Технология солода. Технология солода. Технологические расчеты по производству солод. Учебное пособие Для студентов вузов Кемерово 2005 2 удк 663. 4 (075) ббк 36. 87я7 К44 Рецензенты
 Скачать 4.46 Mb.
|
|
Обратноосмотический способ - фильтрование воды через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое. Мембраны пропускают молекулы растворителя (воды, но задерживают молекулы или ионы растворенных веществ. Схема установки обратного осмоса приведена на рис. Рис. 6. Схема обратноосмотической установки для подготовки воды - сборник воды 2 - фильтр предварительной очистки 3 - мембраны 4 - расходометр; 5, 6 - вентили 7 - сборник исправленной воды 8 - насос Мембраны изготавливают из полимеров пористого стекла, ацетилцеллюлозы, полиамида. Метод требует тщательной подготовки воды, т.к. из-за засорения мембран снижается их производительность. Для этого в установке предусмотрен фильтр предварительной очистки (2). Деминерализация воды происходит в мембранном аппарате (3). Аппараты бывают х типов, отличаются они формой фильтрующей поверхности с плоскими фильтрующими элементами (типа фильтр-пресса); с трубчатыми фильтрующими элементами рулонного типа и с полыми волокнами. Этот способ дешевле, чем электродиализ. При частичном обессоливании воды способ экономичнее, чем ионообмен. К основным недостаткам способа можно отнести образование осадков на поверхности мембран и их невысокий срок службы, высокую стоимость. Способ перспективный и находит все более широкое применение в пивобезалкогольной промышленности. Расход воды на технологические нужды Вода на предприятии расходуется на технологические операции, на получение пара, на хозяйственные и бытовые нужды. Расход воды зависит от производительности завода и варьируется в широких пределах При производстве солода вода расходуется на промывку и замачивание ячменя, на кондиционирование воздуха, гидроподачу ячменя на замачивание и ращение, на мойку оборудования и помещений. Общий расход воды в солодов- не определяется способом замачивания и проращивания и составляет от 15 дом т ячменя. При производстве пива потребление воды зависит от принятой технологической схемы, используемого оборудования, схемы водоснабжения ив среднем составляет 0,13-0,26 м 3 /дал пива. В варочном отделении вода расходуется на затирание, промывание дробины при фильтровании затора, мойку оборудования и помещений. Общий расход воды в варочном отделении определяется способом затирания и составляет м 3 /т зернопродуктов. В бродильном отделении вода расходуется на охлаждение горячего сусла, мойку оборудования и помещений. В отделении дображивания вода расходуется на мойку аппаратов добра- живания, продуктовых коммуникаций, помещений. В отделении розлива вода расходуется на мойку бутылок, кег, моечных и разливочных машин, сборников фильтрованного пива, пивопроводов и производственных помещений. В холодильно-компрессорном отделении вода расходуется на охлаждение цилиндров аммиачных компрессоров, на конденсаторы и испарители как хла- доноситель в виде охлажденной воды или рассола. Суточный расход воды принимается равным 1,0-1,5 дм 3 /дал готового пива. Суточный расход воды на паровые котлы принимается равным суточному выпуску пива. При производстве пива расходуется как горячая, таки холодная вода. Горячая вода расходуется на затирание, выщелачивание дробины, для заливки сит фильтрационного аппарата, для мойки суслопроводов и оборудования, бункеров, бутылок, пивовозов, кег, помещений. Холодная вода расходуется для гидравлического удаления дробины, охлаждения сусла до температуры 35 С, промывки дрожжей, фильтрации пива, пастеризации, приготовления моющих и дезинфицирующих растворов, мойки бутылок, пивовозов, кег, оборудования. На безалкогольных заводах потребление воды зависит от рецептуры, технологии и схемы водоснабжения. В среднем расход воды составляет 0,17- 0,20 м 3 /дал напитка. Вода расходуется на приготовление сахарного и купажного сиропа, охлаждение сахарного сиропа, разведение ККС, колера, лимонной кислоты, на розлив, мойку оборудования и помещений, приготовление дезинфицирующих растворов. Характеристика сточных вод пивоваренного и безалкогольного производства Подведенная к технологическому оборудованию вода либо вводится в продукт, либо, пройдя технологический процесс, отводится от оборудования образуя сточные воды. Сточные воды подразделяются на условно-чистые (теплообменные) и производственно-загрязненные. К условно-чистым водам относят воду, используемую для промывки дробины, охлаждения сусла и пива. К производственно-загрязненным водам относят воду после мойки и замачивания зерна, после мойки технологического оборудования, промывки дрожжей, от бутылкомоечных машин. Условно-чистые стоки повторно используются на технологические и хо- зяйственно-бытовые нужды. Так, вода после теплообменников может использоваться на выщелачивание дробины, охлаждение сахарного сиропа. Вода после охлаждения может использоваться для горячего водоснабжения и на хозяй- ственно-бытовые нужды. Производственно-загрязненные воды после необходимой очистки сбрасываются в канализацию. Сточные воды от бутылкомоечных машин, содержащие щелочь в количестве около 0,35 мг/дм 3 и имеющие рН 13, перед сбросом в канализацию обязательно нейтрализуются. Количество сточных вод солодовенных заводов составляет 10-15 м 3 /т солода. Количество сточных вод пивоваренных заводов составляет 74,5 м 3 на 1000 дал пива, в т.ч. подлежащих очистке - 71 м 3 на 1000 дал пива. Характеристика сточных вод солодовенных, пивоваренных и безалкогольных заводов приведена в таблице Таблица Характеристика сточных вод Наименование показателей Производство солода пива б/а напитков Взвешенные вещества, мг/дм 3 100 600 200 рН 6,0 6,5-7,0 6,8 Окисляемость, мг/дм 3 500-700 1200-1500 200-500 БПК, мг/дм 3 300-500 700-1000 Сточные воды солодовенных заводов характеризуются большим количеством азота, фосфора и калия. Основным компонентом сточных вод пивоваренных заводов являются пивные дрожжи и продукты их разложения, содержащие углеводы и белковые вещества, поэтому они подвергаются гнилостному разложению. Источники органических и взвешенных веществ безалкогольных заводов- остатки квасной гущи, остаточные дрожжи, загрязнения от мойки бутылок, бочек, цистерн. Находящиеся в сточных водах антисептики подавляют не только постороннюю микрофлору, но и микроорганизмы, которые служат для биологической очистки сточных вод в естественных условиях. Поэтому сточные воды необходимо разбавлять промывными или другими водами. Сточные воды могут очищаться на городских сооружениях, сбрасываться в водоем либо смешиваться со стоками других предприятий Сточные воды перед сбрасыванием в водоем должны удовлетворять следующим требованиям не нарушать работу канализационных сетей содержать не более 500 г/дм 3 взвешенных и всплывающих веществ не содержать горючих примесей не содержать вредных веществ в количествах, препятствующих биологической очистке иметь температуру не выше 40 С. Если сточные воды не удовлетворяют этим требованиям, то они подвергаются очистке. Условно-чистые воды очищаются путем охлаждения и дезинфекции. Условно-загрязненные воды подвергаются механической очистке (с использованием решет, сит, песколовушек, жироловушек, отстойников и т.д.), химической очистке (при помощи сульфатов железа, алюминия, известии др.) и биологической очистке (поля фильтрации, поля орошения, биологические пруды, биофильтры, аэротенки и т.п.). Способы очистки сточных вод см. в учебном пособии Общая технология отрасли Контрольные вопросы. Какие требования предъявляются к воде, используемой для производства солода и пива. Какое влияние оказывает вода на изменение кислотности сусла и пива. Какое влияние оказывают соли жесткости воды на технологический процесс производства солода и пива. Какое влияние оказывает солевой состав воды на вкус пива. Какое влияние оказывает солевой состав воды на коллоидную стойкость пива. Какие существуют способы подработки воды из артезианских скважин. Какие методы умягчения воды направлены на удаление временной жесткости. В чем суть ионообменного метода умягчения воды. Каким методом можно снизить щелочность воды. В чем сущность электродиализного способа обессоливания воды. Каковы преимущества и недостатки метода обратного осмоса. На каких стадиях технологического процесса получения солода, пива и безалкогольных напитков расходуется горячая и холодная вода Каков ее расход. Как классифицируются сточные воды. Охарактеризуйте состав сточных вод. В каких случаях возможен сброс сточных вод в водоем. Какие существуют методы очистки сточных вод 19 1.2. ЯЧМЕНЬ. Ботаническая характеристика ячменя. Химический состав ячменя. Качество пивоваренного ячменя. Микрофлора ячменя. Ботаническая характеристика ячменя Ячмень - основное сырье пивоваренного производства. Он относится к семейству злаковых. По морфологическим признакам делится на двухрядный и многорядный. У двухрядного ячменя (риса) колос состоит из двух правильных рядов зерен. Зерна крупные, выравненные, богатые крахмалом. Колос шес- тирядного ячменя (рис. в) имеет в разрезе вид шестилучевой звезды. 6 обособленных рядов зерен отстают друг от друга на угол 60º. При развитии зерна давят друг на друга и поэтому имеют неодинаковую величину. Зерна содержат меньше крахмала и больше белка. Четырехрядный ячмень (рис. б) - неправильный шестирядный. Зерна сдвинуты по оси в отношении друг друга и кажутся расположенными в четыре длинных ряда. Рис. 7. Разрез колоса: а - двухрядный ячмень б - четырехрядный ячмень в - шестирядный ячмень Для пивоварения используется двухрядный ячмень. Возделывается он, в основном, как яровой. При его нехватке пользуются шестирядным или четырехрядным. Это, в основном, озимый ячмень. Пивоваренные свойства ячменя определяются его сортовыми особенностями. Селекция новых сортов направлена на увеличение урожайности, крупности, выравненности, экстрактивности, повышение иммунитета к грибными бактериальным заболеваниям, снижение содержания белка. В настоящее время наиболее распространены около 40 отечественных сортов пивоваренного ячменя. Это Абава, Аннабель, Астория, Ача, Белгородец, Визит, Горинский, Дво- ран, Зазерский 85, Зерноградец 770, Михайловский, Московский 3, Носовский 9, Нутанс 642, Одесский 100, Одесский 115, Омский 90, Сигнал, Скарлетт, Харьковский 74, Челябинский 99, Эльф и др. Из шестирядных ячменей лучшими признаны сорта Бета 40, Одесский 17. а б в Основные районы возделывания пивоваренного ячменя Амурская, Белгородская, Брестская, Воронежская, Калининградская, Калужская, Курганская, Липецкая, Орловская, Рязанская, Смоленская, Тамбовская, Тульская, Саратовская области и Приморский край. В случае необходимости допускается выращивание ячменя пивоваренных сортов в других районах (например, Алтайский край. Однако качество и урожайность такого зерна не стабильны. В связи с дефицитом пивоваренного ячменя в Россию импортируется зерно из Германии, Франции, Финляндии, Англии, Дании и Бельгии и других стран. Основные зарубежные сорта Алексис, Карина, Люкс, Невада, Оптик, Орбит, Рубин, Скарлетт, Сладко и др. В настоящее время за рубежом проводятся исследования по селекциони- рованию сортов ячменя, не содержащих антоцианогены, которые отрицательно влияют на коллоидную стойкость пива. Это американский сорт Галант и датский Каминант. Однако эти сорта имеют недостаточную цитолитическую растворимость. Поэтому рекомендуется их использовать только в количестве док общей массе перерабатываемого зерна. Химический состав ячменя Химический состав ячменя зависит от сорта и почвенно-климатических условий выращивания. Важная составная часть зерна - вода. В зависимости от условий уборки влажность колеблется от 12 до 20 %. Среднее содержание влаги в зерне 14 Высокое содержание влаги приводит к уменьшению сухих веществ. Влажный ячмень плохо хранится, приобретает затхлый запах, теряет всхожесть, медленно прорастает, легко поражается микроорганизмами. Летом такое зерно сильно нагревается, зимой - смерзается всплошную массу. В зависимости от содержания влаги зерно ячменя классифицируется следующим образом сухое до 14 %); средней сухости от 14 до 15,5 %); влажное (от 15,5 дои сырое более 17 %). Влажность ячменя 15,5 % - критическая. При влажности зерна выше критической его подсушивают. Сухие вещества ячменя представлены углеводами, азотистыми веществами, жирами, полифенольными, минеральными веществами, витаминами и фер- ментами. Углеводы. К ним относятся крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, гумми- вещества, пектиновые вещества и растворимые сахара. Крахмал - главная часть экстракта. Он накапливается при созревании ячменя в результате фотосинтеза в виде отдельных гранул размером от 2 до мкм. Чем гранулы крупнее, тем лучше технологические свойства зерна. Зерна содержат 98 % чистого крахмала и до 2 % примесей (белки, жиры, минеральные вещества, которые влияют на физико-химические свойства крахмала. Каждая гранула крахмала покрыта микроскопическим слоем белков. Чистый крахмал представлен амилозой (17-24 %, мелкие зерна содержат дои амилопектином (76-83 %, мелкие зерна - до 60 %). Амилоза (α-1,4-глюкан) состоит из неразветвленных, спирально закрученных цепочек. Содержит от 60 до 2000 остатков глюкозы, соединенных связями. Молекулярная масса от 10 000 до 500 000. Растворяется в теплой воде и дает растворы невысокой вязкости. С йодом дает синее окрашивание. Амилопектин (изо-амилоза) состоит также из остатков глюкозы, но кроме связей α-1,4 имеются связи α-1,6, которые образуют ветвления. Молекулярная масса от 100 тыс. до 6 млн. Количество глюкозных остатков от 600 до. Вводе растворяется только под давлением. Дает очень вязкие растворы. С йодом окрашивается в красно-фиолетовый цвет. Крахмал в холодной воде не растворяется, с йодом дает сине-фиолетовое окрашивание. В горячей воде зерна набухают и образуют гель из амилопектина. При этом образуется коллоидный раствор - крахмальный клейстер. Температура, при которой крахмальный клейстер достигает наивысшей вязкости, называется температурой клейстеризации. Начальная температура клейстеризации для ячменя 56 С, конечная - 94 С. Крахмал ячменей, выращенных в прохладных климатических условиях, клейстеризуется быстрее, чем ячменей, выращенных в более теплых и сухих климатических условиях. Эти температуры необходимо знать для правильного проведения технологических процессов и, прежде всего, затирания. Содержание крахмала в ячмене в среднем составляет 55-65 Целлюлоза - полисахарид - является составной частью клеточных стенок. В эндосперме ее практически нет, следы найдены также в зародыше. Состоит из остатков глюкозы, соединенных связями β-1,4. Вводе нерастворима, стойка к действию ферментов. Не участвует в обмене веществ зерна и остается в оболочке. При солодоращении не изменяется, при затирании играет роль фильтрующего слоя. Это снижает экстрактивность солода и выход сусла. Количество целлюлозы в ячмене 4-5 %. Гемицеллюлоза и гумми-вещества участвуют в построении клеточных стенок эндосперма и определяют их прочность. Гемицеллюлоза содержится также в оболочке зерна. Вводе она нерастворима, но растворяется в разбавленных растворах щелочей. Гумми-вещества не отличаются от гемицеллюлоз построению, но имеют меньшую молекулярную массу, поэтому растворяются в горячей воде, образуя вязкие растворы. По химической природе гемицеллюлозы - смесь β-глюкана и пентозанов (арабиноксиланов). Гемицеллюлозы и гумми-вещества гидролизуются ферментами комплекса цитаз или гемицеллюлаз. Образующиеся продукты гидролиза глюкозы, пентозы (ксилоза и арабиноза) и уроновые кислоты частично используются зародышем для обмена и способствуют повышению экстрактивности солода. Количество гемицеллюлоз и гумми-веществ колеблется в зависимости от степени зрелости ячменя, сорта и условий выращивания (5-10 % гемицеллюлоз и 1,0-1,5 % гумми-веществ). При выращивании ячменя всухую и жаркую погоду их количество увеличивается. В зависимости от местонахождения (в эндосперме или мякинной оболочке) различают 2 типа гемицеллюлоз: мякинную - состоит из небольшого количества β-глюкана и уроновых кислот и значительного количества пентозанов; 22 эндосперменную - содержит много β-глюкана, мало пентозанов и не содержит уроновых кислот. При солодоращении изменяются только гемицеллюлозы эндосперменно- го типа. β-глюкан имеет молекулярную массу от нескольких десятков до сотен тысяч. Состоит из остатков глюкозы, которые соединены связями β-1,3 и β-1,4. При неполном гидролизе образуются дисахариды целлобиоза и ламинарибиоза, при полном - глюкоза. Основная часть находится в эндосперме, способствует повышению прочности клеточных стенок. Содержание в ячмене колеблется от донов недозрелом ячмене количество может достигать до 4 %. Хорошо растворим в горячей воде, в сусле увеличивает вязкость, участвует в образовании мути в готовом пиве. Пентозаны также различаются в зависимости от их местонахождения. Мякинная фракция состоит из молекул ксилозы, соединенных связями β-1,4. Наряду с этим имеются боковые цепочки из ксилозы, арабинозы и глюкуроно- вой кислоты. Пентозаны эндосперма имеют более простой состав. В растворимой форме содержится около 0,25 % пентозанов. Пектиновые вещества содержатся в клеточных стенках в незначительных количествах и являются их цементирующим материалом. Присутствуют они в виде нерастворимого протопектина и растворимого пектина. Протопектин - полисахарид - состоит из остатков полигалактуроновых кислот с остатками метилового спирта, целлюлозой, арабаном и другими соединениями. Растворимый пектин - частично или полностью метоксилированная полигалакту- роновая кислота. Пектиновые вещества образуют вязкие растворы, поверхност- но-активны и способствуют пенообразованию. Количество их в ячмене составляет Растворимые сахара содержатся, в основном, в зародыше (мальтоза, глюкоза, фруктоза, сахароза) и используются в качестве питательных веществ, положительно влияют на процессы проращивания. Количество их 2,0-2,5 Азотистые вещества являются источником питания для дрожжей, участвуют в пенообразовании, формировании вкуса, влияют на коллоидную стойкость пива. К ним относят белковый азот белки и полипептиды небелковый азот - аминный (представлен аминокислотами, аммиачный (представлен солями органических кислот, минеральный (представлен солями азотной кислоты, амидный (представлен амидами). Суммарное содержание всех форм азота представляет общий азот ячменя. Белки в ячмене содержатся в алейроновом слое (под плодовой и семенной оболочками) в виде клейковины на внешней стороне эндосперма в виде резервного белка в эндосперме в виде белка, идущего на построение тканей (тканевого белка). Клейковина частично расходуется на проращивание, оставшаяся часть переходит в дробину. Резервный белок при солодоращении в большей части расщепляется. Тканевый белок, как остаток протоплазмы, откладывается, в основном, в клетках эндосперма вместе с гемицеллюлозой и гумми-веществами. Это затрудняет его растворение, ион практически полностью переходит в дробину Белки подразделяют на простые и сложные. Простые белки альбумины (растворимы вводе, глобулины (растворимы в солях, проламины (растворимы в спирте) и глютелины (растворимы в щелочах). Альбумин ячменя - лейкозин - высокомолекулярный белок. Количество % от общего количества белковых веществ. Молекулярная масса около 000. Коагулирует при температуре 52 С. При кипячении сусла с хмелем по- лифенольные вещества хмеля ускоряют его коагуляцию. Изоэлектрическая точка при рН 4,6-5,8. Две альбуминовые фракции ячменя обладают α- амилазной активностью. Глобулин ячменя - эдестин. Количество его около 3 % от общего количества белковых веществ. Термокоагуляция наступает при температуре выше С. Выделено 4 фракции, которые сильно отличаются по молекулярной массе глобулин (26 000); глобулин (100 000); глобулин (166 000); глобулин (300 Изоэлектрическая точка глобулинов находится при рН 4,9-5,7. α- и β- фракции содержатся в алейроновом слое, γ- и фракции - в зародыше. Особое значение в технологии придается глобулину. Он имеет низкую изоэлектрическую точку (рН 4,9), которая приварке сусла не достигается, а также высокое содержание серы. Он может явиться причиной появления мути в готовом пиве и снижения коллоидной стойкости. Проламин ячменя - гордеин. Общее количество 3-4 % белковых веществ. Характеризуется высоким содержанием глютаминовой кислоты и пролина. Выделено фракций α, β, γ, σ, ε. Содержится, в основном, в алейроновом слое. σ-, фракции гордеина являются составными частями обратимого и необратимого помутнения. Гордеин остается, в основном, в дробине. При гидролизе дает много пролина, который не участвует в метаболизме дрожжей и остается в пиве. Глютелин ячменя содержится в алейроновом слое и почти полностью переходит в дробину. Количество его 3-4 % белковых веществ. Существует зависимость чем меньше глютелина и больше гордеина, тем ячмень легче прора- щивается. Сложные белки - протеиды - содержат небелковые компоненты. Наиболее важное значение имеют нуклеипротеиды. Их небелковый компонент представлен нуклеиновыми кислотами. Количество их 0,2-0,3 Из аминокислот в ячмене содержатся аланин, валин, лейцин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты, лизин, серин, триптофан, цистин, фенилаланин, триптофан, пролин и оксипролин. Общее количество аминокислот в ячмене 0,5-0,6 Жиры (липиды) и жироподобные вещества содержатся в алейроновом слое (2/3) и зародыше (1/3). Общее их количество в ячмене составляет 2-3 %. При солодоращении часть расходуется на дыхание при обмене веществ. Большая же часть переходит в дробину. Но часть жира переходит в сусло, это нежелательно, т.к. он отрицательно влияет на пенообразование, стабильность и вкус пива. Жиры представлены глицеридами (сложными эфирами глицерина и различных карбоновых кислот) и жироподобными веществами (липоидами. Из карбоновых кислот присутствуют линолевая, олеиновая, пальмитиновая кислоты. Их количество составляет до 1,5 %. Жирные кислоты необходимы дрожжам для роста и размножения, особенно при недостатке кислорода вначале брожения. С другой стороны, изменяя химический состав ячменя при хранении, могут стать причиной появления старения вкуса пива». Жироподобные вещества представлены, в основном, фосфатидами (лецитин, кефалин), а также фитостеринами и эфирами фосфолипидов, связанных с сахарами и крахмалом (фосфоинозиды). К фосфоинозидам относится смесь кальциевых и магниевых солей фитиновой кислоты, которая является сложным эфиром спирта инозита. Фитин находится, в основном, в оболочке и немного в эндосперме. Инозит и фитин - витамины. При проращивании фитин является основным источником кислых фосфатов и большей части буферных веществ, с помощью которых поддерживается необходимая кислотность солода, сусла и пива. К липидам относят также горькие смолы, которые находятся в мякинной оболочке. Они обладают очень горьким вкусом и антисептическими свойствами. Хорошо растворяются в горячей воде, образуя растворы с щелочной реакцией. |