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

К преимуществам аппарата можно отнести малую занимаемую производственную площадь, автоматизацию  процесса, снижение капитальных затрат на строительство, увеличение производительности предприятия из-за ускорения брожения, возможности совмещения главного брожения и дображивания в одном аппарате, снижение потерь пива, легкий отъем дрожжей, лучший сбор диоксида углерода, меньшая стоимость мойки и дезинфекции.

К недостаткам применения ЦКТ относится сокращение сроков получения пива, что приводит к увеличению объема одной партии пива; ввиду больших сбраживаемых объемов и отсутствия перемешивания в заполняемом аппарате процесс сложно контролировать. 

Для получения продукта стабильного  качества необходим постоянный контроль сырья и параметров процесса. При  ускоренных режимах процесса могут  возникнуть проблемы с высокой концентрацией  в пиве диацетила. Трудно достигаются органолептические показатели пива, стоимость аппаратов более высокая по сравнению с горизонтальными.

В пивоварении для фильтрования применяют следующие виды фильтров: намывные, пластинчатые фильтр-прессы, камерные фильтры, чашечные и мембранные. На данном этапе масс-фильтры довольно редко применяются, т.к. требует высоких  затрат ручного труда, значительных затрат энергии для промывки массы, малую поверхность фильтрования и низкую производительность фильтра.

Намывные фильтры –  это фильтры, в которых фильтрование происходит через специальное фильтрующее  средство, намываемое на фильтрованные  перегородки. Различают два этапа  процесса фильтрования: нанесение фильтрующего слоя и фильтрование с текущим  дозированием. Кизельгуровое фильтрование происходит через мелкоячеистую ткань или через другую фильтрующую перегородку с мелкими отверстиями. Если наносить только тонкий кизельгур, то он проникал через подложку не задерживаясь, и пиво становилось бы ещё мутнее, чем было раньше. Первая фаза фильтрования – нанесение 1-го и 2-го предварительных слоёв и начало текущего дозирования – имеет особое значение в связи с возможностью попадания кислорода и ухудшения качества пива, поэтому применяют только деаэрированную воду, биологически чистую воду, что вызывает большие затраты. Также необходимо отметить: намывные фильтры требуют очень бережного отношения, что вызывает некоторые технологические неудобства; большая вероятность попадания кислорода, что приводит к помутнению пива и его нестабильности;  очень большой расход воды при нанесении слоёв; возникают технологические трудности при быстром наполнении фильтра – возникают трещины и завихрения.

Под пластинчатым фильтр-прессом  понимают фильтр, который состоит  только из пластин. Между этими пластинами укладываются фильтрующие слои, через  которые происходит фильтрация. Пиво подводят сверху и снизу к каждой второй пластине, проникает через  фильтркартон, и отводится из соседней пластины. Таким образом, между каждой плитой расположен фильтрующий слой. Достоинством этого фильтра является следующее: фильтры применяются для грубого, осветляющего, тонкого или стерилизующего фильтрования, одновременно может фильтроваться большое кол-во пива, такой фильтр гарантирует полное удаление дрожжей из пива, содержится высокоэффективный фильтрационный слой, достигается высокая фильтрация. Наряду с достоинствами есть и недостатки: фильтркартон можно промывать только противотоком, занимает много места и трудоёмок, воздух должен вытесняться, работу фильтра нельзя автоматизировать и необходимо мыть вручную, производственные расходы относительно высоки. Но несмотря на это, фильтр-прессы самые эффективные.

Данные фильтры применяют  для отделения мелких примесей. Для  грубого фильтрования молодого пива применяют сепараторы различных  марок: ВВС-2, ВВС-2М, ВПО, ВСП, А1-ВСО.

Сепараторы ВВС-2М и  А1-ВСО используют для осветления молодого пива, содержащего большое  количество дрожжевых клеток (до 100 млн/мл). Сепараторы герметизированы с целью предотвращения потерь диоксида углерода. Более мощные сепараторы, по производительности, ВСС-2М. Они имеют пульсирующую выгрузку, производительность 600-700 дал/час. Сепарация на производится под давлением 0,3 МПа на сепараторах ВВС и 0,5 МПа на сепараторах типа А1-ВСО. Производительность сепаратора ВСП - 300 дал/час, а марки ВПО – 600 дал/час. В процессе работы сепараторов создаётся напор, достаточный для подачи пива на фильтр и преодоления его сопротивления. Осветление пива осуществляется на специальных осветляющих центрифугах, называемых центробежными сепараторами. Сепараторы для осветления пива изготавливают производительностью от 100 до 600 дал/ч с потребной мощностью 5 кВт.

Если пиво потеряло углекислый газ из-за избыточного давления или  повышенной температуры, может возникнуть необходимость восполнить в пиве перед его  розливом содержание диоксида углерода. Этот процесс называется карбонизацией. Поскольку карбонизатор включен в линию после фильтра, то санитарное состояние его должно быть на должном уровне, для этого нужен повышенный контроль, чтоб не произошло инфицирование, поэтому пивовары заинтересованы в том, чтобы по возможности обойтись без карбонизатора.

Насосы, предназначенные  для перекачивания пива, должны отвечать следующим требованиям: работать при  разном противодавлении и быть саморегулирующими, не создавать турбулентности в струе  пива и не вызывать вспенивания и  дегазации его. Снижение давления, резкие толчки в процессе перекачивания  пива вызывают потери углекислоты и, следовательно, ухудшают качество напитка. Для перекачивания пива при постоянном давлении применяются поршневые, роторные насосы с вращающимися поршнями, пластинчатые, винтовые и центробежные  и насосы

В настоящее время в  пивоварении все машины и установки  изначально проектируются таким  образом, чтобы они были приспособлены  к  системебезразборной мойки: системе CIP. Тем самым современное оборудование пивоваренного производства полностью исключает мойку вручную – от варочного цеха до линии розлива. Независимо от подобного решения на каждом пивоваренном заводе присутствуют такие элементы, как изгибы туб, муфты, клапаны и пр., которые не могут быть включены в циркуляционный контур. Чтобы иметь возможность в достаточной степени мыть и дезинфицировать и эти детали, существуют специальные ванны с дезинфицирующим раствором, куда можно помещать подобные элементы. На некоторых предприятиях встречаются также удлиненные ванны для дезинфекции и обеззараживания шлангов. Станция CIP включает в себя следующие емкости: один танк для свежей воды; танк для оборотной воды; танк для дезинфицирующего раствора или горячей воды; танк для раствора кислоты; танк для щелочного раствора; циркуляционный насос и другую арматуру. В качестве примера можно привести следующую последовательность операций: первичное ополаскивание водой; вытекание воды 1-3 мин; мойка щелочным раствором в режиме циркуляции при концентрации 1-2% и температуре 70ºС 30-50мин; вытекание раствора щелочи 1-3 мин; промежуточное ополаскивание водой 4-5 мин; вытекание воды 1-3 мин; мойка 1-2% раствором азотной кислоты 10-15 мин; вытекание раствора кислоты 1-3 мин; промежуточное ополаскивание водой 2-3 мин; вытекание воды 1-3 мин; промывка дезинфицирующим раствором 15-20 мин; вытекание раствора 1-3 мин; ополаскивание свежей водой 3-5 мин; вытекание воды 1-3 мин. Таким образом, вся программа длится 1-2 час. /7/

Осветленное пиво представляет собой жидкость, пересыщенную диоксидом углерода. Для восстановления ранее достигнутого пересыщения пива диоксидом углерода необходимо выдержать пиво определенный срок под давлением, благодаря чему достигается стабилизация диоксида углерода в нем и сохраняется ранее достигнутое качество пива. Поэтому осветленное пиво, предназначенное для розлива, сначала поступает в приемные сборники – фарфасы. Наличие приемных сборников создает определенные удобства в работе. При достаточном числе таких сборников осветление пива протекает независимо от возможностей розлива. Кроме того, создаются благоприятные условия при работе разливочных линий в две смены и обеспечивается возможность одновременного розлива нескольких сортов пива, а также переключения розлива с одного сорта на другой.

 

 

4. Описание технологической схемы

Зернопродукты из силосов винтовым конвеером направляются на норию НЦГ-10, взвешиваются на весах ДН-50  и шнеком распределяется по бункерам солода  ячменя.

Далее солод  проходит через магнитную колонкуи поступает на полировочную машину РЗ-ВСМ  , поступает в бункер полированного солода, взвешивается на весах ДН-50 и идет в дробилку. Отходы от полировки солода поступают в бункер отходов  и реализуются населению.

Карамельный солод  из склада подается в производство при помощи нории, попадает в приемный бункер,проходит магнитную колонку, взвешивается на весах ДН-50 и далее в дробилку и заторный аппарат.

Дробленые зернопродукты насосом подаются в заторный аппарат, откуда заторная масса насосом подаются в фильтрационный аппарат. Для выщелачивания дробины в него вводят горячую воду из сборника горячей воды. Мутное сусло насосом подается в сусловарочный аппарат.

Дробина удаляется из фильтрационного аппарата насосом  на утилизацию.

Промывные воды из фильтрационного аппарата  направляют в сборник промывных  вод, которые из него по мере надобности перекачиваются в заторный аппарат  или сусловарочный аппарат.

Из сборника горячего сусла сусло сусловым насосом перекачивается в сусловарочный аппарат, где происходит кипячение сусла с хмелем. Хмелепродукты из склада электроталем, подаются в хмеледробилку и в сусловарочный аппарат.

Охмеленное  сусло из сусловарочного аппарата насосом подается в гидроциклонный аппарат на осветление, а из него при помощи насоса направляется горячим в дрожжевое отделение либо, проходя теплообменник при помощи насоса идет в бродильное отделение.

Для управления процессом безразборной мойки и дезинфекции используется CIP-модуль, емкости CIP предназначены для моющих растворов в системе безразборной мойки и дезинфекции.

Разведение ЧК дрожжей  производится в установке Грейнера, которая состоит из стерилизатора,  малого бродильного цилиндра, сосуда для маточных дрожжей, аппарата  предварительного брожения. Установка Грейнера устанавливается для заводов различной мощности, в соответствии с чем, на данном пивоваренном заводе устанавливаются одну установку.

Для разведения чистой культуры дрожжей аппараты стерилизуют острым паром. Горячее сусло перекачивается из варочного отделения на охлаждение. Охлаждение осуществляется в пластинчатом теплообменнике. После охлаждения стерилизатор наполняют горячим суслом из пластинчатого  теплообменника сусла. Стерилизуют  в течении 1 часа и охлаждают его  до 8-12^оС холодной водой, затем передают в аппарат предварительного брожения и малый бродильный цилиндр, в который вносят из сосуда для маточных дрожжей разводку чистой культуры. После размножения содержимое цилиндра передают в аппарат для предварительного брожения, откуда чистая культура дрожжей сжатым воздухом передавливается в ток сусла, поступающего на брожение.

По классической схеме  на брожение сусло поступает в  бродильные танки, куда насосом задаются дрожжи. Далее молодое пиво насосом  перекачивается в танки для дображивания. Готовое пиво насосом через смесительный фонарь подают на фильтрацию.

В ЦКБА подается сусло, охлажденное  до 10^оС в отделении охлаждения сусла. Сначала аппарат заполняют на 2-3% от его вместимости неаэрированным суслом, затем насосом вводят дрожжи из монжю, после этого ЦКБА заполняют до рабочего объёма аэрированным суслом. Воздух для этого очищают на фильтре, который затем поступает в аэратор, где сусло насыщается кислородом до содержания растворимого кислорода в сусле 5-6 мг/дм³. После заполнения ёмкости температура среды в течение 2 суток самопроизвольно повышается до 14^оС. В этих условиях сусло выдерживается 3 суток. Диоксид углерода, выделяемый при брожении, направляется для утилизации и повторного использования на технические нужды. После достижения конечной степени сбраживания (через 5-6 суток) проводится резкое охлаждение конической части аппарата до –2^оС, в результате дрожжи осаждаются. Процесс осаждения продолжается 2 суток. В цилиндрической части аппарата в течении 3 суток поддерживается температура 12-14^оС, а в нижней части – 10-13^оС. Затем включается подача рассола во все пояса рубашек на цилиндрической части ЦКБА и температура  всего объема пива снижается до +2^оС. Длительность созревания пива после достижения конечной степени сбраживания составляет 5-7 суток. На 10-е сутки брожения рабочие дрожжи перекачиваются насосом в монжю для последующего использования, а осадочные дрожжи через монжю– в сборник.  После снятия дрожжей осуществляют промывку и карбонизацию пива диоксидом углерода в течение суток, затем пиво выдерживают еще одни сутки при 0-2°С. Готовое пиво насосом перекачивается на фильтрацию.

После снятия дрожжей осуществляют промывку  ЦКБА.  Мойка аппарата производится моющей головкой, установленной  в верхней части аппарата.

Для мойки и дезинфекции  ЦКТ и бродильных танков в резервуаре готовят рабочий раствор, куда насосом  задаётся концентрированный дезинфектор  из бака. Приготовленный раствор через  фильтр и ловушку насосом направляют к моющим головкам. После мойки  рабочий раствор  насосом возвращается в сборник отработанной щелочи, далее  раствор снова перекачивают в  резервуар, откуда он поступает в  фильтр-ловушку. Чистая и обеззараженная вода из резервуара насосом передаётся для мойки и ополаскивания  танков.

Рабочие дрожжи после окончания  брожения от ЦКБА насосом и от танков и с помощью вакуума, создаваемого вакуум-насосом собирают в монжю вакуум-сборника, затем сжатым воздухом передавливают на вибросито для очистки. Очищенные рабочие дрожжи поступают в монжю на хранение, для этого их заливаются охлажденной водой температурой 1°С. Вода для заливки дрожжей охлаждается в сборнике. Осадочные дрожжи через монжюсжатым воздухом передавливают в сборник, затем подаются на фильтр-пресс, где происходит отделение пива от дрожжей. Фильтрованное пиво через сборник и дрожжи отправляют на реализацию.

После окончания брожения сброженное пиво насосами и подаётся на сепаратор для отделения от дрожжей и грубых примесей. Затем пиво поступает на фильтр-пресс для отделения мелких примесей. Осветлённое пиво охлаждается до 1-4^оС на пластинчатом охладителе. Недостаточно насыщенное пиво после охлаждения подвергается дополнительному насыщению СО₂ в карбонизаторе. Готовое пиво собирается в сборниках, откуда подаётся на розлив.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Продуктовый расчет

В производстве пива различных  сортов используется сырье по качеству отвечающее ГОСТам:

ГОСТ 5060-86 – Ячмень пивоваренный;

ГОСТ 21947-76 – Хмель; 

ГОСТ 29294-92 – Солод светлый;

ГОСТ 29294-92 – Солод карамельный;

ГОСТ 29294-92 – Солод третикалевый;

ГОСТ 2874-82 – Вода питьевая;

ГОСТ 62-92-93 – Крупа рисовая;

ГОСТ 21-94 – Сахар.

По заданию производительность завода: 4,0 млн. дал пива в год.

Таблица 2 – Производственные потери

Потери,%	Сорт пива славянское
Экстракта в дробине	1,75
Сусла в хмелевой дробине	5,8
В бродильном цехе	2,5
При дображивании и фильтрации	2,3
При розливе в бутылки	2,5