Проект завода по производству светлого пива производительностью 200 тыс. гл. в год

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Выбор и обоснование способов производства продукции

1.1 Выбор и обоснование способов производства светлого пива

1.1. 1 Выбор и обоснование способа дробления зернопродуктов

1.1.2 Выбор и обоснование способа затирания

1.1.3 Выбор и обоснование способа фильтрования затора

1.1.4 Выбор и обоснование способа осветления

2.2 Описание технологической схемы производства светлого пива

2.2.1 Приемка по количеству и качеству

2.2.2 Подработка солода

2.2.3 Взвешивание засыпи

2.2.4 Дробление солода

2.2.5 Несоложенное сырье

2.2.6 Затирание и подкисление

2.2.7 Фильтрование затора

2.2.8 Кипячение сусла с хмелем

2.2.9 Осветление сусла

2.2.10 Охлаждение сусла

2.2.11 Аэрация сусла

2.2.12 Брожение

2.2.13 Дображивание

2.2.14 Фильтрация пива

2.2.15 Хранение в форфасах

2.2.16 Розлив пива

2.2.17 Укупорка

2.2.18 Этикетировка

2.2.19 Бракераж

2.2.20 Укладка в ящики

2.2.21 Формирование поддонов

2.2.22 Подача и хранение в СГП

3. Продуктовые расчеты и материальные балансы

3.1 Определение экстракта в варочном цехе из 100кг зернового сырья.

3.2 Определение компонентов промежуточных продуктов и годового пива

3.3 Выбор и количественный расчет технологического оборудования

3.3.1 Оборудования для приемки и хранения зернопродуктов

3.3.2 Расчет оборудования варочного цеха.

3.3.3 Оборудование варочного отделения

3.3.4 Цех розлива

4. Расчет площадей складских помещений

4.1 Склад хмеля

4.2 Склад молочной кислоты

4.3 Склад готовой продукции

5. Технохимический и микробиологический контроль производства

6. Электротехнические расчеты

6.1 Расчет силовой и осветительной нагрузки проектируемого объекта

6.1.1 Расчет мощности силовых нагрузок

6.1.2 Расчет мощности электрического освещения

6.2 Расчет коэффициента активной мощности

6.3 Расчет реактивной мощности компенсирующей установки

6.4 Выбор места расположения трансформаторной подстанции, числа и мощности трансформаторов

6.5 Расчет годового потребления электроэнергии

7. Мероприятия по безопасности жизнедеятельности

7.1 Значения и задачи безопасности труда в пивоваренной промышленности

7.2 Производственная санитария

7.3 Освещение производственных помещений

7.4 Отопление и вентиляция

7.5 Шум и вибрация

7.6 Санитарно бытовые помещения

7.7 Техника безопасности

7.8 Обеспечение электробезопасности

7.9 Пожарная профилактика

7.10 Разработка мероприятий по защите сырья и готовой продукции в условиях ЧС

7.11 Расчет искусственного освещения цеха розлива

7.12 Расчет зоны защиты молниеотводов

8. Описание архитектурно- строительных решений генерального плана и производственных зданий

Заключение

Список использованных источников



Реферат

Набока П. С. «Проект завода по производству светлого пива производительностью 200 тыс. гл в год.»

Дипломный проект 11 источников.

Иллюстративная часть дипломного проекта

производство светлый пиво

Проект цеха, дрожжи, пиво, хмель, солод, подбор оборудования, технологические расчеты

В курсовом проекте разработан проект варочного цеха пивоваренного производства и зерноподготовительного отделения по производству светлого пива 2 миллиона дал в год. Установлено современное оборудование. Предусмотрена площадка для силосов, где хранится ячмень и солод, тарное хранение для хмеля, а также прогрессивные схемы технологического процесса, позволяющие максимально механизировать и автоматизировать производство. Произведен ориентировочный расчет площадей подсобных и производственных помещений.

Графическая часть содержит план цеха, разрезы (продольный и поперечный), технологическую схему. Рассмотрены вопросы контроля качества продукции.



Введение

Пивоваренная отрасль России насчитывает более 300 предприятий различной мощности и является наиболее динамично развивающейся в секторе пищевой и перерабатывающей промышленности.

Хотя еще несколько лет назад дела обстояли по-другому. Так, с середины 80-х годов происходило падение объемов производства пива (с 350 млн. дал в 1985 г до 208 млн. дал в 1996 г ). Обусловлено оно было главным образом кризисом в экономике, вызвавшим общий спад производства в стране. Сильное негативное влияние на состояние отрасли оказала проводимая с середины 80-х годов антиалкогольная компания. Удорожание сырья и энергоресурсов привело к росту отпускных цен на продукцию, что при падении покупательной способности населения обусловило снижение спроса на пиво.

Такая ситуация усугублялась наличием на рынке значительной доли импортной продукции. Несовершенство системы налогообложения, в частности в области акцизов и таможенного законодательства. Также оказало сдерживающее влияние на развитие отрасли. До 1996 г она составляла 40%, в 1996 г она была снижена до 15%. В 1997 г размер акцизного сбора был уменьшен, и с 2005 г наметилась тенденция роста. Так, в 1997 г в России было произведено 261 млн. дал пива (прирост 25,5%), а в 1998 г - 239,8 млн. дал (прирост 28,4%). В 1999 г несмотря на финансовый кризис августа 1998 г , пивоваренная отрасль сумела удержать темп развития и производство пива составило 451,9 млн. дал (на 31% больше показателя предыдущего года). Производство пива в 2000 г увеличилось еще на 22.7% и составило 554,5 млн. дал.

Стремительный рост отрасли объясняется несколькими факторами. Во-первых, в России существует значительный потенциал рынка. Так, в 2001 г средний объем потребления пива составлял 43 л на душу населения. В Центральной и Восточной Европе этот показатель составляет 80 л, в Западной Европе - 100 л, в Германии - 120 л, в Чехии - 160 л.

Во-вторых, в отрасль были привлечены значительные инвестиции. За последние несколько лет их общий объем составил более 2,5 млрд. долларов США. И этот процесс продолжается. Более 60% пива в России производят предприятия, входящие с состав ТНК.

И, в-третьих, пивная отрасль - одна из немногих в России, которая производит продукт, по качеству соответствующий мировым стандартам. На рынке появилось много качественного пива, и эта тенденция с каждым годом укрепляется.

Кроме того, население стало лучше относиться к пиву как напитку. Постепенно доля крепких алкогольных напитков начала снижаться в растущем ассортименте напитков нашей отрасли, предпочтение стали люди отдавать пиву.

На сегодняшний день пивоварение - не только одна из наиболее динамично развивающихся отраслей народного хозяйства, но и один и ведущих налогоплательщиков. Однако, в ближайшие пять лет темп роста будет постепенно замедляться и среднегодовой прирост составит порядка 5-7%. Связано это прежде всего с общей экономической ситуацией, которая влияет на покупательную способность населения.

Россия - один из наиболее перспективных и прибыльных рынков пива в мире. Большинство крупных пивных холдингов, работающих в России, продолжают строить новые заводы, покупать предприятия и увеличивать производство. На Российском рынке представлены пять крупнейших пивных концернов: норвежско-датский Carlsberg Breweries A/S, индийско-бельгийский Sun Interbrew, южно-африканский South African Breweries (SAB), голландский Heineken, британский Scottish & Newcastle.

Сейчас лидером рынка в России является пивоваренная компания «Балтика», входящая в Baltic Beverages Holding (BBH), производящий 35% Российского пива. В холдинг «Балтика» входят заводы «Балтика - Санкт-Петербург», «Балтика - Тула», «Балтика - Самара» и «Балтика - Ростов». Предприятие ОАО «Балтика» - крупнейшее в Евразии. ВВН также контролирует ОАО «Ярпиво», ОАО «Пикра», ОАО «Золотой урал». Carlsberg Breweries владеет 50% акций ВВН и 50% акций ОАО «Вена». Второй половиной названного холдинга владеет Scottish & Newcastle через принадлежащий ему финский Hart wall.

Sun Interbrew - вторая по объемам производства компания в России. Холдинг Sun Interbrew контролирует «Клинский пивокомбинат» (Московская область), «Ивановскую пивоваренную компанию» (Иваново), «Саранскую пивоваренную компанию» (Саранск, Мордовия), «Пермскую пивоваренную компанию» (Пермь), завод «Росар» (Омск), завод «Поволжье» (Волжский, Волгоградская область).

По оценкам специалистов, к 2009 г «Балтика» (вместе с дочерними «Балтика-Дон» и «Тульское пиво») будут контролировать четверть рынка. В целом же доля холдинга ВВН в России превысит 40%. Остальную часть рынка распределят между собой Sun Interbrew, «Очаково», «Эфес», «Красный восток» и несколько других компаний.

Структура Российского рынка будет меняться в сторону увеличения доли пива более высокого класса. Сегмент высококачественного пива «премиум» является сегодня самым быстрорастущим на рынке, причем как отечественного пива, так и лицензионных брэндов. Скорее всего, эта тенденция сохраниться и в ближайшие годы. И если сейчас сегмент «премиум» занимает около 14,7% рынка, то скоро эта доля может возрасти до 20%.

Препятствием для производителей является неразвитая сырьевая база. Отрасль работает на импортом сырье. Отечественное сельское хозяйство обеспечивает лишь 10% потребности отрасли в хмеле (ежегодно требуется около 9 млн. тонн) и примерно 70% - в пивном ячмене (общая потребность 1,2-1,5 млн. тонн). Основные поставщики солода на рынок - это Германия, Дания, Франция, Финляндия. Хмель поступает из Германии и Чехии.

В настоящие время усиливается позиции крупных заводов благодаря расширению ассортимента и увеличению стойкости пива, снижению доли дешевого пива, расширению географии продаж

Растет популярность качественного пива среднего о дорогого класса (пастеризованного, с длительным сроком хранения). Одновременно повышаются потребительские запросы в области качества пива, внешнего оформления и престижности марки.



1. Выбор и обоснование способов производства продукции

1.1 Выбор и обоснование способов производства светлого пива

Требования, предъявляемые к светлому пиву. Для приготовления любого сорта пива необходимо знать, каким характерным ароматом и вкусом данный сорт пива должен обладать и его основные физико-химические показатели. Такими показателями являются: концентрация (плотность) начального сусла, действительная степень сбраживания, содержание алкоголя и цвет пива. Характерный аромат, вкус и указанные показатели служат отправными данными и дают направление в технологии производства пива.

Показатели светлого пива:

Концентрация начального сусла - 11%

Органолептические показатели ГОСТ Р 51174 - 98

Прозрачность - прозрачная жидкость без осадка и посторонних включений.

Аромат и вкус - чистый вкус и аромат сброженного напитка с хмелевым ароматом без посторонних запахов и привкусов, соответствующие типу пива.

Физико-химические показатели ГОСТ Р 51174 - 98:

- объемная доля этилового спирта , % не менее 4,0;

- кислотность, к. ед. 1,5 - 2,6;

- цветность, цв. ед. - 0,4 - 1,5;

- массовая доля двуокиси углевода, % не менее 0,33

- пенообразование:

1) высота пены, мм, не менее 30;

2) пеностойкость, мм, не менее 2;

- стойкость, сут., не менее:

1) непастеризованное 8;

2) непастеризованное обеспложенное 30;

3) пастеризованное 30;

- энергетическая ценность, ккал в 100 г. пива, не более 42;

- углеводы в 100 г. пива, не более 4,6

1.1. 1 Выбор и обоснование способа дробления зернопродуктов

Чтобы при затирании дать ферментам солода возможность воздействовать на вещества солода и их расщепить, солод следует измельчить. Этот процесс называется дроблением. Количество солода, применяющееся для варки, называется засыпью.

Дробление осуществляют следующими способами:

- на дробилках сухого помола;

- на дробилках мокрого помола;

- на молотковых дробилках.

Сухое дробление.

Позволяет сохранить оболочки целиком, необходимы для осветления. Сухие оболочки легко разрушаются, и получившиеся в результате мелкие частицы сильно снижают фильтрующую способность оболочек.

С другой стороны, чем больше влажность оболочек, они эластичнее. Путем увлажнения оболочек можно повысить их эластичность и лучше сохранить, что ускоряет процесс осветления. Эту стадию подготовки называют кондиционированием солода.

Кондиционированное сухое дробление позволяет сохранить целостность оболочек, необходимых для создания фильтрующего слоя. Во многих случаях перед сухим дроблением солод слегка увлажняют.

Преимущества данного метода состоят в том, что:

- оболочки становятся эластичнее и лучше сохраняются

- объем оболочек увеличивается, потому получается более рыхлый фильтрующий слой и достигается повышение скорости фильтрования затора;

- возрастает выход и конечная степень сбраживания;

- быстрее достигается полнота осахаривания, определяемая по йодной пробе при затирании.

Недостатком является: увеличение затрат на приобретение и обслуживание оборудования.

Мокрое дробление. Мягкие оболочки при дроблении солода, даже в щадящих условиях в той или иной степени повреждаются и не могут при фильтрации полностью выполнить свою фильтрующую функцию. Но если солод перед дроблением замочить, то оболочка, а так же сердцевина зерна поглощают влагу и становятся эластичными. Тогда зерно легко отделяется от оболочки, последняя при этом почти не повреждается и поэтому может лучше обеспечивать более быстрое фильтрование, а сердцевина зерна измельчается тоньше и поэтому может лучше использоваться.

Замочное кондиционирование. При замочном кондиционировании используется преимущества мокрого дробления, когда солод контактирует с водой. За короткое время впитать воду успевают только оболочки, повышая свою влажность и приобретая эластичность.

Достоинство этого метода заключается в том, что время дробления является одновременно временем стадии начала затирания , так как у них нет промежуточного бункера для помола.

Недостатками являются:

- большое потребления электроэнергии;

- дробилки мокрого помола дорогостоящи.

Для приготовления светлого и темного пива выбираем кондиционированное сухое дробление.

По числу вальцов различают дробилки:

- духвальцовые;

- четырехвальцовые;

- шестивальцовые.

Шестивальцовые дробилки имеют три вида вальцов.

- вальцы для предварительного дробления;

- вальцы для отделения мягких оболочек

- вальцы для получения крупки.

Между ними всегда подвешен набор вибросит с двумя размерами отверстий в каждом. Они разделяют проходящий через пару вальцов помол на три части:

- грубая составная часть - шелуха с прилипшей крупкой или шелуха;

- средняя составная часть - крупка;

- тонкая составная часть - тонкая крупка и мука.

Производительность таких дробилок составляет от 4-20 т/час для солода грубого помола.

Четырехвальцовые дробилки.

Достоинство этих дробилок состоит в том, что дробилки производят хорошее измельчение не только грубой крупки, но и твердых кончиков солодового зерна, что увеличивает выход экстракта.

Двухвальцовые дробилки.

Достоинством является - простота по устройству.

Недостаток в том, что такие дробилки дают грубый помол..

Выбираем дробление солода на шестивальцовий дробилке, так как это является целесообразным способом дробления солода при приготовлении пива с невысокой плотностью начального сусла и они обеспечат дробление солода необходимого для нашей производительности. Дробление несоложенного зернового сырья производим в сухом виде, на вальцовом станке.

1.1.2 Выбор и обоснование способа затирания

Цель затирания. Большинство компонентов дробленого солода не растворимы сами по себе, а в пиво могут перейти только растворимые вещества.

Поэтому при затирании необходимо перевести нерастворимые вещества помола в растворимые.

В пивоварении различают две группы способов затирания.

Настойные способы - это простейшие группы среди способов затирания, так как при применении этих способов весь затор никогда не разделяется. Нагревание всего затора осуществляют постепенно, с выдерживанием температурных пауз, необходимых для действия ферментов.

Для настойного способа затирания требуется только одна нагреваемая ёмкость. Так как затор не перекачивается, поглощение воздуха минимально, что является позитивным фактором, поскольку кислород при затирании ведет к окислению полифенола. А с ними и к размыванию вкуса и более высокой цветности готового пива.

Преимущества настойного способа:

- возможность автоматизации процесса;

- экономия электроэнергии;

- легко поддается контролю;

- снижение времени процесса.

Недостатками данного способа являются:

- затруднение достижения полного осахаривания и как следствие - появление незначительных потерь варочного цеха;

- дает мягкое, но менее полное, во вкусовом отношении, пиво.

Отварочные способы. Для затирания требуются два аппарата (емкости), так как при отварочном (декокционном) способе часть затора кипятится, а в оставшейся части выдерживается температурная пауза.

Одноотварочный способ затирания используют для приготовления светлых сортов пива с низкой концентрацией начального сусла.

Преимущества одноотварочного способа:

- более производительный способ;

- значительно сокращается потребление энергии.

Недостатки способа:

- предъявляются высокие требования к качеству солода и помола;

- возможность понижения выхода экстракта;

- получение пива с недостаточной полнотой вкуса.

Двухотварочный способ затирания используют для приготовления светлых сортов пива. Этот способ самый распространенный и является классическим. Используется так же при замене части солода несоложенным сырьем. Достоинства двухотварочного способа:

- он может быть приспособлен для переработки солода различного качества;

- сокращается продолжительность затирания до 3,5-4 часов;

- способ значительно дешевле.

Недостатком способа является то, что способ требует холодного помола солода. Трехотварочный способ применяют в основном для приготовления темного пива и при переработке плохо растворенного солода с целью повышения выхода экстракта.

Преимуществом является то, что можно применять грубый помол солода. Недостатками являются:

- способ очень трудоемок;

- продолжительность его превышает 5 часов;

- увеличивается потребление энергии.

Для приготовления светлого пива выбираем двухотварочный способ затирания, так как часть солода мы заменяем на несоложенное сырье.

Из-за ряда недостатков трехотварочного способа для приготовления темного пива тоже выбираем двухотварочный способ.

1.1.3 Выбор и обоснование способа фильтрования затора

Фильтрование затора проводят с помощью фильтрационных или заторных фильтр-прессов. Фильтрационный чан состоит из цилиндрической ёмкости на перфорированном двойном дне которого находится дробина через которую фильтруется сусло. При фильтрации в фильтрационном чане достигается более равномерное выщелачивание дробины, что ведет к повышению выхода экстракта в варочном цехе и сокращении количества промывных вод.

Фильтр-пресс состоит из попеременно следующих друг за другом мембранно-камерных модулей и решетчатых полипропиленовых плит, обладающих очень низкой теплопроводностью.

При фильтровании на фильтр-прессе можно обрабатывать солод более тонкого помола и при этом добиться хорошего осветления и повышения выхода экстракта до 1%,а также не увеличить оборачиваемость варочных агрегатов. Недостаток заключается в трудоемкой работе по обслуживанию (сборка, натягивание салфеток, затягивание фильтров).

Из-за экономических соображений, лучшего выхода экстракта и выбранного режима дробления выбираем фильтрование затора в фильтрационном чане.

1.1.4 Выбор и обоснование способа осветления

Осветление горячего сусла осуществляется с помощью:

- бродильной тарелки;

- отстойного чана;

- вирпул (гидроциклонного аппарата);

- центрифуги (сепаратора).

Холодильная тарелка является «классическим» способом отделения взвесей горячего сусла (белкового слоя). Это плоский закрытый сосуд, в который сливается сусло слоем 15-16 см. В течении 0,5- 2 часов, когда сусло находится в холодильной тарелке, взвеси осаждаются. Белковый отстой после данной обработки содержит значительное количество сусла, кроме того, эта часть сусла может быть инфицирована. Поэтому белковый отстой после холодильных тарелок требует дополнительной обработки.

Так как на холодильной тарелке в сусле часто попадают контаминанты, а работа с холодильной тарелкой требует больших трудозатрат, этот вид оборудования сейчас не применяют.

Отстойный чан представляет собой емкость с плоским дном, снабженную системой охлаждения, в виде змеевиков и наружной рубашки. В отличие от тарелки, отстойный чан имеет крышку, которая уменьшает опасность контаминации. Высота слоя в отстойном чане 1-2 метра, из-за этого взвеси в отстойном чане осаждаются хуже.

Недостатками являются:

- трудность в обслуживании;

- большой расход топлива.

Вирпул (гидроциклонный аппарат)- это вертикальная цилиндрическая емкость без встроенных элементов, в которую горячее осветленное сусло закачивается тангенциально. Этим достигается закручивание потока в емкости, которое действует так, что взвеси в форме конуса осаждаются в центре на емкости.

Гидроциклонные аппараты имеют ряд преимуществ:

- просты по конструкции, легки в обслуживании, не требуется дефицитных запасных частей;

- осветление проходит быстрее и полнее;

- возможно использование молотого хмеля.

Для отделения взвесей горячего сусла за ряд преимуществ мы выбираем осветление сусла в гидроциклонном аппарате.

2.2 Описание технологической схемы производства светлого пива

2.2.1 Приемка по количеству и качеству

На разрабатываемом заводе солодовенное производство отсутствует. Солод доставляется автодорожным транспортом. При этом пивоваренное предприятие заключает договор с солодовней, где предъявляют ряд требований к качеству солода, которые давали бы ему гарантию, что из него можно изготовить пиво хорошего качества. Пивовару и работнику солодовенного предприятия для оценки результатов анализа важно знать, каким значением показателей должен отвечать хороший солод.

Существуют специальные приборы, позволяющие в течении примерно одной минуты определить важнейшие показатели пробы солода (500грамм). К таким показателям относятся:

- влажность;

- экстрактивность в солоде тонкого помола;

- экстрактивность в солоде грубого помола;

- содержание белка;

- число Гратонга VZ45^оС;

- вязкость лабораторного сусла;

- рН лабораторного сусла;

- цветность сусла и многое другое.

Для оценки качества солода существуют специальные методы анализа, разработанные МАВЕК (аналитической комиссией стран центральной Европы по технологии пивоварения).

Солод исследуют:

- путем ручной и визуальной оценки;

- путем механических методов анализа;

- с помощь методов технохимического контроля.

Визуальное и ручное обследование. Ручную и визуальную оценку солода проводят на цвет, запах, вкус и аромат, а также на степень загрязнения. При помощи ручного обследования можно получить лишь приблизительную оценку качества солода. Механические методы анализа. С помощью физико-механических методов определяют такие показатели качества солода, как массу одного гл (100литров) солода, абсолютную массу(массу 1000зерен), мучнистость и фриабильность, стекловидность, выравненность на сортировку солода. Физиологический метод оценки связан с определением развития зародышевого глиста. Наиболее информативными показателями являются масса одного гл солода и абсолютная масса 1000 зерен, так как их значения тесно связаны с массой ячменя который использовали для солодоращения. Поэтому эти показатели являются хорошими критериями в оценке качества солода только тогда, когда для солодоращения используются одинаковые сорта ячменя. Технохимический контроль. Его роль заключается в определении влажности. У товарного солода предельное значение составляет обычно 5%.

2.2.2 Подработка солода

Поставляемый на пивоварню солод и несоложенные материалы хранятся до переработки в силосах. Силосы не аэрируются, поскольку солод уже не дышит. Сухой солод после хранения содержит некоторое количество пыли, остатков ростков, металлические частицы и другие примеси. Их наличие может ухудшить качество пива или привести к поломке оборудования. Поэтому необходима подработка. Солод отчищают от налипших частичек грязи, от отслоившихся частичек оболочек. Этот процесс называется полировкой. Также перед переработкой солод необходимо обеспылить, а еще лучше пропустить через камнеотборник, который подключен к системе аспирации и где также удаляется пыль. Несмотря на интенсивную очистку в солодовне, мелкие камешки величиной в зерно попадают в готовый солод.Следующей операцией является удаление всех металлических предметов с помощью магнитов, которые подключаются перед дробилками. Несмотря на то, что на предыдущих стадиях производства, хранения и транспортировке солода магниты уже включались, всегда часть металлических предметов попадает в солод. Затем зернопродукты направляются в бункер суточного запаса с целью создания суточного запаса для обеспечения бесперебойной работы завода.

2.2.3 Взвешивание засыпи

Количество засыпи, применяемой для каждой варки, необходимо точно регистрировать. Это важно для внутрипроизводственного контроля, поскольку позже понадобиться знать, насколько эффективно было израсходовано сырье. Это выполняют:

- путем расчета выхода экстракта в варочном цехе и после этого;

- путем расчета расхода количества солода на гл пива.

Контроль количества засыпи осуществляют с помощью автоматических весов с опрокидывающимся ковшом. Эти опрокидывающиеся весы работают периодически. В их опрокидывающемся ковше отвешиваются точно установленное количество солода, и по достижению заданной массы ковш опрокидывается вниз. На одном конце коромысла весов находится гиредержатель с установленными гирями, а на другом-емкость для смешивания, опрокидывающийся ковш, наполняемый сыпучим продуктом.

Солод поступает через открытое отверстие в ковш, который под нагрузкой медленно опускается. Из-за этого изменяется положение коромысла; с помощью рычажной передачи доступ солода сначала дросселируется, а затем совсем прекращается. Таким образом, опрокидывающиеся весы с емкостью работают на несколько этапов:

- солод мощной струей достаточно быстро заполняет ковш. Когда необходимая масса почти достигнута, затвор частично перекрывается так, что небольшое количество солода продолжает поступать до момента достижения заданной массы;

- при достижении массы опрокидывания доступ перекрывается полностью. Ковш опускается, переворачивается и опорожняется; при этом взвешиваемый продукт падает вниз;

- ковш переворачивается открытой частью вверх и процесс наполнения начинается снова.

На корпусе весов размещены 2 счетчика: на верхнем счетчике устанавливается требуемое число отвесов на варку, а на нижнем счетчике регистрируется общее количество отгруженного материала.



2.2.4 Дробление солода

Основной целью дробления солода облегчения и ускорения физических и биохимических процессов растворения содержимого солодового зерна при затирании, с тем, чтоб обеспечить максимально возможным перевод экстрактивных веществ в водный раствор (сусло).

Дробление это процесс механического измельчения, при котором, однако, следует по мере возможности сохранить оболочки для последующего их использования как фильтрующего материала при фильтровании заторов. Поэтому при дроблении солод не размалывают, а раздавливают, сохраняя оболочку зерна почти без разрушения, а из эндосперма стараются получить максимальное количество мелкой однородной крупки. Высокое содержание муки и измельченные оболочки зерна в помоле затруднят фильтрование затора. Твердость мучнистой части зерна неоднородна. Твердые кончики зерна при помоле дают крупку, а хорошо разрыхленная центральная часть эндоспермы и вблизи зародыша- образуют муку и мелкую крупку.

Для дробления солода используем вальцовые дробилки. Солод поступает вначале на распределительный рифленый валик с закрывающимся, точно устанавливаемым круглым шлицем. Это приспособление позволяет регулировать подачу зерна. Дробилка этого типа имеет три пары вальцов:

- вальцы для предварительного дробления;

- вальцы для отделения мякинных оболочек;

- вальцы для получения крупки.

Между ними всегда подвешен набор вибросит с двумя размерами отверстий в каждом. Они разделяют подходящий через пары вальцов помол на три части:

- грубая составная часть - шелуха с прилипшей крупкой или шелуха;

- средняя составная часть - крупка;

- тонкая составная часть - тонкая крупка и мука.

Мука отводится непосредственно в бункер для помола, так как ее больше не измельчают. Оболочки размалываются на второй паре вальцов, и при этом стараются возможно лучше их сохранить. На третьей паре вальцов измельчается крупка (до любых размеров).

2.2.5 Несоложенное сырье

Так как ферментативный потенциал солода достаточен, чтоб расщеплять добавочное количество крахмала, то часть солода мы заменяем несоложенным продуктом - рисом (20%).Для производства пива мы используем рисовую сечку, то есть дробленые зерна, получаемые при обмолоте и полировке риса, но потерявшие при этом только внешний вид. Зерно риса имеет влажность около 12-12%. Сухое вещество риса состоит на 85-90% крахмала, на 5-8% из белка, на 0,2-0,4% из масла и небольшого количества минеральных веществ.

Преимущества использования риса в качестве несоложенного сырья состоят:

- в высокой экстрактивности до 97% от сухого вещества;

- в малом содержании растворимых белков, что обеспечивает физико- химическую стабильность пива;

- в невысоком количестве жира, что повышает вкусовую стабильность пива;

- в благоприятном аминокислотном составе белка с точки зрения химической стабильности пива;

- в отсутствии в- глобулина и антоцианогенов, что положительно отражается на физико- механических и вкусовой стабильности пива.

В результате при использовании риса:

- увеличивается выход экстракта в варочном отделении;

- изменяется цветность пива и его вкус;

- повышается колоритная стойкость пива.

Вместе с тем следует учитывать и его отрицательные стороны при замене части солода рисом:

- при повышенном содержании риса в заторе дрожжи теряют способность к флокуляции;

- добавка риса несколько снижает полноту вкуса конечного продукта;

- небольшое количество белка в рисе и его плохое растворение при затирании может привести к снижению содержания б- аминного азота в сусле, что отразится на интенсивности главного брожения, поэтому не рекомендуется превышать долю риса в засыпи более 20%.

2.2.6 Затирание и подкисление

Затирание - важнейший процесс при производстве сусла. При затирании

помол и вода перемешиваются (затираются), компоненты солода переходят в раствор и становятся веществами экстракта. Большинство компонентов дробленого солода нерастворимы сами по себе, а в пиво могут перейти только растворимые вещества. Поэтому при затирании необходимо привести необходимые вещества помола в растворимые.

Цель затирания состоит в том, чтобы расщепить крахмал в сахара и растворимые декстрины без остатка. При этом образуются и другие экстрактивные вещества. Основное количество экстракта образуется при затирании прежде всего благодаря действию ферментов, которые могут действовать при оптимальных для них температурах.

В процессе затирания действует амилолитические, протеолитические и цитолитические ферменты.

В дробленном солоде и несоложенном сырье содержится значительная часть, крахмала, не растворяющегося в воде, который в процессе затирания подвергается расщеплению амилолитическими ферментами (б и в- амилазами). Крахмал должен быть без остатка расщеплен до сахаров и декстринов, не окрашиваемых йодом. Полное расщепление необходимо по экономическим соображениям; кроме того остатки нерасщепленного крахмала вызывают в пиве клейстерное помутнение. Расщепление крахмала осуществляется в три стадии, последовательно переходящие одна в другую. Последовательность их неизменна:

- клейстеризация;

- разжижения;

- осахаривания.

В теплом водном растворе в молекулах крахмала в большом количестве накапливается вода. Из-за этого происходит увеличение объема, приводящее к набуханию и последующему разрыву первоначально твердых зерен крахмала. Образуется вязко- текучий раствор, вязкость которого зависит от объема поглощенной воды. Этот процесс, при котором расщепления веществ не происходит, называется клейстеризацией. Так как клейстеризованный крахмал не содержит твердых крахмальных зерен, то содержащиеся в жидкости (т.е. заторе) ферменты могут на него воздействовать непосредственно. Расщепление же неклейстеризованного крахмала длится многие сутки.

Под разжижением понимают снижение вязкости клейстеризованного крахмала б-амилазой. Длинные цепочки крахмала, состоящие из глюкозных остатков (амилоза и амилопектин),очень быстро разрываются б-амилазой на короткие цепочки: поэтому очень быстро уменьшается вязкость клейстеризованного затора. в-амилаза способна расщеплять длинные цепочки лишь от нередуцируемых концов, так что самостоятельное расщепление этими ферментами длилось бы сутками.

Под осахариванием мы понимаем полное расщепление разложенного крахмала амилазами на мальтозу и декстрины. Определение проводят с помощью йодной пробы.

б- амилаза разрывает цепочки амилазы и амилопектина главным образом на декстрины с 7 - 12 глюкозными остатками. От конечных групп образовавшихся цепочек в-амилаза отщепляет двойные группы (мальтозу). Этот процесс неизбежно продолжается дольше, чем разделение более длинных цепочек б- амилазой.

Из-за разной длины цепочек кроме мальтозы образуются и другие сахара, глюкоза и мальтотриоза.

Для получения полноценного пивного сусла расщепление белковых веществ солода и несоложенного зернового сырья имеет так же большое значение, как и гидролиз крахмала. На расщепление действуют протеолитические ферменты эндопептидаза и экзопептидаза. Этот процесс называют протелиозом.

Все высокомолекулярные соединения (протеины), за исключением небольшого количества, выпадают в осадок самое позднее при кипячении сусла. Поэтому в пиво попадают только продукты расщепления, которые, однако, необходимы для размножения дрожжей и быстрого сбраживания.

Ферментативное расщепление белковых веществ должно рассматриваться дифференцированно, так как:

- при 45-50^оС в большей степени образуются низкомолекулярные продукты расщепления, особенно пептиды и аминокислоты;

- при 60-70^оС в большей степени образуются высокомолекулярные продукты расщепления, которые считаются обеспечивающие пеностойкость.

Продукты протеолиза, составляющие около1/3 азотистых веществ затора, придают пиву полноту вкуса, пеностойкость, способствуют связыванию диоксида углерода. Белковые вещества, не подвергшиеся гидролизу, выводятся с дробиной.

Влияние температуры на процесс затирания чрезвычайно велико, поэтому паузы при затирании всегда выдерживают при оптимальных для амилаз температурах, а именно:

- мальтозная паузу при 62-65^оС- оптимальная температура для в- амилазы;

- пауза осахаривания при 72-75^оС- оптимальная температура для б- амилазы.

Так же существует белковая пауза при 50-52^оС- оптимальная температура для протеаз.

Температура перекачки затора в фильтр-чан - 76-78^оС.

Для производства светлого пива используем двухотварочный способ затирания.

Начало затирания. Под началом затирания понимают процесс, включающий в себя возможно более тщательное перемешивание помола (засыпи) с водой (наливом) при предписанной температуре затирания.

Первая отварка. Рис затирают с 10-20% солодовой частью засыпи при температуре 50^оС и выдерживают при этой температуре 10-15 минут. Чтоб не делать затор слишком густым, гидромодуль (соотношение засыпи и главного налива) составляет около 1:4. Затем температуру медленно повышаем до 70-75^оС и выдерживаем 10 минут. Далее медленно (приблизительно 0,5^оС/мин) температуру повышаем до 80-85^оС, рисовый крахмал при этом клейстеризуется и разжижается. Затор из несоложенного сырья доводят до кипения и кипятят 30-40 минут.

В момент начала кипячения рисового затора начинают отдельно затирать солод при температуре 50^оС (белковая пауза).

Готовый рисовый затор при постоянном перемешивании смешивают с солодовым затором, температура которого составляет 50-52^оС. В результате температура объединенного затора повышается до 63^оС (мальтозная пауза). После 15 минутной паузы проводят вторую отварку.

Вторая отварка. Отбирают 1/3 затора и кипятят в течении 15 минут, потом соединяют вторую отварку с основным затором. За счет возвращения этого затора температура повышается до 70-72^оС (пауза осахаривания). При этой температуре объединенный затор нагревают до 78^оС и перекачивают на фильтрование.

Подкисление. Благодаря взаимодействию рН - активных водных солей кальция и магния особенно с фосфатами и другими компонентами солода в заторе устанавливается рН порядка 5,6-5,8. Но существует ряд разных процессов и превращений, протекающих значительно быстрее и лучше при понижении значений рН. Поэтому мы заинтересованы в существенном понижении рН до значений 5,1-5,2, которые осуществляем путем биологического подкисления, то есть путем выращивания культуры молочнокислых бактерий, которые не являются чужеродными для пива компонентами, так как они всегда присутствуют на поверхности солода; они вырабатывают достаточное количество молочной кислоты, чтобы понизить величину рН.

При подкислении затора готовый препарат молочной кислоты задают на основе опытных данных в количестве около:

- 1% при затирании;

- 1-2% в конце варки.

2.2.7 Фильтрование затора

В конце процесса затирания затор состоит из смеси растворенных и нерастворенных в воде веществ. Водный раствор экстрактивных веществ называется суслом, а нерастворенную часть называют дробиной. Дробина в основном состоит из мякинных оболочек, зародышей и других веществ, не растворенных при затирании.

Для производства пива только сусло, которое должно быть удалено от дробины возможно тщательнее. Подобный процесс разделения фаз называют фильтрованием затора.

При фильтровании затора экстракт должен быть получен по возможности более полно. Фильтрование затора является процессом, при котором дробина берет на себя роль фильтрующего материала. Этот процесс проходит в две отдельные фазы, следующие друг за другом, а именно:

- сбор первого сусла;

- выщелачивание дробины путем вымывания задержанных в нем экстрактивных веществ (промывание воды).

Проходящее через дробину сусло называют первым суслом. Когда первое сусло стечет с дробины в ней еще остается экстракт. Чтоб предприятие работало экономично, этот экстракт надо извлечь, и поэтому дробину после стекания первого сусла промывают. В ходе промывания дробины сусло разбавляется.

Получаемый из дробины экстракт вымывают горячей водой, и этот процесс называют промывкой пивной дробины. Возникающее более жидкое сусло называют промывными водами. Содержание экстракта в них убывает сначала быстро, а затем медленнее, поскольку последний остаток экстрактивных веществ из дробины вымывается с трудом. Этот процесс является прежде всего диффузионным. Чем больше промывной воды проходит через дробину, тем интенсивнее она выщелачивается и тем выше выход экстракта, но чем больше воды проходит через дробину, тем больше воды снова испарять при кипячении сусла.

Промывание ведут до тех пор, пока в сусловарочном котле получится желаемая концентрация. Стекающее в конце сусло с низкой экстрактивностью называется последней промывной водой. При нормальном пиве она еще имеет содержание экстракта 0,5-0,6%.

Процесс фильтрования осуществляем в фильтр-чане. Последовательность основных операций следующая:

- вытеснение воздуха («заливка сит»);

- перекачка затора;

- фильтрационная пауза (расслаивание затора);

- рециркуляция мутного сусла (перекачивание «на себя»);

- сбор первого сусла;

- промывка дробины и сбор промывных вод;

- сбор последних промывных вод;

- выгрузка дробины.

Для обеспечения быстрого фильтрования подситовое пространство следует освободить от загрязнений и пузырьков воздуха. Для этого под сита подают горячую воду, нагревая при этом сами сита.

Затор как можно быстрее перекачивают в фильтрационный чан и там его стараются распределить как можно более равномерно. Неравномерное распределение дробины привело бы к неравномерному выщелачиванию и уменьшению выхода. Подачу затора в фильтрационный чан, выполняют снизу, чтоб сделать доступ кислорода по возможности минимальным.

После перекачки затора дробина осаждается слоем, первое собирается над дробиной. Эта стадия процесса необходима, поскольку дробина используется в качестве естественного фильтрующего слоя. Этот процесс называется расслаиванием затора (принимаем от 5 до 30 минут). К концу процесса дробина образует три слоя:

- нижний слой: тонкий слой из крупнодисперсных и тяжелых частиц, еще отчасти содержащих крахмал;

- основной слой: самый толстый слой, образованный дробиной;

- верхний слой (тесто): тонкий слой из наиболее легких частиц затора, состоящих, прежде всего из белковых компонентов и мелких фрагментов оболочек.

Чем выше температура перекачки затора, тем более проникаемым формируется фильтрующий слой дробины и тем быстрее происходит фильтрование. Поэтому при фильтровании надо избегать охлаждения затора.

Между дном фильтр-чана и ситами сначала собирается донное тесто, состоящее из проникших сюда частиц. Оно возвращается в фильтр - чан вместе с первым суслом, которое вначале всегда имеет повышенную мутность. Это сусло называется мутным, и оно перекачивается обратно в фильтр- чан. Эта фильтрация проводится за 5-10 минут перед окончанием перекачки затора до появления на выходе из фильтр-чана прозрачного сусла. Возвращаемое мутное сусло распределяют под поверхностью сусла, чтобы поглощение кислорода было как можно меньше.

Чтобы не терять времени, первое сусло следует собрать как можно быстрее. Первое сусло проходит через дробину и благодаря этому фильтруется.

Чтобы еще сохранялась плавучесть дробины, стекание первого сусла допускается до тех пор, пока дробина не покажется на поверхности фильтруемого затора. Затем над суслом распределяется вода для промывания дробины, которая, медленно перемещаясь сверху вниз, вытесняет сусло. При этом дробина выщелачивается, но этот процесс требует времени, ведь экстракт из дробины переходит в раствор не так быстро.

Промывку допускается вести непрерывно, то есть добавлять столько новой воды, сколько промывной воды вытекло снизу. Благодаря непрерывной промывке достигается:

- большая прозрачность сусла;

- меньшее выщелачивание оболочек;

- меньшее поглощение кислорода;

- экономия времени;

- получение пива с лучшими органолептическими показателями;

- лучшая вкусовая стойкость пива.

Рыхлитель приводится в действие до или во время процесса промывки дробины. Сначала разрезают верхнюю часть дробины, а затем медленно опускают рыхлитель до положения дна на уровне около 5-10 см. над фильтрационным ситом. Глубже погружать нож нельзя, так как иначе снова пойдет мутное сусло. Работа рыхлителя существенно определяет длительность фильтрации и прозрачность стекающего сусла.

Чтоб иметь возможность работать в оптимальном режиме, следует постоянно измерять и показывать следующие параметры:

- расход фильтрующегося сусла;

- разность давлений;

- мутность.

Окончание процесса фильтрования определяют путем измерения концентрации сусла в котле.

После выпуска промывной воды рыхлитель поднимается, ножи ставятся поперек, откидывается вниз выгрузная лопатка, дробина перемещается к люку для дробины при медленном опускании выгрузного устройства. Влажная дробина выгружается из выгрузной шахты фильтр-чана на расположенный под ним транспортер для дробины.

Расположенный в нижней части транспортера шнек перемешает дробину к выпуску. После прохождения шнека дробина с помощью сжатого воздуха перемещается по трубопроводу порциями и попадает в силос для дробины.

Отделение дробины от транспортирующего воздуха происходит в воздухоотделителе. Дробина падает вниз в силос и с помощью транспортного шнека перегружается в автотранспорт. Дробину продаем на корм скоту.

2.2.8 Кипячение сусла с хмелем

Фильтрованное пивное сусло поступает в сусловарочный котел и подвергается кипячению с хмелем.

Целью кипячения является стабилизация состава и ароматизация его хмелем. При кипячении сусла происходит ряд следующих важных процессов:

- растворение и превышение компонентов хмеля;

- образование и коагуляция конгломератов белковых и дубильных веществ;

- выпаривание воды;

- стерилизация сусла;

- разрушение всех ферментов;

- повышение цветности сусла;

- повышение кислотности сусла;

- образование редуцирующих веществ;

- изменение содержания в сусле диметилсульфида и других летучих веществ.

При получении сусла значительная часть его задерживается в дробине. Для выщелачивания сусла требуется большое количество воды. Получается сильное разбавление основного сусла, так что необходимо выпаривание избыточной воды.

Поскольку испаряется только вода, экстрактивность сусла повышается. Одновременно с выпариванием протекают и все остальные процессы.

Стерилизация необходима для обеспечения чистого брожения и получения стойкого продукта. Стерилизация достигается после 15 минут кипячения, чему в значительной мере способствует кислая реакция сусла. Стерилизацией сусла и разрушением ферментов обеспечивается стабильность химического состава сусла до брожения и получения стойкого продукта.

Дубильные вещества хмеля и солода полностью растворяются в сусле и связываются с его белками. Дубильные вещества солода при этом несколько более активны, чем хмелевые. Также дубильные вещества находятся частично в окисленной форме, а белковые вещества имеют к тому же различную величину молекул.

Процесс коагуляции белков и осветления сусла имеет громадное значение для состава, полноты вкуса, цвета и прозрачности пива. Коагулируют преимущественно высокомолекулярные соединения, наличие которых может быть причиной различных помутнений в готовом продукте. Процесс коагуляции имеет большое значение, так как даже весьма незначительное содержание некоагулированных высокомолекулярных белков может вызвать помутнение пива. Поэтому стремимся эти белковые вещества удалить из сусла по возможности полнее. Во время кипячения к суслу добавляется хмель, в процессе происходит растворение и превращение его составных частей горьких, ароматических и полифенольных, а также происходит химическое взаимодействие между сахарами и продуктами распада белков. При кипячении составные части б- кислот - гумулон, когумулон, адгумулон претерпевают изомеризацию. Они обладают горьким вкусом и большей растворимостью, чем до пастеризации. Горькие в-кислоты не изомеризуются и плохо растворимы.

Основную горечь пива обуславливают изомерные соединения б- кислот, которые придают готовому продукту желаемую горечь. При этом важно знать:

- дозировку хмеля;

- момент внесения той или иной порции хмеля;

- способ внесения хмеля.

Процесс ароматизации сусла хмелем требует также принятия определенных мер предосторожности, так как хмель содержит два вида ароматических веществ: летучие эфирные масла и горькие вещества. Эфирные масла при длительном кипячении улетучиваются, в то время как для перехода горьких веществ в раствор требуется продолжительное кипячение.

Сусло с хмелем кипятится в сусловарочном котле. От начала поступления и почти до окончания подачи промывной воды, температуру общего сусла в сусловарочном аппарате выдерживают не ниже 63^оС ( во избежание развития инфекции) и не выше 75^оС (для сохранения части б-амилазы в активном состоянии, необходимой здесь для осахаривания остатков крахмала дробины). Затем проверяем полноту осахаривания сусла по йодной пробе.

Сусло начинают кипятить, как только закончится поступление промывной воды из фильтрационного аппарата. Продолжительность кипячения в среднем составляет 2 часа. Сусло кипятят менее интенсивно в начале варки, чтобы не вызвать сильного вспенивания, и в конце варки - для хорошего хлопьеобразования.

Конец кипячения сусла определяют по содержанию сухих веществ в нем, наличию крупных хлопьев, скоагуровавщих белков и по прозрачности сусла.

Применяется охмеление молотым гранулированным хмелем. Хмель вносим в три приема первую порцию (30%) даем во время набора первого сусла - сорт горького хмеля, вторую порцию (40%) - в начале кипячения - сорт обычного хмеля, третью (50%) - за полчаса до конца кипячения сусла.

Когда сусло готово, прекращают подачу пара в паровую рубашку, дают успокоиться поверхности кипящего сусла, замеряют объем сусла в аппарате, отбирают пробу сусла в цилиндр, быстро охлаждают и определяют в нем концентрацию сухих веществ. Если не достигнута требуемая величина, то продолжаем кипячение.

2.2.9 Осветление сусла

В горячем охмеленном сусле отсутствует кислород, имеются грубые взвеси, образовавшиеся при кипячении с хмелем. Наличие взвесей отрицательно влияет на процесс брожения сусла в коллоидную стойкость готового пива. При охлаждении сусла грубые взвеси осаждаются и формируются тонкие взвеси, сусло насыщается кислородом воздуха, что затем будет способствовать нормальному размножению дрожжей и более полному выделению белков. Следовательно, целью осветления и охлаждения сусла является понижение его температуры, насыщение кислородом воздуха и осаждение взвешенных частиц.

Осветление сусла проводим в гидроциклонном аппарате (вирпуле). Горячее сусло подается в аппарат тангенсально, приобретает круговое движение и подвергается воздействию гидродинамических сил, обеспечивающих осаждение взвесей горячего сусла. На дне образуется плотный компактный осадок, который удаляется после двух последовательных варок. Достоинством гидроциклонного аппарата является стерильность процесса, так как в него поступает горячее сусло и выходит из него с температурой около 90^оС

2.2.10 Охлаждение сусла

Охлажденное сусло является хорошей питательной средой для развития микроорганизмов. В избежание инфицирования сусла микроорганизмами необходимо охладить горячее сусло как можно быстрее в условиях, исключающих его инфицирования.

При охлаждении сусла происходит ряд процессов, решающим образом влияющих на скорость последующего брожения до созревания. К ним относятся:

- охлаждение сусла;

- образование и оптимальное удаление взвесей холодного сусла;

- интенсивная аэрация.

Кроме того, изменяется экстрактивность и объем сусла. Также продолжают происходить процессы биохимических превращений веществ в сусле, которые можно аналитически оценить по увеличению цветности и изменению других физико-химических показателей качества сусла.

Быстрое охлаждение сусла выполняем с помощью пластинчатых теплообменников. В них сусло охлаждается более холодной водой; передача тепла осуществляется при этом через тонкие пластины из нержавеющей стали.

В пластинчатом теплообменнике горячее сусло с температурой 90^оС охлаждается холодной водой до температуры начала брожения. При этом происходит теплообмен между горячим суслом и холодной водой.

При охлаждении сусла, сусло поглощает кислород физическим и химическим путем. Растворение кислорода начинается с движения температуры сусла. Кислород растворяется до достижения насыщения. Физическое связывание кислорода наиболее эффективно проходит при низкой температуре, слабой концентрации сусла, перемешивании и тонком слое его.

Химическое связывание кислорода осуществляется главным образом при высоких температурах и затрачивается на окисление органических веществ.