Технология получения пива

В аппарате 8 сусло кипятится с хмелем. При кипячении выпаривается некоторое количество воды, происходят частичная денатурация белков сусла и его стерилизация. Горячее охмеленное сусло спускают в хмелеотделитель 9, где вываренные хмелевые лепестки задерживаются, а сусло перекачивается в сборник горячего сусла 10.

Горячее сусло из сборника 10 подается в центробежный тарельчатый сепаратор 11, в котором оно очищается от взвешенных частиц коагулированных белков. Из сепаратора 11 сусло нагнетается в пластинчатый теплообменник 12, где охлаждается до 5...6 °С. Охлажденное сусло сливают в бродильный чан 13 вместе с дрожжами из чана 14. Брожение длится 6...8 сут. По окончании главного брожения молодое пиво отделяют от дрожжей и перекачивают в танк 15 для дображивания в течение 11...90 сут. По окончании дображивания пиво под давлением диоксида углерода нагнетается в сепаратор-осветлитель 16 и фильтр 17, где оно освобождается от взвешенных в нем дрожжей, других микроорганизмов и мелкодисперсных частиц. Осветленное пиво охлаждается рассолом в теплообменнике 18, насыщается (при необходимости) диоксидом углерода в карбонизаторе 19 и сливается в танк 20. Отфильтрованное пиво из танка 20 под давлением подается в отделение упаковывания в потребительскую и торговую тару.

 

 

Рис.1. Машинно-аппаратурная схема линии производства пива.

1 – вальцевая дробилка; 2 – весы; 3 – бункер; 4 – магнитоуловитель; 5,6 – заторный аппарат; 7 – фильтрационный аппарат; 8 – варочный аппарат; 9 – хмелеотделитель; 10 – сборник; 11 – сепаратор; 12 – пластинчатый теплообменник; 13 – бродильный чан; 14 – чан с дрожжами; 15 – танк; 16 – сепаратор-осветлитель; 17 – фильтр; 18 – теплообменник; 19 – карбонизатор; 20 – танк.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Этапы процесса пивоварения

4.1 Соложение

 

Солод является основным сырьем для производства пива. Солод, как правило, готовят из ячменя. Для  определенных сортов пива в качестве сырья для соложения используют рожь или пшеницу.

Соложение проходит в 4 этапа:

4.1.1 Замачивание

 

Ячмень для производства солода хранится на элеваторе при  определенных влажности и температуре. По галерее он поступает на солодовню. Из галереи зерно попадается в чаны замачивания. Здесь ячмень смешивается с водой, промывается и впитывает влагу. Проводится так называемое барбатирование, т.е. пробулькивание воздухом через слой зерна и воды. Замачивание длится двое суток - сутки в чане первого дня и сутки в чане второго дня. Когда зерно наберет определенную влажность (около 45%), оно поступает в отделение проращивания.

4.1.2 Проращивание

 

Зерно рассыпается по конвейеру ровным тонким слоем. Чтобы  процесс протекал одинаково для  всех зерен, их перемешивают специальным ворошителем. Проращивание длится 5 суток, и за это время из зерна пробивается корешок, внутри зерна формируется листок. В процессе регулируется влажность, температура и объем продуваемого воздуха, чтобы придать зерну свойства, требуемые для производства пива.

4.1.3 Сушка

 

Когда зерно достигнет  пивоваренных кондиций, проращивание останавливается путем пропускания  сквозь слой ячменя горячего (около 80°С) воздуха. При этом испаряется содержащаяся в зернах вода, и влажность снижается до 5%. Продолжительность процесса - сутки.

4.1.4 Отбивание ростков и хранение

 

У зерен отбиваются корешки, и затем солод по галерее транспортируется на элеватор. Готовый солод хранится на элеваторе около 1,5 месяцев. За это время происходит выравнивание свойств (влажности, температуры) отдельных зерен. Затем солод подается в варочный цех.

4.2 Варка

 

Варка - это процесс, в  результате которого солод превращается в сладкую жидкость, называемую суслом.

Варка проходит в несколько этапов:

4.2.1 Дробление

 

Зерно очищается от грубых примесей и пыли. После этого зерно дробится. В результате дробления получается смесь шелухи, крупки и муки.

4.2.2 Затирание

 

Дробленый солод помещается в заторный котел. Здесь он смешивается с водой и нагревается. При затирании ферменты расщепляют компоненты солода. В пиво могут перейти только растворимые вещества. Все вещества, переходящие в раствор называются экстрактом. Растворимые вещества – это различные сахара, минеральные вещества и определенные белки.

Превращения при затирании.

На первых стадиях затирания в раствор переходят углеводы, частично белки и продукты их гидролиза, пектиновые, дубильные и горькие вещества, ферменты и минеральные соли, составляющие 10...15 % сухих веществ солода. В несоложеном сырье их примерно в 2...3 раза меньше. Основные же компоненты зернопродуктов — крахмал и белки нерастворимы. Поэтому их перевод в растворимое состояние осуществляется в результате направленного действия соответствующих ферментов.

Гидролиз крахмала начинается при  солодоращении. При затирании крахмал проходит три стадии: клейстеризацию, разжижение и осахаривание. Собственно гидролиз крахмала (осахаривание) представляет собой разжижение крахмального клейстера, которое сопровождается накоплением в среде декстринов, мальтозы и глюкозы.

Схематически гидролиз крахмала можно представить в виде схемы: Крахмал —> Амилодекстрины -> Эритродекстрины -> Ахродекстрины -> Мальтодекстрины -> Мальтоза -» Глюкоза.

Процесс осахаривания контролируется по йодной реакции, так как крахмал  и декстрины дают различный цвет с йодом: крахмал и амилодекстрины — синий, Эритродекстрины — краснобурый, ахродекстрины и другие продукты гидролиза цвет йодного раствора не изменяют. Поэтому термин «осахаривание» в бродильном производстве означает не процесс превращения крахмала в сахара, а исчезновение окраски йодного раствора.

К гидролизу крахмала при затирании  предъявляют следующие требования: сусло не должно содержать амило- и эритродекстринов, дающих окраску  с йодом, но кроме мальтозы в сусле  должны содержаться ахро- и мальтодекстрины, придающие пиву полноту вкуса и повышающие его вязкость. При правильно проведенном затирании, из крахмала должно образоваться 20... 30 % декстринов и 70.-.80 % «сырой» мальтозы, к которой относятся все продукты гидролиза крахмала, обладающие редуцирующей способностью, в пересчете на мальтозу.

Цитолитические ферменты гидролизуют  гемицеллюлозы и гумми-вещества, входящие в состав клеточных стенок зернового сырья. При этом образуются декстрины, глюкоза, ксилоза и арабиноза. Продукгы гидролиза некрахмальных полисахарилов повышают выход экстракта, снижают вязкость раствора, благоприятно влияют на вкус пива, образование пены и ее устойчивость.

Однако гидролиз некрахмальных  полисахаридов зависит от действия протеолитических ферментов на белок, с которым эти вещества связаны.

Как и крахмал, белки начинают гидролизоваться  в процессе солодоращения. Их гидролиз происходит в основном под действием  эндопептидаз солода. Ферментативное расщепление белков можно представить  в следующем виде: Белки -> Альбумозы —> Пептоны -> Полипептиды -> Пептиды —> Аминокислоты. Около 35 % белков (от общего содержания в сырье) должно переходить при затирании в сусло. Рекомендуется следующее соотношение фракций продуктов гидролиза белка (%): А:В:С = 25:15:60. Пептоны и полипептиды (фракция В) обусловливают образование пены пива, а пептиды и аминокислоты (фракция С) необходимы для питания дрожжей. Высокомолекулярные продукты гидролиза белка (фракция А) влияют на стойкость пива. Поэтому недостаточный гидролиз белка приводит к резкому снижению органолептических свойств пива и его стойкости при хранении.

При затирании протекают  также многочисленные неферментативные процессы: экстракция образующихся растворимых  веществ, образование меланоидинов, частичная коагуляция белка и  др.

4.2.3 Фильтрация

 

Затем масса перемещается в фильтр-чан, где на перфорированном  дне осаждается зерновой слой, а  жидкость становится прозрачной и поступает  в сусловарочный котел. Сладкая  янтарная жидкость, получаемая в результате фильтрации, называется суслом. Остающееся после фильтрации зерно - дробина - используется на корм скоту.

Превращения при фильтровании затора.

Фильтрование первого  сусла представляет собой в основном физический процесс. При выщелачивании  дробины водой протекает конвективная диффузия, а также различные химические процессы, главным образом обменные реакции. С понижением концентрации сусла его рН возрастает от 5,7 до 6,2, что приводит к увеличению растворения кремниевой кислоты, полифенольных, дубильных, горьких и других веществ оболочки зернопродуктов. Это повышает цветность пива, что может служить причиной ухудшения его вкуса.

4.2.4 Кипячение

 

Сусло передается из фильтр-чана в сусловарочный котел и доводится  до кипения. При кипении добавляется  хмель, который придает суслу  горечь и аромат. Как правило, хмель, который был добавлен на раннем этапе кипячения, придает пиву остроту и легкую горечь. Добавление хмеля в конце процесса кипячения придает аромат и смягчает горечь. Хмель также является природным консервантом, повышающим стойкость пива.

Превращения при кипячении сусла с хмелем.

Дробленые зернопродукты  всегда содержат некоторое количество микроорганизмов. При кислой реакции  среды сусла стерилизация достигается  уже через 15 мин кипячения.

При кипячении хмеля  в сусло переходит значительная часть его углеводов, белковых, горьких, дубильных, ароматических и минеральных веществ. Ароматизация сусла происходит в результате растворения в нем специфических составных частей хмеля и продуктов реакции меланоидинообразования.

С повышением температуры  сусла происходит денатурация белков, которая внешне характеризуется появлением мути. Кипячение сусла с хмелем сопровождается снижением его вязкости и повышением цветности в результате реакции меланоидинообразования, карамелизации сахаров, окисления полифенольных веществ и растворения красящих веществ хмеля.

4.2.5 Отделение сусла от хмелевой дробины

 

Сразу после кипячения  сусло освобождают от хмеля в  хмелеотборном аппарате, который  устанавливают под сусловарочным  аппаратом. В хмелевой дробине остается 6—7 дм³ сусла на 1 кг хмеля, поэтому с промывают горячей водой для дополнительного выщелачивания экстрактивных веществ хмеля, и промывную воду присоединяют к суслу. Затем аппарат заполняют водой, смешивают с хмелевой дробиной и смесь удаляют насосом 15 в отходы. Вместе с хмелевой дробиной удаляется значительная часть скоагулировавших белков.

Хмелевую дробину промывают  горячей водой, которую присоединяют к суслу. Воды следует использовать столько, на сколько объем сусла  уменьшился за счет испарения во время  перекачнвания и охлаждения. Последнюю промывную воду можно использовать на затирание.

4.2.6 Осветление и охлаждение

 

После кипячения сусло  перекачивается в турбулентный чан (гидроциклон) - цилиндрический сосуд, в котором сусло закручивается, и хлопья белка собираются в центре. После отделения белка таким образом прозрачное сусло передается на охлаждение и аэрацию. Сусло охлаждается с температуры около 100° С, до 15 °С за несколько секунд. Затем в сусло впрыскивается кислород, необходимый для питания дрожжей при брожении.

Превращения при охлаждении и осветлении сусла.

В охлаждаемом сусле  остаются скоагулированные белки, которые  находятся в состоянии тонких взвесей (суспензий). При понижении  температуры они осаждаются.

В течение всего процесса охлаждения сусло поглощает кислород воздуха, который при температуре выше 40 °С расходуется на окисление органических веществ сусла, что приводит к потемнению сусла, снижению хмелевого аромата и хмелевой горечи.

Охлаждение сусла сопровождается испарением некоторого количества воды, что приводит к уменьшению его объема и повышению концентрации.

4.2.7 Выход экстрактивных веществ и потерь при получении пивного сусла

 

Оценить работу варочного  цеха и определить правильность режима затирания можно на основании  расчета выхода экстракта (%):

 

Э = V*m*d * 0,96/М,

 

где V — количество горячего сусла в сусловарочном аппарате, л: т — содержание сухих веществ в сусле, %; d— плотность сусла, кг/л; 0,96 — поправочный коэффициент на уменьшение объема сусла при его охлаждении: М — масса перерабатываемых зернопродуктов, кг.

При хорошей работе варочного  отделения разница между выходом  экстракта и экстрактивностью переработанных зернопродуктов не должна превышать 1,6...2,2 %.

В зависимости от сорта  пива потери экстракта в варочном цехе колеблются от 2,6 до 2,8 %, а потери в пивной и хмелевой дробине (к объему горячего сусла) на стадии осветления и охлаждения сусла — от 5,5 до 7,0 %, в том числе 4 % составляют мнимые потери объема в результате сжатия сусла при его охлаждении от 100 до 20 °С.

4.3 Брожение

 

Процесс брожения представляет собой переваривание дрожжами сахаров сусла с выделением дрожжами этилового спирта и углекислого газа, как основных продуктов процесса. В ходе брожения происходит образование сотен сложных органических веществ, которые обуславливают аромат, вкус, цвет готового пива.

В охлажденное сусло  добавляют специальные культурные дрожжи. На первом этапе брожения они  размножаются, их количество увеличивается  в несколько раз, потом они (с  уменьшением количества питательных  веществ в среде и накоплением спирта) прекращают свою активность, объединяются в группы по несколько клеток и оседают на дно ЦКТ (цилиндро-конический танк - емкость, в которой происходит процесс брожения).