Проект цеха осветления и розлива пива мощностью 4 млн. дал в год

ß-Кислоты - это кристаллы с температурой плавления около 91 °С. Они не имеют горечи, но, окисляясь, образуют вещества с приятной горечью. Растворимость ß-кислот ниже, чем α-кислот, и зависит от pH и температуры.

α-, ß-Мягкие смолы - это продукты окисления α- и ß-кислот. Мягкая ß-смола имеет более горький вкус, чем мягкая α-смола. Растворимость мягких смол выше, чем исходных горьких кислот.

Твердые смолы - это продукты окисления мягких смол и состоят  из γ- и δ-смол. У γ-смол нет горечи, у δ-смолы горечь в 8 раз меньше, чем у α-кислот. В старом и неправильно  хранившемся хмеле содержание твердых  смол повышенное.

В свежеубранном хмеле  содержится 30-42% α-кислот, 46-58% ß-фракции и около 12% твердых смол (от общего содержания горьких веществ).

Горькие вещества распределены в хмеле неравномерно: в лупулиновых зернах 77, в листьях 21, стержнях 1, стеблях 0,7%.

При кипячении сусла с  хмелем горькие вещества переходят  в сусло, а затем и в пиво. Процент перехода горьких веществ  в сусло (процесс охмеления) следующий: α-кислоты (изо-α-кислоты) - 100, ß-кислоты - 33-66, α-мягкая смола - 36, ß-мягкая смола - 29, δ-твердая смола - 12. α- и ß-Кислоты подавляют действие бактерий, но не влияют на развитие дрожжей.

Антисептическое действие горьких  веществ очень высокое. Например, для подавления развития Вас. bulgaricusтребуется гумулона примерно в 2300 раз меньше, чем фенола (обладающего сильными антисептическими свойствами).

Горькие вещества хмеля и  особенно ß-кислота подавляют развитие грамположительных, а при большой концентрации и грамотрицательных бактерий. Но на дрожжи они не оказывают антибиотического действия.

Основная масса горьких  веществ находится в лупулиновых зернах.

Полифенольные (дубильные) вещества хмеля лучше растворяются в воде, легче вступают в реакцию, чем  полифенолы солода. Полифенольные вещества хмеля предохраняют горькие вещества от окисления и образования комплексных  соединений, обладают антибиотическими свойствами, имеют вяжущий вкус В  ходе технологического процесса они  осаждают белки сусла, что способствует лучшему его осветлению. Но могут  быть и причиной помутнения пива, так  как с солями железа и при окислении  образуют темноокрашенные соединения. Вместе с белково-полифенольными комплексами они являются причиной образования мути в пиве.

Из полифенолов, то есть веществ, имеющих несколько фенольных  колец в формуле, в хмеле содержатся антоцианогены, кумарины, флавонолгликозиды, катехины, лейкоантоцианы, фенолкарбоновые кислоты и вещества типа хлорогеновой кислоты. Антоцианогены составляют около 80% полифенольных веществ хмеля.

По сравнению с полифенольными веществами солода полифенольные вещества хмеля менее стабильны, так как  легче окисляются и обладают большей  восстановительной способностью. При  кипячении сусла с хмелем они  в виде отрицательно заряженных коллоидных частиц активно реагируют с азотистыми веществами, имеющими положительный  заряд, в результате образуются белково-полифенольные комплексы, которые осаждаются, осветляя сусло.

Окисляясь, полифенольные  вещества предохраняют горькие вещества и другие соединения от окисления, то есть являются антиоксидантами. Они  положительно влияют на создание характерного вкуса пива.

При окислении и конденсации  полифенолы образуют с белками нерастворимые  красно-коричневые соединения, которые  вызывают помутнение сусла, а с солями железа - темно-серые вещества.

Раньше считали, что наличие  в пиве полифенольных веществ  хмеля нежелательно, но потом было установлено, что неблагоприятное  воздействие на качество готового пива (появление осадка и грубый вкус) обусловлено дубильными веществами ячменя, а действие полифенолов хмеля благоприятно. При кипячении сусла образуются белково-дубильные комплексы, которые при его охлаждении выпадают в осадок, что способствует лучшему осветлению сусла.

Для приготовления качественного  пива нужен хмель с содержанием  полифенолов не менее 4,5%, по при большом  содержании их в пиве появляется неприятная горечь. Поэтому хмель с высоким  содержанием полифенольных веществ  рекомендуется обрабатывать кипящей  водой в течение 2 мин.

Хмелевое эфирное масло  придает хмелю присущий ему специфический  аромат. Хмелевое масло - это смесь  летучих маслообразных веществ  с приятным ароматом. Они содержатся в основном в лупулине.

Эфирное масло образуется в период созревания хмеля, имеет  сложный химический состав. В настоящее  время в нем обнаружено около  300 соединений, в том числе 51 углеводород, 62 эфира, 37 спиртов, 31 кетон, 10 альдегидов, 7 органических кислот, 6 сернистых соединений и 20 неидентифицированных веществ. Компоненты эфирного масла состоят из двух фракций: углеводородной (40-80 %) и кислородсодержащей. Большую часть (60-80%) углеводородной фракции составляют 4 соединения - мирцен, кариофиллен, гумулен и фарнезен. Мирцен придает аромату остроту и может быть причиной резкого аромата. В «тонком» хмеле его не более 50%. Содержание же гумулена положительно сказывается на аромате, поэтому в «тонких» сортах его больше. Иногда для характеристики аромата хмеля используют отношение гумулен/кариофиллен, которое должно быть не менее 3. Предпочтительно 3,2 и выше.

По некоторым данным, при  содержании углеводородной части 86% ее участие в аромате составляет 69%. При содержании кислородсодержащей фракции 14% участие ее в аромате 31%.

В американских сортах хмеля  мирцена больше (25-50%), чем в европейских (16-30%). В европейских выше содержание гумулена (22- 33%), чем в американских (14-25%).

Хмелевое масло легко  подвергается окислению, причем запах  окисленных веществ резко изменяется, частично они приобретают чесночный  оттенок, который передается пиву и  значительно снижает его органолептические  свойства.

При образовании семян  в хмеле содержание эфирного масла  снижается.

Во время хранения хмеля  его составные части подвержены процессам окисления, чему способствует присутствие кислорода, что является существенной причиной фасования хмеля и хмелепродуктов в плотную упаковку, препятствующую воздействию окислителя.

При длительном хранении компоненты эфирного масла окисляются, поэтому  изменяется и аромат шишек хмеля. Хмелевое масло не имеет антисептического действия.

Другие вещества, содержащиеся в хмеле. К ним можно отнести  азотистые вещества, углеводы, липиды, кислоты, витамины, фитогормоны, минеральные  и красящие вещества.

К азотистым веществам хмеля относятся низкомолекулярные белковые фракции: альбумозы, пептоны, полипептиды и аминокислоты. Найденный в хмеле амид аспарагиновой кислоты (аспарагин) является одним из источников питания пивных дрожжей. В сухом веществе хмеля содержится 15-24% белковых веществ, от трети до половины их количества переходят в пиво. Кроме того, в сухом хмеле более 40% углеводов: целлюлоза, гемицеллюлоза, пентозаны, пектиновые вещества и сахара (глюкоза, фруктоза, сахароза, рафиноза, стахиоза).

На качество пива положительно влияют пектиновые вещества (12-14%), улучшающие пенообразование и пеностойкость, создающие полноту вкуса.

Основным липидом (жиром) хмеля является воск мирицин (до 1,5%), придающий блеск хмелевым шишкам и предохраняющий их от смачивания водой, высыхания и действия микроорганизмов. Жира много в семенах (до 30-32% к массе сухих веществ).

В хмеле содержатся щавелевая, яблочная, янтарная, лимонная, кремниевая, серная, фосфорная и борная кислоты. Из витаминов обнаружены тиамин, пиридоксин, биотин, никотиновая кислота, токоферолы, из минеральных веществ - калий, кальций, фосфор, кремний и др. Красящие вещества: хлорофилл, ксантофилл, антоцианогены. При окислении танинов образуются окрашенные флобафены, придающие красно-коричневый цвет. Минеральные вещества: К, Са, Р, Si, Mg, S, Cl, Na.

1.2.3 Характеристика воды. В пивоваренном производстве, при приготовлении безалкогольных и слабоалкогольных напитков вода является технологическим сырьем. В напитках ее содержится 90-95%. Кроме того, вода используется для замачивания зерна, мойки оборудования и тары и др. Общий расход воды на 1 м³ конечного продукта составляет 20-25 м³ в производстве пива, около 15 м³в производстве напитков. Поэтому к качеству воды предъявляются повышенные требования.

Вода должна быть безопасна  в эпидемическом и радиационном отношений, безвредна по химическому  составу и обладать качествами питьевой воды, быть прозрачной, бесцветной, без  запаха и привкуса.

В чистой природной воде всегда содержатся растворимые соли, которые оказывают влияние на вкус напитков, а также на ферментативные процессы. Для производства пива очень  важен солевой состав, и от него в значительной мере зависит вкус пива. Содержание солей можно скорректировать  соответствующей обработкой. В хорошей  воде не должны присутствовать такие  вещества, как NaHCO₃, NH₂, CO₂, HNO,.Для питьевой воды существуют ограничения по микробиологическим, токсикологическим показателям и по компонентам, ухудшающим ее органолептические свойства.

Общее микробное число, то есть число микроорганизмов в 1 см³, не должно превышать 50, бактерии группы кишечных палочек в 100 см³должны отсутствовать.

Безвредность природной  питьевой воды по вредным химическим веществам и веществам антропогенного происхождения следующая: в ней  должно содержаться не более (мг/дм³): алюминия 0,5, бария 0,1,,бериллия 0,0002, бора 0,5, кадмия 0,001, мышьяка 0,05, меди 1, молибдена 0,25, никеля 0,1, ртути 0,0005, свинца 0,03, селена 0,01, стронция 7,0, фторидов 1,2-1,5, хрома 0,05, цианидов 0,035.

В процессе обработки воды в системе водоснабжения допустимо  поступление вредных веществ  не более (мг/дм³): хлороформа (при хлорировании) - 0)2, формальдегида (при озонировании) - 0,05, полиакриламида -2, активированной кремнекислоты - 10.

Компонентов, ухудшающих органолептические  показатели воды, должно быть не более, мг/дм³: железа 0,3, марганца 0,1, меди (суммарно) 1, сульфатов 500, хлоридов 350, цинка 5, нитратов 45, полифосфатов 3,5, озона остаточного 0,3, хлора остаточного свободного 0,3-0,5, связанного 0,8-1,2. Присутствие солей железа в больших количествах нежелательно, так как они взаимодействуют с полифенольными веществами сырья и ухудшают цвет и вкус пива и напитков.

Общая α-радиоактивность  должна быть не более 0,1 Бк/дм³, общая ß-радиоактивность не более 1,0 Бк/дм³.

Растворенные в воде соли кальция и магния характеризуют  ее жесткость. Жесткость воды выражается в миллимоляхСа и Mg, содержащихся в 1 дм³ воды. Один ммоль/дм³ жесткости соответствует 40,08 мг Са²⁺ или 24,32 мг Mg²⁺в 1 дм³воды. Ранее применялась единица измерения 1 мг-экв/дм³, что соответствовало 20,04 мг Са²⁺ или 12,16 мг Mg²⁺в 1 дм³ воды.

По жесткости (в ммоль/дм³) воду классифицируют следующим образом: до 0,75 - очень мягкая, 0,75-1,5 - мягкая, 1,5-2,25 - средней жесткости, 2,25-3 - довольно жесткая, 3-5 - жесткая, свыше 5 - очень жесткая.

Различают жесткость временную, постоянную и общую.

Временная (карбонатная, устранимая) жесткость обусловлена присутствием растворимых в воде гидрокарбонатов [Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂],которые при кипячении переходят в нерастворимые в воде карбонаты СаСО₃ и MgCO₃:

Са(НСО₃)₂→СаСO₃↓ + СО₂↑+ Н₂O,

Mg(HCO₃)₂→MgCO₃↓ + CO₂↑+ Н₂O.

Карбонаты выпадают в осадок, диоксид углерода улетучивается  и вода умягчается.

Постоянная жесткость (некарбонатная) характеризуется содержанием сульфатов кальция и магния, хлоридов, нитратов и других, кроме гидрокарбонатов, солей. При кипячении эти соли остаются в растворе.

Общая жесткость слагается из временной и постоянной. По требованиям санитарных норм общая жесткость питьевой воды должна быть не более 7 ммоль/дм³. Требования технологии более строгие: жесткость воды, используемой для приготовления пива и безалкогольных напитков не выше 3. Воду, предназначенную для приготовления безалкогольных и слабоалкогольных напитков, следует умягчать до жесткости 0,35 ммоль/дм³.

Органические соединения, содержащиеся в воде, определяются количеством кислорода, требуемого для их окисления. Этот показатель характеризует окисляемость перманганатная, которая должна быть не более 5. Общая минерализация (сухой остаток) - не выше 1000 мг/дм³.

Свойства воды. Соли, содержащиеся в воде, влияют на вкус, аромат, цвет, органолептические показатели пива, то есть они химически активны  или химически неактивны в  зависимости от их способности реагировать  с солями солода.

Химически активные влияют на изменение pH затора - это карбонаты и сульфаты кальция, магния, натрия и калия, хлориды кальция и магния.

Карбонаты и особенно гидрокарбонаты [Na₂CO₃, NaHCO₃, CaCO₃, Ca(HCO₃)₂, MgCO₃, Mg(HCO₃)₃, K₂CO₃, KHCO₃], обладая щелочными свойствами, понижают кислотность пивного затора, что отрицательно сказывается на последующих стадиях приготовления пива. В производстве безалкогольных и слабоалкогольных напитков повышенное содержание этих солей приводит к перерасходу лимонной кислоты.

Сульфаты и хлориды  кальция придают пиву полноценную  и тонкую хмелевую горечь, магния - терпкий  вкус, натрия – быстро исчезающую хмелевую горечь. Хлорид-ионы придают определенную сладость.