Технология производства пива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Аннотация

Введение

1 Характеристика продукта и ассортимент выпускаемой продукции

1.1 Характеристика продукта

1.2 Ассортимент выпускаемой продукции

2 Сырье, используемое при производстве

2.1 Солод и несоложеное сырье

2.2 Вода

2.3 Хмель и хмелепродукты

2.4 Ферментные препараты

3 Принцепиально-технологическая схема производства

3.1 Водоподготовка

3.1.1 Грубая очистка

3.1.2 Тонкая механическая очистка

3.1.3 Умягчение воды

3.1.4 Обеззараживание

3.2 Подработка и дробление солода и несоложеных материалов

3.3 Получение пивного сусла

3.3.1 Затирание

3.3.2 Фильтрование затора

3.3.3 Кипячение сусла с хмелем

3.4 Сбраживание пивного сусла

3.4.1 Периодический способ брожения

3.4.2 Полунепрерывный способ брожения

3.4.3 Непрерывный способ брожения

3.4.4 Производство пива в одну фазу

3.6 Осветление пива

3.6.1 Фильтрование пива

3.6.2 Сепарирование пива

3.7 Розлив пива

4 Продуктовый расчет

5 Подбор оборудования

5.1 Оборудование для приема и хранения зерна

5.2 Оборудование варочного цеха

5.3 Оборудование дробильно-полировочного отделения

5.4 Оборудование варочного отделения

5.5 Оборудование для осветления и охлаждения сусла

5.6 Оборудование цеха брожения -дображивания

5.6.1 Оборудование отделения главного брожения

5.6.2 Оборудование дрожжевого отделения

5.6.3 Оборудование отделения дображивания

5.6.4 Оборудование для сбраживания пивного сусла ускоренным способом

5.7 Оборудование фильтровального отделения

5.8 Оборудование цеха розлива пива

5.8.1 Оборудование отделения розлива пива в бутылки

5.8.2 Оборудование для выполнения вспомогательных операций

6 Описание машино-аппаратурной схемы производства

Заключение

Список использованных источников



Аннотация

Пояснительная записка содержит 45 страниц, в том числе 5 источников, 2 приложения. Графическая часть выполнена на 4 листах формата А1.

В данном проекте рассмотрена технология производства пива с использованием несоложенных материалов. Суточная производительность пива 10000 дал.



Введение

Пивоварение является одним из древнейших производств. Предполагается, что еще за 7000 лет до н.э. в Вавилоне варили пиво из ячменного солода и пшеницы. Затем способ приготовления пива распространился в Древнем Египте, Персии, среди народов, населявших Кавказ и юг Европы, а позже - по всей Европе.

Пиво на Руси. Во всех славянских языках присутствует слово "пиво". Раньше этим словом называли не только пиво, на и напиток вообще. Слово "пиво" и "пить" созвучны в славянских языках. Именно славяне были посредниками, передававшими практик использования хмеля другим европейскими народами.

Во время археологических раскопок на месте Древнего Новгорода были найдены берестяные грамоты, в которых упоминались перевары. Перевары - это хмельными напитки из меда и пива, отличающиеся большой крепостью. ассортимент производство пиво продуктовый

Насколько высоко ценились перевары можно судить по тому факту, что мед и перевары являлись данью на Руси. следует также отметить, что пиво, солод и хмель входили в состав оброков крестьян за пользование землей.

На Руси пиво и меды разной крепости (легкие - от 2% до 4% алкоголя, средние - от 4,5% до 7%, крепкие - до 17% и даже до 35% и более) были ритуальными напитками, употреблявшимися на пирах. Варили пиво в монастырях. В годы царствования великих князей пиво часто упоминается в царских указах. Великий князь Иван III в годы своего царствования (1462-1505) запретил кому бы то ни было варить пиво и употреблять хмель, присвоив это право казне. Позже указ был отменен.

Со временем на Руси появляется все больше пивоварен. В 1715 году по указания ПетраI в Петербург были выписаны солодовщики и пивовары, что способствовало развитию пивоварению. К этому же году относится основание нынешнего пивзавода во Львове. Пиво на Руси становится привычным и популярным и даже попадает на страницы литературных произведений.

На рубеже XVIII - XIX вв. пользовалось известностью пиво московских пивоварен, общее число которых было 236. Судя по всему, они были более мелкими по сравнению с крупными петербургскими. Особенно же славилось тогда калужское пиво, получаемое верховым брожением.

Интересна история Петербургского пивоварения. В 1795 году с высочайшего одобрения Екатерины II Абрахамом Фридрихом Кроном в Петербурге был основан старейшина пивоварения - пивзавод, который носил имя Александра Невского. В год на заводе производилось до 170 тыс. декалитров (1 декалитр или 1 дал равен 10 л, а 1 гектолитр или 1 гл - 100 л) пива, которое поставлялось к императорскому столу. В конце XVIII века Петром Казалетом было основано производство пива близ Калинкина моста. Калининский пивзавод специализировался на выпуске лучших, элитных сортов пива. В 1848 году Крон и Казалет объединили свои заводы, в дальнейшем пивоварение велось на Калининском пивзаводе, который уже в 1848 году выпускал 330,000 дал (с 1923 года этот завод носит имя Степана Разина). В 1863 году на Петровском острове был учрежден пивзавод "Бавария" российско-баварского пивоваренного общества, ставший поставщиком двора Его Императорского Величества. В 1872 году основан завод "Вена" российско-австрийского акционерного общества.

Во второй половине XIX века общее число пивоварен стало уменьшаться, а в оставшихся крупных производство пива увеличилось. Если в 80-х годах XIX века общее число пивоварен достигало почти полутора тысяч, то на рубеже веков их было около тысячи.

Важнейшим толчком для развития промышленного пивоварения стало изобретение паровой и холодильной машин. К концу XIX века примерно треть заводов была оснащена паровыми машинами, а затем некоторые из них стали пользоваться электричеством. В 1876 году Трехгорный пивоваренный завод в Москве выпустил первое пиво. Вы 1887 году производительность завода составила 700,000 дал. Выпускаемое предприятием пиво на Всероссийских промышленных выставках в 1882 году и 1896 году за качество было удостоено награды "Золотой орел". Завод использовал достижения науки и техники: в 1899 году предприятие перешло на электрическое освещение, в 1907 году установило высокопроизводительную паровую машину, в 1911 году немецкий изобретатель Натан смонтировал свою установку по сбраживания сусла. В 1908 году 65 крупнейших заводов произвели, половину всего объема пива в отрасли тогда работало около 20 000 рабочих.

Накануне первой мировой войны по общему объему производство пива среди регионов России лидировало Петербургская губерния, на втором месте была Московская, затем - Лифляндская (обогнавшая другие губернии по числу заводов) и Варшавская губернии. В границах современной Российской Федерации пивоварение было развито в Петербургской, Московской, Самарской, Казанской и Смоленской губерниях. Первое место по отдельным заводам занимало Московское Трехгороное товарищество, затем следовали петербургские заводы Калининский и Бавария. Вскоре первая мировая война с ее "сухим" законом и последующими событиями приостановили на время развитие отечественной пивоваренной промышленности.

В 1930-1970 года пивоваренная промышленность в России была технически реконструированы, построено много крупных заводов, технологические процессы были механизированы и автоматизированы.

В настоящее время на многих предприятиях устанавливается современное высоко производительное оборудование. Особое внимание уделяется усовершенствованию осветления и розлива пива.

При приготовлении пива протекают многие физико-химические, биохимические и другие процессы, обуславливающие качественные и вкусовые показатели готового продукта. Управление этими процессами и получение напитка высокого качества требует от рабочих знание технологии и оборудования, передовых приемов работы, высокой ответственности за порученное дело.



1 Характеристика продукта и ассортимент выпускаемой продукции

1.1 Характеристика продукта

Пиво - слабоалкогольный, жаждоутоляющий, игристый напиток с характерным хмелевым ароматом и приятным горьковатым привкусом. В пиве кроме воды, этилового спирта и диоксида углевода содержится значительное количество питательных и биологически активных веществ: белков, углеводов, микроэлементов и витаминов.

По цвету пиво делится на светлое и темное, а в зависимости то вида применяемых дрожжей - на пиво низкого и верхового брожения. К пиву верхового брожения относятся один сорт - пиво «Бархатное».

Около 90 % производимого пива низового брожения приходится на светлые сорта, для которых характерны тонкий, слабо выраженный солодовый вкус, хмелевой аромат и ярко выраженная хмелевая горечь. Их готовят из светлого пивоваренного солода с добавкой несоложеных материалов (ячменя, рисовой сечки, обезжиренной кукурузы, сахара), воды, хмеля или хмелевых препаратов. Типичные представители светлого пива: «Жигулевское», «Московское», «Киевское», «Рижское». 

1.2 Ассортимент выпускаемой продукции

Таблица 1 - Ассортимент выпускаемой продукции

Сорт пива	Зернопродукты	Количество зернопродуктов, %	Применение
Столовое	Солод светлый Мука ячменная	85 15	Пиво светлое слабоалкогольное
Жигулевское	Солод светлый Мука пшеничная	85 15	Светлое
Любительское	Солод светлый Мука пшеничная		Светлое
Донецкое	Солод светлый Мука ячменная Солод карамельный	82 14,5 3,5	Светлое
Львовское	Солод светлый Рисовая сечка Солод карамельный светлый	89,5 10 0,5	Светлое
Свердловское	Солод светлый Рисовая сечка Сахар	64 18 18	Светлое
Сорт пива	Зернопродукты	Количество зернопродуктов, %	Применение
Славянское	Солод светлый Мука рисовая Обезжиренная соевая мука	83,2 14 1	Светлое
Московское	Солод светлый Мука рисовая	80 20	Светлое
Алдараалус	Солод светлый Мука рисовая Солод карамельный	84 15 1	Светлое
Казанское	Солод светлый Рисовая сечка	70 30	Светлое
Киевское светлое	Солод светлый Рисовая сечка	90 10	Светлое
Мухачевское	Солод светлый Рисовая сечка Сахар	82 12 6	Светлое
Одесское особое	Солод светлый Рисовая сечка Сахар	75 20 5	Светлое
Полтавское	Солод светлый Обезжиренная соевая мука	99,5 0,5	Светлое
Самарское	Солод светлый Рисовая сечка Сахар	76 19 5	Светлое
Двойное золотое	Солод светлый Мука рисовая Солод карамельный	81 9,5 9,5	Промежуточное, старинный русский сорт
Невское	Солод светлый Рисовая сечка	90 10	Светлое
Польское	Солод светлый Рисовая сечка Сахар	80 12 80	Светлое
Черноморское	Солод светлый Рисовая сечка Сахар	76 18 6	Темное
Исетское	Солод светлый Рисовая сечка Сахар	70 15 15	Светлое
Сорт пива	Зернопродукты	Количество зернопродуктов, %	Применение
Краматорское	Солод светлый Солод карамельный Крупа кукурузная	79 12 19	Темное
Нижегородское	Солод светлый Солод карамельный Крупа кукурузная или рисовая Сахар	75 10 10 5	Темное
Переяславское	Солод светлый Рисовая сечка Мед натуральный	66 17,5 16,5	Светлое
Москворецкое	Солод светлый Мука рисовая Сахар	80 15 5	Светлое
Праздничное	Солод светлый Рисовая сечка	80 20	Светлое
Юбилейное	Солод светлый Рисовая сечка Мука кукурузная Сахар	79 10 10 1	Светлое
Наша марка	Солод светлый Рисовая сечка	80 20	Светлое
Уральское	Солод светлый Солод темный Рисовая сечка Сахар	20 36 17 18	Темное
Янтарное	Солод светлый Рисовая сечка Крахмальная патока Сахар	74 18 3 5	Светлое, перед дображиванием добавляют 0,3 г аскорбиновой кислоты на 1 дал пива
Ленинградское	Солод светлый Рисовая сечка	90 10	Темное



2 Сырье, используемое при производстве

2.1 Солод и несоложеное сырье

Основным сырьем для производства пива является ячменный пивоваренный солод (светлый, темный и специальные сорта). Основные сортовые особенности пива (цвет, вкус, запах, аромат) во многом зависят от качества солода и соотношения его видов в рецептуре. Стандартом на пиво допускается использование несоложеного ячменя, рисовой сечки, пшеницы, обезжиренной кукурузной муки. Главные требования, предъявляемые к качеству заменителей солода -- это чистота и соответствие требованиям на продовольственное сырье.

Применение несоложеного сырья экономически выгодно и технологически обосновано. Поэтому при приготовлении 10...11 % светлого пива следует обязательно применять не менее 20 % несоложеного сырья без использования ферментных препаратов. При использовании свыше 20 % несоложеного ячменя применение ферментных препаратов обязательно.

2.2 Вода

Качество воды, ее ионный состав оказывают большое влияние на формирование органолептических показателей пива. Технологическая вода должна отвечать всем требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Она должна быть прозрачной, бесцветной, приятной на вкус, без запаха, с общей жесткостью 2...4 мг-экв/л и рН 6,8. ..7,3.

Вода считается оптимальной для производства пива, если отношение концентрации ионов кальция к общей щелочности воды (показатель щелочности) не менее 1, а соотношение ионов кальция и магния 1:1...3:1.

Жесткость воды и ее солевой состав регулируют, применяя различные способы водоподготовки: реагентный, ионообменный, электродиализный и мембранный, основанный на принципе обратного осмоса.

Для удаления неприятного запаха воду дезодорируют путем пропускания через колонку, заполненную активированным углем.

2.3 Хмель и хмелепродукты

Хмель -- традиционное и наиболее дорогостоящее сырье пивоваренного производства. Он придает пиву специфический горький вкус и аромат, способствует удалению из сусла некоторых белков, служит антисептиком, подавляя жизнедеятельность контаминирующей микрофлоры, и повышает пеностойкость пива. Различают два основных вида хмеля: горький и ароматический. В пивоварении используют преимущественно женские соцветия ароматического хмеля -- хмелевые шишки, содержащие лупулин. В состав последнего входят ароматические и горькие вещества.

Горькие хмелевые вещества включают б- и в-кислоты. мягкие б-, в- и твердые смолы. Содержание б-кислот в зависимости от сорта хмеля может достигать 16 %. Наиболее ценные для пивоварения производные б-кислот -- изосоединения обеспечивают около 90 % горечи пива.

Ароматические вещества представлены в основном эфирным маслом, содержание которого колеблется от 0,3 до 2 %. Важная составная часть хмеля -- дубильные вещества, количество которых достигает 3 %.

По назначению хмель разделяют на две группы: тонкие сорта с содержанием горьких веществ около 15 % и б-кислот от 3 до 5 %, используемые для производства пива по классической технологии, и грубые сорта с содержанием горьких веществ более 20 %, предназначенные для изготовления порошков, гранул и экстрактов. В пивоварении используют высушенные хмелевые шишки, молотый, гранулированный или брикетированный хмель, а также различные хмелевые экстракты.

Хмель и хмелепродукты следует хранить в сухом, темном и охлажденном помещении с температурой от 0 до 2 и относительной влажностью воздуха не выше 70 %.

2.4 Ферментные препараты

Используют при применении более 20 % несоложеного сырья в количестве от 0,001 до 0,075 % к массе перерабатываемого сырья.

Применяют амилолитические (Амилосубтилин Г10х, Амилоризин Пх и др.), протеолитические (Протосубтилин Г10х), цитолитические (Цитороземин П10х, Целлоконингин П10х и др.) ферментные препараты, а также их смеси в виде мультиэнзимных композиций.

Амилолитические препараты применяют при затирании при повышенном количестве несоложеного сырья и низком качестве исходного сусла. Они существенно повышают выход экстракта и улучшают качество сусла.

Протосубтилин Г10х используют при повышенных количествах несоложеного сырья и для улучшения качества сусла из некачественных солодов, а также для ликвидации коллоидных помутнений в пиве. Цитолитические препараты повышают выход экстракта за счет гидролиза некрахмальных полисахари-дов, в основном гемицеллюлозы. Одновременно повышаются качество сусла и стойкость пива.



3 Принцепиально-технологическая схема производства

Технологическая схема производства пива состоит их нескольких последовательно осуществляемых стадий. Сначала производится водоподготовка. В первой стадии производятся подработка и дробление солода и несоложеных материалов; во второй стадии осуществляется получение пивного сусла; в третьей стадии происходит сбраживание приготовленного сусла специальными дрожжами с последующим дображиванием пива; в четвертой (последней) стадии производятся осветление и розлив приготовленного пива.

В зависимости от сорта пива используют различные типы солода (светлые или темные), а также разные количества и виды несоложеных материалов (ячмень, обезжиренную кукурузную муку, рисовую сечку, сахар).

3.1 Водоподготовка

3.1.1 Грубая очистка

Чаще всего осуществляется на разнообразных сетчатых фильтрах с различной микронностью. Удаление крупных взвешенных частиц производится при так называемом предварительном фильтровании (макрофильтрование или "грубая" очистка). Для этого на магистральную трубу, подающую воду к потребителю, устанавливают фильтры предварительной грубой очистки. Процесс фильтрования может осуществляться либо на поверхности, либо в глубине фильтрующего материала. Исходя из этого, данные фильтры имеют различное конструктивное исполнение. Например, в сетчатых фильтрах в качестве фильтрующего элемента используются металлические сетки с различными размерами ячеек (грязевики), фильтрование осуществляется на поверхности сетки, а в дисковых или картриджных фильтрах используется принцип глубинного (объемного) фильтрования. В большинстве случаев дисковые фильтры имеют неоспоримое преимущество перед сетчатыми вследствие их более высокой "грязеёмкости" (при этом, размер удаляемых частиц не менее 25 мкм). Основным достоинством дисковых фильтров является сочетание поверхностной и объемной фильтрации, а так же возможность 100 % отмывки пакета дисков.

3.1.2 Тонкая механическая очистка

Для тонкой очистки возможно использование осветлительных напорных фильтров, совмещение коагуляции и ультрафильтрации (более традиционный вариант совмещение коагуляции и скорых фильтров).

При незначительных потоках воды можно использовать и систему картриджных фильтров с размером пор 5-25 мкм.

3.1.3 Умягчение воды

Под умягчением воды мы понимаем снятие негативного воздействия жесткости, вызванного присутствием катионов кальция и магния.

Существует два самых распространенных способа снятия негативного воздействия жесткости на мембраны: на ионообменных смолах, так называемое умягчение, или путем введения ингибитора осадкообразования.

При использовании умягчения на ионообменных смолах - натрий-катионирование - очистка воды производится путем ее контактирования с катионитом в Na-форме. В результате этого из воды извлекаются ионы кальция, магния (то есть понижается жесткость) и частично ионы железа (II), замещаясь ионами натрия. При этом солесодержание и pH исходной воды практически не меняется. Однако, особенно для пищевой промышленности, вода с повышенным содержанием натрия и гидрокарбонатов является не всегда приемлемой, поэтому после умягчения на ионообменных смолах избыток натрия и других катионов и анионов может быть удален с помощью установок обратного осмоса.

Эффективным и экономичным способом предотвращения отложения солей жесткости на мембранах является дозирование ингибиторов осадкообразования. Ингибитор вводится непосредственно в поток исходной воды перед входом на установку обратного осмоса. Механизм его действия основан на том, что молекулы или ионы ингибитора сорбируются на поверхности образовавшихся микрокристаллов и препятствуют их дальнейшему росту. С учетом механизма роста кристаллов (послойно или на дефектах кристаллической решетки), торможение этого роста происходит при блокировке точек, где может происходить присоединение новых атомов, формирующих кристалл, количество таких точек ограничено.

3.1.4 Обеззараживание

Обеззараживание перед установкой обратного осмоса применяется обычно, если в исходной воде присутствует большое количество микроорганизмов, способных вызвать зарастание мембран биопленками, например, при водозаборе, производимом из открытых водоемов: пруд, река, озеро, море.

3.2 Подработка и дробление солода и несоложеных материалов

Перед дроблением солод и несоложеные зерновые материалы обязательно очищают от пыли и различных примесей.

При использовании в качестве несоложеного сырья ячменя, ячменной или обезжиренной кукурузной муки или крупки в цехе устанавливают определенное число бункеров для этих видов материалов.

В целях учета как солод, так и несоложеные материалы взвешивают на автоматических весах и направляют на последующие операции.

Обычно дробильное отделение проектируют и располагают над варочным отделением. Это делают с тем, чтобы перемещение дробленого солода и дробленых несоложеных материалов осуществлять с использованием самотека.

В дробильном отделении устанавливают чаще всего в 2-3 уровня по высоте полировочные машины, автоматические весы, четырех- или шестивальцовую дробилку, мельничные вальцовые станки и бункера для дробленого солода и несоложеных материалов. Мощность и число аппаратов, подлежащих размещению в этом отделении, зависит от количества сырья, требуемого для переработки в сутки.

Солод и несоложеные материалы к измельчающему оборудованию необходимо подавать равномерно. Все машины дробильного отделения подбирают к установке так, чтобы их работа была синхронизирована. Проектирование этого отделения осуществляют с расчетом, чтобы оно было хорошо освещено, между отдельными машинами и стенами помещения предусматривают проходы, отвечающие специальным нормам.

Машины применяются в герметичном исполнении во избежание запыленности дробильного отделения; кроме того, монтируются аспирационные и пылеуборочные установки, не допускающие образования электрической искры. Дробильное отделение сообщается с другими отделениями, расположенными на разных этажах, с помощью грузового лифта, который также используется для транспортировки небольших количеств несоложеных материалов и специальных солодов.

В прошлом считалось, что нецелесообразно дробить зерно слишком мелко ввиду возникающих при этом трудностей в процессе фильтрования и что оболочка не имеет значения для получения экстракта. Однако с появлением специально изготовленных для пивоваренной промышленности мультиэнзимных композиций взгляды на процессы дробления и использования оболочки несколько изменяются. Очевидно, в дальнейшем станет выгодным отделять оболочки зерен и перерабатывать их, а лишенное оболочки зерно дробить как можно мельче в целях повышения выхода экстракта. В этом случае вместо фильтрационного чана рекомендуется использовать фильтр-прессы. Измельченный солод и несоложеное сырье направляются в варочное отделение.

3.3 Получение пивного сусла

3.3.1 Затирание

В процессе затирания добиваются максимального экстрагирования ценных составных частей солода, несоложеных материалов и хмеля.

На современных заводах производство пивоваренного сусла осуществляют на четырех- или шестиаппаратном варочных агрегатах. Затирание проводят в два этапа: сначала переводят водорастворимые вещества солода и несоложеных материалов в раствор без участия ферментов, а затем водорастворимые вещества солода и несоложеных материалов - в раствор при помощи ферментов солода или специально добавляемых в заторную массу различных микробных ферментных препаратов.

Заторные аппараты устанавливаются в варочном отделении завода. Заторный аппарат оборудован рубашкой, сферической крышкой, вытяжной трубой для отвода пара, пропеллерной мешалкой. Поверхности днища и цилиндрической части покрыты теплоизоляцией. Крышка оборудована раздвижными дверцами, служащими для наблюдения и в качестве лазов. Рабочий объем аппарата рассчитывается из соотношения 0,6 м³ на 100 кг зернопродуктов.

Несоложеное сырье затирают в смеси с солодом или подрабатывают его отдельно, а затем смешивают с солодом и в дальнейшем готовят общий затор. Существует ряд способов затирания, применяемых в зависимости от вида и количества несоложеного сырья, а также типа и качества микробного ферментного препарата.

В процессе затирания несоложеного зернового сырья стремятся к проведению всех ферментативных процессов, которые осуществляются при солодоращении. В результате получают сусло такого же или лучшего состава, чем при переработке чистого солода либо солода с 15 % несоложеного сырья.

В несоложеном сырье, в частности в зерне ячменя, содержится: крахмал 60-70, белковые вещества 10-16, гемицеллюлоза 7-11, целлюлоза 3-6, пектиновые вещества 2-2,5, жир 2,5, минеральные вещества 2.

В процессе затирания происходит превращение крахмала в мальтозу и декстрины, белков - в аминокислоты, пептиды и полипептиды, гемицеллюлозы - в глюкозу и пентозы.

3.3.2 Фильтрование затора

Отделение водного раствора экстрактивных веществ (сусла) от дробины производят в фильтрационных аппаратах или фильтр-прессах. В фильтрационном аппарате сусло подвергают фильтрованию через 2 слоя (нижний состоит из грубых частиц, верхний - из мелких).

3.3.3 Кипячение сусла с хмелем

Кипячение сусла, вышедшего из фильтрационного аппарата, с хмелем осуществляют в сусловарочном аппарате. Этот аппарат по конструкции аналогичен заторному, но в отличие от него имеет большую поверхность теплообмена, которая должна обеспечивать интенсивное выпаривание в целях концентрирования сусла. Вместимость аппарата рассчитывается по следующему соотношению: на 1 т зернопродуктов предусматривается 7м³ объема. Цель кипячения состоит в проведении следующих процессов: экстрагирование из хмеля ароматических и горьких веществ и осуществление ароматизации сусла, коагуляция белков, концентрирование сусла до установленного содержания сухих веществ и стабилизация его состава, инактивация ферментов и стерилизация сусла.

Операция кипячения сусла с хмелем заключается в следующем. После введения части сусла в сусловарочный аппарат температура в нем устанавливается в пределах 70-75 и в аппарат вводится часть хмеля. В этот период альфа-амилаза осахаривает крахмал, перешедший в сусло после выщелачивания дробины. При завершении введения в аппарат промывных вод содержимое его подогревают до кипячения и кипятят.

После кипячения сусла с хмелем последний спускают в хмелеотделитель, который устанавливается ниже сусловарочного аппарата.

3.4 Сбраживание пивного сусла

В пивоварении известны два способа брожения: низовое, осуществляемое при температуре 6-10 , и верховое - при 14-25 . В отечественной пивоваренной промышленности наиболее распространенно низовое брожение.

Брожение обычно протекает в две стадии: главное брожение и дображивание. В ходе главного брожения образовавшиеся в процессе приготовления солода и сусла сахара превращаются в спирт и диоксид углерода. Первую стадию брожения осуществляют либо в открытых, либо в закрытых бродильных аппаратах при температуре б--10°С. Продолжительность главного брожения 2--10 суток в зависимости от применяемого метода. Главное брожение осуществляют в специальном отделении, называемом бродильным, а дображивание -- в отделении дображивания.

После главного брожении получается молодое пиво-- довольно мутное, имеющее своеобразные аромат и вкус. Для дображивания его перекачивают в закрытые аппараты--танки. В процессе дображивания происходят медленное сбраживание небольшого количества Сахаров, осветление пива, созревание его и насыщение диоксидом углерода. Процесс дображивания осуществляется в течение 21--100 суток при температуре 1--2°С под давлением 0,14--0,15 МПа.

Сбраживание пивного сусла проводится разными способами.

3.4.1 Периодический способ брожения

Под ведением брожения понимают регулирование режима брожения: температуры, продолжительности, степени сбраживания, включая и способ введения семенных дрожжей.

Разведение чистой культуры дрожжей состоит из двух стадий: лабораторной и производственной. Первая стадия начинается с пересева чистой культуры дрожжей из пробирки с последовательным пересевом на увеличивающийся объем сусла (каждый цикл в 5 раз). Размножение осуществляют либо в стеклянных колбах, либо в медных колбах Карлсберга.

Вторая стадия проводится в установке Грейнера, состоящей из стерилизатора, бродильных цилиндров, резервуара предварительного брожения и сосуда для посевных дрожжей.

Главное брожение проводится преимущественно в горизонтально расположенных цилиндрических алюминиевых герметических аппаратах.

Норма введения пивных дрожжей в сусло 0,06--0,12 л/дал; эта норма должна обеспечивать содержание дрожжей в 1 мл сусла в пределах (7-М0) 10⁶ клеток. В процессе брожения повышается температура сбраживаемого сусла, так как при сбраживании 1 кг сахара выделяется 628 кДж тепла. Отвод выделяемого тепла осуществляют путем пропуска пресной воды (0,5 -- 1 °С) через змеевики, расположенные внутри бродильных аппаратов. Для этой цели также применяются выносные теплообменники и наружные холодильные пояса.

3.4.2 Полунепрерывный способ брожения

По этому способу сусло сбраживают в закрытых вертикальных танках, соединенных в отдельные батареи. Число линий определяют по максимальному числу варок в сутки. В танке предварительного брожения дрожжи находятся непрерывно в процессе одного бродильного цикла в логарифмической стадии роста.

В процессе брожения обеспечивают как непрерывный приток свежего сусла в танки, так и непрерывный отбор сбраживаемой смеси и в то же время гомогенность среды, содержащейся в танке.

В целях удвоения сухой биомассы клеток в течение 24 ч температура в танках предварительного брожения поддерживается на уровне 9--9,5 °С.

Полунепрерывное брожение в сочетании с двухфазовым дображиванием приводит к экономии капиталовложений на 25 % (на отделения брожения и дображнвания) и производственных расходов за счет сокращения потребления воды и числа занятых рабочих почти па 15 %.

3.4.3 Непрерывный способ брожения

Этот способ брожения по сравнению с периодическим более эффективен с точки зрения как физиологии дрожжей, так и лучшего использования бродильного оборудования, возможности полной автоматизации и сокращения продолжительности производства.

В промышленности нашли применение многоступенчатые гомогенные и комбинированные системы, объединяющие одноступенчатую гомогенную и многоступенчатую гомогенную или гетерогенную системы.

При применении одноступенчатой гомогенной системы брожение и дображивание ведутся в одном аппарате, в котором осуществляется тщательное перемешивание сбраживаемой среды.

При использовании многоступенчатой системы несколько аппаратов, в которых осуществляется тщательное перемешивание, устанавливаются последовательно и объединяются в одну линию.

3.4.4 Производство пива в одну фазу

При данном способе брожение и дображивание объединяются в одну фазу, вследствие чего весь процесс протекает в одном танке. Преимуществами данного способа перед периодическим являются улучшение седиментации дрожжей, сокращение продолжительности сбраживания сусла, лучшее насыщение пива диоксидом углерода, улучшение условий труда, лучшее использование горьких веществ хмеля, снижение потерь пива.

Для ускорения выведения осадочных дрожжей внутренняя поверхность конического дна выполняется гладкой. Угол при вершине конического дна равен 75^е. Избыточное давление 0,07--0,1 МПа поддерживается напорно-вакуумными клапанами, которые одновременно предохраняют аппарат от действия низкого давления. Танк оборудован термометрами сопротивления и манометрами, а также головкой для мойки его под давлением и дезинфекции.

Управление технологическим процессом осуществляется с общего пульта.

Введение дрожжей производят в несколько стадий: каждая порция сусла сбраживается ¹/₅ общего количества дрожжей, и только при доливе танка суслом последней варки вводится остальная часть дрожжей. На 10 дал сусла расходуется 500--600 мл густых дрожжей. Содержание растворенного кислорода в сусле 6 мг/л. Первоначальная температура сбраживания 7°С, затем она возрастает до 15 °С и на этом уровне поддерживается в течение всего времени дображивания.

При достижении температуры 15 °С дрожжи быстро седиментируют (12--16 ч). В танке дрожжи не должны находиться более 2 суток. На 8-е сутки после шпунтования пиво необходимо быстро охладить (через 20 ч температура внутри танка должна быть снижена до 0 °С). Через трое суток после охлаждения пиво подвергают фильтрованию.

Однофазовое производство по сравнению с классическим способом позволяет снизить размер капиталовложений на строительство (до 80 % за счет установки танков вне производственных помещений, до 65 % на оборудование) участка бродильный цех -- отделение дображивания, себестоимость пива на 4,3 %, расход хмеля на 10 %.

3.5 

3.6 Осветление пива

Осветление пива достигается путем фильтрования и сепарирования. Данными способами из пива удаляют мелкие частицы -- различные микроорганизмы, белки и хмелевые вещества, являющиеся причиной опалесценции и помутнения пива.

3.6.1 Фильтрование пива

В отечественной промышленности применяют фильтрование пива через намывной слой вспомогательного вещества (основное фильтрование), а также дополнительное фильтрование через осветляющие и обеспложивающие асбестоцеллюлозные пластины. Для этой цели используют намывные, пластинчатые и редко патронные фильтры со сменными элементами.

3.6.2 Сепарирование пива

Данный процесс осуществляют на различного рода сепараторах. Производительность сепараторов, предназначенных для осветления пива, колеблется в пределах 100--1000 дал/ч.

Для осветления пива применяют отечественные сепараторы марок ВСС-2, ВСС-2М, ВПО, ВСП, А1-ВСО. Сепараторы ВСС-2М и А1-ВСО применяют исключительно для осветления молодого пива, содержащего дрожжевых клеток до 100 млн./мл. Для этой же цели используются сепараторы фирм «Alfa-Laval» (Швеция) и «West- falia» (ФРГ). Высокая степень герметизации сепараторов предотвращает окисление пива и потерн диоксида углерода в нем при осветлении.



3.7 Розлив пива

Осветленное пиво разливают в деревянные и алюминиевые бочки, автотермоцистерны, бутылки и жестяные банки. Для сохранения вкуса и стойкости пива внутреннюю поверхность деревянных бочек покрывают пивной смолкой, которая изготовляется из канифоли, парафина и растительного масла.

Независимо от тары розлив пива производят в изобарических условиях (под давлением) для предотвращения образования пены и потерь диоксида углерода.

Розлив пива в бутылки осуществляется на разливочной автоматической линии, па которой последовательно производятся мойка бутылок, розлив, укупорка, бракераж, этикетировка.

Автоматические линии комплектуются из автоматов для выемки бутылок из ящиков, бутыломоечной машины, бракеражного, разливочного, укупорочного и этикетиро-вочного автоматов н автомата для укладки бутылок в ящики. В настоящее время пивоваренные заводы оборудованы автоматическими линиями розлива производительностью 6000, 12 000, 24 000 и более бутылок в час.



4 Продуктовый расчет

Исходные данные для продуктового расчета Московского пива представлены в таблице 2.

Таблица 2- Характеристика сырья, используемого в производстве пива

Расход на 1 дал
Зернопродуктов, кг	Солод светлый 80 %, рисовая мука 20 %
Хмеля, г	36ч40
Физико-химические показатели Московского пива
Конц. начального сусла, % масс	13,0
Содержание алкоголя, % масс не менее	3,5
Кислотность, в мл 1н раствора NaOH на 100 мл пива	2,0-3,3
Цветность, в мл 1н раствора йода на 100 мл пива	0,5-1,0
Содержание оксида углерода (IV) % масс не менее	0,33
Стойкость, суток не менее	8
Срок выдержки, суток	42
Действительная степень сбраживания, %	52,0

Определение количества продуктов производства пива состоит в расчете расхода сырья, количества промежуточных продуктов, готовой продукции и отходов производства.

Исходные данные для расчета продуктов включают: качественные показатели сырья, технологическую схему, ассортимент выпускаемой продукции, нормы потерь по стадиям производства и годовой выпуск пива.

Вначале выполняется расчет количества промежуточных продуктов, готового пива и отходов производства, получаемых из 100 кг зернового сырья.

Полученные данные позволяют определить расход сырья, количество промежуточных продуктов и отходов на 1 дал и годовую выработку пива.

Качественные показатели сырья, используемого при производстве пива, определяются в задании на дипломное проектирование или принимаются в соответствии с нормами технологического проектирования (табл. 2).

Величины потерь по стадиям производства принимаются в расчете из таблицы 3.

Рассмотрим расчет продуктов для проектируемого завода по выработке Московского пива.

Таблица 3. Характеристика сырья, используемого в производстве Московского пива.

Сырье	Влажность, %	Экстрактивность, % на сухое в-во	Насыщенная плотность, кг/м3
Солод светлый	5,6	76	530
Рисовая крупа (сечка)	15	85	700
Сахар-песок	0,15	99,55	800
Хмель (прессованный, гранулированный, экстракт)	В соответствии с инструкцией ТИ 18-6-11-83 и РДМУ 18-6-16-83

Таблица 4 - Потери при производстве пива

Потери	Московское пиво
В варочном цехе экстракта при затирании, % к массе сырья	2,8
В варочном цехе с солодовой, хмелевой дробине, на стадии осветления и охлаждения сусла, % к объему горячего сусла	6
В отделении главного брожения, % к объему холодного сусла	2,3
В отделении дображивания и фильтрования, % к объему молодого пива в том числе при фильтровании	2,7 1,7
В отделении брожения и дображивания пива в ЦКБА, % к объему холодного сусла в том числе при фильтровании	4,65 1,55
При розливе, % к объему фильтрованного пива в бутылки	2
При пастеризации пива в бутылках, % к объему пива, подлежащего пастеризации	2

Московское пиво готовится из 80% светлого солода и 20% рисовой крупы, следовательно, в 100 кг исходных зернопродуктов содержится 80 кг светлого солода Q' и 20 кг рисовой крупы Q'" влажностью W"=15% л экстрактивностью 3"'=85% к массе сухих веществ. При полировке 80 кг солода потери определяется по формуле (1)

где Q_п - потери при полировке;

;

Количество полированного солода рассчитывается по формуле (2)

где Q_c - количество светлого солода

Содержание сухих веществ определяется по формуле(3)

где W - влажность

В солоде:

В рисовой муке:

Содержание экстрактивных веществ определяется по формуле (4)

В солоде:

В рисовой муке:

Общее количество сухих веществ определяется по формуле (5)

Общее количество экстрактивных веществ определяется по формуле (6)

Потери экстракта в варочном цехе П_э = 2,8 % к массе зернопродуктов, или

В сусло перейдет экстрактивных веществ

Определение количества промежуточных продуктов готового пива. В горячее сусло в соответствии с расчетом переходит следующее количество экстрактивных веществ 68,75 кг.

Масса сусла определяется по формуле (7)



где е - массовая доля сухих веществ в начальном сусле.

Объем сусла при 20 ⁰С определяется по формуле (8)

где d - плотность сусла.

Таким образом:

Коэффициент объемного расширения при нагревании сусла до 100 ⁰С равен 1,04. С учетом этого коэффициента объем горячего сусла (V_гс) равен:

Объем холодного сусла вычисляется по формуле (9)

где V_рц - коэффициент объема горячего сусла,

П_хх - потери сусла на стадии осветления.

Количество нефильтрованного и фильтрованного пива зависит от способа сбраживания пивного сусла.

Расчет с использованием периодического способа сбраживания.

Объем молодого пива определяется по формуле (10)

где V_хс - объем холодного сусла;

П_б - потери в отделении главного брожения.

Потери в отделении дображивания и отделении фильтрования (П_дф) для Московского пива равны 2,7 % объема молодого пива, в том числе потери при фильтровании (П_ф) Московского пива достигают 1,7 %. Следовательно, потери при дображивании , то есть составляет 1 %.

Объем нефильтрованного пива определяют по формуле (11)

Объем фильтрованного пива определяется по формуле (12)

Количество товарного пива определяют по формуле (13)

Где П_р - потери товарного пива при розливе в бутылки.

Общие видимые потери по жидкой фазе определяется по разности между объемом горячего сусла и товарного пива составляет:

Или по отношению к объему горячего сусла

Определение расхода хмеля, ферментативных препаратов и молочной кислоты. Расход хмеля определяется одним из двух способов: по единым нормам без учета содержания в хмеле горьких веществ и по нормам рассчитанных с учетом массовой доле в хмеле б-кислот и влаги.

При расчете по единым нормам расход хмеля на 1 дал готового пива умножают на количество пива, получаемого из 100 кг сырья, рассчитывают по формуле (14)

где Н_{х -} норма расхода хмеля на 1 дал Московского пива равна 36 г. Следовательно, расход хмеля составляет:

Количество ферментных препаратов зависит от степени их очистки, активности и доли несоложеного сырья. В соответствии с технологической инструкцией по производству солода и пива осуществляется расчет потребного количества ферментных препаратов со стандартной активностью или МЭК.

Молочная кислота 100 %-ной концентрацией используется для подкисления затора в количестве 0,08 кг на 100 кг сырья.

Определение количества отходов.

Количество дробины солодовой и хмелевой, шлама сепараторного в расчете на 100 кг зернопродуктов берется из таблицы 8.

При брожении сусла по периодической схеме получается 0,8 л избыточных дрожжей влажностью 88 % на 10 дал сбраживаемого сусла, а при брожении и дображивании в ЦКБА - 2 л. Исходя из этого, количество избыточных дрожжей на 100 кг сырья для Московского пива 3,93 л ().

На 1 дал готового пива при главном брожении выделяются 150 г диоксида углерода, который может утилизироваться, готовое количество диоксида углерода определяется по формуле (15)

где - объем товарного пива за год.

Исправимый брак пива из цеха розлива составляет 2 % по всем сортам пива. Его объем за год рассчитывают по формуле (16)

При расчете на 1 дал пива количество каждого продукта делят на количество товарного пива, которое получается из 100 кг зернового сырья.

Расчет тары и вспомогательных материалов при производстве пива.

Новые бутылки поступают на завод на возмещение боя в производстве. Суммарные потерн зависят от способа хранения бутылок и используемого в производстве оборудования.

Количество оборотных бутылок рассчитывается с учетом 40 оборотов бутылок в год.

Годовое количество ящиков численно равно годовому выпуску бутылочного пива в декалитрах. Из них ремонту подлежит 10 %. Потребность в оборотных ящиках определяется из условия 40 оборотов в год.



5 Подбор оборудования

При подборе машин и аппаратов находят из того, что оборудование должно быть высокопроизводительным и обеспечивать проектную производительность завода при выпуске продукции высокого качества, предпочтительно автоматическим, легко поддающимся обслуживанию, регулированию, очистке и ремонту, с минимальными затратами рабочей силы, а также минимальными отходами и потерями, расходом электроэнергии, воды, пара, холода. При подборе оборудования, как правило, нужно ориентироваться на машины и аппараты, серийно выпускаемые отечественными заводами.

Основанием для расчета и подбора оборудования являются: режим работы завода, принятая технологическая схема, данные продуктового расчета и нормы технологического проектирования. Вначале по справочникам, каталогам выбирают тип основных аппаратов, установок или машин, а затем производят расчет количества оборудования. Для обеспечения бесперебойной работы в отдельных случаях предусматривают резервное оборудование. Для нестандартного оборудования требуется расчет его технической характеристики.

Для разработки аппаратурной части проекта необходима техническая характеристика технологического оборудования: марка (завод-изготовитель), производительность, габаритные размеры, необходимая мощность, площадь поверхности нагрева или охлаждения, предельно допустимое давление, масса машины или аппарата и др.

Расчет и подбор оборудования производят в последовательности технологического процесса.

Расчет основного технологического оборудования производится с учетом режима работы завода (табл.5).



Таблица 5 - Режим работы пивоваренного завода

Цех, отделение	Число работы в сутки	Число дней работы	примечание
		В мес.	В год
Варочный цех	3	28,5	323	За вычетом 36 часов в месяц на дезинфекцию и профилактический ремонт
Цех брожения - дображивания Установка цилиндрических бродильных аппаратов Работа по классической схеме отделения главного брожения Отделение дображивания и выдержки	3 3	29,8 30	338 340	С учетом задержки поступления сусла в период дезинфекции варочного агрегата, суслопроводов и холодильников
Цех розлива во все виды тары и отделение фильтрования	2	21	238	При пятидневной рабочей неделе
Итого	11,33 мес.

5.1 Оборудование для приема и хранения зерна

Зернопродукты поступают на завод по железной дороге или автотранспортом. Суточный грузооборот определяется из следующих условий: продолжительность приема зерна составляет 200 дней в году; коэффициент суточной неравномерности при поступлении зерпопродуктов по железной дороге и автотранспортом равен 2,5, а коэффициент часовой неравномерности при поступлении автотранспортом составляет 1,6.

Для хранения зерпопродуктов используют зернохранилища силосного типа ЦНИИ промзернопроекта.

При выборе и расчете рабочей вместимости силосных корпусов принимают высоту загрузки силосов не более 25 м и коэффициент заполнения 0,8--0,85.

Марка силоса - СКМ - 12;

Общая вместимость корпуса - 7,7 тыс. т;

Число силосов в корпусе - 24.

5.2 Оборудование варочного цеха

Расчет оборудования варочного цеха начинают с подбора варочных агрегатов, затем но их производительности рассчитывают остальное оборудование. Варочные агрегаты подбирают по количеству зернопродуктов Q_сут, перерабатываемых в сутки. При расчете возможны два варианта: учитывается равномерная работа завода в течение года или работа во II и III кварталах, т. е. в наиболее напряженный период.

Суточный расход зернопродуктов при равномерной работе определяется по формуле (17)

где -- количество зернопродуктов, перерабатываемых за год, т;

-- количество дней работы в году, равное 323 дням.

В наиболее напряженный период выпуск продукции за квартал составляет 30% годового, а за один месяц -- 10%. Тогда суточный расход зернопродуктов определяется по формуле (18)

где а - доля максимального месячного выпуска пива от годового (а = 0,1);

--число дней работы в месяце (= 28,5).

Варочные агрегаты традиционной формы могут быть с двумя, четырьмя и шестью аппаратами. На пивоваренных заводах устанавливают четырех- и шестиаппаратные варочные агрегаты в расчете на 1,0; 1,5; 3,0; 5,5 т одновременно перерабатываемого солода! выпускаемые отечественной промышленностью, а также на 8,5 т производства ЧССР.

Варочный агрегат подбирают в соответствии с проектируемой мощностью завода и определяют число оборотов его в сутки з. При единовременной засыпи выбранного агрегата Q. Следовательно рассчитывают по формуле (19)

5.3 Оборудование дробильно-полировочного отделения

Это оборудование устанавливается в помещении, изолированном от варочного отделения.

Отпуск солода и ячменя из зернохранилища производится в дневную смену в течение 8 ч. Производительность нории (в т/ч) для отпуска зернового сырья должна быть не менее . Показатели ленточной нории приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Показатели ленточной нории

Показатели	Единица измерения	Значения
Производительность	т/ч	5
Высота нории	М	45
Диаметр барабана головки	мм	300
Длина барабанов головки и башмака	мм	150
Ширина ленты	мм	125
Скорость движения ленты	м/с	1,2
Шаг ковшей	мм	210
Размеры поперечного сечения труб нории в свету	мм	197?197

Таблица 7 - Автоматические весы марки Д-20

Показатели	Единица измерения	Значения
Предел взвешивания	кг	15-20
Производительность	т/ч	1,44-6,01
Объем ковша	м3	0,44
Мощность еры	кВт	-
Габаритные размеры	мм	900?750?900

Вместимость бункеров для приема солода и ячменя рассчитывается на максимальный суточный расход каждого вида сырья ()- При близком размещении склада допускается 0,5-суточный запас. В зависимости от ассортимента выпускаемой продукции в качестве зернового сырья используют светлый солод и рис. Вместимость каждого бункера рассчитывают по формуле (20)

Бункера проектируются цилиндрические с коническим днищем или квадратного сечения с пирамидальным днищем.

Полировочные машины предназначены для очистки солода от остатков ростков, примесей, пыли. Продолжительность очистки солода для одной варки составляет 1,5--2 ч, следовательно, в час должно очищаться

т

где Q^T --масса солода на одну варку.

Таблица 8 - Полировочная машина типа СП-54

Показатели	Единица измерения	Значения
Производительность	кг/ч	1000
Мощность электродвигателя	кВт	1,1
Показатели	Единица измерения	Значения
Габаритные размеры	мм	1520?730?1770
масса	кг	435

Нория для подъема полированного солода придается полировочным машинам, поэтому ее производительность равна суммарной производительности всех полировочных машин. Производительность по солоду умножают на коэффициент перехода на тяжелое зерно, равный отношению 0,53/0,76, и подбирают тип нории.

Бункер полированного солода (промежуточный) должен вмешать количество солода, очищаемого за 0,5 ч на полировочных машинах, т. е. рассчитан на массу, равную половине производительности этих машин (1000•0,5=500).

Производительность магнитного сепаратора для отделения феропримесей из зерна должна быть не меньше производительности полировочных машин. Сепаратор устанавливается перед весами.

Автоматические весы для зернового сырья на одну варку должны иметь производительность: для солода -- не менее производительности полировочных машин, а для ячменя -- мельничного станка.

Вместимость над весовых и подвесовых бункеров рассчитывается на 2--3 отвеса.

Дробилки и мельничные вальцовые станки для измельчения солода и несоложеного зерна должны обеспечивать за 1,5--2 ч работы дробленым сырьем на одну варку, т. е. т.

Затем подбирают дробилки и рассчитывают их количество. Для дробления риса устанавливаются вальцовые станки марки ЗМ. Показатели станка марки 3М представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Показатели станка 3М

Показатели	Единица измерения	Значения
Производительность	кг/ч	650-1000
Расход воздуха в аспирацию	м3/мин	7-10
Мощность электродвигателя при рефленых вальцах при гладких вальцах	кВт	17,7 7,4
Габаритные размеры	мм	1194?1030?1500
Масса	кг	1600

Для дробления солода используют дробилки БДА-1М отечественного производства, показатели которого приведены в таблице 10.