Разработка технологии производства светлого пива с использованием хмелевого эфирного масла

ВВЕДЕНИЕ



Пиво представляет собой игристый, освежающий напиток с характерным хмелевым ароматом и приятным горьковатым вкусом, насыщенный углекислым газом, образовавшимся в процессе брожения. Насчитывается более 1000 разнообразных сортов пива, которые отличаются цветом, вкусом, содержанием алкоголя, ингредиентами и технологией приготовления. Сортовые различия пива определяются видом солода и количеством и качеством несоложенного сырья. 

Актуальность темы работы заключается в том, что пиво как товар имеет свою достаточно большую долю на рынке и ассортимент пива постоянно обновляется.

Научная новизна работы: предлагается замена гранулированного хмеля на хмелевое эфирное масло, с целью ускорения процесса кипячения и  придания более насыщенного аромата пиву.

Практическая значимость работы: предложенная технология позволяет не только получить более ароматизированное пиво, но и сократить время кипячения, что позволит получить прибыль от реализации данного технологического процесса.

Целью дипломного проекта является разработка технологии производства светлого пива с использованием хмелевого эфирного масла.

В соответствии с поставленной целью решаются следующие задачи:

Проведение анализа литературных источников и осуществить патентный поиск новых технических решений в области пивоварения и на основе собранных данных сформулировать проектное предложение;

Описание требований, предъявляемых к сырью и готовому продукту;

Описание технологической схемы производства;

Расчет материального баланса;

Рассмотрение основных этапов контроля производственного процесса;

Расчет сусловарочного аппарата ВСЦ-1 и заторный аппарат Huppmann;

Автоматизирование технологического процесса;

Рассмотрение БЖД и экологической безопасности предприятия;

Проведение технико-экономических расчетов.












ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР



Ассортимент светлого пива



Ассортимент пива на российском рынке представлен свыше 150 наименований. Около 70% производимого пива приходится на светлые сорта, так как эти сорта пользуются наибольшим спросом (Жигулевское, Балтика № 0 (безалкогольное), 1, 2, 3 классическое, 5, 8 (пшеничное, нефильтрованное), Невское классическое, Клинское светлое, Толстяк доброе, Бочкарев, Медовое, Админалтейское, Старый мельник, Белый медведь и др.). 

Светлое пиво (крепость 4-5 %, плотность 13-15 %) – варится из светлого (непрожаренного) солода, вследствие чего имеет желтоватый оттенок. Отличается ярко выраженным хмелевым ароматом и стойкой горечью. Именно светлые виды пива наиболее популярны в России, на них приходится около 90% продаж.



Технология получения светлого пива



Процесс пивоварения включает несколько технологических операций: очистка и дробление солода, приготовление затора, фильтрация затора, кипячение отфильтрованного сусла с хмелем; охлаждение и осветление кипяченого сусла. Процесс брожения также делится на несколько стадий: сбраживание с дрожжами в цилиндроконическом танке (ЦКТ), дображивание, созревание пива, фильтрование и розлив готового пива в бутылки, банки или иные емкости.

 Подготовка солода.

Перед использованием солод проходит предварительную обработку. Сначала его пропускают через систему магнитов, чтобы предотвратить возможные попадания металлических предметов. Затем солод проходит через установку отделения посторонних предметов. Далее он поступает на установку шлифования и дробления, чтобы снять с зерна целлюлозную оболочку и размельчить его. Процесс растворения сахаров происходит быстрее у дробленого (измельченного) солода.

 Затирание.

Основной целью процесса затирания является получение водного раствора - затора, максимально насыщенного сахарами и другими питательными веществами для пивных дрожжей. Дробленый солод смешивается в заторном чане с подогретой, но не кипящей водой. Эта смесь при постоянном помешивании выдерживается при необходимых температурах около трех часов. Во время этого процесса происходит постепенное растворение сахаров солода в воде.

 Фильтрация. 

После окончания процесса затирания затор фильтруется. Это необходимо для того, чтобы избавиться от остатков распаренного зерна (дробины), которые больше не участвуют в приготовлении пива. Жидкость, которая получается в результате фильтрации затора, называется сусло. Фильтрация осуществляется через фильтр- чан и занимает по времени около часа. Дробина задерживается между пластинами фильтр- чана, а прозрачное сусло собирается в сусловарочном чане. Дробина представляет собой рыхлую массу распаренного зерна. В дальнейшем в сельском хозяйстве ее используют в качестве корма для животных.

 Кипячение. 

После окончания фильтрации сусла, в сусловарочном чане происходит его кипячение. В процессе кипячения на разных его этапах в сусло добавляется хмель. Целями данного процесса являются стерилизация сусла и его охмеление. В зависимости от сорта пива кипячение занимает в среднем один час.

 Отстаивание и охлаждение.

После кипячения горячее сусло перекачивается в отстойный чан с коническим дном. Более тяжелые части сусла оседают на дно в конус и легко удаляются. В зависимости от технологии, отстаивание может занимать от двадцати минут до полутора часов. Затем готовое горячее сусло охлаждается в теплообменнике до температуры брожения. При перекачке уже холодного сусла в специальные емкости для брожения, прямо в поток сусла впрыскиваются жидкие пивные дрожжи. Также при этом происходит насыщение сусла кислородом (аэрация) для стимуляции питания и размножения дрожжей.

 Брожение.

Готовое сусло, аэрированное и обогащенное дрожжами, поступает в специальные емкости – цилиндрически-конические танки (ЦКТ) для брожения и дображивания. В процессе брожения пивные дрожжи питаются сахарами, полученными из солода, перерабатывая их в спирт и углекислый газ. К концу процесса брожения питательных веществ в сусле остается все меньше, дрожжи теряют свою активность и начинают оседать на дно ЦКТ в конус. После этого их легко удаляют. Продукт, который  получается в результате брожения, называют «зеленым» пивом. Чаще всего брожение занимает 7 дней.

 Дображивание.

После брожения и удаления осевших дрожжей «зеленое» пиво охлаждается до температуры 0° – -2 °С и перекачивается в другой ЦКТ, где окончательно формируется вкусовой профиль готового пива. В отличие от брожения, дображивание происходит в герметичной емкости. Продукт, который получается после дображивания, называется нефильтрованное пиво. Это уже готовый продукт, который можно пить. 

 Фильтрация. 

Нефильтрованное пиво не прозрачно, так как содержит дрожжевые клетки и белок. Поэтому перед розливом готовое пиво подвергается фильтрации. Исключение составляют нефильтрованные сорта. Фильтрованное пиво хранится под давлением в специальных резервуарах – форфасах. 



 Розлив.

Перед тем, как налить в бутылки пиво, они заполняются углекислым газом для создания противодавления, которое предотвращает излишнее вспенивание, утечку углекислоты, попадание в пиво кислорода, а также способствует равномерному наполнению емкости.



Биохимические процессы при производстве сусла



Частичное увлажнение солода перед дроблением повышает эластичность оболочки, в то время как эндосперм при дроблении остаётся почти сухим, что способствует лучшему его измельчению и соответственно более полному осахариванию при затирании. В результате этого в фильтрационном чане создается пористый и рыхлый фильтрующий слой дробины, что способствует ускорению процесса фильтрования заторов и увеличению производительности варочного цеха.

Затирание. Основным процессом затирания является гидролиз крахмала, расщепляющийся амилолитическими ферментами для сбраживаемых сахаров (глюкозы, мальтозы) и декстринов различной молекулярной массы, обеспечивающих полноту вкус пива. На скорость ферментативных реакций оказывает влияние температура, рН и концентрация затора. С повышением температуры затора до оптимального предела ферментативный гидролиз крахмала ускоряется. Дальнейшее повышение температуры вызывает инактивацию ферментов и замедляет процесс. 

Вторым важным биохимическим процессом является гидролиз белковых веществ. Разлагаются белки под действием протеолитических ферментов. Превращение белковых веществ и их состав при затирании имеют большое значение для качества пива. Они влияют на пенообразование, стойкость и вкусовые качества пива. А также продукты распада белков, как пептиды и аминокислоты, необходимы для питания и размножение   дрожжей [2].

Способы затирания. Процесс затирания состоит в том, что температура затора поднимают до оптимальных температур для действия тех или иных ферментов, и затем выдерживается пауза.

По виду повышения температуры различают две группы способов затирания: настойный (инфузионный) и отварочный (декокционный) способы.  

Настойный способ затирания наиболее прост и заключается в том, что дробленый солод смешивают с водой при температуре 37-40 ?С и перемешивании в течении 20-30 минут, затем поднимают температуру до 50-52 ?С, делая паузу для протеолиза белковых веществ. Затем температуру поднимают до 62-64 ?С, со скоростью 1 ?С в 1 мин, и при этой температуре затор выдерживают 10-30 минут. Эта пауза называется мальтозной. Далее температуру затора поднимают до 70-72 ?С и окончательно осахаривают. Конец процесса определяют по йодной пробе. Осахаренный затор нагревают до 75 ?С и перекачивают в фильтрационный аппарат на фильтрование. 

При способе с отварками температура повышается благодаря тому, что часть затора отделяют и кипятят. При обратной перекачке к остальному затору температура всего затора повышается на следующую ступень температурной обработки [3].

Фильтрование. Фильтрация проходит в две стадии: отделение жидкой фазы от твёрдых частиц и вымывание оставшегося экстракта из дробины. Большое влияние на скорость фильтрования оказывает вязкость сусла, снизить которую позволяет повышение температуры затора. Однако температура затора не должна превышать 76-78 ?С и воды для промывания дробины - 80 ?С. Также при фильтровании затора большое значение имеет рН среды. При высоких значениях рН повышается набухаемость коллоидных частиц, что снижает проницаемость фильтрующего слоя. При этом также усиливается экстракция нежелательных горьких и дубильных веществ [4].

Кипячение сусла с хмелем. Кипячение сусла с хмелем необходимо для упаривания сусла, инактивации ферментов, осаждения высокомолекулярных белков, а также для перевода в раствор горьких и ароматических веществ хмеля, для придания суслу, а следовательно и пиву, горького вкуса и хмелевого аромата.

При кипячения сусла погибают микроорганизмы и достигается биологическая чистота сусла. Сусло стерилизуется 20-25 минут. Основными показателями готовности сусла, определяющими конец кипячения, являются плотность его, свертывании белков и прозрачности. 

Охлаждение сусла. В первой стадии при медленно охлаждении происходит осветление сусла. В осадок переходят некоторые хмелевые смолы, белково-дубильные соединения, минеральные и дубильные вещества. Этот осадок называется «горячим».

Во второй стадии могут развиваться попавшие в сусло микроорганизмы, чтобы избежать этого сусло охлаждают быстро [1].

Брожение пивного сусла. Спиртовое брожение сахаров сусла под действием ферментов дрожжей – это основной процесс при производстве пива. При брожении происходит изменение химического состава сусла и превращение его в ароматный вкусный напиток – пиво.

Сбраживание сусла проходит в цилиндроконических танках. Совершенная система охлаждения и хорошая тепловая изоляция аппаратов дают возможность легко поддерживать заданную температуру во время всего процесса.

При брожении большое значение имеют первоначальный состав сусла (содержание в нем сбраживаемых сахаров, несбраживаемых углеводов, азотистых веществ, фосфатов, неорганических солей и другие) и дрожжи [1].

Основной процесс при главном брожении – биохимическое превращение сбраживаемых углеводов в этиловый спирт и оксид углерода. Наряду с основными продуктами брожения образуются вторичные и побочные продукты, которые в значительной степени определяют органолептические показатели пива [7].

Осветление. В пиве остаются дрожжевые клетки, хмелевые смолы, белковые и полифенольные вещества, соли тяжелых металлов, различные микроорганизмы, поэтому после брожения пиво подвергается осветлению сепарированием или фильтрованием. Основным методом является фильтрование, при котором производится механическое и адсорбционное воздействие на пиво. Механическое воздействие заключается в отделении крупных частиц, размеры которых превышают размеры пор фильтрующей перегородки, а также в отделении мелких взвесей, проникших в поры, путем зацепления их за выступы и изгибы. Основная фракция взвесей пива - дрожжи - отделяется механически [6].

Карбонизация. Карбонизацией называется дополнительное насыщение пива углекислотой. Пиво предварительно охлаждают до 1 ?С и вводят в нижнюю часть колонки. Одновременно подают диоксид углерода. Пиво вместе с CO2 поднимается вверх, проходит через решетку и попадает в зону, заполненную шариками. Здесь увеличивается поверхность соприкосновения пива с углекислотой, что способствует лучшему насыщению пива. Насыщенное углекислотой пиво поступает в сборник, где выдерживается 4-12 ч и подается на розлив [4].



Хмель в пивоварении



Хмель – это незаменимый компонент современного пива. Он прида?т напитку особенную горечь и аромат. Горечь, эфирное масло и полифенолы, содержащиеся в хмеле, оказывают положительное влияние на организм человека. В связи с анализом свойств хмеля в пивоварении большое значение уделяется выбору сорта хмеля и способу его внесения с целью придания пиву особой горечи и максимального сохранения ароматических компонентов (ароматического хмелевого масла). Особый интерес среди способов внесения хмеля вызывает сухое охмеление - технология, активно используемая в пивоварении в последние годы. Сорта хмеля различаются по содержанию горьких кислот и масел. В связи с этим большое значение для создания новых сортов пива должно придаваться выбору хмеля.

На ранних стадиях развития растения образуются ?-кислоты, обладающие небольшой горечью. При созревании часть ?-кислот превращается в более горькие нерастворимые ?-кислоты или гумулоны (гумулон, когумулон, адгумулон), которые изомеризуются при кипячении сусла с хмелем и переходят в растворимые изо-?-кислоты (изогумулон, изокогумулон, изоадгумулон). Изо-?-кислоты переходят в готовое пиво и способствуют формированию его горечи. При селекции хмеля стремятся получить сорта с меньшим содержанием когумулона, которому приписывают негативную роль в формировании горечи пива. Желательное содержание когумулона – менее 25% от содержания а-кислот [5]. Вторым очень важным компонентом хмеля является хмелевое эфирное масло, которое содержит от 200 до 250 различных эфирных веществ, легко улетучивающихся при кипячении. Хмель содержит от 0,2 до 3,8% хмелевого эфирного масла. Хмелевое эфирное масло – это смесь углеводород- и кислородосодержащих соединений. Конкретный состав хмелевого масла зависит от сорта хмеля. Хотя они летучи и испаряются при длительном кипячении, вс? же часть хмелевого масла оста?тся в пиве и прида?т ему желательный ароматический оттенок, зависящий от типа пива [4].

Углеводородная (терпеновая) фракция составляет 40-80% хмелевого эфирного масла. Как правило, половина этой фракции – монотерпены (С10), остаток – в основном сесквитерпены (С15). Основной монотерпен – мирцен вступает в реакции диенового синтеза, прида?т пиву резкий запах и ж?сткий вкус. Основные сесквитерпены – это кариофиллены, гумулен и фарнезен. Кариофиллен – терпеновый углеводород существует в 2-х изомерах: собственно кариофиллен и ?-кариофиллен. Это бесцветная маслянистая жидкость с острым древесным запахом. Содержание не должно превышать 15%. Гумулен является бесцветным жидким маслом со слабым запахом (или совсем не пахнущим). В основном его значение в хмеле сводится к роли растворителя других ароматических веществ. Допустимое содержание до 40% общего количества хмелевого эфирного масла. Фарнезен присутствует в хмелевом масле в виде ?-фарнезена, который прида?т пиву фруктовый аромат. Желательно, как можно более высокое содержание гумулена и фарнезена. [8] Кислородсодержащие фракции составляют около 25% от общего количества хмелевого эфирного масла, то есть их содержание в пиве сравнительно мало. В них входят: спирты алифатического и терпенового рядов, альдегиды и сложные эфиры этих спиртов. Наиболее важным спиртом является линалоол, относящийся к терпеноидам, растворим в этаноле, пропиленгликоле, нерастворим в воде, является индикатором интенсивного хмелевого аромата в готовом пиве. В зависимости от его содержания аромат напитка может изменяться от цветочного до цитрусового [8].

Экстракты хмеля. В последнее время в пивоварении появился вид хмелепродукта как хмелевой экстракт. Некоторые производители утверждают, что их хмелевые экстракты способны заменить до 70% хмеля, снижая таким образом затраты на производство пива. Получают путем обработки растворителями измельченных шишек хмеля. Если хмель подвергается изомеризации, то получают изомеризованный экстракт хмеля, если нет, то неизомеризованный. Растворителями в данном случае могут быть: СО2, этанол. Некоторые экстракты получают путем обработки вакуумом. Неизомеризованные экстракты содержат либо горькие и ароматические вещества, либо весь комплекс веществ, преобладающих в хмеле. Изомеризованные экстракты проходят очистку и получают изо--кислоты и их соли. 

Экстракт хмеля СО2 – это экстракт, полученный путем смешивания измельченного хмеля жидким СО2 при давлении в 70 бар и температуре 20-25С. Массовая доля -кислот не меньше 28-35%. Получают из специальных сортов хмеля, содержащих до 50% -кислот, произрастающих в Германии. В производстве пива добавляют в процессе кипячения сусла, смешивая с хмелем. При производстве 1 гл пива повышается горечь до 25BU [9].

Современные способы интенсификации процесса производства пива



Анализ научно -  технической литературы позволяет определить ряд направлений интенсификации производства пива.

Авторы [10] предлагают разделить этап основного брожения на аэробный этап размножения дрожжей до концентрации дрожжевых клеток не менее 150·106 кл./дм 3 и на этап анаэробного гликолиза, проводимые в различных технологических емкостях. Биомассу дрожжей с добавлением соединений селена вносят на этапе основного брожения в виде взвеси в пропорции 1/30 к объему сусла, подаваемого на гликолиз. Это позволяет существенно сократить время основного брожения и весь жизненный цикл производства пива и препятствует накоплению в составе конечного продукта токсичных веществ состава побочных продуктов брожения. 

Одним из перспективных направлений интенсификации процесса брожения является оптимизация состава питательных сред. В этом направлении привлекается внимание работе, в которой предлагается внесение комплексное дрожжевое питание, представляющее смесь совместно измельченного природного цеолитсодержащего туфа и сухих дрожжей в количестве 0,05-0,5 г/100 см3, которое вводят в охлажденное охмеленное сусло перед введением дрожжей или добавляют к семенным дрожжам перед введением их в охлажденное сусло. Это позволяет ускорить процесс сбраживания пивного сусла и улучшить качество пива [11].

Ряд авторов рассматривают использование ферментов, как важный технологический прием, способствующий повышению эффективности производства. В частности, авторы [12] предлагают смешивание с водой зернового материала, содержащего по меньшей мере 50 % солода, добавление к смеси пуллуланазы, имеющей более чем 60 % ферментную активность при 64 ?C в течение 10 минут при pH 5,0, выдержку указанной смеси при 58-68 ?C в течение 10-40 минут и при 75-80 ?C в течение 5-20 минут, отделение сусла от твердых компонентов. Затирание выполняют в пределах 30-70 минут. Изобретение обеспечивает ускорение затирания за счет сокращения или исключения ферментных выдержек во время затирания, при этом не понижая сбраживаемость сусла, в котором количество сбраживаемых сахаров составляет по меньшей мере 75 % растворимых углеводов.

Другим направлением интенсификации биологической ценности является внесение в готовый продукт вносят селеносодержащее органическое соединение, приготовленное путем предварительного смешивания в воде неорганического соединения селена и аскорбиновой кислоты в соотношении 1:2. Полученное соединение селена с аскорбиновой кислотой обеспечивает хорошую усвояемость обоих компонентов в организме человека [13].

Авторы работ [10, 14] с целью создания технологии удаления из хмелепродуктов твердых смол хмеля, ответственных за канцерогенез, или поиска заменителей хмеля вносимых после кипячения сусла, предлагают замену хмеля эфирным маслом хмеля в количестве 0,8-1,2 см3 на 100 дал пива. Поскольку, внесение хмелевого эфирного масла (дозы от 1 до 5 г/гл) в сусловарочный котел приводит к большим потерям, предлагается внесение данного препарата (0,05-0,3 г/гл) перед фильтрованием, что обеспечивает требуемую интенсивность хмелевого вкуса, аромата молодого пива. 



Проектное предложение



На основе литературных и патентных исследований в дипломном проекте предлагается производство светлого пива с использованием хмелевого экстракта «Аромафреш». Данный вид концентрата позволяет получить максимальную отдачу аромата при добавлении в конце варки.

В связи с этим исчезает необходимость варки сусла с хмелем в течение 60 мин. Проводится варка сусла только 20 мин, с целью стерилизации. В конце варки проводится добавление хмелевого экстракта в концентрации 10 г/гл. Сразу после перемешивания отправляется на остветление.

Таким образом, использование хмелевой экстракт дает возможность получить ароматное пиво и уменьшить время варки сусла в 3 раза, за счет этого сокращается технологический процесс, снижаются энергозатраты.























































ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ


2.1 Характеристика сырья, вспомогательных материалов



Для приготовления светлого пива «Старый мельник» используются следующее сырье: ячменный светлый солод, вода, хмель, мальтозная патока, дрожжи.

Солод должен соответствовать требованиям ГОСТ 29294-2014 [15]. 

По органолептическим показателям светлый солод должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.1.



Таблица 2.1 – Органолептические показатели солода

Наименование показателя

Характеристики светлого солода

Внешний вид

Однородная зерновая масса, не содержащая плесневелых зерен и зерновых вредителей

Цвет

От светло-желтого до желтого. Не допускаются тона зеленоватые и темные

Запах

Солодовый, более выраженный у темного солода. Не допускаются запахи: плесени, кислый, затхлый и другие, не свойственные продукту.

Вкус

Солодовый, сладковатый. Не допускаются посторонние привкусы



По физико-химическим показателям солод должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.2.



Таблица 2.2 – Физико-химические показатели светлого солода

Наименование

Значение показателя



Высшего класса

Первого класса

Второго класса

1

2

3

4

Массовая доля влаги, %, не более

4,5

5,0

6,0

Массовая доля сорной 

Примеси

Не допускается

0,3

0,5

Проход через сито (2,2x20) мм, %, не более

4,5

5,0

6,0

Массовая доля экстракта в сухом веществе солода тонкого помола, %, не менее

79,0

78,0

76,0

Разница массовых долей экстрактов в сухом веществе солода тонкого и грубого помолов, % не более

1,5

2,5

 4,0

Продолжение таблицы 2.2

1

2

3

4

Массовая доля белковых веществ в сухом веществе солода, %, не более

11,5

11,5

12,0

Продолжительность осахаривания, мин, не более

15

20

25

Цвет, см3 раствора йода концентрацией 0,1 моль/дм3 на 100 см3 воды, не более

0,20

0,30

Не более 0,40

Кислотность, см3 раствора гидроокиси натрия концентрацией 1 моль/дм3 на 100 см3 сусла

0,9-1,1

0,9-1,2

0,9-1,3

Прозрачность (визуально)

Прозрачное

Прозрачное

Допускается небольшая опалесценция



Вода. Для производства пива вода должна удовлетворять требованиям ГОСТ Р 51232-98 на питьевую воду. Качество воды, ее ионный состав оказывают большое влияние на формирование органолептических показателей пива. Технологическая вода должна отвечать всем требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Она должна быть прозрачной, бесцветной, приятной на вкус, без запаха. Общая жесткость воды для производства пива должна быть в пределах 2-4 мг·экв/ дм3 (допускается не более 5•6 мг-экв/ дм3) и рН 6,8-7,3, окисляемость не выше 2 мг/дм3 и сухой остаток не более 600 мг/дм3 [16] 

Экстракт хмеля СО2 – это экстракт, полученный путем смешивания измельченного хмеля жидким СО2 при давлении в 70 бар и температуре 20-25С. Массовая доля -кислот не меньше 28-35%. Получают из специальных сортов хмеля, содержащих до 50% -кислот, произрастающих в Германии. В производстве пива добавляют в процессе кипячения сусла, смешивая с хмелем. При производстве 1 гл пива повышается горечь до 25BU [9].

Аромафреш (Аромахоп) – это компонент, который используется для обогащения пива ароматом хмельного продукта. Его используют при варке пива и добавляют вместо следующих компонентов: экстракт хмеля; гранул хмеля; шишкового хмеля. Данный вид концентрата позволяет контролировать процесс пенообразования во время варки, в случае его добавления перед кипячением. Выпускают готовый продукт в упаковке от 1 до 4 килограммов либо в металлических банках, покрытых изнутри специальным защитным слоем, который безвреден для пищевого содержимого. Хранится вещество при комнатной температуре (5-25 С). Срок хранения нераспечатанного продукта составляет не более двух лет. Добавляют Аромафреш в конце варки пива. Это дает возможность получить максимальную отдачу аромата [17]. 

Для производства гранулированного хмеля, этанольного экстракта хмеля и СО2-экстракта хмеля используют хмель по ГОСТ 21947-76. 

Мальтозная солодовая патока должна соответствовать требованиям ГОСТ 55316-2012 [18].   

По органолептическим показателям мальтозная солодовая патока должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.3. 



Таблица 2.3 -  Органолептические показатели мальтозной солодовой патоки

Наименование показателя

Характеристика

Внешний вид

Густая вязкая жидкость

Цвет

От коричневого до бесцветного

Вкус

Сладкий, допускается солодовый привкус

Запах

Свойственной патоке. Допускается легкий солодовый запах



По физико-химическим показателям мальтозная солодовая патока должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.4.

		

Таблица 2.4 – Физико-химические показатели мальтозной солодовой патоки

Наименование показателя

Норма

Массовая доля сухих веществ, %, не менее

78,0

Массовая доля редуцирующих веществ в пересчете на мальтозу и на 100 г сухого вещества патоки, %, не менее

65

Массовая доля общей золы в пересчете на сухое вещество, %, не более

1,20

Кислотность, см3, не более

12,0

Реакция среды, рН

4,0-6,0

Наличие видимых посторонних механических примесей

Не допускается

Характеристика готового продукта 



Качество пива оценивают по органолептическим и физико-химическим показателям ГОСТ 31711-2012 [19].

По органолептическим показателям пиво должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.5.



Таблица 2.5 – Органолептические показатели светлого пива

Наименование показателя

Характеристика

Прозрачность

Прозрачная пенящаяся жидкость без осадка и посторонних включений, не свойственных пиву. В процессе хранения допускается появление частиц белково-дубильных соединений.

Аромат

Чистый, сброженный солодовый, с хмелевым ароматом, без посторонних запахов

Вкус

Чистый, сброженный, солодовый, с хмелевой горечью, без посторонних привкусов.

По физико-химическим показателям пиво должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.6.



Таблица 2.6 – Физико-химические показатели пива

Наименование показателя

Норма

Объемная доля спирта, %, не менее*

4,0

Кислотность, к. ед., не более

2,6

рН

  3,8-4,8

Цвет, ц. ед.

0,2-2,5

Цвет, ед. ЕВС

3,4-31,0

Массовая доля двуокиси углерода, %, не менее

0,4

Пенообразование:



высота пены, мм, не менее

40

пеностойкость, мин, не менее

3

Пищевая ценность:



энергетическая ценность, ккал в 100 г пива

42

углеводы, г в 100 г пива, не более

4,6



Описание технологической схемы



Свежеприготовленный сухой солод, очищенный от ростков, подают в приемный бункер (ПБ). Норией (НР1) поднимают и шнеком (Ш) распределяют по силосам (С1-3), выдерживают не менее 4-5 недель. Влажность солода повышается от 3-4 % до 5-6 %. Отлежавшийся солод из силосов скребковым транспортером (СКТ) направляют на сито (СТ). Солод проходит камнеотборники (КО1-2). 

Солод норией (НР2) подают на магнитный сепаратор (МС), для ускорения процесса экстрагирования компонентов зерна солод измельчают в вальцовой дробилке (ВД). Вальцовая дробилка измельчает солод до размеров от 0,3 до 1,4мм.

Дробленый солод смешивают с горячей водой температурой около 50 °С (pH 5,5-5,7) в заторном аппарате (ЗА1). Подают в рубашку пар и доводят температуру затора до 50 °С. После тщательного перемешивания выдерживают 20-30 минут (белковая пауза), 1/3 часть затора насосом (Н1) перекачивают в заторный аппарат (ЗА2), где нагревают до температуры 68-70 °С и выдерживают 15-20 минут (мальтозная пауза). Температуру затора доводят до кипения и выдерживают 15 минут и насосом (Н1) перекачивают в аппарат (ЗА1). При смешивании кипяченой части затора с затором, оставшимся в аппарате (ЗА1), температура всей части устанавливается примерно 70 °С. При таком режиме происходит осахаривание – ферментативный гидролиз крахмала с образованием растворимых, не окрашиваемых йодом сахаров и декстринов. Большая часть нерастворимых веществ под действием ферментов становятся растворимыми.

Всю массу из аппарата насосом (Н2) перекачивают в фильтр-чан (ФЧ), где отделяют сусло от дробины. Сусло – водный раствор экстрактивных веществ, получаемых при затирании солода. Прозрачное сусло перекачивают насосом (Н3) в сборник (СБ1). Промытую солодовую дробину из фильтр-чана (ФЧ) направляют в бункер (Б). 

Из сборника (СБ1) сусло подогревают в подогревателе (П), так как во время проведения процесса фильтрования температура сусла снижается до 74°С, поэтому перед подачей в сусловарочный аппарат сусло нагревается до температуры 92°С, что экономит затраты времени и энергии на нагревание сусла в сусловарочном аппарате, и перекачивают насосом (Н4) в сусловарочный аппарат (СА). Туда же добавляют  мальтозную патоку. После сусло кипятят 20 минут. В конце варки производят добавление хмелевого эфирного масла в количестве 0,1 г/гл. Горячее сусло сразу после перемешивания перекачивают насосом (Н5) в вирпул (В). В вирпуле сусло отделяется от мелких взвешенных частиц.

Охмеленное сусло охлаждают в охладителе (О) до температуры 8-10 °С и направляют в цилиндроконический танк (ЦКТ).

Вначале 50 % сусла аэрируют стерильным воздухом. После подачи первой части сусла для заполнения 2-3 % рабочего объема аппарата в него вводят дрожжи. По окончании подачи дрожжей аппарат заполняют суслом на 90 % объема. Процесс брожения начинают при температуре 10° С. В течение первых двух суток температуру сусла повышают до 14 °С. Брожение заканчивают при этой же температуре на пятые сутки. Температуру сусла в требуемых пределах поддерживают путем периодического включения рубашек охлаждения. По окончании брожения коническую часть аппарата резко охлаждают до температуры 0-2 °С, при этом происходит оседание дрожжей, продолжающееся двое суток. В цилиндрической части аппарата в течение трех суток поддерживают температуру: 13-14 °С. При таком температурном режиме аппарат шпунтуют и поддерживают избыточное давление в пределах 0,04-0,05 МПа. После этого подают в рубашки цилиндрической части аппарата хладагент и доводят температуру всей массы пива до 0-2 °С. Процесс дображивания пива по достижении конечной степени сбраживания длится 6-8 суток.

По окончании процесса брожения пиво насосом (Н7) пропускают через сепаратор (СП). 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 (ФП). Осветленное пиво пастеризуют в теплообменнике-пастеризаторе (ПТ1), охлаждают в пластинчатом теплообменнике (ПТ2) до температуры 1 °С, насыщают диоксидом углерода в карбонизаторе (К) и подают на розлив.

2.4 Материальный баланс



Материальный расчет произведен на сорт пива с содержанием сухих веществ 11 % (табл. 2.7-2.26).

Величины потерь и формулы для расчетов представлены в [7].



Таблица 2.7 – Приемка и очистка солода (аналог + проект) 

Наименование

Приход

Наименование

Расход



Кг

%



Кг

%

Солод светлый ячменный

1000,0

100,0

Солод светлый ячменный

994,0

99,4







Потери

6,0

0,6

Итого: 

1000,0

100,0

Итого: 

1000,0

100,0



Таблица 2.8 – Дробление солода (аналог + проект)

Наименование

Приход

Наименование

Расход



Кг

%



Кг

%

Солод светлый ячменный

994,0

94,6

Солод дробленый

1147,1

97,8

Вода

178,9

15,4

Потери

25,8

2,2

Итого:

1172,9

100,0

Итого:

1172,9

100,0



Для мокрого дробления необходимо чтобы влажность солода была 20%. Светлый ячменный солод имеет влажность 5,6%. Находим количество сухих веществ (Qсв, кг) в солоде:



Qсв = Qпс



где Wc – влажность солода, 5,6%

Qсв = 994,0 = 938,3кг.

Находим количество солода влажностью 20%:



Qвс = Qсв



Qвс = 938,3 = 1172,9кг.







Таблица 2.9 – Приготовление затора (аналог + проект)

Наименование

Приход

Наименование

Расход



Кг

%



Кг

%

Солод дробленый

1147,1

15,0

Затор 

5185,3

97,4

Вода питьевая

4176,6

85,0

Потери

138,4

2,6

Итого:

5323,7

100,0

Итого:

5323,7

100,0



Объем воды (V, л/100 кг солода), необходимой для приготовления затора, можно определить по формуле



                                             V = E*(100 – B)/B, 



где Е – экстрактивность сусла, %;

      В – желаемая концентрация первого сусла, %.

V= 65*(100 – 15)/15 = 364,1 кг

В пересчете на 1147,1 кг солода объем воды будет равен

Vн = 1147,1*364,1/100 =  4176,6л



Таблица 2.10 – Фильтрование затора (аналог + проект)

Наименование

Приход

Наименование

Расход



Кг

%



Кг

%

Затор 

5185,3

70,0

Сусло 

6211,9

77,0

Вода 

2763,6

30,0

Пивная дробина

1700,0

22,5







Потери 

37,0

0,5

Итого:

7948,9

100,0

Итого:

7948,9

100,0



Содержание экстрактивных веществ в солод.......................