
- •Л. Нарцисс краткий курс пивоварения Предисловие к седьмому изданию
- •Предисловие к шестому изданию
- •Содержание
- •1. Технология солодоращения
- •1.1. Пивоваренный ячмень
- •1.1.1. Строение зерна ячменя
- •1.1.2. Химический состав зерна ячменя
- •1.1.3. Свойства ячменя и их оценка
- •1.2. Подготовка ячменя к солодоращению
- •1.2.1. Приемка ячменя
- •1.2.2. Транспортное оборудование
- •1.2.3. Очистка и сортирование ячменя
- •1.2.4. Хранение ячменя
- •1.2.5. Дополнительное подсушивание ячменя
- •1.2.6. Вредители ячменя
- •1.2.7. Изменение массы ячменя во время хранения
- •1.3. Замачивание ячменя
- •1.3.1. Поглощение воды зерном ячменя
- •1.3.2. Снабжение зерна кислородом
- •1.3.3. Очистка ячменя
- •1.3.4. Потребление воды
- •1.3.5. Аппараты для замачивания
- •1.3.6. Способы замачивания
- •1.4. Проращивание
- •1.4.1. Теория проращивания
- •1.4.2. Практические аспекты проращивания
- •1.5. Различные системы солодоращения
- •1.5.1. Токовая солодовня
- •1.5.2. Пневматическая солодовня
- •1.5.3. Оборудование для проращивания в пневматических солодовнях
- •1.5.4. Готовый свежепроросший солод
- •1.6. Сушка свежепроросшего солода
- •1.6.1. Общие положения
- •1.6.2. Сушилки
- •1.6.3. Процесс сушки
- •1.6.4. Контроль и автоматизация сушильных работ - обслуживание сушилок
- •1.6.5. Экономия тепла и энергии
- •1.6.6. Вспомогательные работы при сушке
- •1.6.7. Обработка солода после сушки
- •1.6.8. Складирование и хранение сухого солода
- •1.7. Потери при солодоращении
- •1.7.1. Потери при замачивании
- •1.7.2. Потери на дыхание и проращивание
- •1.7.3. Определение потерь при солодоращении
- •1.8. Свойства солода
- •1.8.1. Внешние признаки
- •1.8.2. Механический анализ
- •1.8.3. Технохимический анализ
- •1.9. Другие типы солода
- •1.9.1. Пшеничный солод
- •1.9.2. Солод из других зерновых культур
- •1.9.3. Специальные типы солода
- •2. Технология приготовления сусла
- •2.0. Общие вопросы
- •2.1. Пивоваренное сырье
- •2.1.1. Солод
- •2.1.2. Несоложеные материалы
- •2.1.3. Вода
- •2.1.4. Хмель
- •2.2. Дробление солода
- •2.2.1. Оценка помола
- •2.2.2. Солодовые дробилки
- •2.2.3.Свойства и состав помола
- •2.3. Затирание
- •2.3.1. Теория затирания
- •2.3.2. Практика затирания
- •2.3.3. Способы затирания
- •2.3.4. Некоторые проблемы при затирании
- •2.3.5. Контроль процесса затирания
- •2.4. Получение сусла. Фильтрование
- •2.4.1. Фильтрование с помощью фильтр-чана
- •2.4.2. Фильтр-чан
- •2.4.3. Процесс фильтрования в фильтр-чане
- •2.4.4. Фильтрование с помощью традиционного фильтр-пресса
- •2.4.5. Заторный фильтр-пресс (майш-фильтр)
- •2.4.6. Процесс фильтрования в фильтр-прессе (майш-фильтре)
- •2.4.7. Фильтр-пресс нового поколения
- •2.4.8. Фильтрование на новых заторных фильтр-прессах
- •2.4.9. Стрейнмастер
- •2.4.10. Непрерывные методы фильтрования
- •2.4.11. Сборник первого сусла
- •2.5.Кипячение и охмеление сусла
- •2.5.1. Сусловарочный котел
- •2.5.2. Испарение избыточной воды
- •2.5.3. Коагуляция белка
- •2.5.4. Охмеление сусла
- •2.5.5. Содержание ароматических веществ в сусле
- •2.5.6. Потребление энергии при кипячении сусла
- •2.5.7. Спуск сусла
- •2.5.8. Горячее охмеленное сусло
- •2.5.9. Дробина
- •2.5.10. Техника безопасности и управление процессом варки
- •2.6. Выход экстракта в варочном цехе
- •2.6.1. Расчет производительности варочного цеха
- •2.6.2. Оценка выхода экстракта в варочном цехе
- •2.7. Охлаждение сусла и удаление осадка взвесей горячего сусла
- •2.7.1. Охлаждение сусла
- •2.7.2. Поглощение кислорода суслом
- •2.7.3. Удаление осадка взвесей
- •2.7.4. Прочие процессы
- •2.7.5. Оборудование холодильного отделения
- •2.7.6. Использование холодильной тарелки, оросительного или закрытого холодильников
- •2.7.7. Закрытые системы охлаждения сусла
- •2.8. Выход холодного сусла
- •2.8.1. Измеряемые показатели
- •2.8.2. Расчет выхода экстракта с холодным суслом
- •3. Технология брожения
- •3.1. Пивные дрожжи
- •3.1.1. Морфология дрожжей
- •3.1.2. Химический состав дрожжей
- •3.1.3. Ферменты дрожжей
- •3.1.4. Размножение дрожжей
- •3.1.5. Генетика дрожжей
- •3.1.6. Генетическая модификация дрожжей
- •3.1.7. Автолиз дрожжей
- •3.2. Метаболизм дрожжей
- •3.2.1. Метаболизм углеводов
- •3.2.2. Метаболизм азотистых веществ
- •3.2.3. Метаболизм жиров
- •3.2.4. Метаболизм минеральных веществ
- •3.2.5. Ростовые вещества (витамины)
- •3.2.6. Продукты метаболизма и их влияние на качество пива
- •3.3. Дрожжи низового брожения
- •3.3.1. Выбор др ожж ей
- •3.3.2. Разведение чистой культуры пивных дрожжей
- •3.3.3. Дегенерация дрожжей
- •3.3.4 . Снятие дрожжей
- •3.3.5. Очистка дрожжей
- •3.3.6. Хранение дрожжей
- •3.3.7. Отгрузка дрожжей
- •3.3.8. Определение жизнеспособности дрожжей
- •3.4. Низовое брожение
- •3.4.1. Бродильные отделения
- •3.4.2. Бродильные чаны
- •3.4.3. Внесение дрожжей в сусло при главном брожении
- •3.4.4. Проведение брожения
- •3.4.5. Ход главного брожения
- •3.4.6. Степень сбраживания
- •3.4.7. Перекачка пива из бродильного отделения
- •3.4.8. Изменения в сусле в ходе брожения
- •3.4.9. Образование co2
- •3.5. Дображивание и созревание пива
- •3.5.1. Отделение дображивания (лагерное)
- •3.5.2. Емкости для дображивания (лагерные танки)
- •3.5.3. Дображивание
- •3.6. Современные способы брожения и дображивания
- •3.6.1. Традиционный принцип работы бродильных танков и крупных емкостей
- •3.6.2. Применение буферных танков и центрифуг
- •3.6.3. Методы ускоренного брожения и созревания пива
- •3.6.4. Непрерывные способы брожения
- •4. Фильтрование пива
- •4.1. Теоретические основы фильтрования
- •4.2. Способы фильтрования
- •4.2.1. Масс-фильтр
- •4.2.2. Кизельгур
- •4.2.3. Пластинчатый фильтр-пресс
- •4.2.4. Мембранное фильтрование
- •4.2.5. Центрифуги
- •4.3. Комбинированные способы осветления
- •4.4. Способы замены кизельгурового фильтрования
- •4.5. Вспомогательное оборудование и контрольно-измерительная аппаратура
- •4.5.1. Вспомогательное оборудование
- •4.5.2. Контрольно-измерительная аппаратура
- •4.6. Начало и окончание фильтрования
- •4.7. Дрожжевой осадок
- •4.8. Сжатый воздух
- •5. Розлив пива
- •5.1.Хранение фильтрованного пива
- •5.2. Розлив в бочки и кеги
- •5.2.1. Бочки и кеги
- •5.2.2. Мойка бочек
- •5.2.3. Розлив в бочки
- •5.2.4. Инновации в традиционном розливе пива в бочки
- •5.2.5. Розлив в кеги
- •5.2.6. Цех розлива в кеги
- •5.3. Розлив в бутылки и банки
- •5.3.1. Тара
- •5.3.2. Мойка бутылок
- •5.3.3. Розлив в бутылки
- •5.3.4. Мойка и дезинфекция установок розлива
- •5.3.5. Укупорка бутылок
- •5.3.6. Поглощение кислорода в процессе розлива
- •5.4. Стерильный розлив и пастеризация пива
- •5.4.1. Стерильный розлив
- •5.4.2. Пастеризация пива
- •5.5. Цех розлива в бутылки
- •6. Потери сусла и пива
- •6.1. Деление общих потерь
- •6.1.1. Потери сусла
- •6.1.2. Потери пива
- •6.2. Оценка потерь
- •6.2.1. Расчет потерь по жидкой фазе
- •6.2.2. Перерасчет потерь
- •6.2.3. Расчет выработанного сусла и пива на 100 кг солода
- •6.2.4. Расчет потерь по экстракту горячего охмеленного сусла и засыпи солода
- •6.2.5. Использование остаточного и некондиционного пива
- •7. Готовое пиво
- •7.1. Состав пива
- •7.1.1. Экстрактивные вещества пива
- •7.1.2. Летучие соединения
- •7.2. Классификация пива
- •7.3. Свойства пива
- •7.3.1. Общие свойства
- •7.3.2. Окислительно-восстановительный потенциал
- •7.3.3. Цветность пива
- •7.4. Вкус пива
- •7.4.1. Вкусовые отличия
- •7.4.2. Факторы, влияющие на вкус пива
- •7.4.3. Дефекты вкуса пива
- •7.5. Пена пива
- •7.5.1. Теория пенообразования
- •7.5.2. Технологические факторы
- •7.6. Физико-химическая стойкость и ее стабилизация
- •7.6.1. Состав коллоидных помутнений
- •7.6.2. Образование коллоидного помутнения
- •7.6.3. Технологические способы повышения коллоидной стойкости пива
- •7.6.4. Стабилизация пива
- •7.6.5. Стабильность вкуса пива
- •7.6.6. Химическое помутнение
- •7.6.7. Фонтанирование пива (гашинг-эффект)
- •7.7. Фильтруемость пива
- •7.7.1. Причины плохой фильтруемости пива
- •7.7.2. Профилактические меры
- •7.8. Биологическая стойкость пива
- •7.8.1. Причины контаминации
- •7.8.2. Обеспечение биологической стойкости пива
- •7.9. Физиологическое действие пива
- •7.9.1. Пищевая ценность пива
- •7.9.2. Диетические свойства пива
- •7.10. Специальные типы пива
- •7.10.1. Слабоалкогольное пиво
- •7.10.2. Диетическое пиво
- •7.10.3. Безалкогольное пиво
- •7.10.4. Способы ограничения содержания спирта
- •7.10.5. Физические методы удаления спирта
- •7.10.6. Сочетание различных способов приготовления безалкогольного пива
- •7.10.7. Легкое пиво
- •8. Верховое брожение
- •8.1. Общие вопросы
- •8.2. Верховые дрожжи
- •8.2.1. Морфологические признаки
- •8.2.2. Физиологические различия
- •8.2.3. Технологические особенности брожения
- •8.2.4. Обработка дрожжей
- •8.3. Ведение верхового брожения
- •8.3.1. Бродильный цех и бродильные емкости
- •8.3.2. Свойства сусла
- •8.3.3. Внесение дрожжей
- •8.3.4. Ход главного брожения
- •8.3.5. Изменения в сусле при верховом брожении
- •8.3.6. Дображивание
- •8.3.7. Фильтрование и розлив
- •8.4. Различные типы пива верхового брожения
- •8.4.1. Пиво типа Alt (регион Дюссельдорфа, Нижнего Рейна)
- •8.4.2. Пиво типа Кёльш
- •8.4.3. Пшеничное бездрожжевое пиво
- •8.4.4. Пшеничное дрожжевое пиво
- •8.4.5. Пиво типа Berliner Weißbier
- •8.4.6. Сладкое солодовое пиво
- •8.4.7. Верховое «диетическое» пиво по баварской технологии
- •8.4.8. Безалкогольное пиво верхового брожения
- •8.4.9. «Лёгкое» пиво верхового брожения
- •9. Высокоплотное пивоварение
- •9.1. Получение высокоплотного сусла
- •9.1.1. Фильтрование
- •9.1.2. Затирание
- •9.1.3. Кипячение сусла
- •9.1.4. Применение вирпула
- •9.1.5. Разбавление плотного сусла при его охлаждении
- •9.2. Брожение высокоплотного сусла
- •9.3. Разбавление пива
- •9.4. Свойства пива
- •10. Дополнения по данным новейших исследований
- •10.1. К главе 1: Технология производства солода
- •10.1.1. К разделу 1.3.1. Поглощение воды зерном ячменя
- •10.1.2. К разделу 1.4.1. Теория проращивания
- •10.1.3. К разделу 1.6. Сушка свежепроросшего солода
- •10.1.4. К разделу 1.6.3. Влияние способов подсушивания и сушки на стабильность вкуса (см. Также раздел 7.6.5.5)
- •10.1.5. К разделу 1.6.8. Складирование и хранение сухого солода
- •10.1.6. К разделу 1.8.2. Механический анализ
- •10.1.7. К разделу 1.8.3. Технохимический анализ
- •10.1.8. К разделу 1.9.1. Пшеничный солод
- •10.1.9. К разделу 1.9.2. Солод из других зерновых культур
- •10.1.10. К разделу 1.9.3. Специальные типы солода
- •10.2. К главе 2. Технология приготовления сусла
- •10.2.1. К разделу 2.1.3. Вода
- •10.2.2. К разделу 2.1.4. Хмель
- •10.2.3. К разделу 2.2.2. Солодовые дробилки
- •10.2.4. К разделу 2.3.1. Теория затирания
- •10.2.5. К разделу 2.3.3. Способы затирания
- •10.2.6. К разделам 2.4.2. Фильтр-чан и 2.4.3. Процесс фильтрования в фильтр-чане
- •10.2.7. К разделу 2.4.7.Фильтр-пресс нового поколения
- •10.3. К разделу 2.5. Кипячение и охмеление сусла
- •10.3.1. К разделам 2.5.6 и 2.7.7. Предварительное охлаждение сусла между котлом и вирпулом до 85-90 °c
- •10.3.2. К разделам 2.5.1, 2.5.5-2.5.6, 2.7.4, 2.7.7. Тонкоплёночный выпарной аппарат с дополнительным выпариванием после вирпула
- •10.3.3. К разделу 2.5.6. Потребление энергии при кипячении сусла
- •10.3.4. К разделу 2.7.4. Прочие процессы (изменения свойств сусла между окончанием кипячения сусла и окончанием охлаждения)
- •10.3.5. К разделу 2.7.7. Закрытые системы охлаждения сусла
- •10.3.6. К разделу 2.8.2. Расчёт выхода экстракта с холодным суслом
- •10.4. К главе 3: Технология брожения
- •10.4.1. К разделу 3.4.3. Внесение дрожжей в сусло при главном брожении
- •10.4.2. К разделу 3.3.2. Разведение чистой культуры пивных дрожжей
- •10.4.3. К разделу 3.3.6. Хранение дрожжей
- •10.4.4. К разделу 3.3.8. Определение жизнеспособности дрожжей
- •10.5. К главе 4: Фильтрование пива
- •10.5.1. К разделу 4.2.2. Кизельгур
- •10.5.2. К разделу 4.3. Комбинированные способы осветления
- •10.5.3. К разделу 4.4. Способы замены кизельгурового фильтрования
- •10.6. К главе 5: Розлив пива
- •10.6.1. К разделу 5.2. Розлив в бочки и кеги
- •10.6.2. К разделу 5.3. Розлив в бутылки и банки
- •10.6.3. К разделу 5.3.3. Розлив в бутылки
- •10.7. К главе 7: Готовое пиво
- •10.7.1. К разделу 7.5.2. Технологические факторы пенообразования
- •10.7.2. К разделу 7.6.4. Стабилизация пива
- •10.7.3. К разделу 7.6.7. Фонтанирование пива (гашинг-эффект)
- •10.7.4. К разделу 7.7. Фильтруемость пива
- •10.7.5. К разделу 7.8. Биологическая стойкость пива
- •10.7.6. К разделу 7.9. Физиологическое действие пива
3.4.2. Бродильные чаны
Бродильные чаны могут быть открытыми или закрытыми. В большинстве случаев внутри они бывают прямоугольными, редко - цилиндрическими или овальными. В настоящее время практически повсеместно используют бродильные чаны горизонтальной («комбитанки») и вертикальной конструкции с плоской или конусной нижней частью (угол наклона стенок - 60°).
3.4.2.1. Вместимость бродильных чанов - от 10 до 1000 гл. Их размер ограничивается возможностями материала, а также охлаждения и обслуживания. Вместимость деревянных чанов доходит до 150 гл, а эмалированных стальных, монтируемых всегда как единое целое, - до 500 гл; у чанов из алюминия и нержавеющей стали, облицованных стальных или бетонных чанов ограничений по размерам нет. Базовым параметром для определения размера чана является суточная производительность. Целесообразно иметь вместимость, достаточную для одной варки, однако в зависимости от производственных условий находят применение и чаны на 2-3 варки. Высота пространства для завитков при низовом брожении составляет около 10 %. Высота чанов в расчете на хорошее осаждение дрожжей и удовлетворительное осветление не должна превышать 2-2,5 м. С увеличением вместимости чанов возрастает масса и давление жидкости. Цилиндрические металлические чаны размером до 200 гл могут устанавливаться без обмуровки. Если обеспечена жесткость стенок (например, за счет элементов охлаждения), то возможно применение более крупных элементов. Прямоугольные чаны, при использовании которых возрастает степень использования помещения, нуждаются в обмуровке из армированного бетона (по соображениям статики, экономии материала и равномерности температурного режима). При этом одновременно сооружают площадки для обслуживания. Крупные чаны в изготовлении и эксплуатации экономичнее небольших из-за сокращения потерь пива и упрощения мойки. Для обеспечения удобства обслуживания чаны монтируют на высоте 60-100 см над уровнем пола, а для облегчения полного опорожнения их устанавливают с уклоном около 5 %.
3.4.2.2. Материал, из которого изготавливаются бродильные чаны, не должен оказывать негативного действия на ход брожения и влиять на вкус пива. Он должен быть бесшовным, ровным и легко мыться и дезинфицироваться. Помимо соображений монтажа, веса, долговечности и формы немаловажную роль играет и стоимость материала.
Древесина (прежде применялась в основном дубовая) в настоящее время встречается очень редко. Из-за пористости она нуждалась в гладком внутреннем покрытии (парафинового или в большинстве случаев лакового). Лак наносили в виде спиртового раствора в три слоя после предварительного удаления старого лака механическим способом (удаление лака химическими средствами, в частности каустиком, портило древесину). Срок службы древесины был ограничен, пространство помещения использовалось недостаточно, был затруднен уход и ремонт чана вне бродильного цеха. Кроме того, определенную трудность представляло обеспечение микробиологической безопасности таких чанов.
Металл хотя и нейтрален относительно сусла, разрушается под действием кислотности пива. Дубильные вещества пива образуют железосодержащие соединения, изменяющие цвет пива, его пенообразующие и вкусо-ароматические свойства. Металл ухудшает также свойства дрожжей. Именно поэтому металлические бродильные чаны должны предусматривать внутреннее покрытие или облицовку лакокрасочными покрытиями, стеклоэмалью или синтетическими смолами. В качестве покрытий применяются композиции из лака или смол, а также парафин, которые можно наносить и подновлять непосредственно в бродильном цехе. Горячее покрытие наносят на хорошо очищенную и предварительно подогретую стенку чана. При этом могут образовываться пары растворителя (необходимо соблюдать правила техники безопасности), которые при неудовлетворительном затвердевании покрытия способны негативно повлиять на пиво. При использовании покрытий необходимо проводить регулярные текущие осмотры и подновлять их в случае необходимости.
В значительной степени соответствует предъявляемым требованиям стекло-эмаль - она нейтральна, не имеет запаха и вкуса, ее легко поддерживать в чистоте. Наносят стеклоэмаль в виде грунтовой и покровной эмали на поверхность, очищенную пескоструйным методом, и вжигают в листовую сталь при температуре 1200 °С. Такая облицовка возможна только на заводе-изготовителе. Размер чанов в этом случае ограничен возможностями транспортировки и монтажа и составляет 400-500 гл. Так как днище и стенки чана из-за статических нагрузок имеют несколько выпуклую форму, то на днище эмаль должна быть более шероховатой, что позволяет добиться хорошего осаждения дрожжей. Эмаль чувствительна к механическим повреждениям - при неправильном ее нанесении могут появиться микротрещины, в которых накапливается инфицирующая микрофлора. Повреждения устраняют с помощью холодной эмали.
Синтетические смолы также вжига-ют в несколько слоев, а с недавнего времени их наносят на поверхность чана, подвергнутую пескоструйной обработке, холодным способом. Подобные смолы эластичны и по сравнению с эмалями характеризуются большей стойкостью. Они легко подновляются и подходят также для облицовки алюминиевых чанов и танков с признаками коррозии (при этом требуется соответствующая обработка поверхности).
Алюминий получают электролитическим способом почти в чистом виде (99,5 %). Для алюминиевых чанов не требуется внутренней облицовки, так как пиво их не разъедает, алюминий не оказывает влияния на вкус и цвет пива, а также безвреден для дрожжей. Алюминий, покрывающийся на воздухе тонкой оксидной пленкой, имеет светлый цвет и поэтому его легче поддерживать в чистом состоянии. Он чувствителен к действию щелочей и некоторых кислот и разрушается ртутью, в связи с чем следует пользоваться спиртовыми термометрами. Пивной камень, отлагающийся в большом количестве, можно удалять 15 %-ной азотной кислотой или специальным средством для удаления пивного камня.
Для придания жесткости алюминиевым чанам, изготовленным из листов толщиной 3-4 мм, необходима обмуровка (в большинстве случаев ее выполняют железобетоном). В этом случае алюминий играет роль облицовочного материала. Цемент или бетон оказывают на него разрушающее действие, и поэтому алюминий следует защитить изолирующим слоем из асфальта и битума. Кромка чана должна быть отогнута над обмуровкой так, чтобы в пространство между стенкой чана и материалом, придающим жесткость, или изоляцией не могли проникать конденсат и брызги воды. Для облегчения обработки чанов боковые стенки часто делают более высокими. Поплавки или арматура должны изготавливаться из того же материала, или иметь изоляцию, препятствующую коррозии, которую может вызывать и конденсат с медных поплавков. Целесообразным представляется нанесение в зоне граничного слоя воды и воздуха лакокрасочного покрытия на поплавки чанов и кромки. Так как такие чаны монтируются непосредственно на пивоваренном предприятии, их размер не ограничивается используемым материалом. Срок службы алюминиевых чанов составляет около 50 лет.
Нержавеющая сталь (обычно применяется сталь V2A (18 % хрома и 8-9 % никеля) является кислотостойкой и абсолютно нейтральной к пиву. Толщина стенки (0,8-2 мм) предполагает использование обмуровки (подобно алюминиевым чанам), а также монтаж на предприятии, что позволяет выполнять чаны любого размера. Особое внимание следует уделять сварным швам, чтобы их структура затем не привела к коррозии. Нержавеющую сталь следует изолировать от других металлов. Применение медных поплавков для охлаждения пива является нецелесообразным - медь может переходить в раствор и негативно влиять на дрожжи. В случае надлежащего выполнения сварочных работ срок службы нержавеющей стали практически неограничен.
В качестве материала для бродильных чанов может применяться и железобетон. Такие чаны могут быть выполнены любых размеров и формы в зависимости от возможностей помещений. Как правило, их делают преимущественно прямоугольными со скругленными углами. Срок службы таких чанов практически неограничен, они характеризуются высокой прочностью. Вместе с тем для них необходимы достаточно прочные фундаменты, предотвращающие образование трещин. Так как бетон подвергается агрессивному действию пива, то такие чаны нуждаются во внутренней облицовке. Перед ее выполнением необходимо нанести специальную штукатурку, служащую адгезионной основой для облицовочной массы, наносимой в несколько слоев. Иногда укладывают эбонитовые панели размером до 6 м2 и расшивают швы такой же массой. Наряду с этими композициями с черной блестящей поверхностью хорошо зарекомендовали себя и синтетические материалы. При очистке 10 %-ной серной кислотой одновременно удаляется и пивной камень. Естественно, такая облицовка чувствительна к ударам, однако ее легко восстановить.
3.4.2.3. Закрытые бродильные чаны чаще всего изготавливают из алюминия. Как правило, крышки жестко соединены с чаном, их редко выполняют подъемными или опускаемыми. Помимо арматуры для отведения CO2 на чанах устанавливают термометры, краны для отбора проб и смотровые окна из специального стекла. Чаще всего размеры закрытых бродильных чанов составляют 400-800 мм, что позволяет снимать деку.
3.4.2.4. В бродильных танках горизонтальной формы требуется дополнительное свободное пространство на подъем пены (порядка 25 %). В большинстве такие чаны изготавливают из нержавеющей стали, реже - из алюминия или стали с облицовкой. Поперечное сечение составляет 2-4 м, причем очевидно, что оптимальным для опадания деки является значение от 2,50 до 3,50 м. Оптимальная длина - 7-10 м (отношение ширны к длине -1:3); при большей длине (например, 15 м) и соотношении Ш : Д 1:5 затрудняется смешивание доливов. Вместимость горизонтальных танков составляет до 2000 гл. С точки зрения охлаждения, обслуживания и мойки целесообразнее размещать их за перегородкой.
Смотровое окно позволяет наблюдать за поверхностью пива в ходе брожения, для контроля за которым предназначены термометр и кран для отбора проб. Осмотр танка проводят через люк. Автоматическая мойка с помощью нескольких распылительных головок, располагаемых по длине танка, позволяет снизить трудозатраты. Необходимо предпринимать меры по защите танков от избыточного давления, возникающего при заполнении, а также против разрежения при опорожнении и мойке, для чего используется система предохранительных и вакуумных клапанов. Сбор дрожжей в очень крупных чанах может оказаться затруднен - дрожжам необходимо придать консистенцию, пригодную для перекачивания насосом, путем разбавления водой, или собирать вручную (см. разделы 3.3.5 и 3.6.1.2).
3.4.2.5. Вертикальные бродильные танки цилиндроконической конструкции изготавливались до настоящего времени только из двух материалов: стали V2A или листовой стали с облицовкой синтетическими материалами. Они достигают высоты 10-22 м, и при диаметре 3-6,5 м их полная вместимость составляет 700-6000 гл. Если при выборе геометрии танка еще в 1970-е гг. ориентировались на отношение диаметра к высоте (Д : В 1 :3,5-5) без особого учета стоимости и возможностей монтажа, то начиная примерно с 1985 г. стали повсеместно стремиться к отношению Д : В 1:2 (при этом высота столба жидкости, включая конусную часть, не должна превышать 12-13 м), и объем танка составляет в этом случае 6000-6500 гл нетто. При использовании ускоренных способов брожения или брожения под давлением по-прежнему применяют отношение Д : В 1 : 3,5-4, так как усиленное образование CO2 и повышение температуры вызывает более интенсивную конвекцию. При расчете размеров танка за основу принимают половину сусла, производимого в варочном цехе в сутки. При внесении дрожжей по методу завитков возможна продолжительность заполнения в течение 24 ч. Пространство на подъем пены при низовом брожении в области нормальных температур составляет 20-25 %, причем для высоких и узких танков, а также для брожения при повышенных температурах следует добавить еще 5 % (при брожении под давлением пространство на подъем может быть немного меньше) Угол наклона стенок конусной части составляет 60-75°. Вследствие сильной конвекции бродящего сусла в ходе главного брожения не возникает каких-либо значительных отклонений по температуре (около 0,3 °С), по значению pH, по снижению экстрактивности и по количеству дрожжевых клеток. Сбор дрожжей здесь предельно прост - просто удаляется нижний слой осевших дрожжей (см. раздел 3.3.4). Что касается арматуры, то необходимы клапаны заполнения и слива, располагаемые в нижней части танка. Отбор проб в горизонтальных и плоскоконических танках по-прежнему производится с помощью крана для отбора проб. Для ЦКТб требуется своя система отбора проб - проба пива отбирается на верхней кромке конуса и при помощи реверсивного насоса возвращается в выпускной трубопровод пива. Благодаря этому из конуса можно отбирать как пробы пива, так и пробы дрожжей. Для контроля хода брожения используют установленные сверху и снизу датчики, фиксирующие перепад давления. Индикация температуры возможна на двух или трех уровнях. Датчик температуры с направленным вниз стержнем устанавливают в трубопровод для отбора проб (верхняя кромка конуса) так, чтобы его можно было промывать при мойке (термометры в цилиндрической части ганка также должны быть доступны для моющих растворов). При этом наклон стержня термометра составляет более 30°. Контактные термометры непосредственно у стенок танка дают точные показания тогда, когда на них не влияют охлаждающие поверхности. Для подвода и отвода CO2 необходимы трубопроводы, которые можно комбинировать с трубопроводами для СIР-мойки. Разделение сред производится с распределительной панели или с помощью двухседельных клапанов.
Кроме того, необходимы вакуумные клапаны, срабатывающие при опорожнении танка или при охлаждении после мойки горячей водой при пониженном давлении (30-50 мм вод. ст.), и предохранительный клапан, способный отводить то же количество воды, что поступило в танк при его заполнении. На танках, смонтированных вне помещения, оба клапана должны быть оснащены обогревом. Шпунтование при брожении под давлением или при выдержке пива в лагерном подвале обеспечивается по трубопроводу CO2 с помощью шпунтаппарата с грузом. Моечная арматура может включать распылительные головки или направленные струйные моющие устройства, причем их расход и зона распыления должны гарантировать образование на стенках равномерной пленки жидкости. Купольная арматура ЦКТ должна обязательно предусматривать наличие смотрового окна, позволяющего контролировать (хотя бы частично) заполнение танка, образование завитков, эффекта насыщения CO2 или работу распылительных головок. В большинстве случаев танки изготавливают под «нормальное» давление (избыточное давления 0,99 бар), но при этом следует учитывать, что давление на выходе, то есть в конусной зоне, больше на высоту слоя жидкости. Танки для брожения под давлением рассчитывают на избыточное давление 2 бар, хотя такое давление и не применяется (см. раздел 3.6.3.4).
Танки устанавливают или без изоляции (в помещении с соответствующим кондиционированием), или с изоляцией. Возможно также размещение изолированных танков с обшивкой, стойкой к атмосферным воздействиям, вне помещения. В качестве изоляции, как правило, используют пенополиуретан толщиной от 100 до 120 мм.
3.4.2.6. Вертикальные цилиндрические танки с плоским днищем («Асахи-танки»). Такие танки из нержавеющей стали (толщина листа - 4-6 мм) имеют высоту 8-10 м и диаметр от 4 до 8 м. Их вместимость - от 1000 до 4000 гл. Подобные резервуары можно использовать лишь при небольшом избыточном давлении (0,04 бар).
Верхнее дно имеет выпуклую форму, а нижнее - плоское с уклоном 10 %. Проходы для обслуживания закрыты сверху. Такие танки, имеющие соответствующую изоляцию и обшитые снаружи алюминием, монтируют под открытым небом. В них не происходит расслоения отдельных слоев бродящего пива, однако для выравнивания содержания дрожжей предусматривают простое приспособление, представляющее собой трубку с изменяющейся высотой. Крепится она на ролике при помощи тросика - один конец на поплавке на поверхности пива, а второй прикреплен к верхнему дну танка. Благодаря этому пиво при перекачивании на дображивание всегда отбирается из центра слоя жидкости на соответствующей высоте. Сбор дрожжей осуществляется лишь после перекачивания. Капитальные затраты при этом составляют около 50 % от затрат на «традиционный» бродильный цех с танками.
3.4.2.7. Вертикальные бродильные танки с плоскоконическим днищем. У небольших подобных танков с соотношением Д : В 1 : 1-1,5 конусная часть с углом наклона стенок 60-70° занимала бы очень много места, и чаще в таких танках этот угол составляет до 30°. Так как здесь съем дрожжей перед перекачиванием пива на дображивание затруднен и может осуществляться только крайне осторожно, то дрожжи собирают лишь после спуска пива. Требуемую плотность дрожжевого осадка позволяет получить охлаждение конусной части.
3.4.2.8. «Универсальные» танки (Unitanks) представляют собой танки с плоскоконическими днищем с углом наклона стенок 142-150°. Диаметр и высоту слоя жидкости рассчитывают в отношении 1:1-1,5; как и выше упоминавшийся Асахи-танк, унитанк не может использоваться при давлении выше 0,04 бар. В первоначальной конструкции охлаждение производилось только в одной зоне, расположенной в верхней трети танка, но в настоящее время предусматривают две системы охлаждения обечайки и одну для днища. Такие танки изолированы, причем их часто устанавливают на открытом воздухе вместе с элементами управления. Особенностью подобных танков кроме их размеров является кольцо с форсунками, установленное в центре конуса ближе к днищу, через которое для усиления конвекции и перемещения дрожжей к середине конуса продувается CO2. Дрожжи можно собирать после окончания брожения. Эти танки вполне пригодны для традиционного брожения, хотя и были сконструированы для ведения брожения и созревания в одной емкости.
3.4.2.9. Сфероконические танки изготавливаются из высококачественной стали (толщина листа 8 мм). Их верхняя часть имеет сферическую форму, а нижняя - форму конуса с углом наклона стенок 60°. По окружности купола и конуса расположены охлаждающие карманы. Изоляция выполнена из пеностекла толщиной 220 мм. Благодаря хорошему отношению поверхности к объему такие танки допущены к использованию с избыточным давлением 1-3 бар. При высоте 12 м и диаметре 10 м общая вместимость достигает 5000 гл.
3-4.2.10. Узкие танки со сферическим днищем и внешним охлаждением («реакторы») изготавливались в 1970-1980-е гг. в Центральной и Восточной Германии и продолжают эксплуатироваться и в настоящее время. Они имеют стандартный размер (диаметры 3,9, 4,2, 5,35 и 6,0 м), что обеспечивает вместимость нетто 1300, 2500 и 5500 гл при отношении Д : В 1 : 3,5 - 1 : 5. Угол наклона стенок конуса составляет 40°, верх танка плоский (в последних моделях - сводчатый). Для охлаждения используется пластинчатый охладитель, через который прокачивается пиво при достижении максимальной температуры. В таком танке предусмотрены два выпускных отверстия - в конусе (для отбора пива, перекачиваемого через пластинчатый охладитель, а также для опорожнения танка), а также в верхней части (для взятия пива поверх дрожжевого осадка). Возврат охлажденного пива производится по нагнетательному трубопроводу, заканчивающемуся на уровне 4 м ниже поверхности жидкости. Циркуляционный насос рассчитывают так, что содержимое танка перекачивалось в течение 20 ч. Подобные танки позволяют монтировать их вне помещения, обшиты оцинкованными стальными листами и изолированы жестким полиуретаном толщиной 80 мм.
3.4.2.11. Охлаждение сбраживаемого сусла. Помимо того, что в охлаждении нуждается помещение для брожения, охлаждать требуется и сбраживаемое сусло, так как при температурах низового брожения в виде тепла высвобождается около 570 кДж (136 ккал)/кг глюкозы. Таким образом, температура сусла в стадии брожения непрерывно повышается. Поскольку во избежание слишком бурного протекания брожения не допускается превышение некоторой температуры, требуется дополнительное охлаждение молодого пива (лучше всего за счет охлаждения емкости). Благодаря такому охлаждению и поддержанию определенной температуры брожения можно управлять интенсивностью брожения. Кроме того, охлаждение позволяет понизить температуру к концу брожения.
В старых бродильных цехах охлаждение проводили с помощью естественного льда, которым заполняли медные или стальные поплавки. В настоящее время бродильные чаны охлаждают при помощи змеевиков и карманов, встраиваемых в чаны, привариваемых к их стенкам или же заделываемых в обмуровку. Внутренние охладители для алюминиевых или бетонных чанов изготавливают из меди, алюминия или высококачественной стали, а в чанах из стали V2A - из того же материала. При охлаждении с помощью рубашки цельнотянутые стальные трубы располагают в обмуровке чанов, причем, как и в случае применения охлаждающих карманов, отдельные емкости следует изолировать друг от друга. В бродильных чанах в качестве охлаждающей среды, как правило, используют пресную воду температурой от 0,5 до 1 °С. Более низкие температуры достигаются с использованием других хладагентов (например, рассола, спиртового водного раствора, гликоля) или с помощью непосредственного испарения хладагента. В случае неточной регулировки охлаждения существует опасность «шока» дрожжей, что может вызвать задержку брожения, поэтому точность регулировки обеспечивается путем смешивания хладагента из контуров его подачи и отведения. Следует иметь в виду, что разгерметизация системы охлаждения при применении внутренних охладителей может испортить пиво.
При главном брожении в течение 7 сут средняя удельная потребность в холоде (важная для выбора размеров холодильной установки) составляет порядка 630 кДж (150 ккал)/сут на 1 гл брутто-объема или 750 кДж (180 ккал)/сут на 1 гл нетто-объема. Максимальная потребность в холоде для отдельного бродильного чана для низового брожения при сбраживании экстракта до 2,5 кг/гл в сутки составляет порядка 1465 кДж (350 ккал)/сут на 1 гл нетто-объема, для чего требуется поверхность охлаждения 2-2,5 м2/100 гл. В случае повышения температуры ледяной воды примерно на 2,5 °С необходимое ее количество составит максимум 5-6 л/гл в час. Для охлаждения с максимальной температуры до температуры перекачивания пива на дображивание в 0,1 °С/ч при равных условиях требуется дополнительно 4 - 5 л воды/гл в час. Расход воды на чан необходимо контролировать с помощью расходомеров.
При верховом брожении средняя удельная потребность в холоде составляет примерно 1880 кДж (450 ккал)/сут на 1 гл нетто-объема, так как максимальное сбраживание экстракта доходит до 4,5 кг/гл в сутки.
Бродильные танки горизонтальной конструкции зачастую оборудуют внутренними охладителями в форме змеевиков или карманов, которые, однако, затрудняют мойку танков. В новых установках охлаждающие карманы, распределяемые по зонам, размещают на различной высоте. Верхняя зона обеспечивает поддержание желаемой максимальной температуры брожения, вторая зона предназначена для дополнительного охлаждения противотоком, а третья (в нижней части горизонтального танка) должна содействовать образованию более плотного дрожжевого осадка. Размещение охлаждающих карманов возможно при наличии достаточного пространства между танками.
Вертикальные цилиндроконические танки также разделяют на отдельные зоны охлаждения. В зависимости от высоты в танке располагают от 2 до 4 поверхностей охлаждения в стенке и одну - в конусной части. В качестве хладагента не применяют рассол из-за содержащегося в нем хлорида, который может вызывать разрушение высококачественной стали. В водноспиртовые смеси, в растворы гликоля необходимо добавлять ингибиторы, позволяющие замедлить хотя и слабую, но все-таки коррозию стали. Для предотвращения замерзания пива или вымерзания воды температура хладагента не должна быть ниже - 4 °С. Это же относится и к аммиаку, испаряющемуся непосредственно в системе. В современных установках общепринятым стало использование охлаждающих карманов большего размера и автоматическое регулирование температуры хладагента в зависимости от режима охлаждения, позволяющее применять температуры хладагента в пределах 4-6 °С (и выше) для поддержания максимальной температуры, а более низкие температуры (от 0 до 4 °С) - для охлаждения.
Поскольку применение фторхлоруглеводородов запрещено, фриген больше не используют. Поверхность охлаждения определяется по описанным выше расчетным значениям, однако в большинстве случаев ее рассчитывают на более высокие температуры брожения - 4-4,5 м2/ 100 гл нетто-объема, причем доля охлаждения конусной поверхности составляет 15-20 %. С точки зрения охлаждения крупных емкостей такая доля может показаться несущественной, однако из технологических соображений желательно ее соблюдать. Отдельные системы охлаждения включаются автоматически, но во избежание слишком сильной конвекции целесообразно включить все поверхности охлаждения цилиндрической части уже при поддержании температуры брожения. Для предотвращения температурного шока дрожжей интервалы включения должны быть небольшими.
В новых установках иногда предъявляют повышенные требования к скорости охлаждения, для чего требуется соответствующий расчет размеров поверхностей охлаждения. В случае особо сильного или глубокого охлаждения проще и дешевле охлаждать в танке молодое или созревшее пиво только до 4 °С, а оставшееся охлаждение (до 0 или -1 °С) компенсировать с помощью внешних поверхностей охлаждения.
В последние 20 лет многие установки были оснащены системой охлаждения по принципу непосредственного испарения. Её преимуществом является более высокая (на 4-5 °С) температура испарения, а также уменьшение поверхности охлаждения примерно на 10% в результате улучшения теплообмена. Тем не менее закупка танка с усиленными поверхностями охлаждения, рассчитанными на стационарное давление аммиака (11,6 бар), обходится несколько дороже. Кроме того, несмотря на наличие у аммиака сильного запаха, обнаружить неплотности в такой системе охлаждения довольно трудно.
Желание ограничить сферу применения аммиака, требующего проведения регулярных контрольных мероприятий, привело к появлению в целом ряде новых установок систем косвенного охлаждения хладоноснтелем (гликолем). Хотя новые установки, работающие по принципу испарения, отличаются высокой степенью надежности, введение новых экологических норм стимулирует переход на косвенное охлаждение.
На случай выхода из строя системы автоматического охлаждения в целях корректного проведения брожения необходимо предусмотреть возможность ручного вмешательства, что легче реализуется в косвенных системах охлаждения.
Кроме всего вышеперечисленного, эксплуатируются также ЦКТб и танки для созревания пива без непосредственного охлаждения. При этом температура в помещении должна соответствовать среднему значению, регулируемому в зависимости от условий брожения и созревания. Возможно также индивидуальное охлаждение танков путем орошения охлаждающей водой, для чего бетонная опорная плита танка выполняется в форме ванны, куда стекает охлаждающая вода, отводимая затем в холодильную установку.