1.5 Описание технологической схемы производства пива

Приготовление пива (приложение Б).

Пивное сусло — это основной полуфабрикат для изготовления пива, который представляет собой полидисперсную систему с содержанием сахаристых, белковых и хмелевых веществ.

Самым важным технологическим процессом при изготовлении сусла является преобразование в результате ферментативных реакций нерастворимых компонентов солода и его заменителей (ячмень, пшеница, рис, кукуруза и прочие зерновые культуры) в растворимый экстракт.

Приготовление пивного сусла состоит из пяти основных технологических стадий:

— подготовка зернопродуктов (очистка, сортировка, дробление);

— перевод экстрактивных веществ зернопродуктов (крахмал, белок и др.) в раствор, то есть сусло, в результате затирания;

— фильтрование затора (отделение сусла);

— кипячение сусла с хмелем (охмеление);

— осветление и охлаждение сусла.

Подготовка зернопродуктов

Основными компонентами экстракта солода являются крахмал, другие углеводы и белки. Поэтому эндосперм, в котором содержатся указанные вещества, необходимо измельчить как можно мельче. Из хрупкой части эндосперма в процессе дробления получают муку и мелкую крупку, а в противоположной от зародыша части зерна — крупную крупку (грубый помол). В результате такого дробления полученный солод или смесь измельченного солода и ячменя или других несоложеных материалов представляет собой смесь частичек, разделенных по внешним признакам на шелуху, крупную крупку, мелкую крупку и муку.

Сухое вещество муки и мелкой крупки, из которой образовывается экстракт, легко расщепляется ферментами при затирании и полностью переходит в раствор. Из полученной крупной крупки, из-за того, что тяжело просачивается вода, сухое вещество экстрагируется не полностью, поскольку такая крупка медленно расщепляется ферментами, нерастворимый экстракт переходит в дробину.

Скорость фильтрования зависит от качества помола (содержания шелухи, крупной крупки, мелкой крупки, муки), высоты слоя дробины и от объема измельченного солода.

Выбор солода и его заменителей согласно технологическим требованиям и его дробление обеспечивают высокое качество сусла и пива. Основной частью зернопродуктов в заторе является высококачественный отлежавшийся солод.

Перед дроблением солод и его заменители необходимо очистить от пыли, органических и неорганических примесей. Для этого используют воздушно-ситовые сепараторы с магнитными устройствами, подвижными ситами и пылеотделителями.

Перед дроблением солод увлажняют, благодаря чему оболочка становится более мягкой и лучше отделяется от ядра, образовывая оптимальный фильтрационный слой в фильтрационном аппарате при фильтровании затора.

Целью дробления солода является создание благоприятных условий для действия воды и ферментов на фракции помола, а также ускорения физических и химических процессов, чем обеспечивается быстрое растворение веществ и ферментативное преобразование нерастворимых соединений (крахмал, белки и тому подобное) в растворимые, то есть нужно добиться полного переведения экстракта зернопродуктов в сусло.

Затирание

Перевод экстрактивных веществ зернопродуктов в раствор (затирание). В заторном аппарате осуществляются смешивание (затирание) измельченного солода и ячменя с водой, нагревание и кипячение заторной массы.

Целью затирания измельченного солода или смеси измельченного солода и несоложеного сырья является перевод в растворимое состояние с помощью ферментов солода максимального количество веществ. При смешивании или смеси измельченных солода и несоложеных материалов растворяются частички веществ, которые способны переходить в раствор без участия ферментов, и набухают вещества, которые находятся в коллоидном состоянии. В процессе затирания необходимо создать оптимальные температурные условия для действия ферментов. Поэтому предусматривают выдержку затора при температуре наиболее благоприятной для действия пептидаз и цитолитических ферментов, накопления мальтозы или декстринов до полного осахаривания крахмала.

В процессе затирания крахмал подвергается изменениям, которые происходят в три стадии: клейстеризация, разжижение и осахаривание. Разжижение крахмала, сопровождается распадом крахмальных зерен к размерам одной молекулы и снижением вязкости. Последнего достигают энергичным размешиванием клейстера, то есть механическим раздавливанием набухших крахмальных зерен. В дальнейшем действие ферментов приводит к резкому снижению вязкости и накоплению декстринов и мальтозы.

Под техническим термином «осахаривание» в пивоварении понимают не только процесс преобразования крахмала в сахар, но и определение изменений природной окраски йодного раствора. При осахаривании образуются как сахара, так и декстрины. Обработанный раствором йода крахмал дает характерную синюю окраску йода. Процесс ферментативного гидролиза крахмала сопровождается образованием менее сложных молекул углеводов, что по-разному изменяет окраску йодного раствора. Последний от синего, фиолетового и коричневого переходит в соответствующую окраску чистого раствора йода. Полученные в результате гидролиза крахмала декстрины являются углеводами менее сложными, чем крахмал, но имеют более низкую редуцирующую способность, чем мальтоза.

Осахаренный затор температурой 75-78 °С передается на фильтрование.

Режимы приготовления пивного сусла приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Температурные режимы приготовления сусла

Операция	Температура, 0С	Продолжительность в минутах	Примечание
Затирание	при 45	35-40	в зависимости от сорта затора
Выдержка	при 45	30
Подогрев	до 52	12
Выдержка	при52	30
Подогрев	до 63	30
Выдержка	при 63	30
Подогрев	до 70	7
Выдержка	при 70	30
Подогрев	до 72	2	проверка осахаривания затора
Выдержка	при 72	до полного осахаривания
Подогрев	до 78	6

Фильтрование затора

Фильтрование затора проводят в фильтрационных аппаратах.

Фильтрованием называют процесс разделения неоднородных систем с твердой дисперсной фазой, которая основывается на задержании твердых частиц и пропуске жидкости пористыми перегородками. Грубые частички отделяемой твердой фазы могут быть фильтрующим слоем.

Различают две стадии процесса фильтрования: первая, при которой происходит фильтрование первого (основного) сусла, и вторая, когда извлекается вымывной экстракт, удерживаемый дробиной.

В процессе промывания дробины водой удерживаемый ею экстракт первого сусла благодаря процессам диффузии переходит в раствор. С целью ускорения диффузии дробину перемешивают разрыхлителем и непрерывно орошают горячей водой температурой 75-78 °С.

Использование воды более высокой температуры приведет к инактивации амилазы, а также является причиной клейстеризации крахмала, который остался в кончиках солодовых зерен, и как следствие — к получению мутного сусла, пиво из которого может иметь клейстерное помутнение.

Первое сусло и промывные воды должны быть прозрачными, поскольку наличие в них мелких нерастворимых частиц заторной массы придает пиву грубый вкус и может быть причиной его плохого осветления.

Первое сусло и промывные воды собирают в сборнике для фильтрованного сусла до определенной массовой доли сухих веществ соответствующей сорту пива.

Кипячение сусла с хмелем

Сусло, которое поступает из фильтрационного аппарата, кипятят с хмелем в сусловарочном аппарате.

Целью кипячения сусла с хмелем является стабилизация его состава и ароматизация хмелем. Кипячением достигают упаривание сусла до установленной концентрации, экстрагирование из хмеля ароматических и горьких веществ, инактивация ферментов, коагуляция белков и стерилизация сусла.

Стерилизация сусла

Стерилизация сусла необходима для обеспечения чистоты брожения и получения стойкого продукта, ведь измельченный солод всегда содержит значительное количество микроорганизмов. Стерилизацию достигают после 15-минутного кипячения, чему в значительной мере оказывает содействие кислая реакция сусла. Стерилизацией сусла и распадом ферментов обеспечиваются стабильность его химического состава до брожения и получение стойкого продукта. Процесс ароматизации при кипячении сусла с хмелем происходит благодаря растворению специфических составных хмеля и химического взаимодействия между сахарами и продуктами распада белков. Процесс коагуляции белков и осветления сусла имеет важное значение для состава, полноты вкуса, цвета и прозрачности пива.

Осветление и охлаждение сусла

Целью осветления и охлаждения сусла является осаждение зависших частиц, снижение температуры, насыщение кислородом воздуха.

Осветление сусла проводят в гидроциклонных аппаратах. Горячее сусло входит в виде струи в цилиндрический аппарат тангенциально через входной патрубок. Зависшие частички сусла под действием гидродинамических сил собираются в центре дна, где образовывается конус осадка. Осветленное горячее сусло передается на охлаждение.

Холодное сусло, готовое для внесения дрожжей, для их размножения на первой стадии брожения должно быть насыщено растворенным кислородом. C этой целью используют впрыск стерильного отфильтрованного воздуха.

Охлаждение сусла до температуры брожения и насыщение кислородом воздуха проводят в пластинчатых охладителях (теплообменниках).

Брожение и дображивание пива

Брожение и дображивание пива проводят в цилиндро-конических танках (ЦКТ). В ЦКТ регулирование температуры осуществляется с помощью внешних охлаждающих рубашек. В процессе заполнения ЦКТ осветленным аэрированным суслом в первую варку вносят дрожжи. Заполняют ЦКТ лишь на 80-85% общего объема, что позволяет предусмотреть достаточное свободное пространство для объема пены, образующейся в ходе активного главного брожения.

ЦКТ оснащен трубопроводом, который обеспечивает в нем постоянное шпунтовое давление и равномерную карбонизацию, отбор избыточного давления без его потерь в помещение. Брожение проводят при температуре 9-14 °С до достижения необходимой конечной степени сбраживания сусла. Затем в рубашку конуса подают хладагент для охлаждения и образования плотного осадка дрожжей при температуре 0,5-1,5 °С.

В цилиндрической части выдерживается температура 3-4 °С на протяжении пяти суток, после чего температура пива выравнивается рубашками по всей цилиндрической части ЦКТ. Через 5-6 суток от начала брожения проводят основное снятие дрожжей. Процесс брожения и дображивания пива в ЦКТ составляет от 10 до 18 суток. Перед осветлением пива осуществляют второе снятие дрожжей, потом пиво подают на сепарирование и фильтрование.

Осветление пива

Помутнение пива объясняется содержанием в нем оптических неоднородностей, которые вызывают интенсивное рассеивание света. В пиве содержатся зависшие частички в виде дрожжевых клеток, белково-дубильных составов, скоагулированных белковых веществ и хмелевых смол. Эти микроскопические включения твердой фазы с их оптическими свойствами, которые отличаются от микроскопических свойств жидкой фазы пива, и обуславливают его мутность.

Процесс осветления пива — распределение дисперсных сред на жидкую и твердую фазы достигают сепарированием и фильтрацией.

Отфильтрованное пиво хранят в сборниках для фильтрованного пива.

Розлив пива

Розлив пива производят на автоматических линиях розлива в стеклянные бутылки, ПЭТ-бутылки, банки, кеги. С целью стабилизации пива применяют пастеризацию.

Описание технологической схемы разлива в ПЭТ бутылку.

Автопогрузчиком преформы на паллетах доставляются к выдувочной машине. Машина имеет систему подачи и сортировочную систему преформ. С ее помощью преформы распределяются на 16 прессформ, в которые с помощью высоконапорного воздушного компрессора и печи инфракрасного излучения происходит выдув бутылок. Машина имеет контроль бутылок, брак отводится в сторону. После выдувной машины бутылки, по так называемому воздушному транспортеру, передаются по линии. Транспортер представляет собой конструкцию из высококачественной стали с подвесными деталями для передачи пустых ПЭТ бутылок от выдувной машины. Воздушный транспортер переносит ПЭТ бутылки от выдувной машины к автоматическому ополаскивателю. Ополаскиватель работает по циркуляционному принципу, на входе оснащен сенсорами для распознания дефектных бутылок. После ополаскивания бутылки по средствам звездочек передаются на розлив. Налив происходит изобарически, под давлением. Бутылка с помощью подъемника прижимается герметично к разливному клапану. Далее идут четыре ступени процесса разлива:

нагнетание давления; выравнивание давления и заполнение бутылки продуктом; установление уровня напитка и прекращение процесса налива;

сброс избыточного давления.

Между разливочной машиной и укупоркой установлен вспениватель для удаления воздуха из бутылки. Мелкозернистая пена поднимается до горлышка бутылки и вытесняет воздух. Укупорка осуществляется завинчивающимися колпачками диаметром 28 мм. Пиво подается на блок розлива пастеризованное. После укупорки бутылки с помощью пластинчатого транспортера передаются на этикеровочный автомат. Этикетки наклеиваются по трем позициям: фронтальная этикетка, кольеретка, и контрэтикетка. Нанесение лазерной маркировки (А1ХТЕСК) осуществляется на контрэтикетку. На этикеровочном автомате установлен контроль наклеивания этикеток. Брак по оформлению отводится в специальный “карман”. Далее транспортером продукт направляется на термоупаковку. Бутылки распределяются на картонные поддонники и обматываются пленкой. После этого по транспортеру упаковок они переносятся на палетизатор упаковок, где складываются на европоддоны. И следующая операция обмотка пленкой. Разлитый и упакованный продукт сдается на склад готовой продукции.

Описание технологической схемы розлива пива в бутылки.

Пиво подается из форфаса в трубопровод, идущий к насосу пастеризатора. Насос осуществляет увеличение давления примерно до 13,5 Ваг. После этого пиво поступает в секцию регенерации пастеризатора и далее в секции пастеризатора, где выходная температура равна 72⁰С. Данная температура поддерживается в течение 30 сек под давлением около 11,5Бар. Затем пиво поступает в секцию регенерации, и далее в секцию охлаждения. После охлаждения пиво подается на блок розлива. Ящики с тарой подаются из склада на депалетизатор. Он служит для съема ящиков с поддонов. Ящики с бутылками поступают по транспортёру на выемщик, а пустой поддон подаётся на палетизатор. Выемщик с помощью грейфера (грейфер – пневматическое устройство, для захвата бутылок) извлекает бутылки из ящика и ставит их на транспортёр. Транспортёр доставляет бутылки в бутылкомоечную машину. Бутыломоечная машина является отмочно-шприцевальной, в процессе прохождения ее бутылки моются внутри и снаружи, а также дезинфицируются. Процесс мойки бутылок можно разделить на пять операций:

опорожнение бутылок и предварительное ополаскивание (замачивание) горячей водой; замачивание в щелочной ванне; удаление этикеток; механическая очистка (ополаскивание щелочью и горячей водой);промывка горячей водой и охлаждение холодной водой.

После бутыломоечной машины чистые бутылки проходят через инспектор бутылок, в котором осуществляется контроль бутылок. Бракованные бутылки системой транспортеров отводятся от блока розлива. Следующим этапом в работе линии является наполнение, укупорка и этикетировка бутылок на блоке розлива. Наполнение бутылок напитком происходит в несколько этапов: удаление воздуха из бутылки, наполнение бутылки углекислым газом, наполнение бутылки пивом, снижение давления в бутылке. Наполненная бутылка опускается и подается через звездочку на выход автомата розлива и далее на укупорочную машину. Укупорочный автомат составляет единый агрегат с автоматом розлива и синхронно работает с ним (они имеют общий привод). Такая конструкция позволяет сократить время между розливом и укупоркой и, следовательно, уменьшить потери углекислоты и избежать излишнего вспенивания пива. После укупорки бутылки подаются на этикетировочный автомат, где происходит процесс наклеивания этикетки. Затем бутылки по транспортеру проходят автомат контроля, который осуществляет следующие функции:

- проверяет, есть ли пробка на бутылке; контролирует уровень наполнения;

- контролирует этикетировку.

Бракованные бутылки снимаются с транспортера. Бутылки, наполненные пивом и прошедшие контроль подаются на укладчик. Укладчик снимает бутылки с транспортера и помещает их в ящики. Затем ящики с бутылками, подаются на палетизатор. Ящики поступают по ленте транспортера к верхней части машины. После палетизатора находится устройство для связывания ящиков на поддоне, не допускающее падений ящиков при транспортировке в цех готовой продукции.