Порівняльна оцінка і напрями оптимізації сучасних технологій бродіння

Сумісне зброджування і дозрівання пива є основною технологією сучасних підприємств пивоварної індустрії.Своїм теоретичним і практичним походженням ця технологія спирається на випробуванні багаторічним досвідом класичних принципів,причому не тільки пивоваріння,але і шампанського виробництва,перш за акратофорного.Це такі технологічні способи,як бродіння і доброджування в одному апараті (що було випробувано на Київському пивзаводі №1 під керівництвом М.В.Зазірної),дозрівання на шарі дріжджів,інтенсифікація дозрівання пива за допомогою автолізату дріжджів,”промивання” пива током діоксиду вуглецю,”баштовий” спосіб бродіння тощо.

Технологія набула широкого застосування як завдяки міцному фундаменту,так і сучасному рівню техніки:можливість високоточного виготовлення великих апаратів без осередків інфікування,автоматизовані системи миття,дезінфекції та управління технологічними параметрами, застосування ефективних холодильних агентів, адаптованих рас дріжджів тощо.

Великі суто технологічні,технічні та економічні переваги,причому як капітальні,так і експлуатаційні,детально описані в спеціальних інформативних джерелах. Для виробництва різних сортів пива створені відповідні технологічні інструкції.

Але і в цій технології,як у всіх явищах,поряд з позитивами є деякі питання,які потребують оптимізації. Найважливіші з них такі.

1.Застосування винисного теплообмінника для інтенсифікації процесів бродіння,масообміну шляхом регулювання температури. Теплообмінник має бути вертикальним кожухотрубним,бажано одноходовим для забезпечення оперативного підтримання асептичних умов. Для широкого впровадження необхідно вирішити цілий ряд оптимізацій них задач:вид і температура холодоносія,швидкість руху середовищ розповсюдження температури всередині апарата,регулювання роботи холодильних оболонок, відділення дріжджів та інші.

2.Відпрацювання оптимальних технологічних показників для різних типів і сортів пива.

3.Пошук найкращих рас дріжджів, оптимізація їх адаптації,культивування.

4.Подальші пошуки особливостей конструкції апаратів ,проектування,монтажу,експлуатації.

Напівбезперервний спосіб бродіння має, перш за все, таку велику технологічну перевагу,як оптимальні умови для метаболізму дріжджів:вони постійно знаходяться в стадії активного бродіння в батареї апаратів. Перший апарат батареї є дріжджогенератором ,в якому за 24 години біомаса дріжджів збільшується вдвічі(модуль росту дорівнює 0,024 1/год.).

Кожну добу сусло з однієї варки розподіляється на дві частини: одна-в бродильний апарат, друга-в дріжджогенератор. Половина вмісту дріжджогенератора при цьому передається в бродильний апарат.Таких апаратів батареї є 5,отже кожен цикл головного бродіння триває 5 діб. Відсутність лаз-фази, трохи підвищення (10-10,5ºС) температура забезпечує перебіг всіх процесів, притаманних головному бродінню, саме за цей термін.Якщо потрібно загальмувати процес на 2 доби (на суботу, неділю), температуру тримають 8-9ºС.Для інтенсифікації масообміну охолоджуючі оболонки бродильних апаратів зміщені по висоті у верхню частину циліндричних вертикальних бродильних апаратів.

На обслуговування кожного апарату відводиться 3 години між циклами бродіння.

Технологія має ознаки безперервної- дріжджі не змінюються в батареї протягом протягом 6 тижнів, і періодичної-подача сусла,бродіння і передача молодого пива з кожного апарату у батарії відбувається періодично.Забезпечення комфортних умов для дріжджів шляхом надходження свіжого сусла (харчування) та аерування цього сусла до вмісту 5,5 мг О₂/л (енергія) сприяють такому ж приросту їх як у класичній схемі або на 10% більше.

Техніко-економічні переваги технології:

-зниження витрат праці і води на обслуговування процесів культивування дріжджів: промивання, очищення,з берігання тощо;

-скорочення тривалості бродіння за рахунок ліквідації лаг-фази в бродильних апаратах;

-підвищена стабільність якості пива, всіх процесів та інші переваги,характерні безперервним способам.

Річна потужність цеху бродіння підвищується на 14%, а доброджування-на 33%. Економія на капітальних витратах становить 25%, а на експлуатаційних-15% (за рахунок витрат води і кількості працючих).

Широкому впровадженню даної технології в пивоварну індустрію заважають підвищені вимоги до стабільності всіх, без виключення, технологічних операцій. Якість сусла має бути завжди однакова,щ обмежує переходи на випуск різних сортів пива.

Безперервне бродіння є дуже ефективним щодо підтримання стабільного фізіологічного стану дріжджів і інших показників:стабільність якості продукції,автоматизація,інтенсифікація всіх процесів.Усталений процес має забезпечуватись умовою:питома швидкість росту клітин дорівнює швидкості розбавлення (тобто доливу) сусла.

Застереження в даній технології –можливість інфікування,суворі вимоги до якості сусла й дріжджів, що надходять в систему.

Система Коутса в Новій Зеландії (90% всього пива) передбачає дві стадії оброблення зароджуваного середовища і відбір дріжджів. Бродіння ведуть в двох бродильних апаратах за температури 20ºС,потім відділяють пиво від дріжджів на сепараторі,промивають в апараті діоксидом вуглецю подачею його із зовні,швидко охолоджують і передають у збірники.Концентрація дріжджів висока-100г/л,тому від сепаровані дріжджі частково повертають на бродіння,тривалість якого становить 18 год.

В Канаді існує система бродіння АБМ,я ка включає три апарати з постійним перетоком,з мішалками.Зброджування триває 36 годин за температури 15ºС і далі- за системою Коутса.

Застосування іммобілізованих дріжджів в процесі зброджування має суттєві передумови для застосування в промисловості.

Суть технології полягає в закріпленні (адсорбції) клітин дріжджів на носіях і пропусканні сусла через дріжджі.Носії-сталеві або полімерні кільця,активоване вугілля та інші.Аналогами можна вважати виробництво оцету,технології шампанізації в акратофорах.

Теоретичні передумови прискорення процесу:збільшення поверхні контакту і складу рідкої та твердої фаз.

Способи використання іммобілізованих дріжджів слід вважати перспективними,але вони потребують ретельної перевірки.

В періодичній літературі (зокрема в журналі “Мир пива”,2002,№2) зустрічаються дані щодо розробки технології безперервного бродіння із застосуванням іммобілізованих дріжджів. Носіями пропонуються альгінат,а також пектат,коррагінон,пористе скло.Термін бродіння 60 годин. Інші носії-карбідсилікон,дерево-тріски,кізельгур.Створення псевдо рідинного стану у Фінляндії застосовували діетиламіноетилцелюлозу для випуску 1 млн гл слабоалкогольного пива(1995р.)

Застосування “плотного бродіння” досліджувалось в СРСР та за кордоном.Зараз воно впроваджується на великих пивзаводах України.

Суть технології полягає в приготуванні сусла з підвищеним вмістом сухих речовин(орієнтовно 15%),його зброджуванні і дозріванні в ЦКБА і доведенні підготовленою водою та СО₂ до кондицій,характерних для того або іншого сорту пива.