Технология производства безалкогольного пива

Дробленый солод смешивают  с горячей водой температурой около 54°С в заторном аппарате 13а. После тщательного перемешивания (затирания) часть затора (смесь солода с водой) насосом 14 перекачивают в другой заторный аппарат 136, где нагревают до температуры 68-70°С. При таком режиме происходит осахаривание - ферментативный гидролиз крахмала с образованием растворимых, не окрашиваемых иодом сахаров и декстринов. Большая часть нерастворимых веществ под действием ферментов становятся растворимыми. Затем затор доводят до кипения и после кратковременного кипячения (для разваривания крупных частиц солода - крупки) затор (первую отварку) насосом 14 возвращают в аппарат 13а. При смешивании кипяченой части затора с затором, оставшимся в аппарате 13а, температура всей массы устанавливается примерно 70°С, что необходимо для его осахаривания.

По окончании осахаривания часть затора снова перекачивают насосом 14 в котел 136 (вторая отварка) для нагревания до кипения и разваривания крупки. Вторую отварку возвращают в аппарат 13а, где после смешивания обеих частей затора температура повышается до 75 – 78°С. После этого всю массу из аппарата 13а насосом 14 перекачивают в один из фильтрационных аппаратов 24, где отделяют сусло от дробины.

Сусло - водный раствор  экстрактивных веществ, получаемых при затирании солода.

Мутное сусло, получаемое в начале цикла фильтрования, насосом 21 возвращают обратно в фильтрационный аппарат 24. Прозрачное сусло (первое сусло), проходя через фильтрационную батарею или через регулятор давления 22, стекает в один из сусло-варочных аппаратов 19.

Промытую солодовую  дробину (гущу, оставшуюся после фильтрования затора и промывания его горячей водой) из фильтрационного аппарата насосом 29 перекачивают в бункер для продажи на корм скоту. Промывная вода, содержащая небольшое количество экстрактивных веществ, стекает в сборник 23, откуда насосом 14 перекачивается в аппарат 13а для приготовления следующего затора.

В сусловарочном аппарате 19 сусло кипятят с хмелем. При  кипячении в сусло переходят  горькие и ароматические вещества хмеля, выпаривается некоторое количество воды, происходит частичная денатурация белков и стерилизация сусла. Горячее сусло спускают в хмелеотделитель 16, где задерживаются вываренные хмелевые лепестки, а сусло насосом 15 перекачивается в сборник горячего сусла 17.

Этот способ приготовления  горячего сусла не является единственным, но он получил наибольшее раепространение.

Из сборника 17 горячее  сусло стекает в центробежный сепаратор 18, в котором очищается от взвешенных частиц белка. После сепаратора сусло пропускается через пластинчатый теплообменник 20 (где охлаждается до 5-6°С) в сборник 25, откуда его перекачивают в бродильные аппараты. Осветленное и охлажденное сусло со стандартной концентрацией экстрактивных веществ называется «начальным суслом».

Сбраживание пивного сусла и фасование пива. Для обеспечения чистоты брожения семенные дрожжи периодически заменяют дрожжами чистой культуры, получаемыми из одной клетки в стерильных условиях. Для размножения дрожжей чистой культуры охмеленное сусло после осветления его в сепараторе 18 стерилизуют в аппарате 26 и перекачивают в бродильные аппараты 27 и 28, в которые вводят чистую культуру дрожжей (из лаборатории). Дальнейшее размножение дрожжей происходит в аппарате 30.

Охлажденное (начальное) сусло заливают в закрытые бродильные аппараты 31 и 32, сюда же добавляют дрожжи из аппарата 30 для разбраживания. По окончании главного брожения, протекающего в течение 6 – 8 суток, молодое пиво насосом 33 перекачивают в аппараты 34 и 35 для дображивания.

Дрожжи, остающиеся на дне бродильных аппаратов, посредством вакуума, создаваемого вакуум-насосом 36, направляются в сборник 37 для повторного использования или в сборник 38 для продажи. Из сборника 38 давлением сжатого диоксида углерода дрожжи перемещают в фильтр-пресс 39.

Отмывание дрожжей от остатков пива и охлаждение их производят водой, охлаждаемой в баке 40.

Дображивание молодого пива происходит в аппаратах для  дображивания в течение 15-90 сут в зависимости от типа приготовляемого пива и принятой технологии. По окончании дображивания пиво под давлением диоксида углерода стекает из аппаратов 34 и 35 в смеситель 41, затем насосом 42 нагнетается в сепараторы 43.

В сепараторе пиво освобождается  от взвешенных в нем дрожжей, других микроорганизмов и мелких частиц. Для придания готовому напитку полной прозрачности и блеска его после сепарирования фильтруют в фильтр-прессе 44.

Осветленное пиво охлаждается рассолом в пластинчатом теплообменнике 45, проходит мембранную установку 46, где освобождается от этилового спирта, насыщается диоксидом углерода в карбонизаторе 47 и сливается в сборники 48.

Отфильтрованное пиво из сборников 48под давлением СО₂ подают в отделение розлива.

Металлические или осмоленные деревянные бочки, а также кеги перед  заполнением их пивом ополаскиваются внутри при помощи шприца, затем обмываются снаружи на полуавтомате, снова ополаскиваются внутри, а затем изобарическим аппаратом заполняются пивом, укупориваются вручную и направляются в экспедицию [4].

 

4. Расчет материального баланса

 

Расчет производят на 100 кг зернопродуктов, с последующим пересчетом полученных данных на 1 дал и на годовой выпуск продукции (1000 дал). В расчете учитывают экстрактивность и влажность зернопродуктов, производственные потери экстракта.

 

Таблица 4.1 – Состав сырья

Наименование  сырья	Доля сырья, % от массы	Характеристика сырья
		Экстрактивность, %	Влажность, %
Солод светлый	50	70	5,5
Солод темный	35	68	5,5
Солод карамельный	14	60	4,5
Солод жженый	1	60	4,5

 

Экстрактивность использованных  видов сырья:

Есолода светлого  = 70 * (100-5,5) /100 = 66,15%

Есолода темного  = 68 * (100 – 5,5) / 100 = 64,26%

Есолода карамельного = 60 * (100-4,5) / 100 = 57,30%

Есолода жженого = 60 * (100-4,5) / 100 = 57,30%

 

Средневзвешенная экстрактивнность сырья:

Е = 66,15 * 0,5 + 64,26 * 0,4 + 57,30 * 0,1 + 57,03 * 0,01= 65,079%

 

Потребное количество сырья  для приготовления 1 дал пива:

G = (13* 1,0526 * 0,96 * 100 * 10) / ((64,509 - 2) * (100 – 14,3)) = 2,45 кг

Потребное количество сырья  для приготовления 1000 дал пива:

2,45 * 1000000 = 2450000 кг

 

Для определения расхода  воды на затирание должна быть задана концентрация первого сусла в зависимости от сорта пива. Расчет количества воды для затирания зернопродуктов производится по следующей формуле:

 

 

 

где В – количество воды, потребляемое для затирания 100 кг зернопродуктов, дм³;

Э – экстракт зернопродуктов, % к массе;

N – потери экстрактивных  веществ в дробине, % к массе  сырья; 

С – концентрация начального сусла, % к массе;

1,05 – коэффициент,  учитывающий испарение части  воды при кипячении отварок.

С₁ - концентрация первого сусла, % к массе;

С₁ = С + 0,2С = 13 + 0,2 * 13 = 15,6

 

В = (64,509 - 2) * (100 - 13) / 15,6 * 1,05 = 366,04 дм³

 

Горячее сусло

Масса горячего сусла  Мгс:

 

где е – массовая доля сухих веществ в начальном  сусле, согласно рецептуре равна 11%.

Объем сусла Vс при 20 ºС:

 

 

 

 

где d – относительная  плотность сусла при 20 ºС согласно справочным данным равна 1,0496 кг/дм3;

10 – коэффициент перевода  из л в дал.

Объем горячего сусла Vгс:

 

 

 

где к – коэффициент  объемного расширения при нагревании сусла до 100ºС равен 1,04 согласно справочным данным.

С учетом этого коэффициента:

Холодное сусло

Объем холодного сусла Vхс:

 

 

где Пох – потери сусла  в хмелевой дробине на стадии осветления и охлаждения, %.

.

Молодое пиво

Объем холодного пива при сбраживании Vмп:

 

 

 

 

 

где Пбр – потери при  брожении, %.

.

Фильтрованное пиво

Объем фильтрованного пива Vфп:

 

 

 

где Пдф – потери при  дображивании и фильтровании, %.

.

Готовое пиво

Объем готового пива Vгот:

 

 

 

где Проз – потери при  розливе составляют 2,5 %.

.

Общие видимые потери по жидкой фазе

Общие видимые потери по жидкой фазе Пвид:

 

 

.

Общие видимые потери :

 

 

 

.

 

При расчете расхода  хмеля исходят из норм горьких  веществ хмеля на 1 дал горячего сусла, которые для пива данного  типа составляют 0,57-0,7 г/дал.

Расход гранулированного хмеля Н:

 

 

 

где Гх – норма горьких  веществ хмеля, примем равной 0,57 г/дал горячего сусла;

αх – содержание α-горьких  кислот в хмеле, примем равным 5%;

Wх – влажность хмеля,  примем равной 12%;

 

Пх – потери горьких  веществ хмеля в ходе технологического процесса, примем равными 11.41%.

0,57 * 10⁶ / (5 + 1) * (100 - 12) * (100 – 11,41) = 26,7 г/дал

Расход гранулированного хмеля Нгх:

,

 

.

С учетом приведенных  расчетов, составим сводную таблицу  затрат сырья на единицу продукции (табл. 4.2) [7].

 

Таблица 4.2 – Расчет количества затрат сырья

Наименование сырья	Стоимость 1т сырья, руб.	Общая стоимость, тыс. руб.
		1 дал	1000 дал
Солод светлый	16000	0,0196	19,6
Солод темный	18000	0,0155	15,48
Солод карамельный	20000	0,0069	6,86
Солод жженый	21000	0,00046	0,462
Хмель гранулированный	1000 (за 1 кг)	0,0016	1,6
Итого:		0,04406	44,002

 

5. Описание и принцип работы основного оборудования

 

Бродильный аппарат  предназначен для изготовления кваса, пива и других продуктов, требующих процесса брожения (рис. 5.1). Бродильный аппарат представляет собой цилиндрический сосуд 1 со сферической крышкой, снабженный рубашками: 2 на цилиндрической и 4 на конической частях корпуса для охлаждения бродящего сусла и кваса [9].

 

Рис. 5.1 – Бродильный аппарат

В нижней части бродильного  аппарата смонтированы дрожжеотделитель и горизонтально расположенная мешалка. Аппараты имеет трубопровод 3 для удаления диоксида углерода и подачи моющего раствора и камеру 5 для ввода комбинированной закваски.

Аппараты устанавливается  на кольцевых опорах 6.

Емкости могут быть выполнены  как в вертикальном, так и в  горизонтальном исполнении, могут быть оснащены рубашками охлаждения, теплоизолированы современными изоляционными материалами, иметь наружный защитно-декоративный кожух из нержавеющей стали. Комплектуются импортной или отечественной автоматикой, вакуумно-предохранительной и трубопроводной арматурой, моющими головками.

Принцип работы бродильного  аппарата. Готовый разведенный концентрат квасного сусла, имеющий температуру 26-30 °С, перекачивают в подготовленный бродильный аппарат при открытом газовом вентиле 3.

С целью ускорения  брожения, подмоложенные хлебопекарные дрожжи или комбинированную дрожжевую и молочнокислую закваску задают во рорую порцию разведенного концентрата квасного сусла также при температуре 26-30°С. Для предотвращения пенообразования и упрощения эксплуатации заполнение бродильный аппарат квасным суслом производят снизу.

С целью сокращения сроков занятости и увеличения оборачиваемости аппарата, рекомендуется сусло готовить в отдельно стоящих сборниках, где его тщательно перемешивают и доводят до требуемой плотности. В процессе брожения необходимо контролировать температуру квасного сусла, не допуская ее повышения. Брожение ведут при периодическом перемешивании центробежным насосом (через каждые 2 ч) в течение 30 мин.

Предзаторный чан. Устройства и принцип работы предзаторного чана.

К чану крепится предзаторник, через который поступает дробленый солод и вода. Теплая и холодная вода перемешиваются в смесителе, снабженном термометром, а часто и расходомером. В современных варочных отделениях регулировка температуры заторной воды проводится автоматически. Заторный чан должен иметь термометр и термограф [13].

 

Рис. 5.2 – Предзаторный чан (заторное устройство)

1 – подача солода; 2 – крышка очистительного отверстия; 3 – подача воды; 4 – клапанный затвор выпускного отверстия

 

Заторное устройство, или предзаторник, устанавливается  на линии подвода дробленого солода из бункера в заторный чан. Предзаторники бывают разной конструкции. Как правило, в предзаторнике вода разбрызгивается и смачивает дробленый солод, чтобы тонкие фракции, главным образом пудра, не распылялись.