2 Вопрос

Эскизная схема:

Ячмень

↓

1. Очистка, сортировка → примеси, мелкое зерно, шелуха

↓

Вода → 2. Мойка и дезинфекция →отработ вода

↓

Вода, воздух→ 3. Замачивание

38-40% t=18-20 °С →отработ вода и воздух

↓

Воздух, вода на орошение→ 4. Проращивание

6-7 суток t=13-18 °С 42-48→воздух,углекислый газ

↓

Горячий воздух → 5. Сушка до 3-5 °С

1фаза: до 30%, t=40-45 °С

2фаза: до 10%, t=45-75 °С

3фаза: до 3-5%, t=70-105 °С

→ отработанный

воздух

↓

6. Отбивка ростков → ростки 3, 5 – 5 %

↓

Воздух → 7. Охлаждение ло 20-25 °С → Отработанный воздух

↓

8.Хранение и выдерживание солода

При t=10-30°С, 4-6%

↓

Солод на реализацию

Описание эскизной схемы:

1. Перед поступлением зерна в производство проводят очистку ячменя.

Цель операций – очистка поступающего на переработку ячменя от зерновой, сорной и минеральной примесей.

Поступающий на солодовню ячмень после проведения анализа по внешнему виду, запаху, на зараженность зерновыми вредителями, содержанию белка и влаги механическим транспортом подается в отделение очистки и сортировки ячменя, где взвешивается, очищается от посторонних крупных примесей (камни, ости, солома и т.п.) через сепаратор подается на удаление металлических примесей через магнитный уловитель. Затем перед замачиванием его сортируют по величине зерна, что обеспечивает равномерное замачивание, проращивание и последующее качественное дробление готового солода. При сортировке выделяют два сорта ячменя – к первому относится ячмень, с толщиной зерна более 2,5 мм, а ко второму, пивоваренный ячмень с толщиной зерна в пределах от 2,2 до 2,5 мм. Зерна, толщина которых менее 2,2 мм называется отходом и в пивоварении не используется.

2. Перед замачиванием зерно должно быть предварительно промыто водой и продезинфицировано.

Мойку и дезинфекцию зерна проводят в аппаратах для мойки или замачивания. В аппарат набирают воду на 1/3 его объема, затем насыпают очищенное и отсортированное, предварительно взвешенное зерно. Аппарат наполняют водой так, чтобы уровень ее был выше зерна; смесь перемешивают воздухом или другими средствами и оставляют в покое на 1...1,5 ч. Легкие примеси всплывают вверх и удаляются. Затем воду удаляют, набирают новую, вносят дезинфицирующий раствор, затем зерно перемешивают и оставляют в покое на 2...3 ч. После этого воду выпускают из аппарата.

В качестве моющих и дезинфицирующих средств применяют щелочные (гашеная известь, гидроокись натрия, каустическая сода) и кислые (хлорная известь, пероксид водорода, перманганат калия) растворы.

3. После мойки и дезинфекции зерна начинается замачивание.

Основная цель замачивания — увлажнить зерно; дополнительная — отмыть от остатков пыли, удалить легкие зерновые и незерновые примеси и подавить микроорганизмы.

Замачивание ведут с применением воздуха и воды, чередуя насыщение зерна водой и аэрацию. Во время замачивания протекают физико-химические и биохимические процессы, приводящие к глубоким изменениям в зерне. Свободная вода создает возможность переноса ферментов из алейронового слоя и зародыша в эндосперм, где они переводят резервные вещества зерна в растворимые, усвояемые зародышем. Таким образом, с появлением свободной воды ускоряются биохимические процессы, связанные с жизнедеятельностью зародыша, усиливается дыхание зерна, активизируется деятельность ферментов.

При замачивании очис­тку производят соударением зерен об отража­тельные щитки, перекачкой и использованием других механических процессов, а также путем растворения различных химических соедине­ний в замочной воде. У первой замочной воды видно и ощуща­ется по запаху, как определенное количество грязи переходит с поверхности ячменя в ра­створ. Это относится и к дубильным и горь­ким веществам, кремниевой кислоте и белко­вым веществам оболочек, что существенно, так как данные вещества могли бы ухудшить вкус пива и привести к его помутнению.

4. Основная цель солодоращения – накопление в зерне максимального количества ферментов, благодаря действию которых достигается растворение резервных веществ зерна.

При солодоращении в зерне протекают сложные морфологические и биохимические превращения. К морфологическим превращениям относят развитие зародыша и нарушение клеточной структуры эндосперма, к биохимическим – активацию ферментов, превращение сложных веществ в простые и процесс дыхания.

4. Сушка солода. Свежепроросший солод сушат для удаления влаги, которая делает его непригодным к хранению, для накопления в солоде ароматических и красящих веществ; помимо того, освобождают сухой солод от ростков, придающих пиву неприятный вкус.

Процессы, протекающие в солоде при сушке. В процессе сушки солод претерпевает глубокие физические, химические, биохимические и физиологические изменения.

Физические изменения заключаются в значительном уменьшении влажности с 40% и более до 3...5% для светлого и до 1,5...2,0% для темного солода, изменении объема, цвета, аромата и вкуса солода. Процессы роста прекращаются, если влажность солода снижается до 20%, а температура не превышает 40°С.

Процесс солодосушения условно можно разделить на три основные фазы: физиологическую, ферментативную и химическую.

Физиологическую фазу можно рассматривать как продолжение проращивания ячменя, так как на этой стадии свежепроросший солод содержит около 45% воды и имеет не слишком высокую температуру (40...45 °С). Поэтому прорастание будет продолжаться до тех пор, пока не понизится влажность солода до 30%, а температура не превысит 45 °С. В этой фазе продолжается образование ферментов, происходит дыхание солода, а, следовательно, имеются и потери сухих веществ.

Ферментативная фаза протекает при температуре от 45 до 75 °С. Влажность солода уменьшается с 30 до 10%. Ферментативные процессы в начале сушки продолжаются даже с несколько большей интенсивностью, чем при прорастании. Затем с повышением температуры активность ферментов постепенно падает и при окончательной отсушке снижается до минимума. В солоде происходит дальнейшее накопление продуктов распада углеводов и белков, которые являются исходными веществами для образования веществ, придающих солоду цвет, вкус и запах.

В процессе сушки светлого солода и в большей степени темного солода происходит частичная инактивация большинства ферментов.

Химическая фаза охватывает зону температур от 70 до 105 °С. При температуре выше 75° С все ферментативные процессы прекращаются, так как одна часть ферментов инактивируется, а другая — адсорбируется коллоидами зерна, и все они переходят в неактивное состояние.

Основные реакции, приводящие к образованию меланоидинов, протекают в химической фазе сушки при температуре 80... 105 °С. Меланоидины образуются в основном за счет серосодержащих аминокислот, обладающих большой химической активностью, например серина.

В химической фазе сушки солода протекает также процесс терморасщепления углеводов, который приводит к появлению таких окрашенных продуктов, как карамели. Карамелизованные вещества придают пиву горький вкус жженого солода и сильно повышают цветность готового продукта. Меланоидины сообщают пиву характерные вкус и аромат, повышают его пеностойкость. Они обладают кислой реакцией, что положительно сказывается на кислотности солода, а благодаря их восстановительным свойствам обеспечивается хорошая коллоидная стойкость пива.

Процесс сушки влияет на количество растворимых веществ в солоде, т. е. на выход экстракта. С повышением температуры и длительности сушки выход экстракта уменьшается. От температуры сушки солода зависят также свойства меланоидинов, влияющих на аромат, пенообразование, пеностойкость и стойкость пива.

5. Удаление ростков. Ростки следует отделять от солода сразу после сушки, когда они хрупкие и легко отламываются. Кроме того, это надо делать без задержки потому, что ростки быстро поглощают влагу и содержат горькие вещества, ухудшающие качество пива. От светлого солода отделяется 3,5...5% ростков, от темного — 5,5%. Для отделения ростков применяют росткоотбойные машины, шнеки. После этого солод должен быть охлажден и направлен на выдержку и хранение, затем очищен от пыли и остатков ростков.

6. Охлаждение солода. На хранение следует направлять солод, охлажденный до температуры окружающей среды (20...25°С). Горячий солод может подвергнуться самосогреванию, потемнеть, ферментативная активность его может снизиться.

Для охлаждения солода используют шнек, кожух которого делают из сетки, а верх шнека закрывается крышкой с отверстиями для воздуховодных труб. В сетку кожуха вентилятором засасывается воздух, который, пройдя через горячий солод, охлаждает его и удаляется через воздухоотводные трубы.

7. Хранение солода Свежевысушенный солод сразу после отделения ростков и охлаждения нельзя направлять на приготовление пива, так как при переработке такого солода нарушаются технологические процессы и ухудшается качество пива. Так, при дроблении свежевысушенного солода чрезмерно измельчаются эндосперм и оболочка, что может вызывать недостаточно полное осахаривание и затруднение при фильтровании заторов. Поэтому до поступления солода в производство его выдерживают в солодохранилищах не менее 30 суток. Выдержка солода необходима для восстановления эластичности оболочки и активности ферментов.

Во время выдержки в солоде происходят физико-химические изменения. Он поглощает влагу из воздуха, вследствие чего улучшаются процессы его дробления, фильтрования затора, увеличивается активность амилолитических и протеолитических ферментов. При выдержке недорастворенных солодов повышается их экстрактивность и улучшается осахаривание. Для нормально растворенных солодов поглощение больших количеств влаги нежелательно, так как это вызывает усиление активности ферментов и приводит к перерастворению солода и повышенным потерям сухих веществ.

Солод надо хранить в условиях минимального воздействия воздуха и влаги при температуре от 10 до 30 °С. Влажность солода после хранения не должна быть выше 5...6 %. При хранении в помещении с повышенной влажностью при температуре 30...35 °С солод приобретает неприятный, явно выраженный горький вкус. Для хранения солода используют железобетонные силосы с высотой загрузки 20... 100 м. В железобетонных силосах можно обеспечить малую теплопроводность, небольшую свободную поверхность солода, контроль влажности, увеличение влажности солода на 0,5...1% на глубине слоя 0,5 м от его свободной поверхности. Перед поступлением выдержанного солода в производство его следует подвергать обработке на полировочной машине для удаления загрязнений и остатков ростков. После завершения приготовления каждой партии солода определяют потери на отдельных стадиях производства.

3. Вопрос

Выбор оборудования

Для осуществления технологического процесса необходимо подобрать подходящее оборудование.

Выбор оборудования осуществляют по следующей схеме:

1. установить физико-химические свойства перерабатываемых компонентов сельхозсырья и готового продукта;

2. исходя их требований технологического регламента производства выбрать рациональный способ осуществления технологического процесса на каждой стадии производства;

3. подобрать типы стандартного оборудования или разработать нестандартное оборудование;

4. на основании технико-экономического анализа провести окончательный выбор наиболее предпочтительного типа оборудования для каждой стадии производства;

Стандартное технологическое оборудование выпускается предприятиями машиностроения, причём обычно в виде ряда типоразмеров, которые опредляются стандартами и содержатся в каталогах.

При разработке нестандартного оборудования после выбора типа и определения его основных размеров, технологи с привлечением специалистов других профилей составляют задание на разработку чертежей нестандартного оборудования.

Основы технологического расчета аппаратов для замачивания. Цель расчёта аппарата для замачивания – определить габаритные размеры аппарата. Объем замочного аппарата обусловливается количеством замачиваемого зерна. Известно, что во время замачивания зерно увеличивается в объеме. Например, объем замоченного ячменя на 40% больше его первоначального объема. Кроме того, аппарат должен иметь еще некоторый запас объема, так как во время мойки и перекачивания возможно разбрызгивание воды и зерна. Учитывая это, полный объем аппарата должен быть на 45…50% больше объема загружаемого зерна.

Объем моечного аппарата принимают равным объему замочного аппарата. Таким образом, общая вместимость замочного или моющего аппарата (в м³)

(3.2)

где G – масса замачиваемого зерна, кг; – объемная масса зерна, кг/м³. Необходимое число аппаратов можно определить, разделив продолжительность замачивания, выраженную в часах, на период между процессами замачивания. К расчетному количеству аппаратов желательно прибавить еще один, запасной, который позволит дезинфицировать, осматривать и ремонтировать аппараты без снижения производительности замочного отделения.

Технологический расчет солодовни.

Цель расчёта солодовни – определить габаритные размеры и тип солодоворошителя.

Число ящиков в солодовнях должно быть равным числу суток ращения солода или кратным этому числу. В солодовне с передвижной грядкой достаточно как минимум иметь один ящик. Однако, учитывая его малую ширину в сравнении с длиной, целесообразно строить такую солодовню с двумя или большим числом ящиков. К тому же один ворошитель в этих солодовнях может обслуживать два и даже три ящика. Размеры отдельно стоящих ящиков можно определить, исходя из объема перерабатываемого зерна.

Площадь F сита в ящике (в м²) найдем, задавшись высотой слоя замоченного зерна h в ящике.

(9.2)

где 1,4 — коэффициент, учитывающий увеличение объема зерна при замачивании; М — количество воздушно-сухого зерна, проращиваемого в ящике, кг;  — насыпная плотность зерна, кг/м³.

Длина механизированного ящика (в м)

(9.3)

где F — ширина ящика, м (принимается в соответствии с длиной выпускаемых стандартных ворошителей).

Размер ящика солодовни с передвижной грядкой зависит не только от количества перерабатываемого ячменя, но также от конструкции ворошителя и режима его работы. Так, длину ящика L можно выразить так:

, (9.4)

где т — число суток ращения; z— количество рабочих ходов ворошителя (или, что то же, число перемешиваний солода) в сутки; l— длина переброса зерна ворошителем, м.

Зная размеры площади сит ящика, можно определить производительность ящика солодовни с передвижной грядкой

(9.5)

Типы сушилок, способы и режимы сушки солода. Пивоваренный солод сушат периодическим и непрерывным способами. Солод сушат в основном в горизонтальных одно- или многоярусных либо вертикальных солодосушилках. Применяют также барабанные сушилки.

В качестве сушильного агента используют воздух, нагретый в теплообменнике топочными газами, или непосредственно смесь воздуха с топочными газами, полученными при сжигании твердого, газообразного или жидкого топлива.

Режимы сушки солода зависят как от способа сушки, так и от типа сушилки.

Оборудование для сушки солода. На пивоваренных предприятиях нашей страны эксплуатируются сушилки периодического и непрерывного действия. На многих старых солодовнях солод сушат на двух- и трехъярусных горизонтальных сушилках периодического действия, малопроизводительных, громоздких и неэкономичных.

На ряде заводов установлены вертикальные сушилки периодического действия народного предприятия ЭМС (ГДР).

Расчет всех видов солодовенных сушилок начинается с определения расхода воздуха и теплоты на основе материального и теплового балансов, как это делается для солодовен (см. приложение).

Операции приема и хранения зерна должны технологически и технически развиваться в направлении минимизации потерь зернопродуктов, в частности, за счет:

• совершенствование методов и приборов контроля за качеством принимаемого и складываемого на хранение зерна;

• применение новых высококачественных методов и оборудования обработки зерна, предотвращающих или подавляющих развитие вредителей и болезнетворных микроорганизмов;

• обеспечение оптимальных условий хранения зерна;

• использование технически совершенного транспортирующего оборудования, обеспечивающего щадящие условия транспортировки зерна.

В процессе транспортировки зернопродуктов вследствие неблагоприятных для зерна механических воздействий возможно его повреждение – раздавливание, раскалывание, нарушение оболочки. Травмированное зерно может снизить и утратить способность к прорастанию. В связи с этим для транспортировки зернопродуктов необходимо выбирать транспортирующее оборудование, в котором обеспечиваются бережные условия при проращивании зерна.

Так же большую роль играет проблема повышения безопасности на производстве. Прием, транспортировка, очистка и сортирование зерна сопровождается пылеобразованием, что представляет серьезную опасность, с точки зрения взрыво- и пожароопасности производства.

В связи с этим совершенствование этих производственных стадий должно осуществляться за счет:

• уменьшения пылеобразования;

• предотвращения возможности искрения при работе оборудования;

• оснащение технологического и транспортирующего оборудования электропроводами во взрывобезопасном исполнении;

• повышение эффективности аспирационных систем;

• оснащение оборудования устройствами взрывозащиты (взрыворазрядителями);

• применение взрыво- и огнепреградителей, в качестве которых могут использоваться, например, шлюзовые затворы и шнеки.

Оборудование в помещениях должно устанавливаться с учетом соблюдения последовательности, предусмотренной технологической схемой производства, удобством ведения строительно-монтажных работ, а также с учетом требований действующих в отрасли «Правил по технике безопасности и производственной санитарии в пивоваренной и безалкогольной промышленности».