5.4. Стерильный розлив и пастеризация пива

Из-за возрастающих требований к биологической стойкости пива в связи с изменяющимися способами его реализации (в частности через крупные фирмы и торговые сети) целесообразно проводить стерильный розлив пива. Особой обработки требует также пиво, отправляемое на экспорт или транспортируемое на большие расстояния. Требуемая биологическая стойкость пива может быть достигнута двумя путями: способом холодной стерилизации с последующим стерильным розливом или пастеризацией уже пива в бутылках (последняя включает также горячий розлив пива).

5.4.1. Стерильный розлив

С помощью обеспложивающего фильтра или благодаря кратковременной термической обработке можно проводить стерильный розлив пива.

5.4.1.1. Обеспложивающее фильтрование, осуществляемое с помощью специальных адсорбирующих слоев фильтрующего материала (см. раздел 4.2.3.2), в целом весьма надежно. Производительность фильтрующих слоев не должна превышать 1,0-1,3 гл/м²-ч, причем фильтрование должно прекращаться через 20-30 ч их эксплуатации или при разности давления в 1,3 бар. Качество фильтрования зависит, прежде всего, от степени предварительного фильтрования и отсутствия гидравлических ударов. Стерилизацию фильтра проводят паром низкого давления (0,2-0,3 бар), причем обрабатывается вся система трубопроводов до наливных органов и буферный танк. В результате высококачественного фильтрования происходит не только уничтожение микроорганизмов, но и меняется состав пива (под адсорбционным воздействием фильтрующих материалов). В начале фильтрования прежде всего удаляются красящие вещества, горькие вещества хмеля и большая часть коллоидов (такое пиво необходимо смешивать с партиями, фильтруемыми позже). В первые часы фильтрования существенно ухудшается качество пены.

Хорошо зарекомендовало себя двойное фильтрование на кизельгуровом фильтре, когда постоянно дозируемая намывка осуществляется только мелким кизельгуром с добавлением адсорбирующего средства (целлюлозы) и ксерогеля.

Для высококачественной стерилизации можно использовать свечной мембранный фильтр с размером пор менее 0,45 мкм, а также керамический фильтр с намывным кизельгуром (см. раздел 4.3). Такие фильтры, в отличие от пластинчатых, менее чувствительны к гидравлическим ударам. Их можно располагать перед устройством розлива в бутылки или кеги без буферного танка.

5.4.1.2. Кратковременная термическая обработка пива осуществляется в пластинчатом аппарате, состоящем из множества передающих тепло пластин, которые изготовлены из хромоникелевой стали (V2A) или из сплава хрома, никеля и молибдена (V4A). Форма первой со стороны подачи пива пластины приводит к частой смене направления потока, и пиво соответственно охлаждается или нагревается, в результате чего благодаря тонкому слою жидкости достигается ускоренный или продолжительный теплообмен. Установка для кратковременной термической обработки состоит из четырех секций.

Секция теплообмена для нагревания и охлаждения пива в противотоке в зависимости от размера и расположения характеризуется высокой теплопередачей (93-94, вплоть до 97 %). При температуре пастеризации, например, 72 °С пиво поступает в теплообменник с температурой 67 °С, так что в данной секции (обогреваемой горячей водой) необходимо повысить температуру лишь на 5 °С. Температура горячей воды в устройстве обогрева не должна превышать температуру пива более чем на 2-3 °С. Температура пастеризации (68-75 °С) сохраняется в этой секции 30-60 с. В ней имеется камера, в которой скорость потока пива замедляется, причем в ней возникает турбулентность потока, благодаря которой предотвращается повышенное нагревание жидкости. Оптимальными являются трубчатые пастеризаторы (в простейшем виде они представляют собой пивопровод диаметром 40-80 мм), позволяющие проводить пастеризацию достаточно быстро.

Температура при такой кратковременной обработке (обычно 68-72 °С) для «безопасности» поддерживается на минимальном уровне (68 °С). Продолжительность действия этой температуры рассчитано так, что достигается степень пастеризации в 27-52 ПЕ. Учитывая резистентность некоторых штаммов лакто-бактерий (в частности, L. Iindneri), необходима интенсификация процесса стерилизации. При стерилизации остаточного пива применяют температуру в 90 ⁰C.

Затем нагретое пиво вновь поступает в секцию теплообмена, где отдает теплоту вновь поступающему пиву. При указанной высокой теплоотдаче в зависимости от температуры нового пива на выходе из теплообменника оно характеризуется температурой 7 °С. Этой температуры при соответствующей конструкции установки розлива достаточно для непосредственного розлива. Дополнительная охлаждающая секция требуется лишь для пива с высоким содержанием CO₂. Этот охладитель работает на рассоле или непосредственно на испаряющемся хладагенте (например, аммиаке - в этом случае он представляет собой отдельный кожухотрубный испаритель).

При нагревании пива давление в системе должно быть выше давления насыщения СО₂. В противном случае CO₂ улетучивается и вызывает необратимое белковое помутнение. Давление устанавливают в соответствии с температурой пива и содержанием в нем CO₂: например, при 72 °C и содержании CO₂ 5,5 г/л - 8,5 бар, а у пшеничного пива с содержанием CO₂ 9 г/л -14,8 бар. Для подстраховки давление при переходе из пастеризатора в теплообменник должно быть на 3-4 бара выше давления насыщения CO₂. При этом возникают повышенные нагрузки на материалы. Необходимое давление в системе должно поддерживаться насосом. Во избежание попадания при возможном разрушении пластины нестерильной жидкости в стерилизованное пиво его давление в теплообменнике должно быть выше, чем давление нестерильного пива. Для этого между теплообменником и нагревателем располагают второй насос, создающий повышенное давление на стерильной стороне теплообменника. Чтобы выровнять давление с давлением розлива снижения давления в теплообменнике уже не достаточно, особенно если отсутствует дополнительный отдел охлаждения. В итоге возникает потребность в клапане, регулирующем давление, который обеспечивал бы требуемое снижение давления и его поддержание для проведения розлива.

Для обеспечения требуемой температуры и продолжительности ее воздействия установка кратковременной температурной обработки оснащена системой автоматического регулирования давления воздуха. При недостаточной температуре пива оно отводится либо снова в секцию пастеризации, либо в танк для остаточного пива. Аналогичным образом автоматизирован и процесс мойки, включающий щелочную и кислотную мойку, а также стерилизацию горячей (90 °С) водой.

Кратковременную температурную обработку можно проводить разными способами.

1. Непосредственно после фильтра в стерильном танке под давлением. Производительность установки должна соответствовать производительности фильтра. При таком способе подключение установки осуществляется довольно просто, что важно из-за необходимости поддерживать все трубопроводы в идеально стерильном состоянии.

2. Между установкой для кратковременной температурной обработки и установкой розлива располагают буферный танк, способный вместить объем пива, образующегося в течение 15-20 мин. Такой буферный танк компенсирует колебания в производительности установки розлива и небольшие сбои или паузы. В данном случае возможно снижение производительности установки кратковременной температурной обработки (например, на 50 %). Более продолжительная обработка уравновешивается автоматическим изменением ее температуры (например, вместо 30 с при 72 °С - 60 с при 69,5 °С, что равно 26 ПЕ). Такое подключение также выполняется относительно просто, оно безопасно в эксплуатации. Буферный танк стерилизуют, как правило, вне обычного цикла стерилизации.

3. Непосредственно перед установкой розлива. В этом случае на температурной обработке сказываются незначительные колебания в производительности розлива. При снижении нагрузки повышается противодавление в системе, и расход снижается, а при внезапном увеличении производительности может произойти снижение температуры в нагревателе. Во избежание этого рекомендуется предусмотреть буферный танк с горячей водой (при производительности 200 гл/ч объемом на 200 л). При снижении температуры обработки ниже заданного уровня установка кратковременной температурной обработки отключается. При остановке розлива прекращается и поток пива через эту установку, в результате чего во всей системе устанавливается повышенное давление, но насос продолжает работать, и пиво нагревается. Во избежание повышенных нагрузок на материал желательно снизить производительность насоса до требуемого уровня, который должен заметно превышать давление насыщения CO₂. При более длительных остановках производства (более 5-10 мин). В большинстве «пастеризованное» пиво отводится (при производительности 200 гл в час - около 4 гл пива). При еще более длительных остановках или при смене сортов пива целесообразно заменить пиво водой.

Из вышеизложенного следует, что при способах а) и б) устраняется возможность неравномерной или слишком сильной термической нагрузки на пиво, тем большей, чем выше содержание кислорода в пиве и чем чувствительнее пиво к температурному воздействию, зависящему от способа его производства.

Энергопотребление установки для кратковременной температурной обработки вследствие высокой степени регенерации теплоты составляет лишь 2100 кДж (500ккал)/гл (для охлаждения с 7 °С до 1 ⁰C - 2500кДж (600ккал)/гл). Розлив при такой (или немного более высокой) температуре в бутылки и кеги никаких проблем не составляет.

Тем самым при низком содержании кислорода в пиве кратковременная температурная обработка обходится значительно дешевле, чем обеспложивающее фильтрование. Содержание кислорода должно быть известно до прохождения через установку кратковременной температурной обработки, иначе трудно определить различия в физико-химической стабильности пива. Старение такого «тем-пературно» обработанного пива по сравнению с использованием обеспложивающего фильтрования происходит не намного быстрее. Микробиологическая эффективность в целом удовлетворительна, но при кратковременной температурной обработке она зависит и от внешних условий.

Итак, установка для кратковременной температурной обработки должна быть безупречно продумана относительно периферии и эксплуатироваться квалифицированным персоналом. По возможности следует избегать перепадов давления в поступающем потоке пива или при переходе с воды на пиво. «Первую воду» необходимо деаэрировать, из сети трубопроводов воздух должен быть полностью удален, а содержание микроорганизмов в пиве вследствие гидравлических ударов не должно внезапно возрастать. Необходимо избегать подсоса воздуха или CO₂ в танк под давлением. Прямое попадание в пиво пузырьков газа через установку кратковременной температурной обработки может стать причиной инфицирования пива, которого необходимо избегать, так как далее располагается уже установка розлива.

5.4.1.3. Стерильный розлив пива - это совокупность мероприятий, которые мы рассматривали ранее (см. раздел 5.3.2.3). Высокотемпературная щелочная мойка, хлорирование воды, ополаскивание теплой и холодной водой, стерилизация секций бутылкомоечной машины и, наконец, обработка бутылок паром в бутылко-моечной машине - все это составляющие надежной стерилизации бутылок наряду с тщательной мойкой и обработкой паром наливного устройства, а также (при определенных обстоятельствах) его стерилизация. Целесообразно проводить стерилизацию установки розлива непосредственно перед началом розлива - она должна быть остановлена на 2-3 ч (см. раздел 5.3.5), например, в момент сбоя на складе готовой продукции, и промываться горячей водой при температуре 95 °С. При этом горячая вода с указанной температурой должна циркулировать по кольцеобразному трубопроводу.

Ранее предпринимались попытки стерилизации бутылок, поступающих из бутылкомоечной машины, перед розливом, для чего использовался SO₂-стери-лизатор. В этом стерилизаторе с особыми наливными устройствами влажные бутылки подвергались обработке SO₂ под давлением. Диоксид серы (расход 150 мг/л) после кратковременного воздействия выводился через стерильную трубку. В следующей зоне пастеризатора производилась предварительная продувка бутылок CO₂ путем заполнения бутылок CO₂. В установке розлива поэтому достигалось противодавление, сформированное на 80 % CO₂.

В последнее время появились аппараты, в которых бутылки обрабатываются паром непосредственно в установке розлива, благодаря чему и достигается их стерильность.

Надежная стерилизация может быть достигнута при небольшой производительности установки розлива благодаря фламбированию крышки (обработке пламенем) при ее подаче в укупорочный патрон. Фламбирование осуществляется при помощи регулируемой струи пламени, синхронизированной с работой установки. Периодическую мойку и дезинфекцию проводят как путем мойки установки розлива горячей водой, так и (при необходимости) надуксусной кислотой или йодоформом. Загрязнение укупорочного патрона в результате вспенивания и гашинг-эффекта (повышенное пенообразование вызывается в целях снижения содержания воздуха в пространстве горлышка бутылки) может служить опасным источником инфекции. Оптимальными мерами в этом случае являются продувка CO₂ или двойное предварительное вакуумирование в сочетании с продувкой CO₂.