5. Продуктовый расчет пива «Московское».

– годовая мощность завода по данному сорту пива М = 1.35·10⁶ дал/год;

– мощность по выпуску пива в бочки М_боч= 1,35 · 10⁶ дал/год;

– расход светлого солода на затирание q_с= 80 кг/100 кг з/п;

– расход риса сечки(крупы) на затирание q_р= 20 кг/100 кг з/п;

– массовая доля влаги в светлом солоде W_с= 5,6 %;

– массовая доля влаги в рисе W_р = 15,0 %;

– Экстрактивность солода светлого Э_с= 76,0 кг/100 кг з/п;

– Экстрактивность риса (крупы) Э_р= 85,0 кг/100 кг з/п;

– нормативный расход хмеля q_хм= 36 г/дал готового пива;

– начальная концентрация сусла с = 13 %;

– относительная плотность сусла при температуре d = 1,0526.

1. Расход товарного солода светлого q_т.с, кг/100 кг зернопродуктов

q_тс = 80/[1 – (0,5 + 0,55 + 0,065) /100] = 80,90.

2. Расход товарного риса q_тр., кг/100 кг зернопродуктов

q_тя = 20/[1 – (0,5 + 12 + 0,065)/100] = 20,11.

3. Масса экстрактивных веществ в зернопродуктах Эзп, кг/100 кг зернопродуктов

Э_зп = 80(1 – 5,6/100)76/100 + 20(1 – 15/100)85/100 = 72,02.

4. Масса экстракта, перешедшего в сусло Э_сус, кг/100 кг зернопродуктов

Э_сус = 72,02– 2,2 = 69,823.

5. Объем горячего сусла V_г.с, л/100 кг зернопродуктов

V_г.с = 104 · 69,823/(13 · 1,0526) = 530,65.

6. Объем осветленного, охлажденного сусла V_х.с, л/100кг зернопродуктов

V_х.с = 530,65 (1 – 6,4/100) = 496,69.

7. Объем молодого пива Vм.П, л/100 кг зернопродуктов

V_м.п = 496,69 (1 – 2,2/100) = 485,76.

8. Объем пива, передаваемого на розлив V_п.р, л/100 кг зернопродуктов

V_п.р = 485,76 (1 – 2,4/100) = 474,10.

9. Объем товарного пива V_тп, л/100 кг зернопродуктов:

объем пива в бочкахV_боч л/100 кг:

V_т.п.= V_боч = 474,10 ·1,35 · 10⁶(1 – 0,5/100)/1,35 · 10⁶ = 471,73.

10. Расход хмеля q_х, кг/100кг зернопродуктов

q_х = 36 · 471,73· 10^–5 = 1, 69.

Отходы при производстве пива «Московское»

11. Отходы при полировке солода светлого q_п.с, кг/100 кг зернопродуктов

q_с.с. = 80,90 (1 + 0,065/100)0,55/100 = 0,44.

12. Дробина солодовая q_д.с, кг/100 кг зернопродуктов

q_д.с = [80(1–5,6/100) + 20(1–15/100) – 69,823] /(1–86/100) = 162,12.

13. Дробина хмелевая q_д.х, кг/100 кг зернопродуктов

q_д.х = 6,6.

14. Шлам белковый q_ш.б, кг/100 кг зернопродуктов

q_ш.б = 1,75.

15. Дрожжи избыточное q_д.п, л/100 кг зернопродуктов

q_д.п = 1 · 496,69· 10^–2 =4,97.

16. Диоксид углерода q_д.у, кг/100 кг зернопродуктов

q_д.у = 150 · 474,10· 10^–4 = 7,11.

17. Кизельгуровый осадок q_к.о, кг/100 кг зернопродуктов

q_к.о = 0,6 · 474,10· 10^–2 = 2,84.

18. Исправимый брак из цеха розлива V_и.б, л/100 кг зернопродуктов

V_{и. б} = 0,02 · 474,10= 9,48.

Поправочные коэффициенты для создания обобщающей таблицы при показателе на 100 кг зернопродуктов:

показатели на 1 дал товарного пива, кг/дал (л/дал)

b_i=10 · a_i / 471,73= 0,0212 · a_i

показатели на максимальную суточную выработку пива, т/сут (м³/сут)

c_i= 0,035 · a_i · 1,35· 10⁶/ 471,73· 10³ = 0,1002· a_i

показатели на годовой выпуск пива, т/год (м³/год)

d_i= 10 · a_i · 1,35 · 10³/ 471,73= 28,61· a_i

Расчет потребности в таре.

В качестве тары для пива используются:

• бутылки стеклянные вместимостью 0,5 л;

• бутылки стеклянные вместимостью 0,33 л;

• металлические бочки, вместимостью 50л /100л;

• ящики для бутылок 0,5 л, вместимостью 20 шт;

• ящики для бутылок 0,33 л – 30 шт;

• автоцистерны вместимостью 250 дал для бестарной перевозки пива

Годовую потребность в таре рассчитывают с учетом годовой мощности завода по пиву, фасуемому в отдельные виды тары:

( )_год = 3,825 · 10⁶ · 10/0,5 = 76,5 · 10⁶ бут.

( )_год = 3,825·10⁶ · 10/0,33 = 115,9 · 10⁶ бут.

( )_год = 76,5 · 10⁶/20 = 3,825 · 10⁶ ящ.

( )_год = 115,9· 10⁶/30 =3,86 · 10⁶ ящ.

(n⁵⁰_бочек) _год = 1,35 · 10· 10⁶/50 = 0,27 · 10⁶ боч.

При числе оборотов в год бутылок и ящиков, равном 40, потребность в таре будет:

( )_об = 76,5 · 10⁶/40 = 1,9 · 10⁶ бут.

( )_об = 115,9 · 10⁶ · /40 = 2,89· 10⁶ бут.

( )_об =3,825 · 10⁶/40 = 0,095 · 10⁶ ящ.

( )_об = 3,86· 10⁶/40 = 0,096· 10⁶ ящ.

(n ⁵⁰_бочек)_об =0,27 · 10⁶/40 = 6,75 · 10³ боч.

Потребность в таре в сутки при максимальной выработки пива рассчитывают с учетом того, что в квартал при максимальной выработке выпускается 30 % годового выпуска пива¸ работа ведется в две смены при 21 рабочем дне месяца.

Тогда потребность в таре в сутки при максимальной выработке будет

( )_сут = 76,5 · 10⁶ · 0,3/3 · 21 = 360 · 10³ бут.

( )_сут = 115,9 · 10⁶ · 0,3/3 · 21 = 551,9 · 10³ бут.

( )_сут = 3,825 · 10⁶ · 0,3/3 · 21 = 18,2·10³ ящ.

( )_сут = 3,86· 10⁶ · 0,3/3 · 21 = 18,3·10³ ящ.

(n⁵⁰_боч)_сут = 0,27 · 10⁶ · 0,3/3 · 21 = 1,28·10³ боч.

(М_ац)_сут = 1,35 · 10⁶ · 0,3/3 · 21 = 6,42·10³ дал.

Потребность а автоцистернах вместимостью 250дал определяют с учетом того, что автоцистерна делает в сутки 3 ходки, включая время мойки, загрузки и разгрузки.

Необходимое количество автоцистерн на заводе

(n_ац)_сут = 6,42 · 10³ /3 · 250 = 8,57·10³ =9 автоцистерн

Годовая потребность в новых бутылках определяется, исходя из нормативов потерь (боя) бутылок и с учетом оседания бутылок у населения (5 %). Тогда:

– потери бутылок в течение года

(n_бут)_год = (0,2 + 0,7)/2 + 2,3 + 0,09/2 + 0,04/2 + 0,15 + 5 = 7,965 %

– годовая потребность в новых бутылках

( )_год = 76,5· 10⁶ · 7,965 /100 = 6,1· 10⁶ бут.

( )_год = 115,9· 10⁶ ·(100+7,965)/100 = 12,5 · 10⁶ бут.

Потребность в новых ящиках с учетом невозврата из торговли (10%) и износа ящиков(2%) от числа оборотных ящиков будет составлять:

( )_год = 95· 10³ · 12 /100 = 11,4· 10³ бут.

( )_год = 96· 10³ ·12/100 = 11,52 · 10³ бут.

Потребность в новых металлических бочках вместимостью 50литров с учетом невозврата из торговли (0,5%) и износа бочек (2%) от числа оборотных:

(n⁵⁰_боч)_год = 6,75 · 10³ · 2,5/100 = 17шт.

Обобщающая таблица материальных расчетов

Продукты	«Украинское»							«Московское»				Всего на максима- льную суточ- ную мощ-ть 3,1· 104 дал т (м3)	Всего на годовую мощ-ть 9·106 дал т (м3)
	На 100 кг зернопро-дуктов		На 1 дал товарн. пива кг (л)		На макс. суточн. мощ-ть 2,68·103 дал, т (м3)		На годов. мощ-ть 7,65·106 дал т (м3)	На 100 кг зернопро-дуктов	На 1 дал товарн. пива кг (л)	На макс. суточн. мощ-ть 0,47·103 дал, т (м3)	На годов. мощ-ть 1,35·106 дал т (м3)
Зернопродукты товарные Солод светлый Солод тёмный Солод карамельный Рис.крупа (сечка) Зернопродукты на затирание Солод светлый Солод тёмный Солод карамельный Рис.крупа (сечка) Хмель
	50,56		1,18		31,65		9045	80,90	1,71	2,76	2315	34,41	11360
	44,49		1,04		27,85		7959	-	-	-	-	27,85	7959
	6,06		0,14		3,8		1084	-	-	-	-	3,8	366,5
	-		-		-		-	20,11	0,43	0,69	575,3	0,69	575,3
	50		1,17		31,3		8945	80	1,69	8,02	2289	39,32	11234
	44		1,030		27,54		7871	-	-	-	-	27,54	7871
	6		0,14		3,75		1073	-	-	-	-	3,75	1073
	-		-		-		-	20	0,424	2,01	572,2	2,01	572,2
	0,9		0,021		0,563		161	1,71	0,036	0,17	48,92	0,733	209,92
Продукты	«Украинское»							«Московское»				Всего на максима- льную суточ- ную мощ-ть 3,1· 104 дал т (м3)	Всего на годовую мощ-ть 9·106 дал т (м3)
	На 100 кг зернопро-дуктов	На 1 дал товарн. пива кг (л)		На макс. суточн. мощ-ть 2,68·103 дал, т (м3)		На годов. мощ-ть 7,65·106 дал т (м3)		На 100 кг зернопро-дуктов	На 1 дал товарн. пива кг (л)	На макс. суточн. мощ-ть 0,47·103 дал, т (м3)	На годов. мощ-ть 1,35·106 дал т (м3)
Промежуточные продукты Горячее сусло Холодное сусло Молодое пиво Пиво на розлив Пиво товарное Отходы При полировке: Солода светлого Солода темного Солода карамельного Дробина солод. Дробина хмелевая Шлам белковый Дрожжи избыточные Диоксид углерода Осадок кизельгур. Исправимый брак пива
	486,3	11,37		304,42		87047		530,6	11,25	53,1	15180	357,5	102227
	459,5	10,75		287,64		82251		496,6	10,53	49,7	14210	337,34	96461
	449,4	10,51		281,32		80442		485,7	10,29	48,6	13900	329,92	94342
	438,6	10,26		274,56		78509		474,1	10,05	47,4	13560	321,96	92069
	427,6	10,01		267,67		76541		471,7	10	47,2	13500	314,87	90041
	0,279	0,006		0,175		49,9		0,44	0,009	0,044	12,58	0,219	62,48
	0,246	0,005		0,154		44		-	-	-	-	0,154	44
	0,033	0,0007		0,021		5,9		-	-	-	-	0,021	5,9
	242,4	5,67		151,74		43390		162,1	3,43	16,24	4638	167,98	48028
	3,5	0,082		2,19		626,5		6,6	0,14	0,661	188,8	2,856	815,3
	1,75	0,041		1,095		304,3		1,75	0,037	0,175	50,06	1,27	354,36
	4,39	0,103		2,74		758,5		4,97	0,105	0,498	142,2	3,238	900,7
	6,57	0,154		4,11		1176		7,11	0,151	0,712	203,4	4,822	1379,4
	2,63	0,062		1,64		470,7		2,84	0,056	0,29	75,24	1,93	545,94
	8,77	0,205		5,49		1569,8		9,48	0,201	0,95	271,2	6,44	1841

Бродильное отделение

В бродильном отделение происходит процесс брожения и дображивания, в результате чего получается пиво. Процесс брожения может происходить двумя способами:

1. Классический способ, где происходит раздельный процесс брожения (ёмкости бродильные) и дображивания (ёмкости лагерные). При данном процессе бродильное отделение называют бродильно-лагерным отделением.

2. Совмещенный процесс брожения и дображивания в одной ёмкости, которая называется цилиндро-конический танк (ЦКТ). При данном процессе бродильное отделением называют отделением ЦКТ.

Отделение ЦКТ

Предназначено для брожения и дображивания пива. В ёмкость поступает сусло, смешанное в потоке с дрожжами, которое сначала бродит, а потом дображивает в одной ёмкости и созревает до полной готовности. При процессе брожения и дображивания поддерживается определенная температура при помощи внешних рубашек охлаждения на цилиндрической части (может находится несколько зон) и нижнем коническом днище. После брожения и добриживания пиво готово и может быть отправлено на розлив (нефильтрованное пиво) или в отделение фильтрации, а после на розлив или в отделение хранения пива.

Цилиндро-конический танк (ЦКТ)

В настоящее время наиболее целесообразно и экономически выгодно проведение процессов брожения и дображивания пива в цилиндроконических бродильных аппаратах большой емкости. На пивоваренных заводах нашей страны получили распространение цилиндроконические бродильные аппараты объемом 100 м³.

Эти аппараты теплоизолированы, занимают мало площади и могут устанавливаться вне помещений на открытых площадках.

Цилиндроконический бродильный аппарат (рис. 1) представляет собой выполненный из нержавеющей стали вертикальный цилиндрический сосуд с коническим днищем, оборудованный поясами охлаждения. Аппарат снабжается моющей головкой, предохранительным клапаном, шпунт-аппаратом, гидрозатвором, датчиками контроля температур и датчиком верхнего уровня. На аппарате монтируется арматура для подвода и отвода теплоносителя, сусла, пива, дрожжей, диоксида углерода, моющей жидкости.

Р ис.1.Цилиндроконический бродильный аппарат

1–вход и выход продукта

2 – вход рассола

3 – выход рассола

4–термометр сопротивления

5 – моющая головка

6 – отбор проб

7 – вход воды и дезинфектанта

8 – место для шпунт-аппарата

9 – гидрозатвор

10- выход СО₂

Бродильные аппараты цилиндроконической формы рекомендуется устанавливать на тех пивоваренных заводах, где имеется диспропорция между производительностью варочного и бродильного цехов. При установке нескольких таких аппаратов должна быть предусмотрена станция мойки и дезинфекции их. Устанавливаются на кольцевых аппаратах.

В цилиндроконических бродильных аппаратах процессы брожения и дображивания пива совмещены. Сусло может быть приготовлено из одного солода или с несоложеными материалами. В таких аппаратах возможно получение различных сортов пива. Так, например, использование цилиндроконических бродильных аппаратов для производства пива Жигулевское позволяет в 2 раза сократить длительность процессов брожения и дображивания по сравнению с классическим способом производства пива, при этом увеличивается коэффициент полезного использования площади, значительно сокращаются санитарно-уборочные работы, повышается культура производства, сокращается численность обслуживающего персонала

Технические характеристики

Модель	ЦКТ-5,2	ЦКТ-9,4	ЦКТ-25
Объем Vраб, м3	5,2	9,4	25
Диаметр, мм	1200	1400	2000
Высота, мм	6200	7100	9500

Процесс брожения и дображивания в цилиндроконических бродильных

аппаратах

Сусло непосредственно из отстойного чана или после сепарирования охлаждают на теплообменнике до 10° С и передают в цилиндрокони­ческий бродильный аппарат, аэрируя его при этом из расчета 3—4 г кислорода на 10 дал сусла. Воздух для аэрации должен быть стерильным и очищенным от следов масла. Аппараты заполняют суслом в 2—3 приема. После подачи первой части сусла для заполнения 2—3% рабочего объема аппарата в него вводят производственные дрожжи из расчета 0,4 л (88%-ной влажности) на 10 дал сусла.

Для брожения используют высокоактивные дрожжи. Для первой генерации следует применять чистую культуру дрожжей. По окончании подачи дрожжей аппарат заполняют суслом на 85% объема. Сусло, поступающее в аппарат, подвергают аэрации. Воздух подают специальным аэратором до содержания в сусле около 5-6 мг растворенного кислорода на 1 л.

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 — шестые сутки (содержание сухих веществ в пиве при этом снижается с 11 до 2,6—2,2%). 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 следующую температуру: в верхней зоне 13—14° С, в нижней— 10—13° 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 5—7 сут. После снятия дрожжей проводят промывку и карбонизацию пива диоксидом углерода из расчета 10 г/дал. Промытое и карбонизированное пиво выдерживают в аппарате при температуре от 0 до 5° С в течение 1—2 сут, после чего охлаждают до 0° С, фильтруют и направляют на розлив.

Перед этим из конической части аппарата спускают дрожжи в специальный сборник для последующего использования. Хранят дрожжи при температуре 0—1°С. Опорожнение аппарата проводится под давлением диоксида углерода, подаваемого в наджидкостное пространство аппарата. Общая длительность процесса брожения и дображивания 12—13 сут.

Цилиндроконические бродильные аппараты изготовляют емкостью до 500 м³ и более. Во Франции фирма «Мёura» изготовляет цилиндроконические бродильные аппараты из нержавеющей стали и стали Ст. 3 с внутренним покрытием эпоксидной смолой. Внутреннюю поверхность аппаратов, изготовленных из нержавеющей стали, подвергают тщательной полировке.

Коническая часть аппарата может охлаждаться независимо от цилиндрической части. Цилиндрическая часть аппарата 3 имеет две рубашки, которые могут работать самостоятельно. Угол конуса равен 70°. Аппарат можно устанавливать на самостоятельных колоннах или на балки.

После освобождения от пива аппарат промывают водой, поступающей от насоса 4 через стационарно установленную форсунку 2. Форсунка изготовляется из нейлона в виде круглого цилиндра внутренним диаметром 5—6 см и высотой 12—15 см. Диаметр отверстий 1,2—2 мм.

Отверстия имеют радиальный наклон в сторону выхода с целью получения необходимого эффекта мойки. После мойки аппарата отвинчивают нижнюю часть конуса 5, которая шарнирно соединена с основным конусом 6. В конус 5 помещают в твердом или жидком виде гидроксид натрия, после чего присоединяют его к основному конусу 6, добавляют воду (20—25° С), и при помощи насоса 4 при давлении 0,2— 0,3 МПа моющий раствор циркулирует через аппарат. После этого аппарат промывают дезинфицирующим раствором и стерильной водой. Цилиндроконические бродильные аппараты аналогичной конструкции изготовляют различные иностранные фирмы.

Таким образом, очевидное преимущество ЦКТ перед классической схемой раздельного брожения в горизонтальных бродильных и лагерных танках:

- сокращение занимаемой площади в расчете на куб.м. производимого продукта,

– экономичная и результативная мойка;

– упрощенный процесс съема дрожжей;

– сокращение продуктовых потерь;

– сокращение энергозатрат;

– простая автоматизация;

– технологическая гибкость;

– интенсификация производства привела практически к повсеместной замене классических бродильно-лагерных отделений на ЦКТ.

Использованная литература:

1. Расчет пивоваренных заводов (Пособие)/ Под ред. И.М. Василинца,

2. И.Е. Радионовой. – СПб. 2003. – 60 с.

3. Балашов В.Е. Оборудование предприятий по производству пива и безалкогольных напитков. – М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1984. – 284 с.

4. Балашов В.Е. Практикум по расчету технологического оборудования для производства пива и безалкогольных напитков. – М.: Агропромиздат, 1988. – 188 с.

5. Дипломное проектирование заводов по производству пива и безалкогольных напитков / К.А. Калунянц, Р.А. Колчева, Л.А. Херсонова, Садовая А.И. – М.: Агропромиздат, 1987. – 272 с.

6. Калунянц К.А., Яровенко В.Л., Домарецкий В.А., Колчева Р.А. Технология солода, пива и безалкогольных напитков. – М.: Колос, 1992. – 446 с.

7. Кунце В., Мит Г. Технология солода и пива: пер. с нем. – СПб.: Профессия, 2001. – 912 с.

8. Нормы технологического проектирования предприятий по производству ячменного солода. М.: Гипропищепром-2, 1986.

9. Нормы технологического проектирования предприятий пивоваренной промышленности. – М.: Гипропищепром-2, 1979.

10. Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности / В.И. Попов, В.Н. Кретов и др. – М.: – Лег. и пищ. пром-сть, 1983. – 464 с.

11. Технологическое проектирование солодовенных и безалкогольных заводов /П. Колотуша, В.А. Домарецкий и др. – Киев: Выща. шк., 1987. – 242 с.