технология производства пива. Отчет Ру. Отчет по учебной ознакомительной п Исполнитель студент Отчет защищен с оценкой

• Название: Отчет по учебной ознакомительной п Исполнитель студент Отчет защищен с оценкой
• Анкор: технология производства пива
• Дата: 14.03.2022
• Размер: 148.45 Kb.
• Имя файла: Отчет Ру.docx
• Тип: Отчет; #396941
• страница: 7 из 7

4.2 Технологическая схема производства пива

Технологический процесс производства пива включает подготовку сырья, получение охмеленного пивного сусла, сбраживание сусла дрожжами с дальнейшим созреванием и осветлением пива (рис. 18).



Рисунок Технологическая схема производства пива

Подготовка сырья.

Подготовка солода и ячменя включает их очистку и дробление.

Сухой солод перед поступлением в варочный цех очищают от металлических примесей на магнитном сепараторе, а от пыли и остатков ростков – на полировочной машине. Ячмень очищают так же, как в солодовенном производстве.

Дробление солода является важной операцией, влияющей на процесс приготовления сусла. Дробленый солод состоит из частиц разных размеров: шелухи, крупной и мелкой крупки и муки. Эти частицы различаются по химическому составу и по разному ведут себя при приготовлении сусла.

В состав оболочки зерна в основном входит целлюлоза, а также органические и неорганические вещества, которые, переходя в раствор, ухудшают вкус пива. Кроме того, при измельчении оболочек зерна затрудняется фильтрование сусла. Таким образом, размол солода нужно проводить так, чтобы оболочка была сохранена, в последующем при отделении сусла от дробины она служит фильтрующим слоем.

Чем тоньше помол, тем полнее извлекаются экстрактивные вещества, однако тем более ухудшается фильтрование. Наиболее оптимальный состав помола, %: шелуха – 15–18, крупная крупка – 18–22, мелкая крупка –30–35, мука – 25–30.

Содержание муки в помоле может достигать 45% только в том случае, если дробина отделяется от сусла с помощью фильтр-пресса.

Целесообразно проводить дробление увлажненного до 30–32% солода, поскольку при этом снижаются потери на распыл, сохраняется целостность оболочек и обеспечиваются оптимальные условия для дробления эндосперма.

При помоле ячменя соблюдают те же требования, что и при помоле солода.

Получение пивного сусла.

Процесс смешивания дробленых зернопродуктов с водой называют затиранием, а полученную смесь – затором.

Основная цель затирания – перевод сухих веществ солода и несоложеных материалов в растворимое состояние под действием ферментов солода. Если доля несоложеных материалов в составе сырья выше 15%, то ферментов солода недостаточно для гидролиза всех компонентов, в этом случае применяют ферментные препараты.

Основной процесс при затирании – гидролиз крахмала. Продуктами его являются сбраживаемые дрожжами сахара (глюкоза, мальтоза) и декстрины различной молекулярной массы, которые обеспечивают полноту вкуса пива. В то же время важное значение имеет гидролитическое расщепление белков под действием протеолитических ферментов. Состав белков и их превращения влияют на пенообразование, стойкость и вкусовые качества пива, а продукты расщепления белков (пептиды, аминокислоты) необходимы для питания и размножения дрожжей.

Ферменты, катализирующие гидролиз крахмала (α- и β-амилазы, декстриназа) и белков, имеют разные температурные оптимумы, поэтому требуемая степень гидролиза обеспечивается выдержкой затора при следующих температурных паузах:

• 
  45–52°С – белковая пауза – оптимальные условия для действия полипептидаз, расщепляющих белки до пептидов и аминокислот;
  
• 
  61–63°С – мальтозная пауза – оптимальные условия для накопления сбраживаемых сахаров под действием β-амилазы солода и глюкоамилазы ферментных препаратов, а также для протеиназ, катализирующих расщепление белков до полипептидов и высокомолекулярных пептидов;
  
• 
  70–72°С – пауза осахаривания – оптимальный температурный режим для действия α-амилазы, обеспечивающей расщепление крахмала до декстринов, β-амилаза и глюкоамилаза в этих условиях инактивируются. Активность α-амилазы сохраняется до температуры 75–77°С.
  

Существует два основных способа затирания: настойный и отварочный.

При настойном способе сухой дробленый солод смешивают в водой и медленно (со скоростью 1°С/мин) нагревают затор с выдержкой соответствующих пауз длительностью 20–30 мин для оптимального действия ферментов. Этот способ применяют при использовании солода с высокой ферментативной активностью, процесс затирания не длительный и не требует больших затрат энергии.

При отварочном способе часть затора (отварка) подвергается кипячению с целью клейстеризации крахмала, что повышает атакуемость крахмала ферментами и увеличивает выход экстракта. В зависимости от количества отварок различают одно-, двух- и трехотварочный способы.

С целью наиболее полного затирания при отварочном способе сначала затор нагревают до температуры 50–52°С и выдерживают белковую паузу. Далее при одноотварочном способе отбирают отварку (густую часть) в отдельный аппарат, медленно нагревают с выдержкой мальтозной паузы и паузы осахаривания до кипения, кипятят 20–30 мин, после чего смешивают отварку с основным затором. Температура всего затора повышается до 70°С, и его выдерживают до полного осахаривания. При двухотварочном способе объемы отварок меньше, поэтому после возвращения первой отварки в основной затор температура его составляет 63–65°С, затем выдерживают мальтозную паузу, отбирают вторую отварку, проводят ее осахаривание и кипячение и возвращают в основной затор. Температура основного затора повышается до 75°С, происходит его полное осахаривание. При трехотварочном способе объемы отварок еще меньше, поэтому после кипячения и возврата первой отварки достигается температура белковой паузы, после кипячения и возврата второй отварки – мальтозная пауза, после кипячения и возврата третьей отварки – пауза осахаривания.

Затор, полученный отварочными способами, имеет более высокую степень сбраживания, однако способы эти более длительны, трудоемки и сложны.

В случае замены части солода несоложеными материалами, которые труднее измельчаются, содержат крахмал и белки в неизмененном состоянии, процесс затирания затрудняется. Для осахаривания такого сырья применяют ферментные препараты.

Заторный аппарат представляет собой цилиндрический сосуд с двойным днищем, образующим рубашку, в которую подают пар для нагревания затора. Аппарат имеет стяжную трубу для удаления жидкой части затора из верхней части. В аналогичном аппарате проводят и кипячение сусла с хмелем. Различие заключается только в том, что варочный аппарат по сравнению с заторным имеет более развитую поверхность для быстрого выпаривания воды за короткое время.

При фильтровании затор разделяют на сусло (фильтрат) и дробину (твердую фазу) в фильтрационном аппарате. Он имеет ситчатое дно, на котором из дробины формируется фильтрующий слой. Фильтрование имеет две стадии: на первой собирается сусло, образующееся при фильтровании затора, на второй – сусло, которое получается при промывке дробины горячей водой с целью наиболее полного извлечения из нее экстрактивных веществ.

На скорость фильтрования влияют степень дробления солода, высота слоя дробины, вязкость сусла. Для успешного фильтрования помол солода должен быть не слишком тонким, скоагулированные белки, затрудняющие прохождение сусла, должны быть хорошо перемешаны с твердыми частицами дробины. Оптимальная высота слоя дробины – 30–40 см, при большей высоте слоя скорость фильтрования снижается, при меньшей – затор быстрее охлаждается, вязкость его возрастает и фильтрование также затрудняется. Оптимальная температура затора – 75–78°С, промывной воды – 78–80°С.

Для отделения от сусла твердой части можно применять фильтрпрессы, но они трудоемки в обслуживании. Перспективно использование центробежных способов с применением центрифуг и сепараторов.

При кипячении в сусло переходят горькие и ароматобразующие вещества хмеля. Из всего количества экстрагированных горьких веществ в пиве остается около 25%, остальные теряются с хмелевой дробиной, белковым и дрожжевым осадками. Ароматобразующие вещества хмеля (эфирные масла) при кипячении улетучиваются, поэтому после внесения последней порции хмеля продолжительность кипячения сокращают.

Наряду с формированием характерного вкуса и аромата пива при кипячении сусла с хмелем решается еще ряд задач:

• 
  испарение избыточной влаги и установление требуемого для данного сорта пива содержания сухих веществ;
  
• 
  коагуляция и осаждение белков (продолжительное кипячение может привести к разрушению крупных хлопьев скоагулированных
  

белков и ухудшению их осаждения);

• 
  инактивация ферментов;
  
• 
  стерилизация сусла.
  

Количество вносимого хмеля зависит от сорта пива, качества хмеля, состава воды. Количество хмеля тем больше, чем выше концентрация сухих веществ в сусле, светлые сорта пива охмеляют сильнее, чем темные. Для охмеления пива, приготовленного на мягкой воде, расход хмеля выше, чем при использовании жесткой воды.

Хмель задают в сусло в два или три приема, причем последнюю порцию незадолго до конца кипячения.

Правильно охмеленное сусло – прозрачное с блеском и быстрооседающими хлопьями свернувшихся белков. Такое сусло направляют в хмелеотделитель, где на сите задерживается хмелевая дробина. Ее промывают горячей водой, присоединяя промывную воду к суслу.

Цель охлаждения и осветления сусла – установление оптимальной температуры для брожения, удаление из сусла взвешенных частиц и насыщение его кислородом.

Охлаждение сусла осуществляют в два этапа: вначале медленно до температуры 60°С, а на втором этапе быстро до температуры 6–7°С при низовом брожении и 14–16°С при верховом.

При охлаждении сусла содержащиеся в нем вещества, растворимые в горячем сусле, становятся нерастворимыми и выпадают в осадок, происходит осветление сусла. С понижением температуры сусла увеличивается растворимость в нем кислорода, благодаря чему интенсивнее протекает коагуляция белков и осветление сусла. Вместе с тем, энергичнее протекают и окислительные процессы, которые ухудшают качество сусла, поэтому продолжительность процессов охлажденияи осветления сусла не должна превышать 2 ч.

Для осветления сусла применяют отстойные чаны, гидроциклонные аппараты, сепараторы, для охлаждения используют пластинчатые теплообменники, позволяющие исключить инфицирование сусла.

Сбраживание пивного сусла.

В подготовленное сусло вносят дрожжи из расчета 0,5–0,8 л/гл (гектолитр = 100 л). На некоторых заводах дрожжи с холодным суслом перемешивают в монжю путем продувания стерильным воздухом или диоксидом углерода либо механическим перемешиванием.

В соответствии с классической технологией сбраживание сусла осуществляется в два этапа.

На первом этапе протекает бурное брожение, сбраживается большая часть сахаров. Этот этап называют главным брожением; пиво, полученное после главного брожения, – молодое пиво.

Второй этап (дображивание) более продолжительный (от 3 недель до нескольких месяцев), протекает при очень низкой температуре (–0,5…–3°С). Происходит медленное сбраживание оставшихся сахаров, осветление, созревание пива, насыщение его диоксидом углерода.

Главное брожение. В период главного брожения протекают микробиологические, биохимические и физико-химические процессы.

В первые сутки брожения протекает интенсивное размножение дрожжей, для развития которых в сусле есть все необходимые вещества. По мере потребления этих веществ и накопления продуктов брожения скорость размножения дрожжей снижается.

Основной биохимический процесс – спиртовое брожение. Сбраживание отдельных сахаров происходит в определенной последовательности, которая определяется скоростью их проникновения в дрожжевую клетку. В первую очередь сбраживаются моносахариды (глюкоза, фруктоза), затем дисахариды (мальтоза, сахароза) и, наконец, трисахарид (мальтотриоза), который потребляется в основном в период дображивания.

Наряду с главными продуктами спиртового брожения (этанолом и диоксидом углерода) в молодом пиве находятся вторичные и побочные продукты.

Из вторичных продуктов образуются глицерин, ацетальдегид, пировиноградная, уксусная, янтарная, лимонная и молочная кислоты, ацетоин, 2,3-бутиленгликоль, диацетил. В преобладающем количестве находятся уксусная и янтарная кислоты, 2,3-бутиленгликоль, ацетальдегид, в значительно меньшем количестве – ацетоин и лимонная кислота. Присутствие диацетила в пиве нежелательно, поскольку он придает характерные медовые запах и привкус. Он образуется в начале главного брожения, когда дрожжи интенсивно размножаются. В стадии дображивания и созревания пива в изменившихся условиях диацетил восстанавливается в ацетоин. Содержание последнего считается нормальным на уровне 1 мг/дм³, при увеличении содержания ацетоина в пиве появляется затхлый привкус.

Побочными процессами, сопутствующими спиртовому брожению, являются образование высших спиртов и сложных эфиров. Высшие спирты (пропиловый, изобутиловый, амиловый, изоамиловый, тирозол, триптофол) образуются из аминокислот, они обладают характерным запахом и оказываются влияние на вкус и аромат пива. Высшие спирты, кислоты, альдегиды, присутствующие в пиве, участвуют в реакциях эфирообразования под действием ферментов (эстераз) дрожжей.

Основные физико-химические процессы при брожении – это увеличение активной кислотности и снижение окислительно-восстановительного потенциала. Исходное сусло имеет значение рН 5,3–5,6, а молодое пиво – 4,2–4,6. Дрожжи затрачивают кислород на обменные процессы, выделяющийся при брожении диоксид углерода вытесняет кислород из сусла, и окислительные процессы затухают. Это положительно сказывается на качестве пива, поскольку при высоком значении окислительно-восстановительного потенциала пиво становится темнее, ухудшается его вкус, может появиться муть.

В результате повышения кислотности снижается растворимость части белков, дубильных и горьких веществ хмеля, однако их осаждению препятствуют пузырьки выделяющегося диоксида углерода. Легкие частицы выносятся на поверхность бродящего сусла, и образуется пена в виде завитков различной высоты и формы.

В зависимости от внешнего вида бродящего сусла выделяют четыре стадии главного брожения.

Первая стадия длится около суток, на поверхности сусла образуется равномерный слой белой пены, поэтому стадия называется забел. Дрожжи в основном размножаются и выделение СО₂ незначительно.

На второй стадии интенсифицируется брожение, выделение

СО₂, образуется плотная пена в виде низких завитков. Стадия низких завитков длится 2–3 суток.

Далее брожение протекает бурно, высота завитков растет, диоксид углерода выносит на поверхность дубильно-белковые соединения, хмелевые смолы, которые, окисляясь на воздухе, придают завиткам коричневую окраску. Соответственно, третья стадия носит название высоких, или коричневых, завитков. Продолжительность этой стадии – 3–4 суток.

Четвертая стадия – стадия образования деки. Вследствие уменьшения количества сбраживаемых сахаров и накопления продуктов брожения уменьшается выделение СО₂, завитки опадают, на поверхности образуется слой низкой и густой пены (деки). Происходит хлопьеобразование дрожжей и их оседание на дно, молодое пиво осветляется. Эти процессы длятся около 2 суток, на этом главное брожение заканчивается.

Таким образом, общая продолжительность главного брожения составляет 7–12 суток. На скорость процесса брожения влияют температура, расход дрожжей и их активность, состав сусла.

Брожение осуществляется в бродильных аппаратах (танках), которые расположены в охлаждаемом до 6–8°С помещении. Танки представляют собой цилиндрические емкости с полусферическими днищем и крышкой, изготовленные из нержавеющей стали или алюминия, могут быть расположены вертикально или горизонтально. Внутри бродильных танков имеются змеевики для подачи холодной воды или рассола с целью поддержания требуемой температуры брожения. Выделяющийся при брожении СО₂ собирают и используют для промышленных целей.

Брожение осуществляется периодическим или полунепрерывным способом.

В первом случае брожение осуществляется в одном аппарате, куда одновременно подают сусло и дрожжи. Этот способ имеет ряд недостатков: длительное осветление молодого пива, недостаточная глубина сбраживания экстракта и др., которые влияют на качество пива.

Этих недостатков лишен второй способ, согласно которому брожение осуществляется в батарее аппаратов, включающей аппарат для предварительного брожения и пять бродильных аппаратов. В аппарат для предварительного брожения подают сусло и дрожжи, оставляют на сутки для размножения дрожжей, затем половину содержимого аппарата перекачивают в первый бродильный аппарат и доливают обе емкости свежим суслом. Через 24 ч очередную половину содержимого аппарата для предварительного брожения перекачивают во второй бродильный аппарат и снова доливают эти аппараты свежим суслом. Эти операции повторяют в течение 5 суток до заполнения всех аппаратов. Затем молодое пиво из первого бродильного аппарата перекачивают в аппарат дображивания, а освободившийся аппарат вновь готовят для брожения, затем также поступают со вторым бродильным аппаратом и т. д.

Дображивание и выдержка пива. Основная цель дображивания – насыщение пива СО₂, который придает ему приятный освежающий вкус, способствует пенообразованию, служит консервантом, предохраняя от развития посторонних микроорганизмов и контакта с кислородом.

Содержание диоксида углерода в молодом пиве составляет 0,15–0,20%, а после дображивания в готовом пиве оно достигает 0,35–0,40%. Связывание и накопление СО₂ в пиве становятся возможными потому, что дображивание протекает при пониженной температуре и избыточном давлении на уровне 0,030–0,045 МПа.

При дображивании протекают те же процессы, что и при главном брожении, только более медленно. Это обусловлено более низкой температурой и невысокой концентрацией дрожжевых клеток, основная масса которых удаляется в конце главного брожения.

Так же, как и при главном брожении, к концу дображивания оседающие дрожжи увлекают на дно танка взвешенные вещества. Однако на этой стадии взвесь очень тонкая, удаляется медленно и необходима длительная стадия выдержки пива для удовлетворительного его осветления и созревания. В пиве исчезает дрожжевой привкус, смягчается хмелевая горечь, благодаря продолжающимся процессам эфирообразования пиво приобретает приятный вкус и аромат.

Для дображивания используют шпунт-аппараты, оснащенные манометром и предохранительным клапаном. Манометр устанавливают на требуемое избыточное давление, которое при превышении заданной величины выравнивается медленным выпуском избытка диоксида углерода. В начале дображивания шпунтовать (герметически закрывать) танки нельзя, поскольку воздух, имеющийся в свободном пространстве над пивом, может раствориться в пиве и будет препятствовать созреванию. После того, как воздух вытеснится диоксидом углерода, аппарат шпунтуют.

Ускоренные способы брожения и дображивания. В последнее время все более распространенным становится проведение процессов брожения и дображивания в одном аппарате – цилиндро-коническом танке (ЦКТ). Такие аппараты, в частности, установлены на ОАО «Криница».

Цилиндро-конический танк представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с коническим днищем, имеющий четыре охлаждающих рубашки в цилиндрической части и одну в конической.

В ЦКТ подают сусло и дрожжи, и при температуре 10°С начинается брожение. В течение 2 суток температура повышается до 14°С и поддерживается на этом уровне. На 5–6 сутки брожение заканчивается, коническую часть аппарата охлаждают до температуры 2°С, вызывая оседание дрожжей, которое длится около 2 суток. Далее аппарат зашпунтовывают и поддерживают избыточное давление 0,05–0,07 МПа, а температуру пива во всем аппарате доводят до 0,5–1,5°С. В этих условиях в течение 6–7 суток протекает дображивание. Затем дрожжи спускают из конической части в отдельную емкость, где хранят при температуре 0–1°С до следующего использования. Пиво после удаления дрожжей еще выдерживают в ЦКТ около 2 суток. Общая продолжительность брожения и дображивания составляет 13–14 суток.

Ускорить брожение и дображивание можно еще повышением температуры (до 12–15°С), однако при этом накапливается большое количество побочных продуктов, пиво в должной степени не насыщается СО₂ и его приходится подвергать карбонизации, что снижает его качество.

Осветление и розлив пива.

Цель осветления – удаление из пива твердых частиц (клеток дрожжей, белков, полифенолов и др.) для придания ему прозрачности, биологической и коллоидной стойкости без ухудшения вкуса, аромата и снижения пеностойкости. Наилучший эффект осветления достигается при температуре около 0°С.

Пиво осветляют сепарированием, фильтрованием или сочетанием этих методов.

Сепарирование – высокопроизводительный процесс, хорошо подходит для удаления дрожжевых клеток, в том числе плохо флокулирующих. Однако сепарирование недостаточно эффективно для частиц высокой дисперсности, этим способом нельзя получить пиво с блеском.

Наиболее эффективным способом осветления пива является фильтрование. В качестве фильтрующего материала чаще всего используют намывной слой диатомитовых порошков, которые механически задерживают частицы мути. Диатомит представляет собой остатки кремнистых панцирей одноклеточных водорослей – диатомий.

Если после фильтрования пиво оказывается недостаточно насыщенным СО₂, то его подвергают карбонизации. После насыщения пива диоксидом углерода его выдерживают в течение 4–12 ч при температуре не выше 2°С и давлении не ниже 0,05 МПа.

Пиво разливают в бутылки (новые или оборотные), изготовленные из прозрачного стекла оранжевого или зеленого цвета для сохранения качества, в новые полимерные бутылки, бочки, кеги, автотермоцистерны.

С целью повышения биологической стойкости пива проводят ряд мероприятий: пастеризацию пива в бутылках, проточную пастеризацию, холодную пастеризацию.

Пастеризация в бутылках наиболее распространена. Температура пастеризации (60°С) выдерживается в центре бутылки в течение 15–20 мин, а затем пиво охлаждают. За время тепловой обработки в пиве может возникать пастеризованный (хлебный) привкус и возрастает цветность.

Проточная пастеризация пива осуществляется в пластинчатых теплообменниках, общее время пастеризации от начала нагревания до охлаждения составляет 90–100 с, а выдержка пива при температуре пастеризации – около 30 с. Розлив пива осуществляется в асептических условиях в стерильную тару. Такое пиво имеет высокую биологическую стойкость, качество его не ухудшается.

Если пиво после проточной пастеризации не охлаждать и разливать в бутылки, имеющие температуру выше 40°С, это препятствует вспениванию. Биологическая стойкость пива горячего розлива практически не ограничена.

В последнее время все больше распространяется обеспложивающее фильтрование, так называемая холодная стерилизация пива. Фильтрование через мембранные фильтры позволяет освободить пиво от микроорганизмов, розлив осуществляется в стерильные бутылки. Такое пиво имеет лучший вкус, чем пастеризованное, и очень высокую биологическую стойкость.

Заключение