Изучение технологии производства пива и процессов, происходящих при его приготовлении

 

Таблиця 1.2 - Зарубежная  классификация пива [3].

Экстрактивность указывается в процентах или в градусах Баллинга (единицу измерения предложил в XIX веке чешский химик Карел Наполеон Баллинг; она обозначает весовой процент экстракта, выраженный в граммах экстрактивных веществ, содержащихся в 100 г раствора). Для производства светлого пива используют светлый или средней цветности солод. Темные сорта пива производят с добавлением темного, карамельного или жженого солода.По способу обработки пиво подразделяют на пастеризованное и непастеризованное. Кроме общеизвестных сортов, выпускаемых по ГОСТ Р 51 производятся местные и национальные сорта, требования к которым устанавливаются техническими условиями. Эти сорта в зависимости от рецептуры и продолжительности дображивания подразделяют на три вида: светлое и темное пиво, светлое специальное и темное специальное, светлое оригинальное. В настоящее время пивоваренными заводами России разрабатываются и внедряются новые сорта пива, отличающиеся экстрактивностью начального сусла, набором зернового сырья,нормами технологических режимов, внесением нетрадиционных добавок (полынь, тысячелистник, корни левзеи, родиолы розовой,кедровый орех и др.)

Эль - сорт пива верхнего брожения, напиток имеет золотисто-коричневый цвет. Такой сорт пива производится только в Бельгии и Британии.

 Портер - это крепкое  темное пиво со средней плотностью. Изначально портер представлял  смесь трех видов пива: очень  крепкого пива, старого эля и  слабого, не дозревшего свежего  пива. Сегодня портер - темный лагер слегка сладковатый низкого брожения.

 Стаут - пиво верхнего брожения очень темного цвета, которое сварено с хмелем. Стаут имеет высокую вязкость и сильный аромат прожаренного солода. Стаут бывает сладких и горьких сортов.

 Мартовское пиво - темный  сорт, который изготавливают из  сильно обжаренного солода. Такое  пиво дольше созревает и отличается  вязкостью, высоким содержанием  спирта[4].

 

 

 

Раздел 2. Технологические схемы производства пива.

2.1 Горизонтальная декомпозиция технологического процесса пива

 

Горизонтальная декомпозиция отражает разделение всего технологического процесса приготовления пива на его отдельные стадии (рис. 2.1)

 

 

 

Рис.2.1 Горизонтальная декомпозиция технологического процесса приготовления пива

I - подготовка сирья

         II – приготовления сусла

         III – главное брожение и дображивание 
        IV  - фильтрование, осветление,карбонизация и хранение.

         V – розлив пива.

На первой стадии происходит первоочередная подготовка сырья: очистка,полирования  и дробления.

   Для второй стадии приготовления сусла включает в себя следующие процессы: затирание сырья, фильтрование затора, кипячение сусла с хмелем и отделение хмелевой дробины.

На третьей стадии главное брожения и дображивание.

На четвертой стадии фильтрование, осветление,карбонизация и хранение.

На пятой стадии – розлив пива [14].

 Функциональная схема (рис.2.2) отражает все виды технологических операций во время технологического процесса приготовления пива и связей между ними.

Рис.2.2 Функциональная схема технологического процесса приготовления пива [13].

 

Очистка солода предусматривает его полировку для удаления пыли и остатков ростков, а также металлических примесей.

Дробление солода проводят для интенсификации физических и биохимических процессов растворения зерна при затирании, а также обеспечения фильтрования затора через слой дробины.

Приготовление сусла включает в себя следующие процессы: затирание сырья, фильтрование затора, кипячение сусла с хмелем и отделение хмелевой дробины.

Затирание осуществляется в целях перевода в растворимое состояние максимального количества экстрактивных веществ солода и несоложенных материалов.Цель затирания затора – отделение жидкой фазы (сусла) от твердой (дробины) с последующим вымыванием водой экстракта, удержанного дробиной.

Кипячение сусла с хмелем предусматривает концентрирование сусла до заданной массовой доли сухих веществ в начальном сусле, перевод ценных составных веществ хмеля в раствор, инактивацию ферментов, коагуляцию белковых веществ и стерилизацию сусла.

Для подготовки сусла к осветлению и охлаждению его отделяют от хмелевой дробины, чтобы исключить отрицательное влияние ее на цвет и вкус пива.

Осветление и охлаждение сусла проводят для выделения из него взвесей, насыщения кислородом и снижения температуры до начальной температуры брожения.

Главное брожение сусла осуществляют с целью расщепления дрожжами основного количества углеводов с образованием этилового спирта, диоксида углерода, побочных продуктов брожения и формирования оптимального состава молодого пива.

Дображивание молодого пива предусматривает естественное насыщение его диоксидом углерода в результате сбраживания оставшегося количества углеводов, образование специфических ароматических веществ, осаждение дрожжей, взвесей, белковых и полифенольных соединений.

Осветление пива проводят для того, чтобы удалить вещества, ухудшающие прозрачность и стойкость пива.

Розлив пива осуществляют для получения готового продукта в виде бутылочного, баночного или бочкового пива [14].

 

Аппаратурно-технологическая схема (рис. 2.3.) отражает оборудования в виде контура, который схож с изображением объекта, учитывая пропорциональности размеров, движение продуктов показан суцильною линиею, вход и выход трубопровода показан в тех городах, где они есть в реальном виде [6].

 

Рис. 2.3 Аппаратурно-технологическая схема производства пива [6].

1 – вальцевая дробилка, 2 – весы, 3 – бункер, 4 – магнитоуловитель, 5 – заторный аппарат,7 – фильтрацоинный аппарат, 8 - сусловарочный аппарат, 9 – хмелеотделитель, 10 – сборник горячего сусла, 11 – тарельчатый  сепаратор,12 - пластинчатый теплообменник, 13 – бродильный чан, 14 – чан  с дрожжами, 15 –танк для дображивания ,16 - сепаратор-осветлитель, 17 – фильтр, 18 – теплообменник, 19 – карбонизатор,  20 – танк  отфильтрованного пива.

      

Очищенный солод измельчается в вальцовой дробилке I в целях получения максимального количества мелкой однородной крупки и сохранения шелухи. Дробленый солод взвешивают весами 2 и ссыпают в бункер 3. Отлежавшийся дробленый солод проходит магнитную очистку в магнитоуловителе 4 и подается в заторный аппарат 5. Дробленый солод и несоложеные материалы смешивают сводой в соотношении 1:4.  Полученную смесь медленно перемешивают при подогревании до температуры 50 – 52 tС в течении 20 – 30 минут. При этом 15 – 20 % растворимых веществ солода переходят в раствор без ферментативной обработки и происходит ферментативное расщепление водонерастворимых азотистые веществ и фитина. Затем смесь переводят в зоторные чаны, где поддействием ферментов солода происходит дальнейшее превращение нерастворимых веществ сырья в растворимые,образующие экстракт будущего сусла. Чтобы обеспечить максимальный переход веществ в раствор, затор медленно нагревают до температуры 70 – 72tС при постоянном перемешивании (настойный метод). Весь процесс приготовления затора продолжается 3 – 3,5  часа. Затирание солода необходимо для ферментативного гидролиза крахмала. Схема последовательных превращений при  гидролизе крахмала под действием v и w  амилаз такова: Крахмал- амилодекстрины - эритродекстрины - охродекстрины - мальтодекстрины - мальтоза. Осахаренный затор направляют на фильтрование для отделения сладкого сусла от твердой фазы затора. Отфильтрованное сусло и полученное после промывания фильтров воды переводят в сусловарочный котел для кипячения с хмелем,  упаривая до нужной концентрации и стерилизации. При этом полностью инактивируются ферменты и коагулирует часть растворимых белков, а горькие и ароматические вещества хмеля растворяются в сусле.  Доведенное до нужной плотности охмеленное сусло окончательно осветляется и насыщается кислородом, что необходимо для развития дрожжей. где смешивается с теплой водой (около 0 °С) и перемешивается. По окончании перемешивания (затирания) часть заторной массы (около 40 %) перекачивают в другой заторный аппарат 6, где нагревают до температуры осахаривания (около 70 °С), а по окончании осахаривания—до кипения. При кипячении крупные частицы солода развариваются, после чего первую отварку возвращают в аппарат 5. При смешивании кипящей части затора с затором, оставшимся в аппарате 5, температура всей массы достигает 70 °С. Затор оставляют в покое для осахаривания [7].

           По окончании осахаривания часть затора снова перекачивают в аппарат 6 (вторая отварка) и нагревают до кипения для разваривания крупки. Вторую отварку возвращают в аппарат 5, где после смешивания обеих частей затора температура его повышается до 75...80 °С. Затем весь затор перекачивают в фильтрационный аппарат 7. Прозрачное сусло стекает в сусловарочный аппарат 8.

        В аппарате 8 сусло кипятится с хмелем.При кипячении сусла выпаривается некоторое количество воды, происходят частичная денатурация белков сусла и его стерилизация [7].

  Горячее охмеленное сусло спускают в хмелеотделитель 9, где вываренные хмелевые лепестки задерживаются, а сусло перекачивается в сборник горячего сусла 10.Горячее сусло из сборника 10 подается в центробежный тарельчатый сепаратор 11, в котором оно очищается от взвешенных частиц коагулированных белков. Из сепаратора 11 сусло нагнетается в пластинчатый теплообменник 12, где охлаждается до 5...6 °С. Охлажденное сусло сливают в бродильный чан 13 вместе с дрожжами из чана 14. Брожение длится 6...8 сут. По окончании главного брожения молодое пиво отделяют от дрожжей и перекачивают в танк 15 для дображивания в течение 11...90 сут. По окончании дображивания пиво под давлением диоксида углерода нагнетается в сепаратор-осветлитель 16 и фильтр 17, где оно освобождается от взвешенных в нем дрожжей, других микроорганизмов и мелкодисперсных частиц. Осветленное пиво охлаждается рассолом в теплообменнике 18, насыщается (при необходимости) диоксидом углерода в карбонизаторе 19 и сливается в танк 20. Отфильтрованное пиво из танка 20 под давлением подается в отделение упаковывания в потребительскую и торговую тару.

Разливают пиво механизированным или автоматизированным способом в бутылки из темного стекла по 0,33  и 0,5л, в дубовые, буковые или алюминивые бочки по 50, 100, 150 литров или кеги (специальные бочки для пива) объемом 20, 25 л и более.[7].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 3. Изменения свойств пищевого вещества при технологической обработки.

3.1.  Параметрическая  модель одной из основных стадий  технологии продукта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Изменения, которые  произошли с веществом при технологической обработки

 

Дробленый солод и несоложеные материалы смешивают сводой в соотношении 1:4.  Полученную смесь медленно перемешивают при подогревании до температуры 50 – 52 tС в течении 20 – 30 минут. При этом 15 – 20 % растворимых веществ солода переходят в раствор без ферментативной обработки и происходит ферментативное расщепление водонерастворимых азотистые веществ и фитина. Затем смесь переводят в заторные чаны, где поддействием ферментов солода происходит дальнейшее превращение нерастворимых веществ сырья в растворимые,  образующие экстракт будущего сусла. Чтобы обеспечить максимальный переход веществ в раствор, затор медленно нагревают до температуры 70 – 72tС при постоянном перемешивании (настойный метод). Весь процесс приготовления затора продолжается 3 – 3,5  часа. Затирание солода необходимо для ферментативного гидролиза крахмала. Схема последовательных превращений при  гидролизекрахмала под действием v и w  амилаз такова: Крахмал- амилодекстрины -  эритродекстрины - охродекстрины - мальтодекстрины - мальтоза. Осахаренный затор направляют на фильтрование для отделения сладкого сусла от твердой фазы затора. Отфильтрованное сусло и полученное после промывания фильтров воды переводят в сусловарочный котел для кипячения с хмелем,  упаривая до нужной концентрации и стерилизации.  При этом полностью инактивируются ферменты и коагулирует часть растворимых белков, а горькие и ароматические вещества хмеля растворяются в сусле.  Доведенное до нужной плотности охмеленное сусло окончательно осветляется и насыщается кислородом, что необходимо для развития дрожжей.

Сбраживание сусла проходит в открытых или закрытых емкостях специальными расами дрожжей верхового или низового брожения. В нашей стране чаще используют дрожжи низового брожения. Для специальных сортов белого и светлого пива, например, белого пшеничного,  применяют дрожжи верхового брожения. Через 15 – 20  минут после внесения дрожжей на поверхности сусла появляется полоса белой пены (стадия забела), а затем вся поверхность бродящего сусла покрывается мелкоячеистой пеной с постоянно увеличивающимися завитками. Достигнув максимума, пена становится коричневой. Дрожжи оседают на дно, а пену удаляют.  Осветлившаяся жидкость называется зеленым  (молодым) пивом. Процесс главного брожения завершается за 7 – 9 суток.  К этому времени в пиве остаются несброженными около  1,5% сахаров.

Молодое пиво помещают в герметичные металлические танки, покрытые изнутри специальным лаком. Выдерживают пиво при температуре 0± 3tС в течение 11 – 100 суток. В результате этого процесса намного возрастает крепость пива,  происходит насыщение его углекислотой  и осветление. Взаимодействие различных продуктов главного и побочного процессов приводит образованию вкуса и аромата зрелого пива, а также сортовых особенностей [9,11].

В заторе перед фильтрованием, имеющем температуру 75—78° С, все ферменты инактивированы, кроме амилазы, которая используется в процессе фильтрования затора в фильтрационном аппарате для до осахаривания остатков крахмала. При фильтровании и промывании дробины температуру фильтрующего слоя сохраняют не выше 78° С. Повышение температуры приведет к потере активности амилазы, в результате чего крахмал трудноразрыхляемых кончиков зерна останется негидролизованным, что снизит выход экстракта и затруднит фильтрование. Возможно также появление клейстерной мути в сусле.

Кроме того, повышенная температура в фильтрующем слое будет способствовать увеличению растворимости некоторых продуктов расщепления белков и снижению белковой стойкости пи­ва, а также переходу в раствор полифенольных веществ, крем­ниевой и фосфорной кислот, оксида калия.

Подготовка затора к фильтрованию является первой фазой фильтрования, она включает перекачку его из заторного котла в фильтрационный аппарат и отстаивание. Так как нерастворенные частицы затора, в том числе и шелуха, имеют большую плотность, чем сусло, то они осаждаются на фильтрационном сите, формируя фильтрующий слой. Вначале довольно быстро оседают крупные частицы, включающие оболочку зерна с остатками эндосперма, крупку и плотные частицы коагулята. Затем на слое тяжелых крупных частиц накапливается слой более мелких частиц. Сверху осаждается тонкая7 суспензия, состоящая из скоагулированных белков, и др.