Технология отрасли (Технология бродильных производств). Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ФГБОУ ВО

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

А. Н. ЯКОВЛЕВ, А. Е. ЧУСОВА, Т. И. РОМАНЮК, Н. В. ЗУЕВА, С. Ф. ЯКОВЛЕВА

ТЕХНОЛОГИЯ ОТРАСЛИ (Технология бродильных производств)

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

ВОРОНЕЖ

2021

1

УДК 663.15 (075.8) ББК Л 876-6

Т38

Научный редактор профессор Г. В. АГАФОНОВ

Р е ц е н з е н т ы:

проф. кафедры коммерции и товароведения Воронежского филиала РЭУ им. В. Г. Плеханова К.К. ПОЛЯНСКИЙ;

генеральный директор А. М. ДОЛГОВ (ООО «Биохим»)

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Воронежского государственного университета инженерных технологий

Технология отрасли(Технология бродильных произТ38 водств) [Текст] : учеб. пособие / А. Н. Яковлев, А. Е. Чусова, Т. И. Романюк [и др.]; Воронеж. гос. ун-т инж. технол. – Воро-

неж : ВГУИТ, 2021. – 131 с. ISBN 978-5-00032-551-3

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 19.03.02 - «Продукты питания из растительного сырья» для закрепления теоретических знаний по дисциплине «Технология бродильных и сахаристых производств», относящейся к части, формируемой участниками образовательных отношений (профессиональный модуль) блока 1. Оно формирует практические навыки по методикам анализа органолептических и физико-химических показателей основного сырья, полупродуктов и продуктов

спиртового, пиво аренного, дрожжевого, ликеро-водочного и безалкогольного производств.

ISBN 978-5-00032-551-3

©Яковлев А. Н., Чусова А. Е., Романюк Т. И, Зуева Н. В., Яковлева С. Ф., 2021

©ФГБОУ ВО «Воронеж. гос.

ун-т инж. технол.», 2021

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежского государственного университета инженерных технологий, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия университета запрещается.

2

ОТ АВТОРОВ

Получение качественной продукции – одна из основных проблем, стоящих перед предприятиями бродильной промышленности. Для создания современных и совершенствования существующих технологий получения алкогольной, слабоалкогольной и безалкогольной продукции требуется развитие исследований в области разработки новых решений и оборудования, методов анализа и системы управления качеством.

Химико-технологический контроль необходим на всех этапах производства. На предприятиях следят за качеством сырья и вспомогательных материалов, поступающих на заводы, а также анализируют полупродукты и готовые продукты. От правильного проведения отдельных стадий процесса зависит качество конечного продукта.

В лабораторном практикуме изложены технологические стадии производства, а также органолептические и физикохимические свойства основных полупродуктов и готовой продукции, даны принципы установления строения отдельных компонентов, их функции и взаимосвязи с другими компонентами. Приведены сведения о существующих методиках анализа качественных показателей сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.

3

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Вхимических лабораториях проводятся работы, связанные

сприменением различных химических веществ, которые могут

оказывать вредное воздействие на организм человека или обладают огне- и взрывоопасными свойствами. Кроме того, неосторожное обращение с различными электрическими приборами и оборудованием создает опасность поражения электрическим током. Поэтому перед началом работы проводится инструктаж по технике безопасности.

1. Все студенты должны работать в халатах. Волосы должны быть подобраны. Все личные вещи студентов должны находиться в специально отведенном для этого месте. Принимать пищу разрешается лишь в строго определенных местах. Пользоваться для этих целей лабораторной посудой недопустимо.

2.В лаборатории должны иметься аптечка и средства пожарной безопасности. Все эторазмещают увхода в доступном месте.

3.Каждый студент должен выполнять только одну работу. Запрещаетсяработать без преподавателя.

4.При работе с химическими реактивами следует избегать попадания их на руки. Во время работы нельзя касаться руками лица и глаз. По окончании работы тщательно моют руки с мылом

ивытирают чистым полотенцем.

5.Категорически воспрещается пробовать на вкус любые реактивы. Нюхать химические реактивы нужно очень осторожно,

не наклоняясь над ними и не вдыхая полной грудью. Запрещается пользоваться реактивами, если на них нет соответствующих этикеток.

6. Все опыты можно проводить только в чистой посуде. После окончания каждой работы нужно сразу же тщательно вымыть посуду и высушить на специальном штативе. Запрещается пользоваться при опытах химической посудой с трещинами, отбитыми краями и пр.

4

7.При обращении с химической стеклянной посудой и приборами необходимо соблюдать меры предосторожности. Химическая посуда в большинстве случаев тонкостенная и хрупкая, поэтому при небрежном обращении ееможно разбить и порезаться.

8.Запрещается нагревать и охлаждать любую жидкость в герметически закрытых сосудах. Нельзя герметически закрывать пробкой колбу с горячей жидкостью.

9.Нагревание в стеклянной посуде надо проводить на асбестовой сетке; нагревание на открытом огне допускается только при пользовании специальной посудой, например, колбами

Кьельдаля.

10.Растворы кислот, щелочей, солей необходимо отбирать только специальной пипеткой с резиновой грушей.

11.При использовании концентрированных растворов кислот, щелочей и ядовитых веществ пользуются пипеткой с предохранительным шаром или резиновой грушей во избежание попа-

дания жидкости в полость рта.

12. Для отбора сыпучих едких и ядовитых веществ используют щипцы, шпатели, совочки и пр. Проводить отбор незащищенными руками недопустимо.

13. Концентрированные растворы нельзя выливать в раковину. Эти растворы сливают в специальную керамическую посуду в отведенных для этого местах.

14. Пары ртути очень ядовиты, поэтому следует быть очень осторожными с приборами, заполненными ртутью. Случайно пролитую ртуть немедленно тщательно собирают с помощью стеклянной ловушки с надетой на нее резиновой грушей. На поверхность, загрязненную мелкими капельками ртути, наносят раствор хлорного железа, мягкой кистью или щеткой смешивая его с капельками ртути.

15. Работы, связанные со сжиганием анализируемых продуктов, а также с применением вредных, ядовитых, огнеопасных и дымящихся реактивов, а также переливание кислот проводят в вытяжном шкафу.

5

16. Огнеопасные вещества следует нагревать на водяных или других банях с электронагревом, имеющих закрытые обогревающие спирали. Перед началом работы на любом нагревательном приборе проверяют его исправность. Воспрещается пользоваться неисправными приборами.

17. При работе с электронагревательными приборами также необходимо соблюдать определенные меры предосторожности: все электроприборы должны быть заземлены, запрещается переносить включенные электроприборы, включать электроприборы мокрыми руками.

18. При работе с газовыми горелками следят за тем, чтобы сжигание газа было полным (голубое пламя) и чтобы он не попадал в помещение. Работать с горелками и электронагревательными приборами можно только на столах (или специальных подставках), покрытых огнеупорными материалами (керамические плитки, асбест).

19. Работа с центрифугой. Пробирки для центрифуг после наполнения жидкостью должны иметь одинаковую массу. Пробирки наполняют так, чтобы расстояние от края до уровня жидкости было не менее 10 мм. Центрифугу следует пускать не сразу на полный ход, а постепенно. За центрифугой следует постоянно наблюдать, недопустимо загрязнение ее, в особенности движущихся частей. После выключения центрифуге дают остановиться самой и только после этого вынимают пробирки.

6

Лабораторная работа № 1.

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ВЫХОД ЭКСТРАКТА ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ ПИВНОГО СУСЛА

Цель работы: освоение в лабораторных условиях основных технологических стадий приготовления пивного сусла: затирания, фильтрации, кипячения сусла с хмелем.

Оборудование и материалы: заторный стакан, конические колбы, химические стаканы, воронки для фильтрования, пикнометры, ультратермостат, термометры, молочная кислота, хмель, пивоваренный солод, ячмень.

Теоретические сведения

Затирание - это смешивание дроблёного солода и несоложеного сырья с водой, нагрев и выдержка полученной смеси по определённому режиму. Смесь дроблёных зернопродуктов называют затором. Массу зернопродуктов, загружаемую в заторный котёл, называют засыпью. Количество воды, расходуемое на приготовление затора, называют наливом. Цель затирания – это экстрагирование растворимых веществ солода и несоложеного сырья и превращение под действием ферментов большой части нерастворимых веществ в растворимые. Вещества, перешедшие в раствор при затирании, называются экстрактом, а раствор экстрагируемых веществ, получаемый при фильтрации затора, - пивным суслом.

Основные аппараты для приготовления пивного сусла: заторный, фильтрационный и сусловарочный. Они соединены трубопроводом в единую систему, называемую варочным агрегатом. В зависимости от числа основных аппаратов различают варочные агрегаты 2-посудные, 4- и 6-посудные. Четырехпосудные варочные агрегаты состоят из двух заторных, одного фильтрационного и одного сусловарочного аппарата. В одном из заторных аппаратов проводят затирание солода и несоложеного материала и осахаривание затора, в другом - нагревание и кипячение части затор-

7

ной массы. Оба заторных аппарата совершенно одинаковы, что позволяет маневрировать ими при работе. Все аппараты варочного агрегата размещены на одной горизонтальной площадке, а фильтрационный аппарат выше, что позволяет обеспечить сток отфильтрованного сусла в сусловарочный аппарат.

В пивоварении применяется 2 способа затирания: настойный и отварочный. При настойном способе дроблёный солод смешивают с тёплой водой и медленно подогревают по температурному графику до полного осахаривания. При отварочном способе дроблёный солод и несоложеный зерновой материал смесмешивают с водой, а затем в дальнейшем отбирают часть затора в другой заторный аппарат для нагревания, осахаривания и кипячения. Отобранную часть называютотваркой, ее после кипячения возвращают обратно в затор для дальнейшей ферментативной обработки.

На отварку отбирают густую часть затора, так как цель отварки - разваривание плохо растворимых при солодоращении компонентов сырья и клейстеризация крахмала. Выход экстракта при настойном способе затирания меньше, чем при отварном, но в заторе лучше сохраняются до фильтрования амилолитические и протеолитические ферменты и поэтому в сусле содержится больше аминокислот и мальтозы, меньше декстринов. В результате чего она сильнее сбраживается.

В зависимости от числа отварок различают 1- и 2-отварочный способы затирания. Одноотварочный способ применяют только при переработке хорошо растворимого солода с высокой осахаривающей способностью. Двухотварочные способы наиболее распространены. Этим способом можно переработать солод различного качества при определенных температурных режимах.

Предварительно проводят дробление солода, ячменя, рисовой крупы на лабораторной мельнице для получения помола примерно следующего состава (%):

-муки 20 ... 30;

-крупки 50 ... 60;

-шелухи – 20.

8

Количество зерноприпасов и объем воды Н, дм3, набираемой при затирании, определяют, исходя из сорта получаемого пива, и рассчитывают по формуле

H = Э× (100- m) , m

где Э – ожидаемый выход экстракта, %; т – требуемая массовая доля сухих веществ (СВ) в первом сусле, %.

Молочную кислоту при подкислении затора добавляют с таким расчетом, чтобы показатель щелочности воды Пщ был доведен до 1,0.

Расчет массы молочной кислоты c массовой долей 40 %, Q проводят по формуле

где Q – масса молочной кислоты с массовой долей 40 %, кг;

D – разница между щелочностью воды и содержанием в ней кальция, ммоль/дм3; Э – эквивалент молочной кислоты (90); d – относительная плотность молочной кислоты (1,1); 2,5 – коэффициент пересчета массовой доли молочной кислоты из 100 в 40 %; 5 000 – объем воды в расчете на 1 т зернопродуктов, дм3; 1 000 000 – перевод мг в кг.

Порядок выполнения работы

Затирание сырья может быть проведено по одному из нижеприведенных способов в зависимости от требуемых показателей пива и с учетом качественных показателей солода.

Настойный способ затирания

Затирание ведут по следующему режиму: выдержка при 40 °С – 30 мин; подогрев до 52 °С – 12 мин; выдержка при 52 °С – 30 мин; подогрев до 63 °С – 11 мин; выдержка при 63 °С – 30 мин; подогрев до 70 °С – 7 мин; выдержка при 70 °С – 30 мин; подогрев до72 °С – 2 мин;выдержка при 72 °С – дополного осахаривания.

9

Справка. Этот способ затирания предпочтителен и экономически эффективен при соблюдении технологических требований и используется при переработке до 20 % несоложеного сырья и для пива с массовой долей СВв начальном сусле 11-13 %.

Отварочный способ затирания

В заторный стакан набирают около половины всей воды, необходимой для затирания, засыпают дробленый солод (100 г) и добавляют остальное количество воды. Режимы отварочных способов затирания приведены в табл. 1.

10