Основи процесів освітлення та охолодження сусла

Мета проведення процесів освітлення та охолодження - виділення або відділення, видалення великих і дрібних суспензій; достатнє насичення сусла киснем; охолодження до температури внесення дріжджів.  
Основи процесів освітлення та охолодження сусла. Під дією сили тяжіння виділяються завислі речовини. При швидкому охолодженні осідають більшість суспензій гарячого сусла і частина суспензій охолодженого сусла. Суспензії охолодженого cycла починають інтенсивно випадати в осад при температурі нижче 60 ° С, а при більш високих температурах переходять в у протилежність суспензіями гарячого сусла. Високий вміст суспензій охолодженого сусла може негативно позначитися на бродінні через забруднення дріжджових клітин, а також на погіршенні смаку і білкової стійкості пива. З цих причин при температурі близько 60 ° С прагнуть максимально відокремити суспензії oxлажденного сусла.  
При охолодженні також відбувається насичення сусла киснем. Окислювальні процеси під дією кисню, енергійніше протікають при більш високій температурі; сусло темніє, різко знижуються хмільний аромат і гіркоту. Ці явища небажані для якості сусла. Одночасно кисень Сприяє коагуляції білків і утворення осаду в суслі, завдяки чому воно краще освітлюється.  
Для відділення великих і дрібних суспензій гарячого сусла і суспензій охолодженого сусла передбачають охолодження сусла в стадії. У першій стадії сусло повільно охолоджують до 60 ° С, другий - швидко до 4 ... 6 ° С при низовому або 14 ... 16 ° С при верховому бродінні. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Охолодження і освітлення сусла. Мета охолодження та висвітлюючи-ня сусла -зниження температури до 6 ... 16 "З '(ВГ залежно від способу бродіння),насичення його киснем повітря і осадження зважених часток.  
Перетворення при охолодженні і освітленні сусла. В охолоджуваних суслізалишаються скоагулірованние білки, які перебувають у стані тонкихсуспензій (суспензій). При зниженні температури вони осідають.  
Протягом усього процесу охолодження сусло поглинає кисень повітря,який при температурі вище 40 "С витрачається на окислення органічнихречовин сусла, що приводить до потемніння сусла, зниженню заливали ароматуі хмелевою гіркоти.  
Охолодження сусла супроводжується випаровуванням деякої кількості води,що призводить до зменшення його об'єму і підвищення концентрації.  
Фактори, що впливають на процеси при охолодженні і окисленні. Великі суспензіїосідають протягом всього процесу охолодження сусла. Тонкий осадутворюється при зниженні температури до +5 ... +7 ° С.  
Розчинення кисню в суслі починається при температурі 40 ° С іприскорюється при перемішуванні, збільшення площі та тривалостіконтакту, зниження концентрації сусла. Одночасно протікають окислювальніпроцеси і сусло насичується киснем.  
Сусло температурою 20 ... 40 "С є сприятливим середовищем длязаражають мікрофлори. Тому його охолоджують у дві стадії. Першу стадіювід 90 до 60 "З проводять протягом 2 год для забезпечення максимальногоосадження великих суспензій, а друга-від 60 до 6 ... 16 "З проводять швидко звикористанням пластинчастих теплообмінників.  
Способи і технологічні прийоми охолодження та освітлення сусла. Дляохолодження сусла до 60 "З використовують холодильні тарілки (тонкий шар суслатовщиною 150 ... 250 мм), відстійні і гідроциклони апарати (високий шарсусла). Сусло охолоджується до 60 "С в тонкому шарі протягом 2 ... 6 год, ввисокому шарі-до 2 ч. Після досягнення 60 "З сусло перекачують на другийступінь охолодження в пластинчасті теплообмінники.  
Білковий отстой містить значну кількість сусла, тому йогофільтрують або сепарують, стерилізують і додають в сусло, що йде набродіння.  
Для прояснення сусла використовують також відцентрові сепаратори, якідозволяють швидко отримати прозоре сусло і скоротити втрати екстракту звідстоїмо.  
Після охолодження до 6 ... 16 "З сусло аерується повітрям безпосередньо втрубопроводі або апараті попереднього бродіння. Початкова концентраціяохолодженого пивного сусла, його кислотність і кольоровість повиннівідповідати виду пива. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.5 Освітлення та охолодження сусла

У гарячому охмеленому суслі повністю відсутній кисень, у ньому

втримуються грубі суспензії, що утворилися при кип'ятінні його із хмелем. Ці суспензії варто видаляти, тому що для подальшого виробництва пива вони шкодять якості. Суспензії гарячого сусла перешкоджають освітленню сусла, «оклеюють» дріжджі, збільшують кількість білкового відстою, а з ним і втрати, містять жирні кислоти пива, ускладнюють фільтрування, якщо їх вчасно не відокремити.

Видалення суспензій гарячого сусла раніше здійснювалося за допомогою холодильної тарілки або відстійного чана, а сьогодні здебільшого за допомогою вірпула, а іноді також сепаратора або шляхом фільтрування.

Холодильна тарілка є «класичним» апаратом для видалення суспензій гарячого сусла (білкового відстою). Це плоска відкрита посудина, у яку зливається сусло шаром висотою 15-25 см. Протягом 0,5-2 годин сусло перебуває в холодильній тарілці. Так як на холодильній тарілці в сусло майже завжди попадають контамінанти, а робота з холодильною тарілкою є більш працеємною, цей вид устаткування зараз майже не застосовують.

На відміну від тарілки, відстійний чан має кришку, що повинна зменшувати небезпеку контамінації. Через велику висоту шару сусла суспензії у відстійному чані осаджуються гірше. Крім відстійного чана з охолодженням може застосовуватися відстійний чан без охолодження. У цьому випадку відстійний чан у першу чергу виконує функцію буферного резервуара. Відстійні чани з охолодженням і без охолодження на сьогоднішній день застаріли, і їх більше не виготовляють.

Вірпул є найбільш економічною альтернативою всім іншим способам видалення суспензій. Він являє собою закриту циліндричну ємність із плоским днищем і ухилом в 1% до випуску. Впуск сусла здійснюють тангенціально. Тривалість паузи у вірпулі становить 20-30 хв.

Гідроциклонний апарат є найбільш економічною альтернативою всім іншим способам видалення суспензій, оскільки на цей процес затрачається мало часу, його склад дуже простий, а внаслідок цього - нескладні монтажні, демонтажні й ремонтні роботи. У вірпулі сусло в мінімальній мірі, у порівнянні з іншими методами, контактує з киснем.

Залежно від методів бродіння (верхове або низове) сусло охолоджують до 6-7 або 14-16°С.

Для підготовки сусла до бродіння застосовують комбіновану установку із двох апаратів: перший для видалення суспензій і другий для охолодження сусла до початкової температури бродіння. Таким чином, охолодження сусла проходить у дві стадії.

Перша стадія охолодження гарячого сусла до 60-70°С відбувається у відстійному апараті, а друга стадія - стадія швидкого охолодження - з 70-60°С до температури бродіння виконують сьогодні винятково за допомогою пластинчастих теплообмінників (пластинчастих холодильників). У них сусло охолоджується більш холодною водою; передача тепла здійснюється при цьому через тонкі пластини з нержавіючої сталі.

Пластинчастий холодильник, має масу переваг, наприклад:

1. вимагає маленької площі для розміщення;
2. має дуже гарну теплопередачу;
3. легко очищається та сумісний із системами СІР;
4. сусло затримується в холодильнику на дуже короткий час.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Охлаждение и осветление пивного сусла.

Цель охлаждения и осветления сусла и процессы, протекающие при этом.   

В горячем охмеленном сусле отсутствует кислород, но имеются грубые взвеси, образовавшиеся при кипячении с хмелем. Наличие взвесей отрицательно влияет на процесс брожения сусла и коллоидную стойкость пива. При охлаждении сусла грубые взвеси осаждаются и появляются тонкие взвеси, сусло насыщается кислородом воздуха, что способствует нормальному размножению дрожжей и полному выделению белков. Следовательно, целью осветления и охлаждения сусла является понижение его температуры, насыщение кислородов воздуха и осаждение взвешенных частиц.    

Горячее охмеленное сусло охлаждают до начальной температуры брожения. В зависимости от вида и способа  брожения начальная температура этого процесса различна.    

Сусло при низкой температуре брожения является благоприятной средой для развития микроорганизмов. Наибольшая опасность инфицирования сусла появляется при его медленном охлаждении от 40 до 20С, так как эти температуры наиболее благоприятны для размножения вредных для пива микроорганизмов. Позже, когда в сусло добавят дрожжи, возможность инфицирования уменьшится.    

Обычно сусло охлаждают в две стадии. Первую стадию охлаждения горячего сусла до 60С проводят медленно в течении 1,5-2 часа в отстойном чане или на холодильной тарелке. На этой стадии продолжительность охлаждения сократить нельзя, так как для осаждения крупных взвесей требуется около двух часов. На  второй стадии охлаждения сусла от ( 50 до 5-9С) проводят быстро, с использованием теплообменников.    

Поглощение кислорода суслом происходит в ходе всего процесса охлаждения. При высоких температурах (до 40С) поглощенный кислород расходуется на окисление органических веществ сусла, вследствие чего оно темнеет, снижается хмелевой аромат и горечь. Процесс окисления зависит от рН сусла: с повышением рН возрастает его интенсивность.    

Непосредственное растворение кислорода возможно лишь при низкой температуре, в сусле оно начинается с температуры 40С. Поглощенный суслом кислород расходуется на размножение и жизнедеятельность дрожжей. Оптимальное содержание его в сусле в начале брожения 6-7 мг/л.   

Поглощение кислорода ускоряется при перемешивании сусла, увеличении площади поверхности и продолжительности контакта сусла с воздухом, с понижением концентрации сухих веществ в сусле. При этом более энергично протекают процессы окисления органических веществ в горячем сусле и  насыщения кислородом воздуха охлажденного сусла. Важным процессом является выделение взвесей из охлаждаемого сусла. Различают крупные и мелкие взвеси.   

Крупные взвеси размером 30-80 мкм образуются при кипячении сусла с хмелем, а при охлаждении они легко осаждаются, образуя так называемый осадок взвесей горячего сусла. Этот осадок легко удаляется, часть его задерживается уже в хмелеотборном чане. На этом осадке адсорбируются железо и медь, предохраняя тем самым дрожжи и пиво от воздействия солей этих металлов.   

В состав осадка входит: 50-60% белковых веществ, 16-20% - хмелевых смол, 20-30% других органических веществ, 2-3%- минеральных веществ. Количество взвесей горячего сусла колеблется от 30 до 60 г на 100мл сусла и зависит от содержания белков в затираемом зерне, способа затирания, количества экстрактивных веществ в сусле, нормы горечи вносимого хмеля, продолжительности и интенсивности кипячения затора и сусла.     

При охлаждении ниже 60С в прозрачном сусле появляется муть, так как часть растворенных в горячем сусле веществ при охлаждении переходит в нерастворимое состояние и образует тонкую суспензию с размером частиц около 0,5 мкм. Выделенные из сусла, они дают так называемый осадок взвесей охлажденного сусла. Он на 1/3 состоит из дубильных веществ и на 2/3- из глобулина( белок зерна). При нагревании холодного сусла эти взвеси  обратно растворяются.    

Тонкий осадок начинает появляться в сусле при температуре около 60С и заканчивается при 5-7С. Количество тонкого осадка в сусле невелико, но влияние на технологию ощутимо, так как частицы осадка адсорбируются на поверхности дрожжевых клеток и нарушают проницаемость клеточных стенок.    

При охлаждении сусла испаряется некоторое количество воды, вследствие чего уменьшается объем сусла и повышается концентрация сухих веществ.  

Способы осветления и охлаждения сусла.    

Осветление и охлаждение сусла в тонком слое. При этом способе используют холодильную тарелку, которая представляет собой плоский открытый сосуд прямоугольной формы высотой около 30см, изготовленный из листовой стали и установленный с небольшим горизонтальным уклоном. Тарелка имеет три отверстия с кранами: для слива сусла, для отвода осадка взвесей горячего сусла и для стока промывных вод. Чтобы осадок не попадал  в стекающее сусло, над  вентилем для слива сусла устанавливают небольшой патрубок с ситом.     

Поверхность тарелки покрыта тонким защитным слоем. При эксплуатации на этот слой осаждается пивной камень( соли органических кислот), который образует защитный слой. Тарелку устанавливают в отдельном, хорошо проветриваемом помещении, куда подается тщательно очищенный воздух.    

Горячее сусло наливают на тарелку слоем 15-25 см, при этом получается большая поверхность соприкосновения с воздухом (25 - 40м2 на 1 т затираемого сырья), и сусло охлаждается. Малая высота слоя жидкости способствует быстрому охлаждению, но одновременно повышает возможность инфицирования сусла. Продолжительность охлаждения сусла на тарелке 2-6 ч. Как только температура сусла понизится до 60С, открывают кран для спуска сусла и направляют сусло в пластинчатый теполобменник. На тарелке остается тонкий слой осадка, который собирают при помощи резиновых скребков и удаляют. Тарелку моют холодной водой, очищают щетками и снова моют горячей водой.   

Осветление и охлаждение сусла в высоком слое. 

Процесс проводят в отстойном чане. Чан представляет собой стальную емкость 3 с рубашкой для охлаждения, со сферической крышкой 5 и наклонным днищем. Для удобства обслуживания и промывки на крышке имеются люки. Вверху крышка имеет пароотводящий патрубок с дроссельной заслонкой 8 и трубкой для отвода конденсата 4. Горячее сусло поступает в чан через патрубок 9. Внутри чана установлена плоская охлаждающая секция 7, которая заполняется водой через запорный вентиль 1 и коллектор 2. Вода отводится через коллектор 12.

 
Чтобы сократить время охлаждения сусла, секция используется как оросительный холодильник во время заполнения чана. Для получения тонкого слоя сусла, стекающего по стенкам секции, установлен распределительный желоб 6, над которым находится конусный зонт 10 с зубцами по кромке. Одновременно под конус через вентиль 14 и фильтр 13 под давлением подается стерильный воздух для аэрации сусла.    

В нижней части чана на днище установлены три крана: 16 – для спуска белкового отстоя, 17- для спуска промывных вод и 18 для регулирования спуска осветленного сусла. Все рукоятки управления выведены на общий щиток. Высота слоя сусла в чане не превышает 90см, а процесс охлаждения продолжается не более 2 ч. В течении этого времени температура сусла снижается от 95- до 60 С и происходит осаждение белковых веществ, контроль за охлаждением сусла ведут с помощью термометра 15.    

Охлажденное сусло спускают через сусло приемник 11 и кран 18 на вторую ступень охлаждения, а осадок удаляют через кран 16. Чан моют и промывные воды сливают через кран 17 в канализацию.       

Белковый отстой с тарелок или отстойных чанов содержит значительное количество сусла. Это сусло отделяют на фильтр- прессах или пропускают через сепаратор, нагревают для стерилизации, охлаждают и добавляют к суслу, поступающему на брожение.