Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологическое проектирование производства пива. Учебное пособие
.pdf
81
Так как для сбраживания пивного сусла будут использоваться ЦКТ, необходимы дрожжи, выдерживающие резкие перепады давления и температуры, поэтому на основании проведенного анализа надо выбрать расу дрожжей RH рода Saccharomyces
вида cerevisi ae .
Процесс брожения в ЦКБА будем вести по теплому режиму, который протекает по следующему графику: 10-12 ˚С в
начале брожения; 14˚С - максимальная температура брожения;
1-3˚С- температура в конце брожения и созревания пива.
Для разведения чистой культуры дрожжей применяют два
способа: разведение дрожжей в одном танке и ассимиляционный
способ. Преимущества способа разведения дрожжей в одном
танке:
– благодаря постоянной аэрации можно за короткое время
получать исключительно чистые и активные дрожжи;
– благодаря отсутствию соединительных трубопроводов
значительно снижается опасность попадания посторонней микрофлоры;
– исключена возможность дегенерации дрожжей;
– более дешевый способ.
Недостатки:
– продолжительность накопления чистой культуры
дрожжей за 2,5…3,0 сут;
– частое размножение чистой культуры в лабораторных
условиях;
Преимущества ассимиляционного способа:
– короткие сроки получения чистой культуры;
– заметное снижение содержания мертвых клеток ниже
уровня 3 %;
– возможность снижения концентрации дрожжей при
внесении в сусло до 10…15 млн клеток/см3;
– более низкий уровень рН;
– сокращение времени восстановления диацетила;
– сокращение продолжительности брожения и созревания
на 1 сут;
82
– улучшение биологической стойкости пива;
– улучшение качества;
– экономия электроэнергии;
Недостатки:
– увеличение количества съемных дрожжей и дрожжевого
пива, которое необходимо от них отделять;
– повышенные затраты.
В целях повышения эффективности производства и производительности отделения чистой культуры дрожжей надо выбрать ассимиляционный способ разведения дрожжей.
Разведение чистой культуры дрожжей ассимиляционным
способом осуществляют в установке, состоящей из стерилизатора
сусла, пропагатора, колбы Карлсберга. Достоинством этой установки является высокая концентрация дрожжевых клеток
(130 млн клеток/см³) за счёт применения интенсивной аэрации
стерильным сжатым воздухом; возможность автоматизации. К
недостаткам можно отнести относительно высокую стоимость и
повышенные требования к квалификации специалистов.
2.5.5. Цех фильтрации
Существует несколько способов осветления пива. Основными способами являются фильтрование в центробежных сепараторах, на диатомитовых (кизельгуровых) фильтрах, рамных
фильтр-прессах с применением стерилизующего и осветляющего
фильтр-картона. Возможно сочетание этих видов фильтрования.
Сепарационный метод осветления не имеет адсорбционного действия и не изменяет химического состава пива, обеспечивает нормативную степень осветления и биологическую стойкость,
позволяет быстро переходить с одного сорта пива на другой. Однако в сепараторе качество осветления хуже, чем в других аппаратах, коллоидная стойкость пива невысокая, велики потери растворенной в пиве углекислоты, процесс эксплуатации энергоемок
и сложен.
Использование диатомитовых фильтров позволяет улуч-
шить качество осветления, однако готовое пиво имеет невысокую
83
биологическую стойкость. Диатомитовый фильтр имеет высокое
энергопотребление, стоимость кизельгура довольно высокая, высока и стоимость его утилизации. Кизельгуровые фильтры бывают двух видов: с горизонтальными и вертикальными фильтрующими элементами. Для фильтрования через диатомит хорошо
зарекомендовал себя фильтр с горизонтальными фильтрующими
элементами, представляющими собой сетку, натянутую на прочное основание. На сетку последовательно намывают сначала
опорный, а затем фильтрующий слой диатомита. Эти фильтры
могут работать при гидравлических ударах. Фильтры с вертикальными патронами более производительные, требуют меньше
кизельгура, но при прекращении непрерывного поступления пива
возможно нарушение целостности нанесенного фильтрующего
слоя. Лучше использовать фильтры с горизонтальными ситами,
как наиболее надежные в отношении процесса фильтрования
пива.
Для повышения коллоидной стойкости пива проводят его
стабилизацию в установке, содержащей суспензию поливинилполипирроллидон (ПВПП). ПВПП имеет трехмерную структуру и
адсобрирует на своей поверхности дубильные (фенольные) соединения путем образования с ними водородных связей. ПВПП
не оказывает отрицательного влияния на качество пива, его применение снижает вероятность образования в пиве окисленных
полифенолов, ответственных за усиление цвета и горечи, его
можно регенерировать и многократно использовать.
Для полного осветления пива лучше всего использовать
следующую схему фильтрации: сепаратор, диатомитовый фильтр,
фильтр с ПВПП. Указанная схема используется в данном
примере.
Для повышения биологической стойкости пива и, как
следствие, срока годности продукта, можно использовать пастеризацию пива, патронные обеспложивающие фильтры, а также
применять консерванты.
Преимущества пастеризации:
– невысокая стоимость;
84
– легкость обслуживания пастеризационной установки.
Недостаток – отрицательное влияние на вкус, цвет и кол-
лоидную стойкость пива.
Преимущества стерилизующей фильтрации:
– хорошее удаление микроорганизмов;
– отсутствие влияния на качественные показатели пива.
Недостатки:
– относительно высокая стоимость мембранного
оборудования;
– повышенная восприимчивость пива к повторной бакте-
риальной обсемененности.
Пастеризация бывает двух видов: в потоке и туннельной.
При использовании пастеризации в потоке благодаря перекрещиванию потоков пива можно возвращать до 96 % затрачиваемой
энергии; процесс длится около 2 мин и оказывает незначительное
влияние на качество пива. Недостатками этого способа является
возможное повторное инфицирование пива при розливе, кроме
того, способ предъявляет серьезные требования к чистоте бутылок и оборудованию линий розлива. При туннельной пастеризации обработке подвергаются и бутылки, и кронен-пробки, но расход электроэнергии высок, требуется большая производственная
площадь, длительная тепловая обработка отрицательно влияет на
качество пива, возможен термический бой бутылок вследствие
увеличения давления диоксида углерода.
Стерилизующую фильтрацию можно осуществлять через
фильтровальный картон или мембрану. Стерилизующее фильтрование через картон хорошо удаляет микроорганизмы, относительно недорого. К недостаткам относят трудоемкость обслуживания, потребность в большой производственной площади, сложность автоматизации и чувствительность к высокой бактериальной обсеменности и концентрации твердых частиц в пиве. Мембранное фильтрование пива дает возможность избирательного
удаления частиц (сначала крупных, затем мелких) за счет использования предварительной и основной фильтрации, позволяет удалить более 99 % микроорганизмов из пива. Однако для осуществления мембранного фильтрования пива необходимо тщательное
85
предварительное его осветление, большинство мембран невозможно регенерировать к тому же мембранное оборудование имеет высокую стоимость.
В проекте предусмотрена пастеризация пива в пластинчатом пастеризаторе при 72-74 ˚С в течение 30-40 с с последующим
охлаждением до 0˚С.
2.5.6. Цех розлива
Пиво насыщается углекислотой в процессе брожения и дображивания. Массовая доля растворенной углекислоты в пиве
должна быть не менее 0,40 %. Потери растворенной углекислоты
возможны при фильтровании, а также в случае неполадок в уплотнениях арматуры. Для нормализации качества готового пива
его подвергают карбонизации. Следовательно, после рамного
фильтра надо установить карбонизатор.
Пиво представляет собой жидкость, пересыщенную углекислотой. При переходе пива из статического состояния в аппаратах для дображивания к подвижному состоянию в насосах,
фильтрах и пивопроводах его способность удерживать растворенную углекислоту понижается. Для восстановления ранее достигнутого пересыщения диоксидом углерода необходимо выдерживать осветленное пиво в течение 4 -12 ч под давлением не менее 0,1 МПа и температуре 0-1˚С. С этой целью используют
сборники готового пива.
Розлив пива может осуществляться в стеклянные и ПЭТбутылки, алюминиевые банки и кеги. Стеклянные бутылки темно-коричневого цвета во многих отношениях являются идеальным упаковочным материалом. Они нейтрально воздействуют на
вкус пива, позволяют сохранить качество пива в течение продолжительного времени. Коричневое стекло термостойкое, газо- и
светонепроницаемое, не деформируется. Недостатки: довольно
тяжелое, бьющийся материал, создающий проблемы при удалении стеклобоя.
При розливе в ПЭТ-бутылки стеклобой отсутствует, бутылки имеют малую массу, удобно укупориваются винтовыми
колпачками, возможно бесклеевое этикетирование, отсутствует
86
бутылкомоечная машина. Однако возможны деформации при выдуве или транспортировке, они газо- и светопроницаемы, чувствительны к высокой температуре.
Преимущества розлива в банки: отсутствие боя, газо- и
светонепроницаемость, беспроблемная утилизация. Недостатки:
легкая деформируемость вследствие чего могут возникнуть проблемы при наполнении, возможность инфицирования пива при
транспортировке открытых банок.
Розлив пива в кеги позволяет увеличить рынок сбыта продукции, материал тары не влияет на качество пива, кеги имеют
высокую прочность и долговечность, удобство при розничной
продаже. При использовании кег необходимо более тщательная
санитарная обработка, особенно внутренней поверхности, пиво,
розлитое в кеги, имеет короткий срок хранения.
Розлив пива будем осуществлять на автоматизированных
линиях розлива с механизацией погрузочно-разгрузочных работ в
складах пустой посуды и готовой продукции.
2.5.7. Станция CIP
Для поддержания нормального санитарного состояния и
микробиологической чистоты пивоваренного производства используют мойку и дезинфекцию в системе CIP (то есть безразборную мойку).
Проектом предусмотрено наличие моющих головок во
всех аппаратах, включенных в цикл CIP. Станции CIP надо установить на каждом производственном участке завода, а именно: в
варочном цехе, в бродильном и фильтрационном отделениях, в
дрожжевом отделении и в цехе розлива.
Приготовление 2 %-ого раствора щелочи для мойки бутылок и кег осуществляется в цехе розлива, где для этого предусмотрены специальные емкости. В целях сокращения расхода
щелочного раствора на мойку бутылок, а также выхода более
экологически чистых сточных вод проектом предусмотрен сборник для отстаивания щелочного раствора с целью его повторного
использования для мойки бутылок в бутылкомоечной машине.
87
2.5.8. Цех водоподготовки
Воду, используемую для приготовления пива, целесообразно подвергать обработке. Выбор способа водоподготовки зависит от состава исходной воды. Для обеспечения этих требований воду подвергают фильтрации, умягчению, обработке активным углем, стерилизации и деаэрации.
Способы удаления взвешенных частиц включают отстаивание и фильтрование через насыпные фильтры (песочные,
угольно-песочные, многослойные, глубинные, с применением
зернистых загрузок ( Birm, Greensa nd).
Оборудование для отстаивания простое в конструкции и
недорогое, но оно имеет низкую производительность, занимает
большую производственную площадь и способно удалить лишь
60-70 % от общего количества взвешенных частиц.
Преимущества фильтрования: хорошее удаление взвесей,
высокая производительность и возможность регенерации, недостаток – относительно высокая стоимость. Для пивоварения имеет
большое значение удаление солей железа и марганца. С этой целью можно использовать окисление ионов железа и марганца с
последующим фильтрованием. Окислителями могут быть кислород воздуха, хлор, озон, перманганат калия, зернистые загрузки
Birm (синтетический алюмосиликатный сорбент с нанесенным
катализатором из оксидов марганца), Greensand (водный алюмосиликат железа - глауконит, содержащий калий и марганец, с
нанесенным ионным методом катализатором диоксидом
марганца).
Использование озона достаточно дорого и малоэффективно, хлор взрывоопасен, требует последующего дехлорирования и
отрицательно сказывается на вкусовых качествах воды. Применение кислорода неэффективно, а перманганата калия приводит к
длительному образованию хлопьев. Birm подходит для очистки
воды с низким содержанием железа и требует дополнительной
аэрации, Greensand требует большого расхода воды на взрыхление, но обеспечивает более тонкую фильтрацию. Для удаления
взвесей выбираем наиболее эффективный многослойный фильтр,
в котором дополнительно содержится загрузка для обезжелезивания Gree nsan d.
88
Умягчение воды можно осуществлять на основе явлений
ионного обмена, обратного осмоса, а также с помощью последовательной обработки воды на катионо- и анионообменных
смолах.
Преимущества удаления солей жесткости с помощью
ионного обмена:
– эффективное умягчение воды;
– способность эффективной работы при изменяющихся
параметрах питающей воды;
– минимальные капитальные и энергозатраты.
Недостатки:
– высокий расход агрессивных реагентов;
– необходимость нейтрализации регенератов и проблемы
с их сбросом в канализацию;
– эксплуатационные расходы увеличиваются пропорцио-
нально солесодержанию воды.
Преимущества обратного осмоса:
– высокое качество воды;
– минимальное количество реагентов и суммарный сброс
солей в окружающую среду;
– возможность использования концентрата без обработки
для технических целей;
– отсутствие агрессивных реагентов и отсутствие их ней-
трализации.
Недостатки:
– необходимость тщательной предварительной подготовки воды;
– необходимость обеспечения непрерывности работы установки;
– большие капитальные и энергетические затраты;
– большой объем питающей воды и сбрасываемых вод;
– необходимость консервирования мембранных элемен-
тов против микробиологического загрязнения при каждой остановке на продолжительное время;
Преимущества деминерализации воды на катионо- и
анионообменных смолах:
89
– высокое качество воды;
– невысокая стоимость по сравнению с обратным
осмосом.
Недостатки:
– большая занимаемая производственная площадь;
– высокий расход агрессивных реагентов;
– необходимость нейтрализации регенератов и проблемы
с их сбросом в канализацию;
– необходимость последующего дозирования солей (ион-
ного легирования) до необходимой концентрации анионов и катионов в воде.
Для умягчения воды надо использовать
Н-катионирование как наиболее экономичный и в то же время
эффективный способ.
Обеззараживание воды можно производить с помощью
стерилизующего фильтрования, ультрафиолетового облучения,
озонирования и хлорирования.
Преимущества и недостатки стерилизующего фильтрования приведены выше.
Преимущества хлорирования:
– высокая дезинфицирующая способность;
– сохранение активности достаточно длительное время;
– легко дозируется и контролируется.
Недостатки:
– образование токсичных соединений;
– специфический запах воды;
– требует последующей доочистки воды.
Преимущества использования гипохлорита натрия:
– высокая антибактериальная активность;
– широкий спектр пролонгированного бактерицидного
действия.
Недостатки:
– ограниченная стойкость;
– низкое содержание хлора;
– повышенный расход поваренной соли на приготовление
раствора.
90
Преимуществом гипохлорита кальция является более высокая активность хлора, чем у гипохлорита натрия;
Недостаток – сильная щелочная реакция, так как при растворении образуются хлорноватистая кислота и гидроксид
кальция.
Преимущества диоксида хлора:
– сильнее хлора как дезинфицирующее средство и
окислитель;
– отсутствие в воде хлорорганических соединений;
– улучшение органолептических свойств воды.
Недостатки:
– взрывоопасен;
– большая стоимость по сравнению с хлором;
– образование хлоритов и хлоратов.
Преимущества озонирования:
– неспособность к реакциям замещения;
– быстрое разложение в воде, экологическая
безопасность.
Недостатки – сложность и высокая энергозатратность
производства озона, малое последействие (около 30 мин).
Преимущества ультрафиолетового облучения:
– универсальность и эффективность воздействия на различные микроорганизмы;
– экологичность для здоровья человека и окружающей
среды;
– простота обслуживания установки;
– вода не изменяет своих свойств.
Недостатки:
– возможность вторичного заражения;
– малая проницаемость ультрафиолетовых волн сквозь
слой воды;
– возможность выживания и мутаций микроорганизмов.
Для обеззараживания воды надо использовать диоксид
хлора как относительно недорогой и достаточно эффективный
способ.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]