Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Материально-сырьевые расчеты пищевых производств. Учебное пособие
.pdf
2.1. Продуктовый расчет производства пива
100
100
Существуют различные способы выполнения материальных расчетов.
Можно использовать универсальные формулы, пригодные для любой
рецептуры и необходимые для расчета производственные нормативы. Так как
продуктовый расчет производства пива обычно ведут на единицу готовой
продукции (дал пива), использование данного способа требует пересчета
результатов ряда приводимых формул на декалитр пива.
Необходимыми исходными данными для расчета являются состав
сырья, его экстрактивность и влажность, степень сбраживания, а также
показатели пива: концентрация экстрактивных веществ, содержание алкоголя
и углекислоты.
Потребное количество сырья на 1 дал пива может быть рассчитано по
формуле
G
dC
100
1010096.0
, (2.1)
ППE
обэ
где G – расход сырья на 1 дал пива, кг;
С – концентрация экстрактивных веществ в начальном сусле, % по массе;
d – относительная плотность сусла, кг/л (табл. 2.2);
0,96 – коэффициент, учитывающий уменьшение объема горячего сусла
при охлаждении;
Е – экстрактивность сырья, %;
Пэ – потери экстрактивных веществ в варнице, % по массе;
Поб – объемные потери продукта, % от объема горячего сусла.
Концентрация начального сусла С для каждого сорта пива обусловлена
стандартом или техническими условиями, относительная плотность сусла
находится из таблиц по его концентрации. При использовании для варки пива
нескольких видов сырья с различной экстрактивностью определяют
средневзвешенную экстрактивность:
Р
1
ЕЕ , (2.2)
1
Р
2
...
Е
2
где Е1, Е2 – экстрактивность видов сырья, составляющих засыпь;
Р1, Р2 – проценты этих видов сырья в составе засыпи, установленные
рецептурой.
31
Экстрактивность используемых видов сырья при фактической
100
влажности определяют по формуле
Е
СВi
Е . (2.3)
i
W100
i
В табл. 2.1 приведены характеристики некоторых видов сырья.
Таблица 2.1. Характеристики сырья для производства пива
Сырье Экстрактивность на сухое в-во, % Влажность, %
Солод светлый (ячменный)
70–78 4–6
Солод темный 68–72 4–6
Солод карамельный 60–68 3–5
Ячмень 66–70 12–14
Рис (крупа, сечка) 80–90 5–12
Таблица 2.2. Содержание экстрактивных веществ и плотность сусла
Концентрация
сусла, %, г/100г
Относительная
плотность
d
20
, кг/л
20
Концентрация
сусла, %, г/100г
Относительная
плотность
d
20
, кг/л
20
0,000 1,0000 13,003 1,0526
8,000 1,0318 14,004 1,0568
9,000 1,0359 15,009 1,0615
10,000 1,0400 16,007 1,0654
11,004 1,0442 18,015 1,0742
12,007 1,0484 20,007 1,0830
Потери экстрактивных веществ в варнице Пэ зависят от качества
используемого сырья и от работы варницы и принимаются по практическим
данным. Объемные потери Поб могут быть приняты по практическим данным
завода. В зависимости от концентрации начального сусла С (поступающего
после варки на брожение) они могут приняты по табл. 2.3.
Таблица 2.3. Концентрации экстрактивных веществ и объемные потери сусла
С, % 11 12 13 14,5 15 20
Поб, % 10,8 12,8 14,3 15,2 15,6 17,1
32
Расчет воды для затирания 100 кг зернопродуктов производят по формуле
100
В
С
СПЕ
1
, (2.4)
05,1
где В – количество воды, потребное для затирания 100 кг зернопродуктов, л;
Е – экстрактивность зернопродуктов, % к массе (в кг/100 кг сырья);
П – потери экстрактивных веществ в дробине, % к массе сырья;
С – концентрация начального сусла, % к массе;
С1 – концентрация первого сусла (экстракта), С1 = 1,2 С;
1,05 – коэффициент, учитывающий испарение части воды при кипячении
отвара.
Объемная доля заторной массы, отбираемая для отварки и кипячения:
, (2.5)
12
tk100tt
1
где – часть заторной массы, отбираемая для отварки;
t1 – температура основной массы затора к моменту перекачки отварки;
t2 – температура всей массы затора после перекачки отварки;
k – коэффициент, учитывающий понижение температуры отварной массы
и изменение её объёма за счет испарения воды при кипячении; для
производственных расчетов принимается k = 0,9–0,95.
В сусловарочный котел поступает всё первое сусло и часть промывных
вод дробины. Начальная концентрация сусла С2 в сусловарочном котле
определяется с учетом испарительной способности сусловарочных котлов
(8–12 % в час от исходного объема сусла) и продолжительности кипячения
(1,5–2,5 часа в зависимости от сорта пива):
С
1
2
100
К
d
, (2.6)
С
d
и
где С2 – концентрация сусла в конце набора перед варкой, % по массе;
К – испарительная способность сусловарочного котла в час, % от объёма
исходного сусла;
τ – продолжительность варки сусла, ч;
С – концентрация сусла в конце варки, % по массе;
d – относительная плотность начального сусла (после варки);
dи – относительная плотность исходного сусла (перед варкой).
33
На практике разность концентраций
не превышает 2 %, а
СС
2
отношение d/ dи = 1,008.
Ожидаемый выход горячего охмеленного сусла из 100 кг сырья:
100
ПЕ
V
c
э
dС
, (2.7)
96,0
где Vc – объем горячего сусла в сусловарочном котле в конце варки с хмелем, л;
Е – экстрактивность используемого сырья, % по массе;
Пэ – потери экстрактивных веществ в варнице, % по массе;
С – концентрация охмеленного сусла, % по массе;
d – относительная плотность сусла, кг/л;
0,96 – поправочный коэффициент на расширение объема сусла за счет
нагревания.
Расход воды для промывания хмелевой дробины принимается равным
количеству воды, испаряемой при охлаждении сусла:
С
d
100
, (2.8)
d
охох
1W
C
где W – количество испаряющейся воды, % по массе сусла;
С – концентрация начального сусла, % по массе;
d – плотность начального сусла, кг/л;
Сох – концентрация охлажденного сусла, % по массе;
d
– плотность охлажденного сусла, кг/л.
ох
В зависимости от способа охлаждения концентрация сусла повышается
на 0,2–0,6 %.
Норма внесения сухого хмелепродукта на 1 дал горячего суcла (в г/дал):
4
10
Г
H
1
х
, (2.9)
)100()1(
W
х
где Гх – величина горечи хмеля (по рецептуре), г СВ /дал;
(α + 1) – содержание горечи в хмеле, % к массе сухих веществ;
α – массовая доля α - кислот в сухом веществе;
Wх – массовая доля влаги в хмелепродукте, %.
34
Количество сухого прессованного хмеля на 1 дал готового пива с
С
100
С
учетом предельно допустимых потерь по жидкой фазе (Пж, %):
Н2 = Н1 ∙ 100 / (100 – Пж) . (2.10)
Определение требуемой степени сбраживания:
еС
S , (2.11)
100
где S – степень сбраживания, % по массе;
С – концентрация экстрактивных веществ в начальном сусле, % по массе;
е – концентрация экстрактивных веществ в пиве, % по массе.
Величина С установлена для каждого сорта стандартом, а величину е
вычисляют по формуле Баллинга:
100)0665,2(
С
ea
а
,
)0665,1100(
где а – концентрация алкоголя в пиве, % по массе.
Отсюда следует
0665,1
e
С . (2.12)
aС
a
0665,2
Но, так как в процессе дображивания сбраживается ещё 0,2–0,6 %
экстрактивных веществ, действительный экстракт молодого пива должен
быть больше лагерного, а действительная степень сбраживания молодого
пива меньше:
е
= е + С3 , (2.13)
11
еС
11
100
S , (2.14)
1
где е11 – действительный экстракт (концентрация) молодого пива, %;
С3 = 0,2–0,6 %;
S1 – действительная степень сбраживания молодого пива.
Норма внесения пивных дрожжей на брожение составляет 0,6–1,2 л/гл
(на гектолитр сусла), при этом 1 мл посевного материала содержит (7-10) ∙ 106
клеток. Разведение дрожжей в виде чистой культуры осуществляют в
отделении дрожжегенерации, где происходит выращивание дрожжей на
35
стерильном аэрированном сусле в несколько ступеней, в зависимости от
С12H22O11 +
H2O = 4 C2H5OH
+ 4
CO2 . м.в. = 342
18
184
176
мощности конкретного производства. В дальнейшем дрожжи в производстве
используются несколько раз, и после каждого производственного цикла их
промывают и активируют, прежде чем снова ввести в процесс, что
осуществляется в порядке, установленном производственным регламентом.
Количество углекислого газа и алкоголя, образующихся при
сбраживании пивного сусла, может быть рассчитано следующим образом.
Принимают для расчета, что сбраживаемый экстракт является мальтозой.
Тогда можно записать уравнение реакции спиртового брожения:
Теоретический (максимальный) выход из 342 г мальтозы составит 176 г
СО2 и 184 г этилового спирта. При расходе зернопродуктов G (кг) на
приготовление заданного количества пива (дал) и выходе экстракта Е
(экстрактивность, %) количество экстрагируемых веществ в сусле составит
(G∙Е/100) кг. Если степень сбраживания S, то для получения пива будет
сброжено экстракта (мальтозы) G∙(Е/100)∙(S/100) кг.
Составляем пропорцию:
из 342 г мальтозы образуется 176 г СО2 ,
из G∙(Е/100)∙(S/100) кг мальтозы –
Ì
кг СО2 ,
ÑÎ
2
откуда
М = G∙Е∙S /19432 . (2.15)
СО
2
Объем углекислого газа:
где
V = G∙Е∙S /(19432∙
СО
2
– плотность углекислого газа, кг/м3.
СО
2
), (2.16)
СО
2
S – степень сбраживания, % (50–60).
Аналогично получаем соотношения для этилового спирта:
= G∙Е∙S/18587 , (2.17)
СЭМ.
= G∙Е∙S/(18587∙
СЭV.
36
) . (2.18)
СЭ.
Реальные значения приведенных величин несколько иные вследствие
расхода субстрата на протекающие биохимические процессы, что
учитывается в производственных нормативах.
Материально-сырьевые расчеты также могут выполняться на 100
кг зернопродуктов, расходуемых для каждого наименования пива, с
последующим пересчетом на 1 дал или на объем выпуска продукции.
Исходными данными являются характеристики зернопродуктов и нормативы
производственных потерь. Нормативы потерь на различных стадиях
производства зависят от сорта пива.
2.2. Расчет производства пива по производственной рецептуре
Пример 2.1. Расчет производства пива «Московское» (согласно
производственной рецептуре на 100 кг зернового сырья).
Таблица 2.4. Характеристика сырья для производства пива «Московское»
Сырье Влажность, %
Светлый солод 5,4
Рисовая крупа 15,0
Экстрактивность на сухое вещество, %
77,0
85,0
Таблица 2.5. Потери по стадиям производства пива «Московское»
Стадия производства Потери
В варочном цехе экстракта в солодовой дробине Пэ, % к массе
зернопродуктов
В варочном цехе в хмелевой дробине на стадии осветления и
охлаждения сусла Пох, % к объему горячего сусла
В бродильном цехе (от аппаратов бродильных до дображивания) Пбр,
% к объему холодного сусла
В цехе дображивания и фильтрования Пдф, % к объему молодого пива
При розливе П
, % к объему фильтрованного пива в бутылки
роз
1. Определение выхода экстракта в варочном цехе из 100 кг зернового
2,8
6,0
2,3
2,7
2,0
сырья
Пиво «Московское» приготовляется из 80 % светлого солода и 20 %
рисовой крупы, следовательно, в 100 кг исходных зернопродуктов
содержится светлого солода Gс = 80 кг и рисовой крупы G
= 20 кг, а потери
р.к
солода при полировке к массе сырья Пп = 0,5 %.
37
Масса полированного солода, кг:
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
=
100псПG
, (2.19)
G
п.с
)5,0100(80
G
п.с
=
При влажности солода Wс = 5,4 % и рисовой крупы W
масса сухих веществ в солоде, кг:
100
св
G
, (2.20)
с
св
G
c
WG
cпс
4.51005,79
Масса сухих веществ в рисовой крупе:
100
WG
св
G
, (2.21)
.
кр
св
G 17
рк
ркрк
)15100(20
кг.
Экстрактивность солода Эс = 77 % и рисовой крупы Э
2,75
5,79
кг.
кг.
= 15 % (табл. 2.4)
р.к
= 85 % на сухое
р.к
вещество (табл. 2.4).
Масса экстрактивных веществ в солоде:
св
эв
G
G 9,57
c
, (2.22)
с
эв
с
Масса экстрактивных веществ в рисовой крупе:
св
рк
эв
G
, (2.23)
рк
эв
G 45,14
рк
8517
Общая масса сухих веществ, кг:
G
G 2,920,172,75
с
ом
св
ом
св
св
Общая масса экстрактивных веществ:
эв
эв
G
G 35,7245,149,57
с
ом
эв
ом
ЭG
с
772,75
ЭG
рк
св
GG
рк
кг.
кг.
, (2.24)
кг.
эв
, (2.25)
GG
рк
кг.
38
Потери экстракта в дробине Пэ = 2,8 % к массе зернопродуктов (табл. 2.5),
100
100
е
10
d
тогда масса сухих веществ экстракта в дробине G
ПG
G
п.э
=
э
, (2.26)
8,2100
8,2
G
п.э
=
кг.
В сусло перейдет масса экстрактивных веществ, кг:
эв
Эс = G
ом
G
, (2.27)
пэ
Эс = 72,35-2,8 = 69,55 кг.
Масса сухих веществ, остающихся в дробине, кг:
G
св
др
св
ом
ЭG
,
с
(2.28)
G
св
др
65,2255,692,92
кг.
2. Определение количества промежуточных продуктов
п.э
, кг:
Горячее сусло. Масса экстрактивных веществ, перешедших в сусло
Эс = 69,55 кг.
Масса сусла, кг:
Эс100
Gс =
, (2.29)
где Gс – масса горячего сусла, кг;
е – массовая доля сухих веществ в начальном сусле, %.
Gс = 69,55∙100/13 = 535 кг.
Объем сусла при 20 ºС, дал:
G
Vс =
c
, (2.30)
где Vс – количество горячего сусла, дал;
d – относительная плотность сусла при 20 ºС;
10 – коэффициент перевода в дал.
Vс = 535/(1,0526∙10) = 50,83 дал.
Коэффициент объемного расширения при нагревании сусла до 100 ºС
равен 1,04. С учетом этого коэффициента объем горячего сусла для пива, дал:
39
V
100
100
100
100
100
100
100
100
= Vс ∙ 1,04 = 50,83∙1,04 = 52,86 дал. (2.31)
г.с
Холодное сусло. Объем холодного сусла для пива, дал:
V
100
.
.
сх
ПV
охсг
, (2.32)
где Пох – потери сусла в хмелевой дробине на стадии осветления и охлаждения, %,
Пох = 6,0 % (табл. 2.5).
V 69,49
.
сх
)6100(86,52
дал.
Молодое пиво. Объем холодного пива при сбраживании периодическим
способом, дал:
)100(
ПV
, (2.33)
V
м.п
. брсх
=
где Пбр – потери в бродильном цехе, %, Пбр = 2,3 % (табл. 2.5).
V 55,48
.
пм
)3,2100(69,49
дал.
Фильтрованное пиво. Объем фильтрованного пива, дал:
где П
где П
)100(
ПV
V
=
ф.п
– потери при дображивании и фильтровании, %, П
д.ф
.. фдпм
, (2.34)
)7,2100(55,48
24,47
V
ф.п
=
дал.
Готовое пиво. Объем готового пива, дал:
)100(
=
. розпф
V
гот
– потери при розливе в бутылки, %, П
роз
ПV
, (2.35)
= 2,0 % (табл. 2.5).
роз
)0,2100(24,47
3,46
V
гот
=
дал.
Общие видимые потери по жидкой фазе составят:
П
= Vс – V
вид
= 52,86 – 46,30 = 6,56 дал.
гот
= 2,7 % (табл. 2.5).
д.ф
Относительные общие видимые потери, %:
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]