Анализ технологии производства пива

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Сорго как культура

1.2 Сорго в пивоварении

1.3 Затирание пива

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

2.1 Технологический расчёт основного сырья и их потери при производстве пива

2.2 Расчет заторного аппарата

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЯ



ВВЕДЕНИЕ

Пиво представляет собой игристый, освежающий напиток с характерным хмелевым ароматом и приятным горьковатым вкусом, насыщенный углекислым газом (диоксидом углерода), образовавшемся в процессе брожения. Оно не только утоляет жажду, но и повышает общий тонус организма человека, способствует лучшему обмену веществ.

Пиво распространено во множестве стран мира и пользуется популярностью благодаря своим вкусовым качествам и аромату. Существует около тысячи сортов пива. Вкусовые характеристики разных видов могут кардинально отличаться. В становлении стабильного разнообразия пива сильное влияние оказывают страны с наибольшим потреблением этого напитка на душу населения (Чехия, Германия, Ирландия, Австрия, Финляндия, Россия, Польша) и страны со специфической культурой производства (Ирландия,Бельгия, Бразилия, Япония)

Пиво -- третий по популярности напиток в мире (после воды и чая) и самый популярный алкогольный напиток в мире.

Пивоварение является одним из древних производств. Предполагается, что еще за 7 тыс. до н.э. в Вавилоне варили пиво из ячменного солода и пшеницы. Затем способ приготовления пива распространился среди народов населявших Кавказ и юг Европы, а позже по всей Европе.



1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Сорго как культура

Сомрго (лат. Sorghum) -- род однолетних и многолетних травянистых растений семейства Злаки, или Мятликовые (Poaceae). Включает около 30 видов, которые произрастают в Азии, Африке, Южной и Северной Америке, Европе и Австралии. Ряд видов сорго выращивается как культурное растение[4] (зерновые культуры и кормовые растения).

Сорго -- яровая культура. Отличается теплолюбивостью, очень высокой засухоустойчивостью, солестойкостью. Легко приспосабливается к различным почвам. Вегетационный период 120--130 суток, опыление перекрёстное.

Около 50 культурных и диких видов, произрастающих или возделываемых в Азии (преимущественно в юго-западной части),Африке (Экваториальной и Южной), Южной и Северной Америке, Европе (на юге континента), Австралии. Также сорго выращивается на юге России и в степной зоне Украины, в Молдавии.

Общая характеристика сорго

По биологическим характеристикам, больших различий между группами сорго нет. Сорго -- культура теплолюбивая, жаро- и засухоустойчивая. Оптимальная температура для прорастания семян, роста и развития растений составляет +20…+30С. Растения не переносят заморозков в любой фазе развития. Весенние заморозки могут полностью уничтожить или значительно изредить посевы, поэтому не стоит торопиться со сроками посева. Похолодание во время цветения, даже при положительных температурах, может привести к череззернице[12].

Для полного вызревания большинства сортов сорго сумма положительных температур должна составлять 3000-3500°С]. Как указывают S.L Patil и H. Basappa (2004) при сильной засухе урожайность различных по продуктивности гибридов сорго нивелируется.

Сорго не требовательно к влаге. Количество воды, необходимое для набухания семян сорго, составляет 35 % от общего веса семян (для кукурузы - 40 %, пшеницы - 60 %). Установлено также, что на образование единицы сухого вещества сорго расходует 300 частей воды (,кукуруза - 338, пшеница - 515, ячмень - 534, овёс - 600) . Поэтому Н. И. Вавилов называл сорго «верблюдом растительного мира». Как тропическое растение, оно в процессе эволюции выработало большую приспособленность к недостатку влаги и экономному её расходованию.

Исследования анатомического строения, биологических и физиологических особенностей сорго показали его высокую ксерофитность, которая обусловлена не только мощностью и избирательной способностью корневой системы, но и особенностями строения листовой поверхности, устьичного аппарата, наличием плотногоэпидермиса и белого воскового налёта.

Характерной особенностью сорго является низкая интенсивность роста в начальный период, а также способность приостанавливать свой рост в период неблагоприятных условий для роста и развития и оставаться в анабиотическом состоянии до тех пор, пока не наступят благоприятные условия[18].

Сорговые культуры хорошо отрастают после скашивания, что активно используется в кормопроизводстве. В условиях Ставропольского края при орошении можно получать за сезон до 4-х полноценных укосов. М. Н. Худенко и И. П. Кузнецов (1991) отмечают, что на орошении наиболее экономически выгодным является скашивание суданской травы в фазу «начало вымётывания». Это позволяет сократить межукосный период и получать в условиях Саратовской области три полноценных укоса зелёной массы за сезон.

Несмотря на высокую засухоустойчивость, сорго сильно реагирует на влагообеспеченность и даёт большую прибавку урожая. В условиях предгорной сухостепной зоны Казахстана при орошении зерновое сорго способно давать зерна от 52,6 до 62,5 ц/га.

Сорго -- светолюбивое растение короткого дня. Это обусловлено, приспособлением его к высокому солнцестоянию и связано с большой требовательностью к напряженности коротковолновой радиации. У большинства образцов сорго при коротком дне вегетация сокращается, а при длинном (свыше 15 часов) -- увеличивается. В то же время имеются нейтральные и слабо-чувствительные к продолжительности дня сорта и формы сорго[22].

Сорго довольно неприхотливая культура к почвам и может произрастать на плодородных суглинках, лёгких песчаных и хорошо аэрируемых глинистых, чистых отсорняков почвах. Зачастую сорго используют для освоения целинных и рекультивированных земель. Кроме того, обладая мощной корневой системой, сорго может давать удовлетворительные и хорошие урожаи в течение ряда лет на обедненной и истощённой для других злаков почве. Сорго не переносит только холодных, заболоченных почв и плохо растёт на кислых почвах. Неприхотливость к почвам позволяет использовать сорго в качестве первой культуры при освоении эродированных склонов[23].

Сорго, будучи нетребовательно к почвам, положительно отзывается на улучшение условий минерального питания, особенно на бедных почвах.

Классификация сорго

Сорго отличается чрезвычайно большим разнообразием видов, подвидов и разновидностей. Род Sorghum Moench. относится к семейству мятликовых (Poaceae Bernh.) и включает 60-70 видов возделываемого сорго и группу полудиких и диких растений[25]. По некоторым данным сорго было введено в культуру в Африке за 2500-3000 лет до н. э. На Европейском континенте несколько позже за 2000 лет до н. э.[17]. В результате, за весь период изучения и выращивания сорго в мире многие ученые пытались систематизировать сорго. Авторы J.D Snowden, De Wet, J.P. Huckebay систематизировали сорго и подразделили его на 28 возделываемых и 24 диких родственных подвида[26]. Английские ботаники О. Stapf и J.D. Snowden разделили род сорговых на две секции, а из них самую крупную на две подсекции: первая составила однолетние виды, вторая -- многолетние. В каждой подсекции ботаник J.D. Snowden установил две секции. К первой он отнёс более 30 возделываемых видов сорго зернового, сахарного и веничного, сгруппированных в шесть подсерий; ко второй -- суданскую траву и 16 дикорастущих видов сорго. В дальнейшем было описано ещё несколько видов сорго, в результате чего секции включают уже 56 видов сорговых растений. В настоящее время используется систематизация сорго, предложенная Е. С. Якушевским (1969), где все многообразие форм сорговых культур подразделено по принципу хозяйственного использования на 4 группы (зерновое, сахарное, травянистое и веничное) и 8 видов (сорго зерновое гвинейское, сорго зерновое кафрское, сорго зерновое негритянское, сорго зерновое хлебное, сорго зерновое китайское, сорго сахарное, сорго травянистое, сорго техническое или веничное).

1. Сорго зерновое гвинейское (S. guineense Stapf., Jakuschev.) обладает наибольшим сортовым разнообразием в странах Западной Экваториальной Африки, расположенных к югу от Сахары и прилегающих к Гвинейскому заливу. Этот вид сорго обладает восстановительной способностью. В коллекции ВИРа имеется несколько позднеспелых низкорослых форм гвинейское сорго, обладающих высокой комбинационной способностью.

2. Сорго зерновое кафрское (S. caffrorum Beauv., Jakuschev.) имеет наибольшее сортовое разнообразие в странах Южной Африки, расположенных к югу от 10° ю. ш. Кафрское сорго -- наиболее распространённый вид и в условиях нашей страны. В результате гибридизации его с формами хлебного сорго российскими селекционерами, прежде всего Е. С. Якушевским, выведен целый ряд сортов зернового сорго, восстановителей фертильности и закрепителей стерильности.

3. Сорго зерновое негритянское (S. bantuorum Jakuschev.) обладает сортовым разнообразием в странах Центральной и Восточной Экваториальной Африки. В нашей стране негритянское сорго не получило большого распространения.

4. Сорго зерновое хлебное (S. durra Forsk., Jakuschev.) в основном распространено в странах Северо-Восточной Африки , Ближнего и Среднего Востока, в Аравии, Индии и Пакистане, где с незапамятных времён являлось важной продовольственной и кормовой культурой. Оно представлено сорто-типами дурра, джугара, майло. Хлебное сорго по форме и характеру плодущих колосков, плёнок и зерна разделяется на следующие подвиды:

· сорго эфиопское (S.durra ssp. aethiopicum Jakuschev.);

· сорго нубийское (S.durra ssp. nubicum Jakuschev.);

· сорго арабское (S.durra ssp. arabicum Jakuschev.).

5. Сорго зерновое китайское (S.chinense Jakuschev.) или гаолян, обладает наибольшим сортовым разнообразием в странах Восточной Азии. Этот вид характеризуется относительной холодостойкостью, скороспелостью. Цвет зерна сортов этого вида, как правило, красновато-бурый с разными оттенками. Зерно содержит много танинов, которые придают ему горький вкус. Поэтому в России он практически не возделывается. Гаолян используется в селекционных программах как донор холодостойкости, скороспелости и устойчивости к некоторым видам болезней и вредителей. По характеру эндосперма зерновки сорта сорго-гаоляна делятся на две подгруппы:

· гаолян обыкновенный (S. chinense convar.communis Jakuschev.) имеет зерновку стекловидной или мучнистой консистенции, содержащую крахмал, дающий в растворе йодистого калия типичное синее окрашивание.

· гаолян восковидный (S. chinense convar, glutinosum Jakuschev.) имеет зерновку матово-белой или восковидной консистенции (в разрезе) и крахмал, дающий в растворе йодистого калия фиолетово-красное окрашивание. Формы и сорта содержат крахмал, представляющий ценность в пищевом и техническом отношениях, однако они в России не распространены.

6. Сорго сахарное (Sorghum saccuratum Jakuschev.) является ценной культурой. С одного гектара посевов можно собирать 90-120 т/га биомассы с общим содержанием сахаров в соке до 20 %; в 100 кг зелёной массы сахарного сорго содержится 24-25 кормовых единиц. Сахарное сорго, как сахарная свекла, является универсальной культурой, сырье которой может использоваться не только в кормопроизводстве, но и в пищевой промышленности и для производства биотоплива. Сок из стеблей сахарного сорго, полученный вальцовым прессованием, по общему содержанию сахаров не уступает сахарному тростнику, но в отличие от последнего кроме сахарозы содержит значительную долю глюкозы, фруктозы и растворимого крахмала, который препятствует кристаллизации: поэтому из сока сахарного сорго изготавливают не кристаллизованный, а жидкий сахар (сироп), содержание сухих веществ в котором составляет примерно 75 %. Выход такого сока составляет около 20 % массы стеблей. Последующее удаление сока на экструдерах позволяет получить ещё 40 его процентов с повышенным содержанием сухих веществ; этот сок может использоваться для биоэтанола. После экструдирования влажность стеблей сахарного сорго не превышает 50 %, поэтому они могут быть сырьем для производства твердого биотоплива (топливных гранул или брикетов), или их можно использовать в биогазовых генераторах для получения биогаза.

7. Сорго травянистое (Sorghum sudanense Jakuschev.). Из всего вида травянистого сорго всего две разновидности -- суданская трава и сорго щедрое интродуцированы в культуру. Суданская трава является одной из наиболее ценных однолетних трав и широко возделывается в различных почвенно-климатических условиях. Она несколько уступает сорго по засухоустойчивости, но хорошо выдерживает определённую степень засолённости почв. Селекционерами создано большое разнообразие сортов суданской травы. А при скрещивании со стерильными линиями зернового сорго она даёт сорго-суданковые гибриды, которые превосходят по многим показателям своих родителей. Суданская трава и сорго-суданковые гибриды прекрасно отрастают и могут дать полноценный второй укос отличного зелёного корма.

8. Сорго техническое или веничное (Sorghum technikus sonvar, occidentocuresicum Jakuschev.). Этот вид преимущественно используется для производства высококачественных веников, щёток, мётел, которые пользуются большим спросом в народном хозяйстве. Отдельные линии используют в создании гибридов, некоторые из них (Саратовский силосный) отличаются высокой продуктивностью[28].

Таким образом, классификация Е. С. Якушевского (1969) достаточно полно и конкретно охватывает планетарное видовое разнообразие сорго, которое в настоящее время используется в различных соргосеющих странах мира.

Строение сорго

Сорго имеет прямой высокий стебель от 0,5 м (у карликовых форм) до 7 м (у тропических форм) высотой. Корневая система сорго проникает в почву на глубину 2-2,5 м.

В процессе обмолота зерна сорго очищают от шелухи (оболочки). Обычно они имеют сферическую форму, массу 20-30 мг и могут быть белого, красного, желтого или коричневого цветов. Различные части зерна сорго представлены на рис. 1. В результате препарирования зерна вручную было выявлено, что 7,9% составляет околоплодник (предположительно, околоплодник вместе с семенной оболочкой), 9,8% -- зародыш и 8,23% - эндосперм. На электронных микрофотографиях внешних слоев зерен сорго видно, что толстый околоплодник в большинстве случаев состоит из трех слоев: эпикарпия, меэокарпия и эндокарпия.



Рис. 1 Строение сорго

В отличие от других зерновых культур, у многих видов сорго околоплодник содержит гранулы крахмала. Эти гранулы, размер которых варьирует от 1 до 4 мкм, находятся в мезокарпии. Эндокарпий состоит из поперечных и трубчатых клеток.

Зерновка спелого сорго может содержать, а может и не содержать пигментированный внутренний покров, который иногда ошибочно называют слоем тесты. Теста представляет собой семенную оболочку, соединенную с внешней стороной внутреннего покрова. У всех зрелых зерен сорго имеется теста (семенная оболочка), однако у некоторых его видов пигментированный внутренний покров, в котором очень высоко содержание концентрированных танинов, отсутствует. Имеющие большой пигментированный внутренний покров сорта сорго называют «птицеустойчивьм» (хотя птицам и не нравятся горькие таннины, но в отсутствие другой пищи они поедают и «птицеустойчивые» сорта сорго).

Как и у других зерновых культур, у сорго алейроновый слой клеток является внешним слоем эндосперма. В крахмальном эндосперме клетки с высокой концентрацией белка и низким содержанием гранул крахмала расположены непосредственно под алейроновым слоем. Значительная часть белка имеет форму белковых тел диаметром 2 -3 мм.

Термины «твердый» и «мягкий» используются для обозначения стекловидной и непрозрачной областей эндосперма сорго, а также для описания общего внешнего вида зерен, но, как уже отмечалось выше, стекловидность и физическая твердость зерна определяются разными факторами. Поэтому зерна некоторых сортов могут внешне быть стекловидными, но по данным объективных измерений относиться к мягким. Визуальное определение твердости и мягкости зерен сорго основано на предположении, что твердость и стекловидность невозможны друг без друга, но это допущение нельзя считать оправданным.

Использование сорго

Зерно сорго перерабатывают на крупу, муку и крахмал, из соломы изготовляют плетёные изделия, бумагу, веники[4]. Зелёная масса идёт на силос, но не любая, поскольку молодые растения многих видов сорго ядовиты.

Наиболее распространены однолетние виды этого растения:

· Sorghum bicolor (L.) Moench -- Сорго зерновое

· Sorghum bicolor subsp. bicolor -- дурра, джугара;

· Sorghum bicolor nothosubsp. drummondii (Steud.) de Wet ex Davidse -- Суданская трава, или Сорго суданское, или суданка

Целесообразность возделывания сорго в засушливых и полузасушливых регионах планеты обусловливается его универсальностью и высокой продуктивностью. Зелёная масса и зерно охотно поедается многими видами сельскохозяйственных животных. Сорго не только высокоурожайная культура, оно богато углеводами, белками, каротином, дубильными веществами, витаминами, которые играют важную роль в повышении продуктивности животных.

По питательным свойствам зерно и зелёная масса сорго почти не уступают кукурузе, а в некоторых регионах и превосходят её. Кроме фуража зерно сорго используется для спиртовой и крахмалопаточной промышленности. В странах Третьего миратехническое (веничное) сорго широко используется для производства различных мётел и веников.

По данным S.L Patil и H. Basappa в засушливый период сорго является главным пищевым продуктом в полупустынных районах Индии.

Многие виды сорго наряду с высоким качеством зерна и зелёной массы содержат в зерне танин и синильную кислоту в листьях истеблях растений, что в некоторых случаях приводило к отравлению животных[10].

Сахарное сорго и суданская трава хорошо зарекомендовали себя в смешанных посевах с бобовыми травами, кукурузой,подсолнечником. Сочный стебель, богатый сахарами позволяет получать сбалансированный силос и сенаж, при этом продуктивность посевов остается очень высокой.

1.2 Сорго в пивоварении

Сорго,, как и ячмень, может использоваться в различном виде, включая соложенное сорго, крупу, экструдированное сорго, очищенное от оболочек, и несоложеное цельнозерновое сорго. Каждый материал имеет свои достоинства и иедостатки.

Соложеное сорго

В работах, посввящённых производству пива низового брожении из сорго, особенно соложеного, убедительно показано, что в изучении различных факторов, влияющих на процесс солодорашеиия сорго, достигнут значительный прогресс. Основными трудностями при использовании соложеного сорго в производстве пива низового брожения являются неполное расщепление клеточных стенок эндосперма, низкий выход экстракта и неудовлетворительное фильтрование сусла и пива.

Для переработки солода из сорго используют различные способы затирания, включая трехотварочные и декантацию. Трехотварочные способы затирания сорго предназначены решить проблему низкого выхода экстракта. При использовании этой технологии около 70% затора кипятят, чтобы клейстеризовать крахмал сорго. Отварки на второй и третьей ступенях процесса при 65°С и 70°С в течение 30 мин каждая, обеспечивают получение полностью гидролизованного сусла. Высокий выход экстракта (82,7%) и достаточная степень разжижения свидетельствуют, что при выборе подходящего сорта сорго сусло вполне можно получать из соложеного сорго, а его качество не будет уступать суслу из соложеного ячменя.

Способ затирания с декантацией, разработанный для получения экстракта из солода сорго, является нетрадиционным. Сусло с активированными ферментами декантируют после затирания при 45°С в течение 30 мин. Крахмалсодержащий осадок перед его смешиванием с декантированным ферментосодержащим суслом затем клейстеризуют при 80-100°С (температура осахаривания - 65°С). При этом способе затирания выход экстракта такой же или выше, чем у хорошо растворенного ячменного солода (тем не менее встречаются сообщения и о низком уровне сбраживаемого экстракта).

Из-за низкого содержания в солоде сорго эндогенных ферментов в ходе затирания нередко дополнительно вносят ферменты, что позволяет увеличить выработку экстракта и содержание в сусле свободного аминного азота. Основное преимущество использования соложеного сорго над несоложеным состоит в том, что протеолитические ферменты соложеного зерна продуцируют достаточное количество свободного аминного азота для эффективной буферизации и оптимальной жизнедеятельности дрожжей. В этом случае требуется меньше экзогенных протеолитических ферментов, что выгодно с экономической точки зрения и для качества получаемого пива. Использование экзогенных ферментов при затирании необработанного сорго снижает пеностойкость, поскольку имеющиеся протеолитические ферментные препараты разрушают содержащиеся в пене белки.

Несмотря на то что пиво из солода сорго успешно приготовляется как в лабораторных масштабах, так и в экспериментальных производственных варках без внесения экзогенных термостабильных ферментных препаратов, данных о промышленном производстве такого пива нет. Это, а также отсутствие предприятий по солодо- ращению сорго в странах его природного произрастания, является причиной того, что многие пивоваренные предприятия предпочитают использовать сорго в виде несоложеного сырья с внесением необходимых экзогенных ферментов.

Крупа сорго

Как и у других злаков, качество крупы сорго зависит от качества зерна, применяемых способов помола, содержания жиров и сырой клетчатки, а также от выхода экстракта. Пивоваренную крупу сорго получают сухим помолом обрушенного зерна, причем выходу крупы способствует высокая доля стекловидного эндосперма. Одна из основных проблем использования в пивоварении в качестве добавки состоит в недостаточной производительности фильтрования сусла. Причиной может быть неудовлетворительное сепарирование в системе помола, приводящее к увеличению доли мягкого эндосперма. Стекловидность эндосперма пивоваренной крупы сорго -- очень важный параметр, и его следует измерять как на стадии выбора зерна для производства крупы, так и у готовой крупы при ее поставке на пивоваренное предприятие.

Экструдированное сорго

Использование экструдированных зерновых добавок при затирании дает дешевый источник экстракта с высоким выходом, сравнимым с солодом. Технология экструзии относительно проста, и ее можно использовать в развивающихся странах для переработки местных зерновых культур. Более высокая температура клейстеризации крахмала сорго зачастую ограничивает выбор пивоваров относительно количества данной добавки, вносимой в затор, что связано с ограниченными возможностями материально-технического снабжения. Решить эту проблему можно с помощью экструзии, предоставляющей эффективный способ предварительной клейстеризации сорго, так как экструдированное сорго может непосредственно смешиваться с солодом в процессе затирания. Экструзия сорго выполняется при температурах 165-190°С, а оптимальной в отношении фильтруемости затора является температура 175°С. Экструзия, обеспечивающая предварительную клейстеризацию, дает значительное повышение выхода экстракта, но не приводит к полному осахариванию и улучшению фильтруемости затора. Увеличение дозирования экзогенных ферментов или предварительное кипячение экструдированного материала до его внесения в затор дают увеличение выхода экстракта, но опять же не влияют на осахаривание или скорость фильтрования. Проблемы с осахариванием и фильтрованием сусла на основе экструдированного сорго возникают не только из-за неполной клейстеризации молекул крахмала, но и из-за образования комплексов, не поддающихся гидролизу ферментами затора или ферментами, вносимыми извне. Объясняется это, скорее всего, образованием при экструзии амилазо-липидных комплексов, которые ухудшают скорость фильтрования и снижают степень осахаривания.

Несоложеное зерновое сорго

При приготовлении пива с добавками несоложеного сорго приходится учитывать множество технологических факторов - вместимость варочного аппарата, энергозатраты и высокую температуру клейстеризации сорго (71-80°С). Предлагаются разные режимы получения затора с низкой вязкостью независимо от доли вносимых в ячменный солод добавок сорго. В частности, сорго можно нагревать до 80-100°С в присутствии термостабильной бактериальной б-амилазы.

Приготовление пива с добавками сорго(не 6олее 50%) имеет те же ограничения, что и в случае рисовых или кукурузных добавок. Если сорго хорошего качества, то проблем с фильтрованием сусла быть не должно так как при 50%-ном содержании солода количества оболочек достаточно, чтобы в фильтр-чане образовался необходимый фильтрующий слой. При затирании несоложеного сорго эффективный амилолитический гидролиз крахмала будет иметь место только при надежлежащей его клейстеризации.

При работе с низкой долей добавок несоложеного сорго (5-10%) к ячменному солоду эндогенных ферментов соложеного ячменя достаточно для обеспечения необходимого выхода экстракта, содержания в сусле свободного аминного aзoтa и степени сбраживания. При повышении доли вносимых добавок можно ожидать снижения скорости фильтрования, цветности, вязкости, предела разжижения и содержания свободного аминного азота, а также возрастания значения pН (несколько смягчить эти проблемы может внесение ферментных препаратов). Для эффективного осахаривания определяющим фактором является внесение термостойкой б-амилазы. Добавление грибной б-амилазы повышает скорость фильтрования до показателей затора из 100% соложеного ячменя, а внесение бактериальной протеазы увеличивает содержание растворенного азота и расщепление белков.

Типичное затирание измельченного на молотковой дробилке несоложеного сорго проводят при температуре 50°С в соотношении вода *; сорго 3 : 1. Значение pH может быть доведено до 6,5-7,0 путем добавления гидроокиси кальция, что позволит обеспечить содержание кальция в 50-150 мг/л. На этой стадии можно добавить смесь из нейтральной протеазы (для продуцирования свободного аминного азота), термостабильной б-амилазы (для разжижения) и некоторых в~глюканаз (для расщепления клеточных стенок эндосперма). После выдержки в течение 30 мин при 50 (белковая пауза) температуру медленно повышают до 85°С и выдерживают на этом уровне 30 мин для разжижения крахмала. Солодовый затор солода приготавливают с использованием воды температурой 20°С. Через 15 мин этот холодный затор доливают горячим ожиженным затором сорго (или его частью) и в течение 60 мин поддерживают температуру 50°С, после чего вносят ферментные добавки для осахаривания крахмала (можно добавить грибную б-амилазу, гидролизующую в крахмале и декстринах б-1,4-связи с образованием мальтотриозы, олигосахаридов ибольшогого количества мальтозы). В это же время можно добавить еще один ферментный препарат, состоящий из смеси нейтральной протеазы, целлюлазы и амилоглюкозидазы. Через 60 мин выдержки при 50°С этот долитый затор смешивают с остававшимся при 85°С затором сорго и доводят температуру до 75°С. После выдержки в течение 20 мин при этой температуре затор направляют на заторный фильтр. Реальные продолжительность затирания и температура на конкретных пивоваренных предприятиях могут быть различными в зависимости от используемых долей сорго и солода, качества сорго, степени растворения солода, качества вносимых ферментных добавок, производительности технологического оборудования и имеющихся производственных мощностей.

При приготовлении сусла с использованием южноафриканского красного сорго (50%) для увеличения экстрактивности и минимизации технологических трудностей может понадобиться внесение термостойкой бактериальной б-амилазы, бактериальной нейтральной протеазы и грибной б-амилазы. При фильтровании сусла затор на основе сорго ведёт себя аналогично свежеприготовленному пиву из 100% ячменного солода. Органолептический анализ показал, что существенных различий между пивом из сорго и пивом из ячменного солода нет, однако при брожении видимая степень сбраживания сусла из сорго меньше, чем у сусла из 100% ячменного солода (75,4% и 86% соответственно). Кроме того, стабильность пены (по NIBEM) в бродильном чане у сусла с содержанием сорго 50% значительно меньше чем у контрольного сусла из 100% ячменного солода (118 с и 266 с соответственно).

Большинство африканских пивоваренных предприятий предпочитают готовить пиво из 50% несоложеного сорго и 50% несоложеной кукурузы, но возможно производство пива и из 100% несоложеного сорго. Так как в несоложеном сорго нативные ферменты отсутствуют, приходится вносить значительное еоличество экзогенных. ферментов. Стандартная процедура затирания 100% несоложеного сорго описывается в работах.

При приготовлении пива из засыпи 100% несоложеного сорго (нигерийского сорта Fara Fara) вероятность получения высококачественного пива можно повысить путем использования

• корректировкой содержания кальция в заторе до 200 мг/кг;

• доведением значения pH затора до 6,5;

• проведением затирания с соответствующими паузами (50°С - 50 мин, 80°С - 10 мин, 95°С - 40 мин и 60 °С - 30 мин);

• внесением термостойкой б-амилазы в конце паузы при 50°С, нейтральной про теазы, добавляемой к затору после долива, и грибной б-амилазы в начале паузы при 60°С;

• доведением значения pH затора до 5,5 перед началом паузы при 60°С.

Добавление кальция предотвращает тепловую инактивацию б-амилазы путём увеличения диапазона pH, в котором этот фермент действует. Стабилизация внесенной б-амилазы приводит к увеличению степени разжижения и, следовательно,, к повышению экстрактивности. Из этого можно сделать вывод, что добавление в затор ионов кальция могло бы также привести к увеличению экстрактивности, но при уменьшенной дозировке вносимых экзогенных б-амилаз. При осуществлении нии 10-минутной паузы при 80°С наблюдалось значительное увеличение фильтруемости, выхода экстракта и содержания свободного аминного азота. Снижение значения pH с 6,2 до 5,5 перед паузой при 60°С оптимизирует условия pH для действия грибной амилазы. Внесение амилоглюкозидазы способствует существенному увеличению степени разжижения.

Особый интерес для пивоваров представляет необходимость охлаждения затора после клейстеризации и перед добавлением осахаривающего фермента. С некоторым трудом это достигается путем добавления холодной воды, но такай способ применим только при приготовлении пива с традиционным содержанием начального сусла. При высокоплотном пивоварении для затора требуется наружный охладитель -- например, пластинчатый или кожухотрубный теплообменник. Так как у сорго нет оболочек, то при использовании для фильтрации затора традиционного фильтр-чана возникают трудности. При пользовании традиционного фильтр-чана применять в качестве фильтрующего материала нейлон или растительные волокна, однако свидетельств о практическом применении этой идеи у нас нет. Многие нигерийские производители пива перешли на использование стандартных майш-фильтров или фильтрование в тонком слое. сорго пиво затирание зернопродукт

1.3 Затирание пива

Настойный способ

При настойном способе весь затор никогда не разделяется. Нагревание всего затора осуществляютпостепенно, с выдерживанием температурных пауз, необходимых для действия ферментов.

Для настойного способа затирания требуется только одна обогреваемая емкость. Так как затор никуда неперекачивается, поглощение воздуха минимально, что является позитивным фактором, поскольку [Кислород|кислород] при затирании ведет к окислении полифенолов, а с ними- и к размыванию вкуса и более высокойцветности готового пива.

При настойном способе большую роль играет эффект перемешивания. Мешалка должна иметь возможностьприспосабливаться к соответствующей стадии процесса затирания благодаря электродвигателю приводамешалки с переключением полюсов и двумя скоростями или должна иметься возможность для плавногорегулирования. При этом возрастает значение конструкции лопасти мешалки. Если при выдерживании паузмешалку выключают, то увеличивается время осахаривания и фильтрования затора, а выход экстрактаухудшается, так как образуется перепад температур, ухудшающий переход экстрактивных веществ в сусло изатрудняющий работу ферментов.

Если перерабатывается очень хорошо растворенный солод , то достаточно того, чтобы температурапоследовательно поднималась по нарастающей шкале и после осахаривания затор перекачивался бы вфильтрационный аппарат. Для нормально растворенного солода затирание общей продолжительностьюмаксимум 2 часа и с начальной температурой 50 С всегда надежно обеспечивает положительный эффект, иэтот способ используют очень многие пивоваренные предприятия.

Преимущества настойных способов

· возможность допустить автоматизацию процесса;

· более низкое потреблению энергии, чем отварочные способы;

· легче контролируемы.

Недостатки настойных способов

Недостатком является несколько более затрудненное достижение нормальной йодной пробы исоответственно несколько меньший выход варочного цеха при переработке солода плохого качества.

Отварочные способы

Общим для отварочных способов затирания является то, что часть затора отбирают и кипятят. Послеобратной перекачки температура всего затора повышается. По числу этих отварок различают трех-, двух- иодноотварочный способы затирания.

Особенности отварочных способов

· из-за быстрого нагревания белки той части затора, которую кипятят, меньше расщепляются;

· повышается степень клейстеризации и разжижения крахмала;

· происходит более сильное выщелачивание веществ, содержащихся в мякинных оболочках;

· образуется больше меланоидинов;

· усиленно испаряется диметилсульфид;

· происходит уменьшение содержания ферментов в объединенном заторе;

· несколько увеличивается выход варочного цеха.

В связи с кипячением затора при отварочных способах потребляется больше энергии (в среднем на 20 %),чем при использовании настойных способов.

Для протекания процессов расщепления при затирании особое значение имеет использованиеопределенного вида и числа отварок: если выключить мешалку, то твердая фаза затора, густой затор,осаждается на дне емкости, тогда как жидкая фаза затора, жидкий затор, собирается в ее верхней части.

В качестве отварки используют по возможности наиболее густую часть затора. При обратной перекачкезатора (соединении отварки и основной части затора) для сохранения ферментов в объединенном заторепри постоянном помешивании перекачивают отварку в основную часть затора, и никогда не поступаютнаоборот.

Объем отварок, отбираемых для кипячения, устанавливается таким образом, чтобы поднять температуруобъединенного затора до желаемой. Этот объем известен из опыта пивоварения и составляет от 1\3 до 1\4от общего объема затора.

Определенную роль играет продолжительность кипячения, поскольку при ее увеличении растворяетсябольше крахмала. Обычно затор кипятят для производства светлого пива-10-15 минут, для производстватемного пива- 20-30 минут. Так как большое число отварок требует больше энергии и времени, стремятсяобойтись их минимальным числом (1 или 2) и тем самым работать быстрее и с меньшими затратами.Поэтому по числу отварок различают: одноотварочные, двухотварочные и трехотварочные способы.

Одноотварочный способ

Одноотварочные способы - это в принципе те же настойные способы, в которых повышение температуры -чаще всего до 65 и 75 С - достигают путем отбора, кипячения и обратной перекачки отварки. Особымвариантом одноотварочных способов является затирание с кипячением всей густой части затора.

Двухотварочный способ

Классический двухотварочный способ начинается с затирания при 50 С. Температура всего затораповышается до 64 С и выдерживается пауза для мальтозообразования. Через короткое время отбираетсявторой раз густой затор и нагревается до кипения. Вторая отварка кипятится несколько меньше, чем первая,и с ее помощью общий затор нагревается приблизительно до 75 С и перекачивается в фильтрационныйаппарат. Двухотварочный способ занимает около 3 - 3,5 часов.

Трехотварочный способ

При трехотварочном способе повышение температуры происходит между основными температурамизатирания благодаря отбору отварок, их кипячению и соединению отварки с жидкой частью затора. К этимосновным температурам относятся: 35 С - температура начала затирания; 50 С - белковая пауза; 64 С -мальтозная пауза; 75 С - пауза осахаривания.

Так как основная часть затора при этом способе очень долго находится при основных температурахзатирания, а густой затор очень интенсивно обрабатывается, трехотварочный способ дает пиво с оченьсильно выраженным солодовым ароматом. Поскольку процесс длится 5-6 часов и при этом потребляетсяочень много энергии, то применяют его очень редко и только для изготовления специальных сортов темногопива.



2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

2.1 Технологический расчёт основного сырья и их потери при производстве пива

Расчет производят на 100 кг зернопродуктов, с последующим пересчетом полученных данных на 1 дал и на годовой выпуск продукции. В расчете учитывают экстрактивность и влажность зернопродуктов, производственные потери экстракта.

Таблица 1 Рецептура пива

Наименование сырья	Доля сырья, % от массы	Характеристика сырья
		Экстрактивность, % на АСВ	Влажность, %
Солод ячменный светлый	88	78	4,5
Сорго	12	65,7	15

Таблица 2 Потери по стадиям производства

№	Потери	Объем потери
1.	При полировке солода, % к массе сырья	0,5
2.	Экстракта в солодовой дробине, % к массе зернопродуктов	1,75
3.	В хмелевой дробине, шламе при сепарировании, % к объему горячего сусла	5,8
4.	В бродильном цехе (от бродильных танков, до танков дображивания), % к объему холодного сусла	2,5
5.	В цехе дображивания, % к объему молодого пива	2,3
6.	При розливе, % к объему фильтрованного пива	2,5
7.	При дроблении ячменя, %	0,5

Определение выхода экстракта в варочном цехе из 100 кг зернового сырья

Масса полированного солода Мпс:



где Мс - масса солода, кг;

Пп - потери солода при полировке, % к массе сырья.

.

Масса сорго после дробления Мг:

где Мсор - масса сорго, кг;

Пдр - потери сорго при дроблении, % к массе сырья.

.

Масса сухих веществ солода :

где Wс - влажность солода, %.

кг.

Масса сухих веществ сорго ,:



где Wг - влажность сорго, %.

Масса экстрактивных веществ солода, :

где Эс - экстрактивность солода, %.

Масса экстрактивных веществ сорго, :

где Эг - экстрактивность сорго, %.

Общая масса сухих веществ :



Общая масса экстрактивных веществ :

Масса сухих веществ оставшихся в дробине Мпэ:

где М - общая масса зернопродуктов, кг;

Пэ - потери экстракта в дробине, %.

Количество экстракта в горячем сусле на 100 кг зернопродуктов:

где mс, mсор,- масса солода, сорго, массовая доля, %;

Ес, Есор,- экстрактивность солода, сорго, %;

k - коэффициент потерь экстрактивных веществ в дробине.

где - потери экстракта в дробине, % к массе зернопродуктов, П=1,75.



Масса экстрактивных веществ, оставшихся в дробине:

Определение количества промежуточных продуктов

Горячее сусло

Масса горячего сусла Мгс:

где е - массовая доля сухих веществ в начальном сусле, согласно рецептуре равна 12%.

Объем сусла Vс при 20єС:

где d - относительная плотность сусла при 20 єС согласно справочным данным равна 1,0496 кг/дм3;

10 - коэффициент перевода из л в дал.



Объем горячего сусла Vгс:

где к - коэффициент объемного расширения при нагревании сусла до 100єС равен 1,04 согласно справочным данным.

С учетом этого коэффициента:

Холодное сусло

Объем холодного сусла Vхс:

где Пох - потери сусла в хмелевой дробине на стадии осветления и охлаждения, %.

.

Молодое пиво

Объем холодного пива при сбраживании Vмп:



где Пбр - потери при брожении, %.

.

Фильтрованное пиво

Объем фильтрованного пива Vфп:

где Пдф - потери при дображивании и фильтровании, %.

.

Готовое пиво

Объем готового пива Vгот:

где Проз - потери при розливе составляют 2,5%.

.

Общие видимые потери по жидкой фазе

Общие видимые потери по жидкой фазе Пвид:



.

Общие видимые потери:

.

Определение расхода хмеля

При расчете расхода хмеля исходят из норм горьких веществ хмеля на 1 дал горячего сусла, которые для пива данного типа составляют 1,25-1,30 г/дал.

Расход гранулированного хмеля Н:

где Гх - норма горьких веществ хмеля, примем равной 1,25 г/дал горячего сусла;

бх - содержание б-горьких кислот в хмеле, примем равным 5%;

Wх - влажность хмеля, примем равной 12%;

Пх - потери горьких веществ хмеля в ходе технологического процесса, примем равными 11.41%.

Расход гранулированного хмеля Нгх:



Определение расхода воды для затирания зернопродуктов

Для определения расхода воды на затирание должна быть задана концентрация первого сусла в зависимости от сорта пива. Расчет количества воды для затирания зернопродуктов производится по следующей формуле:

где В - количество воды, потребляемое для затирания 100 кг зернопродуктов, дм3;

Э - экстракт зернопродуктов, % к массе;

N - потери экстрактивных веществ в дробине, % к массе сырья;

С - концентрация первого сусла, % к массе;

1,05 - коэффициент, учитывающий испарение части воды при кипячении отварок.

Таблица 3 Сводная таблица расчетов солода, воды и хмеля при производстве пива «Рецептура»

№	Продукты	На 100 кг зернового сырья, кг	На 1 дал пива, кг
1.	Солод ячменный светлый	88	1,466
2.	Сорго	12	0,2
5.	Хмель	1,612	0,027
6.	Вода	656,45	7,660

Определение количества отходов

Зерновая дробина

Количество зерновой дробины Мзд:

где Мпэ - количество сухих веществ, оставшихся в дробине, кг;

Wзд - влажность дробины, примем равной 80%.

.

Хмелевая дробина

Количество влажной дробины Мвд, образующейся при производстве 1 дал пива:

где Вхд - выход безводной хмелевой дробины, при влажности 80% примем равным 3,4%.

.

Отстой после дображивания.

Установлено, что при выдержке пива данного типа получается 1,33 дм3 отстоя дрожжей.

Дрожжи избыточные

При брожении сусла получается 0,8 дм3 избыточных дрожжей влажностью 88% на 10 дал сбраживаемого сусла.



Количество избыточных дрожжей Мдр на 100 кг зернопродуктов:

Диоксид углерода

На 1 дал готового пива при главном брожении выделяется 150 г диоксида углерода, который может утилизироваться.

Исправимый брак

Исправимый брак составляет 2%.

В таблице 7 приведены данные, полученные при расчете на 100 кг зернового сырья.

Таблица 4 Сводная таблица расчетов промежуточных продуктов и отходов при производстве пива «Рецептура»

№	Продукты	Единица измерения	На 100 кг зернового сырья	На 1 дал пива
1.	Горячее сусло	дал	62,08	0,99
2.	Холодное сусло	дал	58,479	0,933
3.	Молодое пиво	дал	57,017	0,909
4.	Фильтрованное пиво	дал	55,706	0,888
5.	Готовое пиво	дал	54,31	0,866
6.	Диоксид углерода	кг	-	0,150
7.	Хмелевая дробина	кг	4,540	0,080
8.	Избыточные дрожжи	дм3	4,206	0,075
9.	Отстой в аппаратах для дображивания	дм3	1,330	0,023

Расчет тары и вспомогательных материалов

Пиво «Рецептура» разливают в кеги.

Количество оборотных алюминиевых бочек (кеги):



где, zоб - оборачиваемость бочек, 40 оборотов в год;

Gоб -годовой выпуск пива в бочках, дал;

Vоб - вместимость оборотной бочки, дал.

Необходимое количество кег с учетом 5% износа рассчитывается:

2.2 Расчет заторного аппарата

Объем заторного аппарат можно также определить по массе затираемого солода, принимая, что на 100 кг сухого солода требуется 0,5-0,7 м3 полного объема заторного аппарата.

Полный объем аппарата (в м3) складывается из объема цилиндрической части и объема сферического днища:

, м3

где D - диаметр корпуса аппарата, м;

H - высота цилиндрической части, м;

h - высота выпуклой части наружной поверхности днища, м;

R - радиус кривизны в вершине днища, м.

Толщину стенки днища (м) рассчитывают по нормам расчета элементов сосудов на прочность

Эта формула справедлива, если выдержано условие.

На 100 кг одновременно перерабатываемого сырья требуется в среднем 0,6 м3 полного объема аппарата потребуется:

Необходимая производительность заторного аппарата

Диаметр корпуса заторного аппарат

Радиус кривизны в вершине днища исходя из условия, что R=D равен 1,015 м.

Высота аппарата H складывается из высоты цилиндрической обечайки h2 и высоты выпуклой части наружной поверхности днища h1. H=R=1,015 м.

Высоту выпуклой части наружной поверхности днища найдем по формуле:

Высота цилиндрической обечайки:

Объем днища заторного аппарата:

, м3

Объем цилиндрической части заторного аппарата:

, м3



Высота цилиндрической обечайки:

, м

Сопоставляем полученную высоту с конструктивным требованием:

Н'=0,50•D, м

Н'=0,50·1,015=0,5075 м.

Так как H незначительно отличается от Н', расчёт можно считать достоверным.

Площадь поверхности жидкости в аппарате:

, м2

Площадь сечения вытяжной трубы рассчитывается:

f=0,025•F, м2

f=0,025·0,8087=0,0202 м2.

Определим диаметр вытяжной трубы:

, м



Коэффициент формы днища заторного аппарата:

,

где - диаметр отверстия для спуска затора.

Примем = 0,05 м, тогда

Находим толщину стенки днища по формуле:

,

где [у] - допускаемое напряжение при сжатии, МПа;

ц - коэффициент прочности сварного шва, ц=1;

С - прибавка к расчётной толщине, С=0,002 м.

Обычно оптимальными для заторных аппаратов является допускаемое напряжение при сжатии для стенки, изготовленной из стали; [у]=10 МПа, тогда:

Проверяем условие справедливого расчёта толщины стенки днища:



;

;,

значит условие выполняется и расчёт можно считать достоверным.

По рассчитанным размерам выбираем заторный аппарат, производимый ООО «Русский Вкус Оборудование», техническая характеристика которого представлена в табл. 5.

Таблица 5 Технические характеристики заторного аппарата АЗ-200

№	Наименование	Характеристика (численное значение)
1.	Вместимость, м3	1
2.	Габариты, мм	Ш=1200; Н=1100
3.	Мощность привода мешалки, кВт	0,9
4.	Передаточное отношение редуктора	25
5.	Частота вращения мешалки, об/мин	54
6.	Мощность электронагревателя, кВт	12



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При разработке курсового проекта:

собран литературный обзор по строению, составу, классификации и использовании сорго в пивоваренном производстве;

сделан расчёт рецептуры приготовления пива с отваркой (сорго), расчёт заторного аппарата по имеющимся начальным данным.



БИБЛИОГРАФИЯ

1. Кунце В. Технология солода и пива: пер. с нем. - СПб.:Изд-во "Профессия", 2001 - 912 с.

2. Нарцисс Л. Краткий курс пивоварения / пер. с нем. А. А. Куреленкова. -- СПб.: Профессия, 2007. -- 640 с.

3. Ермолаева Г. А, Колчева Р. А,: Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков: - М.: ИРПО; изд. Центр "Академия", 2000 - 416с.

4. Кретов И.Т., Антипов С.Т. «Инженерные расчеты технологического оборудования предприятий бродильной промышленности», М.: КолосС, 2004г.

Дополнительно:

1. Мальцев П. В. Технология бродильных производств. - М.: Пищпром, 1980. - 547с.

2. Технология пивоваренного и безалкогольного производства/ В. А. Домарецкий. К.: Вища шк., 1986. - 191с.

3. Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности/ В.И. Попов и др. - М.: Лег.и пищ пром, 1983 - 464с

Размещено на Allbest.ru