для приготування пива стабільної якості розроблені норми витрати хмелю з урахуванням вмісту в ньому гіркоти, що характеризується наявністю α-кислот і β-фракцій і виражену в грамах на 1 г сухих речовин хмелю.

Залежно від сорту пива, якості хмелю і солоду, що переробляється, хміль вносять до сусла в два, три або чотири прийоми. При внесенні хмелю в два прийоми 50% його додають після набору в сусловарочний казан першого сусла і 50% — за 30…40 хв до кінця кип'ятіння сусла. При внесенні хмелю в три прийоми 50% його вносять після набору першого сусла, 30% — за 1 год і 20% — за 20 хв до кінця кип'ятіння сусла. Для деяких сортів пива застосовують чотирьохразове введення хмелю.

Для підвищення ефективності використання гірких речовин і економії хмелю окрім сухого шишкового хмелю застосовують шишковий хміль мокрого помелу, мелений брикетований хміль, водно-ізомеризований екстракт з меленого хмелю і хмільні екстракти.

Відділення пивного сусла від хмільної дробини. Відразу після кип'ятіння сусло швидко відокремлюють від хмелю в хмелевідбірний чан, який встановлюють під сусловарочним казаном.

Хмелевідбірний чан є чиндрический судина з конічним дном і кришкою з люком, встановлений на стійках. Мішалка приводиться в рух від приводу через муфту.

Розділення суміші відбувається таким чином. Сусло з хмільною дробиною стікає з сусловарочного казана в хмелевідбірний чан через штуцер при працюючій мішалці. Хмільна дробина залишається на ситі, а сусло проходить крізь сито і насосом через розвантажувальний кран і розподільний кран перекачується на охолоджування.

У хмільній дробині залишається 6…7 л сусла на 1 кг хмелю, тому її промивають гарячою водою, а промивну воду приєднують до сусла. Потім апарат заповнюють водою, змішують з хмільною дробиною і суміш видаляють насосом у відходи.

У хмелевідборному чані разом з хмільною дробиною затримується значна частина скоагульованих білків.[14, с. 260]

Охолодження і освітлення пивного сусла.

Мета і процеси, що протікають при освітленні і охолоджуванні сусла. У гарячому охмеленому суслі відсутній кисень, але є грубі взвіси що утворилися при кип'ятінні з хмелем. Наявність взвісів негативно впливає на процес бродіння сусла і колоїдну стійкість готового пива. При охолоджуванні сусла грубі взвіси осідають і з'являються тонкі сусло насичується киснем повітря, що сприяє нормальному розмноженню дріжджів і повному виділенню білків. Отже, метою освітлення і охолоджування сусла є пониження його температури, насичення киснем повітря і осадження зважених частинок.

Гаряче охмелене сусло охолоджують до початкової температури бродіння. Залежно від вигляду і способу бродіння початкова температура цього процесу різна.

Сусло при низькій температурі бродіння є сприятливим середовищем для розвитку мікроорганізмів. Найбільша небезпека інфікування сусла з'являється при його повільному охлоджуванні від 40 до 20°С, оскільки ці температури найбільш сприятливі для розмноження шкідливих для пива мікроорганізмів. Пізніше, коли в сусло додадуть дріжджі, можливе інфікування зменшиться.

Звичайне сусло охолоджують в дві стадії. Першу стадію охолодження гарячого сусла до 60°С проводять поволі протягом 1,5…2 год у відстійному чані або на холодильній тарілці. На цій стадії тривалість охолодження скоротити не можна, так як для осадження крупних взвісів потрібно близько 2 год.

На другій стадії охолодження сусла (від 60 до 5…9°С) проводять швидко, з використанням пластинчастих теплообмінників.

Поглинання кисню суслом відбувається в ході всього процесу охолодження. При високих температурах (до 40°С) поглинутий кисень витрачається на окислення органічних речовин сусла, унаслідок чого воно темніє, знижується хмільний аромат і хмільна гіркота. Процес окислення залежить від рН сусла: із збільшенням рН інтенсивність його зростає.

Безпосереднє розчинення кисню можливе лиш при низькій температурі, в суслі воно починається з температур нижче 40°С. Поглинений суслом кисень витрачається на розмноження і життєдіяльність дріжджів. Оптимальний вміст його в суслі на початку бродіння 6…7 мг/л.

Поглинання кисню прискорюється при перемішуванні, збільшення площі поверхні і тривалості контакту сусла з повітрям, з пониженням коцентрації сухих речовин в ньому. При цьому енергійніше протікають процеси окислення органічних речовин в гарячому суслі і насичення киснем охолодженого сусла.

Важливим для технології пива процесом є видалення взвішень з охолоджуваного сусла. Розрізняють великі і малі.

Крупні взішення розміром 30…80 мкм утворюються при кип`ятінні сусла з хмелем, а при охолодженні вони легко осаждаются утворюючи так званий осад взвішень гарячого сусла. Цей осад легко віддаляється, частина його затримується вже в хмелевідбірному чані. На цьому осаді адсорбуються залізо і мідь запобігаючи тим самим дріжджі і пиво від шкідливої дії солей цих металів.

До складу осаду входить: 50…60% білкових речовин, 16… 20% хмільних смол, 20…30% інших органічних речовин, 2—3% мінеральних речовин. Кількість взвішень гарячого сусла коливається від 30 до 60 г на 100 мл сусла і залежить від вмісту білків в зерні, який затирають, способу затирання, кількості екстрактних речовин в суслі, норми гіркоти завантажуваного хмелю, тривалості і інтенсивності кип'ятіння затору і сусла.

При охолоджуванні нижче 60°С в прозорому суслі з`являється муть, оскільки частина розчинених в гарячому суслі речовин при охолоджуванні переходить в нерозчинний стан і утворює суспензію з розміром частинок близько 0,5 мкм. Виділені з сусла, вони дають так званий осад взвішень охолодженого сусла. Він на 1/3 складається з дубильних речовин і на 2/3— з глобуліну (білок зерна). При нагріванні холодного сусла ці взвішення розчиняються знову.

Тонкий осад починає з'являтися в суслі при температурі, близько 60°С і закінчується при охолоджуванні до 5…7°С. Кількість тонкого осаду в суслі невелика, але вплив його на технологію відчутний, оскільки частинки осаду адсорбуються на поверхні дріжджових кліток і порушують проникність клітинних стінок.

При охолоджуванні сусла випаровується деяка кількість води, унаслідок чого зменшується об'єм сусла і підвищується концентрація сухих речовин.

Способи освітлення і охолоджування сусла.

Освітлення і охладження сусла в тонкому шарі.
Освітлення і охолоджування сусла у високому шарі.
Освітлення сусла в гідроциклонному чані
Освітлення сусла в сепараторі.
Охолоджування сусла в трубчастих теплообмінниках.
Охолоджування сусла в пластинчастому теплообннику

Порівняльна оцінка способів освітлення і охолоджування сусла. Охолоджування сусла на холодильних(освітлення і охладження сусла в тонкому шар) тарілках вимагає великих площ, є небезпека інфекції, проте в ній більш повно в порівнянні з відстійними чанами(освітлення і охолоджування сусла у високому шарі) виділяються високомолекулярні білки, гіркі і дубильні речовини, що полегшує подальший виробничий процес і покращує смак пива.

Застосування відстійних чанів дає можливість економити виробничі площі, зменшує небезпеку інфікування сусла. Але в них гірше осідають взвіси, а ніж в холодильній тарілці.

Використання гидроциклонних чанів(освітлення сусла в гідроциклонному чані) полегшує і прискорює процес освітлення сусла і дає можливість застосовувати мелений брикетований хміль.

Пластинчасті теплообмінники(охолоджування сусла в пластинчастому теплообннику) є найбільш досконалим апаратом для охолоджування пивного сусла, вони мають велику площу поверхні теплопередачі і малі розміри. Конструкція теплообмінника дає можливість змінювати схему руху потоків продукту і теплоносія і в одному теплообміннику мати секції різного призначення: для нагрівання, охолоджування, регенерації тепла. Пластинчасті теплообмінники легко розбираються, що дає можливість проводити ретельне очищення всіх елементів. Недоліком є досить швидкий знос уплотняючих прокладок між пластинами.

Протитечійні трубчасті теплообмінники(охолоджування сусла в трубчастих теплообмінниках) мають низький коефіцієнт теплопередачі, а при охолоджуванні на зрошувальних холодильниках сусло змішується з повітрям, і тому велика можливість його інфікування.[15, с. 218-220]
Бродіння пива.

Спиртове бродіння сахарів сусла під дією ферментів дріжджів — це основний процес при виробництві пива. В процесі бродіння відбувається зміна хімічного складу сусла і перетворення його в ароматний смачний напій — пиво.

Залежно від виду вживаної чистої культури дріжджів і температури в суслі відбувається верхове і низове бродіння. Верхове бродіння сусла проводять при 14…25°С, низове, — при 6…10°С. Найбільш поширене низове бродіння. Розрізняють дві стадії бродіння: головне бродіння і доброджування.

При головному бродінні, коли зброджується основна маса цукрів пивного сусла, отримують молоде пиво, яке є каламутною рідиною зі своєрідними ароматом і смаком. При доброджуванні молодого пива із зниженою температурою (0…2°С) відбувається повільне зброджування того, що залишилося в ньому екстракті, освітлення, дозрівання пива і насичення його діоксидом вуглецю. Головне бродіння проводять при атмосферному тиску протягом 7…10 діб, а доброджування — під надмірним тиском 0,03…0,07 МПа протягом 21…90 діб.

Головне бродіння.

Процеси, що протікають при головному бродінні. При спиртовому бродінні в суслі протікають біологічні, біохімічні, фізико-хімічні процеси. Живильні речовини, що поступають в дріжджові клітини з сусла, під дією ферментів перетворюються на різні проміжні продукти, що витрачаються на спиртове бродіння і ріст дрожджів. Найбільш інтенсивне розмноження дріжджів (біологічний процес) відбувається в початковій стадії зброджування пивного сусла і закінчується задовго до кінця бродіння.

Основним біохімічним процесом бродіння є перетворення зброджуваних цукрів на етиловий спирт і діоксид вуглецю:

С₆Н₁₂0₆ = 2СН₃СН₂ОН.+ 2С0₂

Ця реакція супроводжується виділенням тепла. Велика частина екстракту сусла складається з вуглеводів, з них близько 75% зброджується (зброджувані цукри).

Частину екстракту складають незброджувані речовини. До них відносяться декстрини, білки, мінеральні речовини і ін.

Цукри зброджуються в певній послідовності, що обумовлене швидкістю їх проникнення в дріжджову клітину. В першу чергу зброджуються фруктоза і глюкоза. Сахароза заздалегідь гідролізуется ферментом β-фруктофуранозидазой дріжджів до глюкози і фруктози, яка також витрачається в першу чергу. Після фруктози і глюкози дріжджі споживають мальтозу, яка під дією ферменту α-глюкозидази перетворюється на легкозброджуючу глюкозу. Мальтотриоза витрачається дріжджами поволі і не повністю. У суслі, багатому мальтозою, мальтотриоза майже не зброджується. Близько 2% цукрів використовується на побудову дріжджових клітин.

Етиловий спирт і діоксид вуглецю є основними продуктами спиртового бродіння. Крім того, в суслі накопичуються гліцерин, оцетовий альдегід, оцетова, янтарна, лимонна і молочна кислоти. Як побічні продукти бродіння з амінокислот утворюються вищі спирти, що впливають на аромат і смак пива.

Шкідливо також впливають на якість пива продукти бродіння діацетил і ацетоїн, яких багато в молодому пиві. Діацетил додає пиву медовий запах і присмак, а ацетоїн — затхлий присмак. При доброджуванні концентрація цих речовин різко знижується і їх вплив на смак і запах стає незначним.

В результаті зброджування цукрів, переважно в аеробних умовах, пивне сусло перетворюється на молоде пиво. Продукти спиртового бродіння, які утворилися в ньому, беруть участь у формуванні специфічного смаку і аромату пива (букет пива). При доброджуванні, коли температура молодого пива знижується, в бродильному апараті створюється надмірний тиск, а умови бродіння стають близькими до анаеробних, розмноження дріжджових кліток в цей час різко обмежене і зброджувані цукри витрачаються переважно на утворення спирту і діоксиду вуглецю.

Зброджування сусла супроводжується зміною рН сусла. У молодому пиві рН 4,2…4,6, що обумовлене утвореням з цукрів діоксиду вуглецю і органічних кислот, переважно янтарною і молочною. Найбільше зниження рН відбувається на третій день бродіння. Тирована кислотність декілька збільшується.

Фізико-хімічні процеси характеризуються зміною окислювально-відновного потенціалу (rН₂).

Швидке зниження rН₂ пояснюється тим, що при бродінні в суслі відбувається зменшення концентрації продуктів окислення і накопичення продуктів відновлення. У охолодженому суслі rН₂ більше 20, а в період інтенсивного бродіння, коли дріжджі споживають весь розчинений кисень, значення rН₂-знижується до мінімуму, досягаючи 10. Дріжджі витрачають кисень на обмінні процеси усередині клітини. Крім того, діоксид вуглецю, що виділяється при бродінні, витісняє з сусла кисень, що також знижує інтенсивність окислення.

Чим нижче величина rН₂ в процесі бродіння, тим вище якість отримуваного пива. При високих значеннях rН₂сусло і молоде пиво темніють, смак готового пива погіршується, воно швидко мутніє.

Дріжджі для свого розвитку, росту і розмноження споживають азотовмісні з'єднання сусла (амонійні з'єднання, амінокислоти, дещо гірше дипептиди і в дуже незначній кількості трипептиди). При цьому 40…45% азоту вони поглинають, а 1/3 від спожитого азоту виділяють в середовище. В результаті змінюється склад азотистих речовин зброджуваного сусла.

При зброджуванні сусла розчинені білкові речовини частково денатурують, а потім флокулюють (злипаються) і осідають. Під час головного бродіння в результаті осадження білка і засвоєння дріжджами азотистих речовин вміст їх в зброджуваному суслі зменшується приблизно на 1/3.

При бродінні осідають також поліфенольні речовини. Утворення етилового спирту, ефірів, зниження рН сприяє коагуляції високомолекулярних з'єднань сусла.

Діоксид вуглецю, який утворюється при бродінні, спочатку розчиняється в зброджуваному суслі, а потім (після насичення ним сусла) починає виділятися у вигляді бульбашок, на поверхні яких адсорбуються поверхнево-активні речовини (білки, пектин, хмільні смоли). Бульбашки газу, покриті шаром цих речовин, злипаються і утворюють на поверхні сусла шар піни. У певний період бродіння зовнішній вигляд піни приймає форму завитків, яка характеризує стадію бродіння.

При бродінні колір сусла для світлих сортів пива помітно зменшується, а для темних сортів — змінюється менше. Зниження кольоровості пояснюється тим, що частина фарбувальних речовин переходить в піну, частина окислених дубильних речовин відновлюється, пониження рН при бродінні впливає на кольоровість пива.[21, с. 177-179]

При бродінні приблизно на 1/3 зменшується вміст поліфенольных речовин.

Ведення головного бродіння. Це операції, пов'язані з регулюванням умов процесу (температура, тривалість бродіння, ступінь зброджування, введення чистої культури дріжджів). Основний вплив на бродіння роблять використовувані раси дріжджів і температура зброджуваного сусла.

Для бродіння пивного сусла прийнятий метод низового бродіння, зв'язаний із застосуванням рас дріжджів низового бродіння. Ці дріжджі добре зброджують практично всі цукри, окрім лактози і декстрину. Температура сусла, при якій в нього вводять насінні дріжджі, називається встановлюваною (початковою) температурою бродіння і коливається від 5 до 7°С.

Ведення головного бродіння включає три основні технологічні операції: наповнення бродильного апарату охолодженим суслом, введення в сусло дріжджів і зброджування сусла до молодого пива. Додатковими операціями є зняття деки (тонкий шар опалої коричневої піни); перекачування молодого пива на доброджування, відбір і підготовка насінних дріжджів, миття, дезінфекція і підготовка апарату для наступного циклу.

Наповнення бродильного апарату суслом і введення в сусло дріжджів. Перед внесенням до бродильного апарату насінні дріжджі змішують в окремій судині з холодним пивним суслом з розрахунку 2…6 л сусла на 1 л дріжджів, перемішують стерильним стислим повітрям або мішалкою і залишають на 2…3 год для розбражування при температурі близько 6°С.

Холодне сусло (температура 5…7°С) приймають в підготовлений бродильний апарат в такій кількості, щоб воно покрило його дно. Після цього вводять бродящі дріжджі, перемішують і заповнюють апарат суслом до повної місткості.

За наявності в бродильному цеху апарату для попереднього бродіння дріжджі готують в ньому протягом 18…24 год на всю вмісткість бродильного апарату. Вводять їх в кількості 0,4…0,5 л на 10 дал сусла під час спуску сусла першого варива, потім доливають суслом наступних варив. Кількість дріжджів, що вносяться, збільшують до 0,5…0,6 л за відсутності апаратів попереднього бродіння. Заповнення бродильного апарату вважають закінченим, коли в ньому залишиться незаповненою близько 10% його місткості.

Зброджування сусла. Головне бродіння протікає в декілька стадій, які розрізняються за зовнішнім виглядом поверхні зброджуваного сусла, а також по зміні екстрактивності і ступеня освітлення молодого пива.

У першій стадії бродіння - забіл, на поверхні сусла, яке бродить по периферії з'являється смуга ніжно-білої піни. Ця стадія продовжується 1 …1,5 діб і характеризується інтенсивним брунькуванням і розмноженням дріжджів, а екстрактивність сусла знижується від 0,2 до 0,5% на добу.

Друга стадія бродіння — період низьких завитків характеризується інтенсивнішим виділенням діоксиду вуглецю, утворенням густої, компактної, піднімаючої піни, яка на вигляд є завитками. Піна спочатку біла, поступово темніє із-за окислення хмільних смол і часткового підсихання. Тривалість стадії 2…3 діб. Екстрактівність сусла в цій стадії знижується на 0,5…1,0% на добу.

Третя стадія бродіння - стадія високих завитків характеризується найбільшою інтенсивністю бродіння, максимальною температурою процесу. Зниження екстракту досягає 1…1,5% на добу. Піна стає рихлою, сильно піднімається вгору, завитки досягають найбільшої величини, верхні ділянки завитків мають коричневий колір, нижні - білий. Стадія триває 3…4 сут.

У четвертій стадії - опадання завитків, відбувається опадання піни, зникнення завитків, внаслідок чого поверхня сусла покривається тонким шаром деки. Обпадання завитків продовжується дві доби. Екстрактівність зброджуваного сусла знижується на 0,5…0,2% на добу.

Кожній стадії бродіння відповідають хімічні зміни складу сусла і певна концентрація дріжджових клітин.

У міру зброджування і пониження рН сусла дріжджові клітки покриваються слизистою плівкою з речовин, що володіють склеювальними властивостями. Злипаючись між собою, вони осідають на дно апарату.

Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 164 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== предыдущая лекция	\|	следующая лекция ==>
Технические характеристики по приобретению персонального компьютера	\|	Тако бысть, тако еси, тако буди!

lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2025 год. (0.047 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав