Використання циліндрично-конічних бродильних апаратів в процесі бродіння і доброджування пива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Процеси бродіння і доброджування є найважливішими при виробництві пива. Під час того як відбуваються ці процеси,окрім власне бродіння і доброджування, відбувається накопичення діоксину вуглецю, спирту, біологічно-активних речовин, таких як вітаміни та ін. Також ,за рахунок осідання дріжджів,відбувається освітлення сусла. Утворюються такі проміжні продукти як альдегіди та органічні кислоти, побічні-вищі спирти, вторинні-ефіри та вищі альдегіди. Саме в процесі бродіння і доброджування утворюється смак, аромат та колір пива.

У даній курсовій роботі був розглянутий процес бродіння і доброджування для такого сорту пива як Жигулівське 11,5%, що виготовляється із світлого солоду та ячмінного борошна.

Для бродіння і доброджування пива було запропоновано використання циліндрично-конічних бродильних апаратів. Їх використання дозволяє прискорити процес бродіння до 2-ох разів. Наприклад: при виробництві світлого пива безперервним способом, на головне бродіння витрачають 7 діб, на доброджування 21 добу,а при використанні ЦКБА, на весь просцес витрачають лише 14 діб.

Це можливо завдяки таким чинникам як :

· Інтенсифікація масообміну, за рахунок перемішування, яке в свою чергу відбувається внаслідок зміни температур в охолоджувальних кожухах апарату

· Стабільна температура бродіння, яка коливається в межах від 9.5 до 13.5 °C. При такій температурі спостерігається менше утворення діацетилу (діацетильна пауза). В ЦКБА задається більша кількість дріжджів,порівняно з безперервним і напівбезперервним способами бродіння.

Це лише невеликий перелік можливостей і переваг ЦКБА. В купі вони роблять цей метой зброджування найбільш прогресивним і популярним.

ЦКБА розроблені для одержання дешевого і якісного продукту за мінімальний строк із метою задоволення потреб і бажань споживача. Вони є гнучкими в експлуатації і легкими в обслуговуванні. Попри це потребують постійного нагляду і відповідального ставлення. Саме тоді ЦКБА стане гарантом одержання пива високої якості та низької собівартості.

пиво технологічний бродіння



1.Аналітична частина

1.1 Асортимент і характеристика проектованої продукції, сировини та допоміжних матеріалів

Кожний сорт пива характеризується певним ароматом, смаком, кольором, наявністю екстрактивних речовин, вмістом алкоголю і ступенем зброджування. Для приготування пива будь-якого сорту треба насамперед знати, які ж аромат та смак воно повинне мати і які його основні фізико-хімічні показники. За цими ознаками всі сорти різняться між собою.

Пивоварна галузь в Україні, Росії та інших країнах спеціалізується на виробництві світлих і темних сортів пива. В асортимент включене Жигулівське пиво. При виборі даного асортименту було враховано насамперед такі критерії: попит та розповсюдженість серед населення, відносна дешевизна сировини для виробництва і відповідно готового напою, а також технологія виготовлення.

Завод випускає світле пиво. Продуктивність заводу 6 млн. дал/рік.

Таблиця 1.1 Асортимент проектованої продукції

Сорт пива	Обсяг млн. дал	Відсоток від загальної кількості	Обсяг виробництва пива за рік
			Скляна тара, дал	Кеги, дал	Скляна тара, %	Кеги, %
Жигулівське	6,0	100	4500000	1500000	75	25

Вимоги до пива, що виготовляється.

Таблиця 1.2 Сировина для проектованої продукції

Сорт пива	Сировина
	Солод світлий, %	Ячмінне борошно, %	Рисова січка, %	Карамельний солод, %	Темний солод, %	Хміль, г/дал
Світле, 11%	83	17	0	0	0	20,9



Таблиця 1.3 Рецептура сортів пива

Сировина	Жигулівське
Солод світлий	83,0
Цукор	0
Карамельний солод	0
Несолоджений ячмінь	17,0

Виробництво пива -- надзвичайно складний і досить тривалий біотехнологічний процес. На першому етапі зерно замочують, пророщують і піддають термічній обробці з метою перетворення його у солод, збагачений активними ферментами. Потім із подрібненого солоду в результаті ферментативних перетворень крохмалю та білків одержують пивне сусло, яке за допомогою дріжджів та їхніх ферментів зброджують на пиво.

Основними видами сировини для виробництва пива, зокрема в Україні, є ячмінь, хміль, ферментні препарати і вода. Широко використовують й інші зернові (пшениця, кукурудза, рис) та бобові культури. Щодо ячменю, то для пивоваріння придатні тільки спеціальні його сорти -- так звані пивоварні ячмені.

Пиво -- це слабоалкогольний пінистий напій, одержаний із пророслих і непророслих зернових культур спиртовим зброджуванням охмеленого сусла пивними дріжджами. Воно не тільки вгамовує спрагу, а й підвищує тонус організму, поліпшує обмін речовин та засвоюваність їжі. Маючи певну харчову цінність, пиво слід розглядати як невід'ємну добавку до харчування.

Насамперед якість пива повинна задовольняти вимоги та смак споживача. Це аромат і смак пива, хмелева приємна гіркота та колір, прозорість, пінистість, стійкість піни і напою при зберіганні. Найбільш цінними у пиві є гіркі речовини хмелю, які надають йому своєрідної приємної гіркоти, сприяють піноутворенню та біологічній стійкості. Особливу роль в освітленні сусла при формуванні повноцінного неповторного смаку пива відіграють поліфеноли хмелю. Вони впливають на повноту та чистоту смаку напою, його стабільність і колір. Специфічний приємний хмелевий аромат і смак пива створює ефірна олія хмелю.

Протягом останніх сторіч пиво ніколи не було причиною ожиріння чи алкоголізму. Воно, вживане у помірній кількості, є навіть засобом боротьби з алкоголізмом та ожирінням. Характеризуючись високою насиченістю діоксидом вуглецю (СО₂), цей напій не тільки вгамовує спрагу, а й підвищує загальний тонус організму людини, тобто має профілактичне значення.

Харчова цінність пива залежить від його хімічного складу та екстрактивності, тобто кількісного складу сахаридів, азотистих і біологічно-активних сполук.

Разом із тим потрібно зазначити, що пиво містить багато цінних речовин, які сприяють добрій роботі травного каналу і відіграють важливу роль в обміні речовин. Діоксид вуглецю надає пиву характеру освіжаючого напою, а гіркі речовини хмелю сприяють виділенню жовчі та поліпшують процес травлення.

Важливими інгредієнтами пива є амінокислоти і речовини, що містять нікотинаміди. Вони запобігають виникненню авітамінозу та синдрому пелагри.

Встановлено, що при споживанні пива вивільняється гастрин і виділяється соляна кислота шлункового соку, які поліпшують травлення та апетит і проявляють сечогінну дію. Пиво також цінний напій для здорових людей літнього віку:

- фізіологічно -- діє заспокійливо, судинорозширювальне, сечогінного та снодійне;

- психологічно -- поліпшує душевний стан.

Марку пива мають характеризувати такі властивості:

- висока й стабільна якість;

- зовнішній вигляд;

- помірна ціна за продукт;

- реклама для споживача;

- успішний збут продукту в інших регіонах;

- високий ступінь інформації про колектив і підприємство, яке виготовляє високоякісний напій профілактичного напряму.

Нині споживачі пива наполегливо вимагають від підприємств відповідальнішого підходу до використання екологічно чистої сировини й транспорту, яким її доставляють для виробництва цього продукту. Екологічний маркетинг означає підтримку цієї складної системи на користь підприємства. Таким чином, найважливішим партнером пивоварної промисловості є споживач, який стан свого здоров'я все більше пов'язує з продуктами харчування, а марка екологічно чистого пива підпорядкована усім законам ринку.

Пиво містить понад 30 мінеральних речовин і мікроелементів, які в основному солодового походження. 1 л пива замінює майже половину добової потреби дорослої людини в магнії, 40 % необхідного фосфору і 20 % калію. З іншого боку, в цьому напої дуже мало натрію та кальцію. При споживанні 1 л пива покривається 35 % добової потреби людини у вітаміні В₆, 20% у вітаміні В₂ і 65% у необхідному ніацині. 1 л напою містить 210 мг вітамінів і вітамінних сполук, передусім солодового походження.

Вміст поліфенолів у пиві відносно високий 153 мг на 1 л. Вони мають профілактичне значення в лікуванні серцевих захворювань та розвитку ракових клітин. Поліфеноли приблизно в однаковому співвідношенні є в каві, чаї, червоному вині. Не фільтровані сорти пива завдяки підвищеному вмісту поліфенолів і антоціаногенів корисніші, ніж червоне вино.

Медичні обстеження та опитування показують, що споживачі пива мають більш оптимістичний настрій і менше складностей у житті, у них менший ризик захворювань серцево-судинної системи.

Характеристика основної та додаткової сировини

До основної сировини, що використовується при виробництві пива відносять ячмінний солод, несолоджений ячмінь, гранульований та ароматичний хміль. Також надзвичайно важливу роль відіграє вода.

У процесі виробництва пива використовують допоміжні матеріали, дозволені органами охорони здоров'я України, використання яких передбачено відповідною технологічною інструкцією, затвердженою в установленому порядку:

- молочна кислота згідно з ДСТУ 4621:2006;

- ферментні препарати: амілосубтилін Г10х згідно з ГОСТ 5911, амілосубтилін Г20х згідно з ТУ У 64-20100488-006, протосубтилін Г20х згідно з чинною нормативною документацією та інші ферментні препарати, дозволені органами охорони здоров?я України, які застосовують для виробництва пива; а також використовуються ферментні препарати;

- хміль пресований, гранульований згідно з ДСТУ 4098.2 - 2002;

- ячмінне борошно згідно з ГОСТ 6292 -93;

Дріжджі низового чи верхового бродіння. У пивоварінні використовують дріжджі раси 776 - середньозброджуючі, раси F - швидко і сильнозброджуючі. Дріжджі верхового бродіння застосовують для одержання темних або спеціальних сортів пива.

Таблиця 1.4 Органолептичні показники світлого солоду згідно ДСТУ

4282:2004

Назва показника	Характеристика світлого солоду
Зовнішній вигляд	Однорідна зернова маса, що не містих запліснявілих та пошкоджених зерен
Колір	Для солоду високої якості - від світло-жовтого до жовтого. Для солоду 1 та 2 класу дозволено сірувато-жовтий
Запах	Солодовий. Не дозволено кислий, запах плісняви та інші запахи не властиві солодовому
Смак	Солодовий, солодкуватий. Не дозволено сторонній присмак.



Таблиця 1.5 Фізико-хімічні показники солоду згідно з ДСТУ 4282

Назва показника	Норми для світлого солоду	Темного
	Високої якості	1 класу	2 класу
Прохід через сито (2,2Ч20 мм), %, не більше	2,0	3,0	7,0	7,0
Масова частка смітної домішки, %, не більше	Не дозволено	0,3	0,5	0,3
Кількість зерен, %:
Мучнистих, не менше	90,0	85,0	80,0	90,0
Склоподібних, не більше	2,0	4,0	8,0	5,0
Темних, не більше	Не дозволено	Не дозволено	4,0	10,0
Вологість, %, не більше	4,0	5,0	5,8	5,0
Масова частка екстракту в сухій речовині солоду тонкого помелу, %, не менше	80,0	78,5	76,0	74,0
Різниця масових часток екстрактів у сухій речовині солоду тонкого і грубого помелу, %	1,0-1,5	1,6-2,5	Не більше 3,5	Не більше 3,5
Масова частка білкових речовин у сухій речовині солоду, %, не більше	10,5	11,0	11,5	_
Розчинний азот у солоді (на сухій основі), %	0,75-0,70	0,69-0,65	0,64-0,55	_
Тривалість оцукрення, хв., не більше	10,0	15,0	25,0	_
Лабораторне сусло:
Колір, смі розчину йоду концентрацією 0,1моль/дмі на 100 смі води	Не більше 0,18	Не більше 0,23	Не більше 0,40	0,49-1,40
Або в одиницях ЕВС	Не більше 3,2	Не більше 4,0	Не більше 6,6	8
Кислотність, смі розчину гідроксиду натрію концентрацією 1,0моль/дмі на 100 смі сусла	0,9-1,1	0,9-1,2	0,9-1,3
Прозорість (візуально)	Прозоре	Прозоре	Дозволена незначна опалесенція	_
Кінцева ступінь зброджування, %	79-81	75-78	74-70	_

Технологічна вода має відповідати вимогам ДСанПіН 2.2.4-171-10



Таблиця 1.6 Хімічні показники води для пива

№ з/п	Назва показника	Оптимальні значення показника	Граничні значення показника
		За класичною технологією	Для розбавлення пива з високою густиною
1	Водневий показник (рН)	6,0...7,0	6,0...7,0	6,0...9,0
2	Жорсткість води загальна, мг-екв/дмі	2...4	Не більше 2	Не більше 7,0
3	Кальцій, мг-екв/дмі	2...4	Не більше 2, для запобіганя помутнінню	Кальцій та магній в сумі не більше 7,0
4	Магній, мг-екв/дмі	Сліди	Сліди
5	Співвідношення кальцію до магнію, не менше	1:1	1:1	1:1
6	Лужність загальна, мг-екв/дмі	0,5...1,5	Сліди	0,5...6,5
7	Співвідношення Са до лужності (показник лужності) не менше	1,0	1,0	1,0
8	Залізо, мг/дмі, не більше	0,1	0,1	0,3
9	Хлориди, мг/дмі, не більше	70	70	150
10	Сульфати, мг/дмі, не більше	150	150	200
11	Нітрати, мг/дмі, не більше	25	25	45
12	Марганець, мг/дмі, не більше	0,05	0,05	0,1
13	Сірководень, мг/дмі, не більше	0	0	0
14	Алюміній, мг/дмі, не більше	0,5	0,5	0,5
15	Цинк, мг/дмі, не більше	0,14...5,0	0,14...5,0	0,14...5,0
16	Мідь, мг/дмі, не більше	0,5	0,5	1,0
17	Окислюваність, мг О2/дмі, не більше	2,0	2,0	4,0
18	Сухий залишок, мг/дмі, не більше	500	200	1000
19	Кисень, мг/дмі, не більше	-	0,1	-
20	Хлор та хлорофелен	-	Відсутні	-
21	Температура	-	Аналогічні температурі пива	-



Таблиця 1.7 Мікробіологічні показники технологічної води для пива згідно ДСанПіН 2.2.4-171-10

№ з/п	Назва показника	Оптимальні значення показника	Граничні значення показника
		За класичною технологією	Для розбавлення пива з високою густиною
1	Загальна кількість бактерій в 1 смі води, не більше	100	20	100
2	Бактерії кишкової групи: В 100 смі води, не більше В 100 смі води, не більше	0 3	0 0	0 3

Таблиця 1.8 Фізико-хімічні показники сорту пива

Показник	Сорт пива
	Світле, 11,5%
Вміст спирту, % м., не менше	3,0
Масова частка СР у початковому суслі, % не менше	11,5
Вміст СО2, %м., не менше	0,33
Кислотність, смі розчину NaOH концентрацією 1 моль/дмі на 100 смі пива	1,7-3,2
Колір, смі розчину йоду концентрацією 0,1 моль/дмі на 100 смі води	0,4-1,8
Бактеріологічні показники	БГКП не допускаються в 10 смі МАФАМ не більше 5-10І Патогенні мікроорганізми не допускаються в 25 смі
Стійкість пива, діб, не менше
Фільтроване	Пастеризоване	90
	Непастеризоване	8
Нефільтроване	Освітлене	5
	Неосвітлене	3

Органолептичні показники води згідно ДСанПіН 2.2.4-171-10

Вода повинна бути без запаху при 20°С та при нагріванні її до 60°С, а також при підкисленні до рН 3. Вода не має мати сторонніх присмаків при 20°С. Колір води від безбарвного до слабо-жовтого - до 10 градусів за платино-кобальтовою або імітуючою шкалою. Технологічна вода повинна бути прозорою. Каламутність води повинна бути не більшою за 1 мг/дм за стандартною шкалою.

Таблиця 1.9 Обмежувальні норми якості хмелю гранульованого згідно ДСТУ 4098.2 - 2002

Назва показника	Норма
Колір	Від світлозеленого до зеленого на поверхні гранул і на їх зламі
Кондуктометричний показник гіркоти (масова частка альфа-кислот), % у сухій речовині	Не менше 2,5
Вологість, %	Не більше 10,0 Не менше 7,0
Запах	Чисто хмелевий
Вміст нехмельових домішок	Не допускається
Наявність плісняви	Не допускається

Характеристика основних і допоміжних матеріалів

Для виробництва пива використовують сировину, основні і допоміжні матеріали. Сировиною є різні типи солоду, хміль і вода, до основних матеріалів відносяться дріжджі, ферментні препарати. Роботою передбачається застосування солоду світлого, темного і карамельного, вимоги до якості яких наведено в табл.1.3 - 1.9.

Таблиця 1.9 Вимоги до сировини

Сировина	Вологість, %	Екстрактивність, %	Насипна густина, кг/мі
Солод світлий	5,6	76	530
Солод темний	5	74	530
Рисова січка	0	85	700
Ячмінне борошно	13	76	650
Карамельний солод	6	72	530



1.2 Принципова технологічна схема

Рис. 1.1 Принципова технологічна схема зброджування пивного сусла та доброджування молодого пива в ЦКБА

1.3 Вибір та обґрунтування технологічних способів і режимів

1.3.1 Будова, хімічний склад, фізіолого-біохімічні особливості дріжджів, що використовують у пивоварінні

Пиво - продукт біохімічної діяльності дріжджів. Поряд із складом сусла й технологічними умовами дріжджі відіграють відповідальну роль у процесах виробництва пива й впливають на якість цільового продукту так як виникають побічні продукти бродіння , що суттєво впливають на смак, аромат, зовнішній вигляд напою.

Насамперед, потрібно розібратись в питанні фізіолого-біохімічних та культуральних особливостей дріжджів які застосовуються в пивоварінні.

Рис. 1.2 Електронна мікрофотографія дріжджової клітини: 1 - клітинна стінка; 2 - цитоплазматична мембрана; 3 - мітохондрія; 4 - ядро; 5 - цитоплазма; 6 - брунька

Дріжджові клітини бувають яйцеподібної, еліпсоїдної, овальної чи витягнутої форми, що зумовлено видом дріжджів та умовами їх культивування. Дріжджова клітина , як видно з рис.1.2 , складається з оболонки, ядра й цитоплазми; зовнішня оболонка - із полісахаридів типу геміцелюлоз, переважно маннанів, й невеликої кількості хітину , а внутрішня - з білкових речовин, фосфоліпідів і ліпоїдів. Оболонка має вибіркову проникність, чим принципово відрізняється від напівпроникних мембран і здатна регулювати склад клітинного вмісту. Ядро являє собою невелике кулясте або овальне тіло , оточене цитоплазмою і нерозчинне в ній.

В ядерних структурах відокремлені у вигляді включень ДНК та її протеїд ДНКП, міститься велика кількість РНК. Ядро відіграє найважливішу роль в обміні речовин, рості й розмноженні.

Комплекс Гольджі ( далі - на рисунку не показано) виконує роль проміжного нагромаджувача поживних речовин, перед транспортуванням їх в різні клітини.

Лізосоми ( продукти комплексу Гольджі ) -кульки, у яких містяться ферменти. Найважливіша функція комплексу - нагромадження продуктів обміну перед виведенням їх з клітини.

У мітохондріях - відбувається повний цикл три карбонових кислот і найважливіша енергетична реакція - окислювальне фосфорилювання. Рибосоми - включення , які забезпечують синтез білків за рахунок активованих амінокислот, що надходять із мітохондріальної системи.

Було розглянуто короткий опис організму - дріжджової культури, що не розкриває всієї картини, проте дає повне уявлення про ключові складові - органелли.

Середній хімічний склад дріжджів. Дріжджова клітина містить 25 - 30% сухих речовин і 76 - 70% води, в тому числі й зв'язаної. Хімічний склад їх змінюється залежно від раси, живильного середовища та фізіологічного стану. До складу сухої речовини входять : азотовмісні речовини - 35-36%, базазотистих екстрактивних речовин -20-63%, жири 2-5%, мінеральних речовин - 5-11%. Вміст глікогену ( запасна речовина ) коливається від 0-40% і прямо пропорційний вмісту вуглеводів у середовищі котрих міститься 24 -40%. Білка в дріжджах близько 45%, 90% з яких припадає на істинні білки (зимоказеїн, церевізин). Вміст нуклеопротеїдів, на які багаті ядра дріжджових клітин, - 26%.

У золі - знаходиться калій, кальцій, магній, залізо, сірка, кремнійова кислота. До елементів, які містяться у незначних кількостях, відносять мідь, цинк. Вони беруть участь у найважливіших процесах життєдіяльності дріжджів. Дріжджові клітини мають систему дихальних пігментів - цитохромів ( А, В і С ). В основі системи знаходиться порфірин, зв'язаний із залізом( забезпечує окислювальні процеси). Спочатку окислюється цитохром С, потім - цитохром А при одночасному відновленні цитохрому С і нарешті цитохром В при одночасному відновленні цитохрому А. Роль дихальних ферментів у дріжджах аналогічна ролі гемоглобіну в крові. Окрім, білків, жирів та інших вже названих речовин, в клітинах містяться вітаміни групи В (В1 - в кількості 60-150 мкг/г сухої речовини, є складовою частиною ферменту карбоксилази, який розчеплює піровиноградну кислоту при бродінні; В2 - входить до дегідраз, В6 - біокаталізатори); C, E, H, інозит, пантотенова кислота - відіграють роль стимуляторів росту клітинної біомаси. Ключовими складовими дріжджової клітини є ферменти ( ендо і екзо) - мелібіаза, інвертаза, глікогеназа, десмолази, протеїнази, фосфатази ,гексокіназа, глюкозофосфатізомераза, алкогольдегідрогеназа, фосфофруктокіназа, фосфогліцеромутаза, фосфор-піруватдегідрогеназа, піруваткарбоксилаза.

1.3.1.1 Дріжджі верхового та низового бродіння

В пивоварінні використовують два типи бродіння - верхове ( тепле) й низове (холодне). Викликають їх дріжджі - верхового бродіння Saccharomyces cerevisiae (застосовують для отримання темних та спеціальних сортів пива) й низового бродіння - Sacch. Сarlsbergensis - для виготовлення стандартного і сортового пива які відрізняються рядом властивостей.

Технологічні. Дріжджі низового бродіння функціонують при t= 6-10°с й нижче, навіть при 0°с. Верхове бродіння протікає при t= 14-25°с. В кінці низового бродіння - дріжджі осідають на дно апарата, утворюючи спресований осад, дріжджі верхового бродіння спливають на поверхню й утворюють шапку ». Обидві ознаки не є абсолютні. Так, методами адаптації вдається адаптувати дріжджі - Saccharomyces cerevisiae до більш низьких температур.

Крім того, є дріжджі верхового бродіння, які після бродіння не піднімаються на поверхню. До того ж, при невеликому шарі сусла, що зброджує, дріжджі верхового бродіння взагалі не утворюють «шапку».

Сплив дріжджів Saccharomyces cerevisiae на поверхню при бродінні пояснюється тим, що вони мають тенденцію до утворення невеликих ланцюжків, так як дочірні клітини не завжди відділяються від материнських. При бродінні вони виділяють пузирці двоокису вуглецю, які піднімають їх на поверхню.

Флокуляційна властивість (ознака успадковується). Флокуляція - здатність дріжджових клітин збиратись під час бродіння, особливо наприкінці його, у дрібні макроскопічні видимі пластівці, що складаються з окремих клітин. Ця ознака дріжджів передається по спадковості. Від флокуляційної властивості дріжджів в значній мірі залежить ступінь зброджування сусла , освітлення пива , кількість зібраних дріжджів в кінці головного бродіння ( класичний спосіб), хід доброджування.

Згідно з Гіллілендом [13] - за флокуляційною здатністю дріжджі можуть бути поділені на 4 класи:

Дисперговані в зброджуємому суслі протягом всього періоду бродіння. Вони залишаються розділені у вигляді окремих клітин чи утворюють скупчення менше 10 клітин;

Більшу частину періоду бродіння залишаються в суспензії у вигляді окремих клітин, але після зброджування частини екстракту розпочинають утворювати пластівці - до 1000 клітин;

Флокулюють в кінці бродіння й утворюють на дні апарата щільний осад;

Флокулюють на ранніх стадіях бродіння, так як дочірні клітини не відокремлюються від материнських.

Відкрито явище ко-флокуляції, яке полягає в тому, що два пиловидних штами при вирощуванні в змішаній культурі у певному стані ( або при змішуванні після росту) добре флокулюють. Це явище знайдено тільки в деяких штаммів Saccharomyces cerevisiae.

Пилоподібні й пластеподібні дріжджі.

Головний фактор - характер флокуляції двох вищезгаданих видів різний. Пилоподібні дріжджі на протязі всього процесу рівномірно розсіяні в суслі і знаходяться в завислому стані до кінця бродіння. Пластеподібні дріжджі менш повно зброджують сусло, ніж пилоподібні, й дають менше помутніння. Пиво, що отримане на таких дріжджах, звичайно має низьку піностійкість. Пилоподібні ж, особливо піддаються автолізу, дають менший приріст біомаси, але мають високу бродильну активність. Sacch. Сarlsbergensis - утворюють більше глікогену, гліцерину, жирних кислот й ацетолактату і гірше пристосовуються до нових умов. При підвищенні температури пластеподібні дріжджі можуть перетворитись в пилоподібні.

Дозування пластоподібних до пиловидних дріжджів викликає осадження останніх. Цей прийом застосовують при доброджуванні.

Вид - Sacch. Сarlsbergensis вважають найкращими утворювачами аромату пива й крім того дають великий приріст біомаси, що дуже вигідно з економічної точки зору.

Біологічні. Дріжджі низового бродіння мають фермент мелібіазу, яка повністю зброджує рафінозу, а дріжджі верхового бродіння не мають цього ферменту і зброджують лише на 0,33% рафінозу (фруктозу). Але в наш час отримані гібриди ( Г-67 , Г-73), що позбавлені цього недоліку.

Дріжджі верхового бродіння утворюють фермент піруватоксидазу завдяки чому мають змогу використовувати глюкозу безпосередньо для дихання й завдяки цьому швидше розмножуються. Бродильна активність залежить від генетичних особливостей рас, розмірів клітин, площі їх поверхні в об'ємі сусла, зрілості, умов зберігання, підготовки, флокуляційних властивостей та інших факторів.

Головний показник бродильної активності - ступінь зброджування сусла. За даним показником, їх поділяють на три групи:

слабозброджуючі < 80% мальтотріози ;

середньо - 80 - 90% мальтотріози ;

сильнозброджуючі - 90-100% мальтотріози.

Дріжджі - єдиний живий організм, що здатний та готовий за нестачі кисню повітря змінювати енергетично більш вигідне дихання на бродіння. Дана особливість споріднює дріжджі обох видів так як для здійснення будь-якого життєвого процесу необхідна енергія. Вони її отримують за анаеробних умов які створюються за відсутності повітря - в бродильному апараті при розкладі вуглеводів( мальтози, мальтотріози, глюкози, фруктози…) до спирту й при цьому вивільняються лише 2 активовані молекули АТФ. Спирт - отрута для клітин, тому дріжджі намагаються його витіснити із себе, накопичуючи таким чином необхідний з технологічної точки зору метаболіт - у молодому та доброджуваному пиві. Схема анаеробного розпаду має наступний вигляд:

Рис. 1.3 Схема спиртового бродіння за Ембденом - Мейергофом - Парнасом

Фізіологічні. Штами дріжджів верхового й низового бродіння розрізняються за потребою у факторах росту, швидкості бродіння, здатності до пластівцевоутворення, асиміляції азотовмісних речовин, утворенні ароматичних

продуктів, що відіграють важливу роль в пивоварінні.

Дріжджі розділяють на 5 класів за потребою у вітамінах :

1) потребують тільки біотин;

2) біотин та інозит;

3) біотин, інозит, пантотенат;

4) всі попередні вітаміни + аневрин ( або піридоксин);

5) біотин і пантотенат.

Досліджено , що пивні дріжджі належать до 1,2,3,5 класу, деякі види дріжджів верхового бродіння - до 4-го класу.

Дріжджі верхового і низового бродіння різняться за стійкістю до ефірів і вищих спиртів. За низового бродіння частина дріжджів ослаблена, вони погано осідають й можуть надавати пиву дріжджовий присмак й заважати його нормальній фільтрації. Їх потрібно частіше заміняти. Проте низове бродіння більш безпечніше з мікробіологічної точки зору.

В будь-якому випадку для нормального функціонування процесу бродіння , культивування й для запобігання передчасних автолітичних процесів, необхідні наступні мікроелементи:

К - активує численні ферменти дріжджової клітини ( кінази, дегідрогенази), стимулює зброджування мальтотріози й мальтози. Тісно пов'язаний з розмноженням дріжджів й швидкістю зброджування сусла;

Са - стимулює розмноження та флокуляцію клітин. Зупиняє дегенерацію дріжджів;

Мg - активізує фосфокінази, декарбоксилази , стимулює зброджування мальтотріози й мальтози;

Сu - необхідний для синтезу ряду ферментів дихання. Посилює бродильну активність дріжджів. В невеликих кількостях стимулює брунькування дріжджів;

Мn - активізує декарбоксилази, дегідрогенази, кінази, оксидази, пероксидази, пептидази;

Fe - потрібний для синтезу ряду ферментів дихання. В кількості до 0,2 мг/л - стимулює брунькування клітин, але в більшій мірі - токсичний для дріжджів;

Zn - активує багато ферментів. Стимулює брунькування. Впливає на краще осадження дріжджів;

Со - підсилює бродильну активність дріжджів. Стимулює використання дріжджами білка. Затримує ріст дріжджів.

Так, Мендл приводить наступний вміст їх в 11,5% суслі ( в мг/л) : К - 550, Са -35, Мg - 100, Сu - 0,1 , Fe - 0,1 , Мn - 0,15 , Zn - 0,15.

Потреба в кисні у різних рас пивних дріжджів є різною й коливається від 2 до 30 мг/дмі. Дріжджі, які знаходились до бродіння довгий час в контакті з киснем нормально ростуть та бродять незалежно від ступеня аерації сусла.

Швидкість розмноження дріжджів є дуже важливим фактором, оскільки занадто великі показники приросту біомаси можуть призвести до значних втрат екстрактивних речовин й утворенні великої кількості побічних продуктів - типу «діацетил». Нормальним вважається 3-4- кратний приріст.

1.3.2 Характеристика деяких рас(видів) дріжджів

Кожна раса володіє власними біохімічними можливостями.

Раса 776. Дріжджі належать до середньозброджувальних , за період головного бродіння на стандартному суслі 11% утворюють 2,67% СО2. Клітини яйцеподібної форми , розміром ( 5-6) * ( 8-10) мкм. Вони забезпечують пиво задовільним освітленням, та щільним осадженням. Напій має задовільний смак та різку хмелеву гіркоту. Приріст дріжджової маси - 1: 5,4. До сировини невибагливі, застосовують для отримання пива із застосуванням несолоджених матеріалів.

Раса 11. Дріжджі відносяться до швидко - і сильнозброджуваних, рекомендуються для виготовлення багатьох сортів пива. Дають гарне освітлення як при головному бродінні, так і при доброджуванні. За період головного бродіння на стандартному суслі утворюють 2,96% СО2. Клітини овальної форми, розміром ( 6-8) * ( 8-10) мкм. Приріст дріжджової маси - 1: 5,7. Надають хороший та повний смак, невибагливі до сировини, стійкі до автолізу. Скорочують період головного бродіння по відношенню з 776 расою на 20%.

Раса 34 - N ( німецька). Прискорює процес бродіння і характеризується високою здатністю до освітлення пива ( міцність його може досягати 8,5% об. за концентрації сусла 18%). Дріжджі верхового бродіння застосовують рідше і в основному для одержання темних або спеціальних сортів пива.

Раса S ( Львівська ). Середньозброджуючі, за період головного бродіння на стандартному суслі утворюють 2,88% СО2. Клітини овальної форми, розміром ( 4-6) * ( 7-9) мкм, стійкі до автолізу. Приріст дріжджової біомаси 1 : 4,4. Характеризуються активною здатністю осідати. Смак пива м'який, чистий.

Європейські. Дають повний насичений смак із насиченим солодовим ароматом. Виробляють щільну та стійку піну. Утворення осаду - високе. Видимий ступінь зброджування 67-71% при t = 15-22єc.

Баварські дріжджі для пшеничного пива. Суміш дріжджів верхового та низового бродіння, виготовляють ними пиво з ефірним та фенольним присмаком. Утворення осаду - середнє. Видимий ступінь зброджування 73-77% при t = 18-21єc.

Трапістські. Їх використовують для кріпких сортів пива. Надають фенольний аромат. Витримують міцність до 11,5% об. Видимий ступінь зброджування 75-80%. Утворення осаду - середнє.

Пльзенскі. Мають відмінну бродильну активність та створюють неповторний чистий смак. Утворення осаду - середнє. Видимий ступінь зброджування 71-75% при t = 8-13єc.

Для підбору раси(штаму) пивоварних дріжджів необхідно пред'являти наступні вимоги:

дріжджі повинні володіти високою флокуляційною властивістю яка підвищить продуктивність відділення фільтрації та стійкість особливих сортів пива;

дріжджі мають повільно, повністю й щільно осідати по закінченню бродіння-доброджування так, як вони будуть краще адсорбувати білкові речовини, нестійкі колоїдні та барвні речовини ячменю, великі частинки гірких речовин хмелю - завдяки чому покращується гіркота, стійкість пива;

володіти високою бродильною активністю, особливо тоді - коли виробляють темне та сортове пиво і бути стійкими до автолізу;

дріжджі повинні витримувати їх обробку механічними пристроями, кислотами та дію сторонньої мікрофлори і крім того зберігати постійні властивості й морфолого - фізіологічні характеристики протягом 10-12 генерацій;

вони мають давати помірний приріст біомаси ;

побічні продукти бродіння - ефіри, альдегіди, кетони, вищі спирти повинні бути в нормі й не порушувати загальну гармонію напою і облагороджувати його.

Суміш двох відомих рас - 11 і 776 дасть змогу швидко збродити сусло із застосуванням несолоджених матеріалів, надати приємного букету пиву та накопичити високий вміст двоокису вуглецю у кінці головного бродіння й культуральної біомаси. Проте такий підхід вимагає підвищеної уваги до чистоти бродіння і кількість генерацій помітно знижується, чи взагалі неприпустима.

З практичної точки зору, для чистого бродіння - необхідно використовувати дріжджі однієї раси, але з теоретичного погляду - спорідненість в дії ( синергізм) деяких видів дає змогу виготовляти пиво кращої якості й відповідно буде мати високий попит на таку продукцію.



1.3.3 Особливі закономірності ( теоретичні передумови) розмноження культур дріжджів(мікроорганізмів)

Рис.1.4 Крива розмноження мікроорганізмів: 1 - лаг-фаза; 2 - фаза прискореного приросту; 3 - лог-фаза; 4 - стаціонарна фаза; 5 - фаза відмирання

Періодичне культивування проводять у закритих ємкостях при незмінному поживному середовищі ( в нашому випадку - охмелене сусло ). Якщо не вносити нові харчові речовини та не виводити продукти обміну мікроорганізмів, то на певному етапі ріст і розмноження припиняються.

Розвиток дріжджів ( мікроорганізмів ) як періодичної культури описується кривою росту яка зображена на рис.1. 3. Розглянемо кожну фазу окремо:

Перша фаза - початкова ( лаг або фаза пристосування ) - слідує відразу за внесеною посівною культурою ( музейною) на свіже поживне середовище. Дріжджі в цей період не ростуть і не розмножуються. Проте, обмінні процеси в клітинах протікають досить активно: в середовище виділяються екзоферменти для розчеплення ВМС, всередині клітини синтезуються нуклеїнові кислоти та ферменти які необхідні для подальшого їх росту. Тривалість цієї фази залежить від зовнішніх умов ( склад середовища, температура, рН), віку клітин та кількості внесення. Умовно цю фазу можна поділити на два періоди: коли дріжджі дійсно знаходяться в спокої і помаленьку пристосовуються до нових умов та період поступового початку розмноження. Тривалість цієї фази в середньому складає 1-1,5 доби. Змінюється форма і розмір клітин: вони збільшуються за розміром і видовжуються. В цей період клітини найбільш стійкі до несприятливих умов.

Друга фаза - прискореного росту. Вона займає невеликий проміжок часу, коли в результаті конструктивних процесів збільшується біомаса до максимуму.

Третя фаза - логарифмічна (експоненційна) - характеризується макси-мальною швидкістю розмноження дріжджів. Тривалість її невелика, так як в результаті споживання поживних речовин середовища - концентрація останніх зменшується, нагромаджуються токсичні продукти обміну і збільшується щільність маси дріжджів. Це призводить до гальмування швидкості розмноження культури та часткового відмирання;

Четверта фаза - стаціонарна - є періодом, протягом якого кількість живих клітин залишається постійною (число відмерлих = числу новоутворених). В клітинах дріжджів різко знижується кількість вуглеводів як наслідок ендогенного дихання. Загальна біомаса продовжує збільшуватись. Дріжджі «розсіяні» в бродильному середовищі і їх контакт з компонентами сусла максимальний. В рідині

(культурне середовище) нагромаджуються ферменти, амінокислоти, вітаміни, БАРи;

П'ята фаза - прискореного відмирання. Ця фаза характеризується поступовим зниженням активності розмноження клітин дріжджів, що викликане, з однієї сторони, зменшення кількості поживного середовища, а з іншої - збільшення кількості метаболітів у середовищі. Настає поступова інактивація і загибель дріжджів, вони осідають на дно бродильного апарату( або збираються на поверхні).

Безперервний спосіб культивування дозволяє досягти оптимальних показників на експоненціальній стадії. Для запобігання стадії відмирання необхідно в ємкість з дріжджами безперервно вносити свіже поживне середовище і видаляти з неї розброджену культуру.

1.3.4 Культивування дріжджів в умовах лабораторії

Згідно принципово - технологічної схеми ми маємо змогу простежити за усіма тонкощами процесів розмноження дріжджової біомаси в умовах виробничої

лабораторії. На перший погляд - це звичайна робота. Проте це хибна думка тому що на даній стадії закладаються підвалини мікробіологічного бродіння, його чистоти та життєдіяльності корисних продуцентів. Ось чому це завдання дуже регламентується й вимагає хороших теоретико - практичних навиків.

Метою розведення ЧК є збільшення біомаси від об'єму пробірки , яка отримана з музейної колекції , до об'єму, що вводиться в апарат чистої культури.

Головною задачею при зберіганні штамів у музейних колекціях є вибір правильних умов для збереження виробничо-цінних властивостей. Загальною тенденцією при цьому являється максимальне сповільнення всіх життєвих процесів - дихання, харчування, росту та розмноження - шляхом дії низьких температур , обезводнення клітин.

Періодичні пересіви до свіжих поживних середовищ нерідко підвищують мінливість властивостей культур. Хороші результати дають результати зберігання дріжджів під шаром стерильного вазелінового масла: протягом 1- 1,5 року вони зберігають бродильну активність, а морфологічні властивості їх залишаються стабільні після 6 років зберігання.

Дріжджові культури зберігають на ваті і полосках фільтрувального паперу, в 10% розчину цукрози. Запатентованим способом зберігання дріжджів в активній формі , при якому стерильну культуру суспендують в 10% розчині манніта , який відіграє роль осмотичного стабілізатора , з добавкою 0,2% в - фенілетанолу в якості бактерицидного агента. Концентрація біомаси -1- 2,5* 10^8 клітин в 1 мл.

Для зупинення життєдіяльності дріжджів часто застосовують низькі температури: зберігання в замороженому стані з t =-15 до -30°с; існує описаний метод зберігання дріжджів Saccharomyces cerevisiae й Sacch. сarlsbergensis у

замороженому виді в атмосфері азоту при t =-196°с. Суспензію дріжджів , що містить 10^6 клітин в 1 мл - піддають холодній обробці , причому кращі результати отримані при швидкості заморожування 1°с/хв.

Для підвищення життєвих властивостей дріжджів при заморожуванні, використовують захисні середовища - гліцерин, інозит і т.д..

Доведено , що біомаса Sacch. сarlsbergensis значно підвищує свою життєздатність під дією попередньої обробки її - в -меркаптоетанолом і аскорбінової кислоти.

Отже, кращим, на мою думку, є метод зберігання дріжджів в замороженому стані, адже він дає досить хороші результати при реабілітації культури (розмороженні), не порушуючи морфолого - фізіологічні та культуральні особливості, але метод вимагає хорошого технічного оснащення і професіонального підходу.

Першу стадію підготовки, здійснюють шляхом пересіву музейної культури в пробірку на 10 мл. із стерильним суслом ( V сусла = 5 мл. ) з С(с.р.) = 6-8% й t = 20-23°с. За таких умов дріжджова клітина швидко й легко адаптується до умов й розпочинає споживати поживні сполуки та речовини сусла.

Другу стадію розмноження, частково збільшеної біомаси, здійснюють в колбі на 100мл. ( V сусла = 50 мл. ) , але t = 8 - 10°с і С(с.р.) = 9-10% , тобто умови стають більш жорсткі - посилюється осмотичний тиск й енергія зброджування на деякий час спадає, проте це лише загартовує дріжджі для подальших операцій.

Третя стадія мало відрізняється від попередньої, різниця полягає лише в збільшенні кількості дріжджової культури у 10 раз( V сусла = 500 мл. ).

Починаючи з об'єму 10 л . застосовують металічні ( з хромнікелевої сталі ) ємкості , що називаються колбами Карлсберга. Використовують :

маленькі колби Карлсберга місткістю 8 - 10 л. ;

великі колби Карлсберга місткістю 20 - 25 л. .

Рис.1.4 Зовнішній вигляд колби Карлсберга: 1 - фільтр для стерилізації повітря; 2 - пробовідбірник; 3 - штуцер для пересіву культури; 4,5 - герметизація різьбового з'єднання; 6 - ручка для перенесення колби

Колба стерилізується разом із суслом, перед внесенням ЧК з колби на 1 л. Коли досягається бажана концентрація клітин , через повітряний фільтр в колбу підводиться повітря під тиском й витискується готове розброджене культурне сусло в АЧК через спеціальний трубопровід.

В наш час , окрім вище описаного методу розмноження лабораторної культури, застосовують також метод Карьє - суть якого полягає у вирощуванні дріжджів в 5 бідонах, кожний з яких слугує вихідним для наступного розведення.

Стерильні умови вирощування, чиста культура, селекційність відбору, забезпечення специфічних у потрібний момент дій - забезпечать високий і високоякісний вихід ЧКД та готового товарного пива.

1.3.5 Розведення дріжджів в умовах виробництва

Витіснене у бродильний циліндр (АЧК ) культурне сусло - розброджують до виробничих умов. Апарат Грейнера зображений на рис.1.5 і виконує дану роль.

Рис.1.5 Апарат Грейнера для розведення ЧКД

Установка Грейнера складається з розброджувача 1 об'ємом 4мі , двох бродильних циліндрів - 2 по 360 дмі кожний, стерилізатора 3 - 3 мі та двох маточників для дріжджів 4 - по 10 дмі ( кількість бродильних циліндрів та відповідних дріжджовібірників залежить від кількості культивуємих рас).

Стерилізатор оснащений зовнішньою оболонкою для стерилізації парою та охолодження сусла і 2-ма підвідними комунікаціями: окремо для витіснення стерильного сусла й окремо для його посиленої аерації ( це зроблено з метою швидшого насичення киснем повітря та енергозаощадження ). Розброджувач забезпечений оболонкою( зовнішньою) для додаткового підігріву ( пастеризації ) та охолодження зброджуємого сусла, крім того це дає можливість підготовити сусло незалежно від стерилізатора. Бродильні циліндри й маточники оснащені підводними комунікаціями стисненого повітря та аерації.

Установку перед запуском миють і стерилізують. В апарат набирають гаряче охмелене сусло, кип'ятять парою 1 год. та охолоджують.

Протягом стерилізації та охолодження сусло посилено аерують. Сусло перекачують в бродильні циліндри . Колбу Карлсберга ззовні гарно обтирають спиртом, вміст сильно збовтують і через відповідну нижню відвідну гумову трубку під тиском стерильного повітря витісняють в циліндри . Три дні, при t = 7 - 8°с проходить розмноження дріжджів й зброджування сусла і посилена періодична аерація. До моменту готовності дріжджів - в розброджувач закачують гаряче охмелене сусло та пастеризують, після чого заповнюють вміст бродильного ( чи кількох ) циліндра. Три дні, при t = 8°с розмножують культуру. Установка Грейнера працює безперервно до виявлення контамінуючої мікрофлори.

Установка розрахована на високу продуктивність за умови вирощування двох рас одночасно у розброджувачі ( це передбачено особливостями технології виготовлення 11,5% пива ), тобто збільшиться ступінь використання корисного об'єму апарата так як заповнюється двома бродильними циліндрами.

Суміш двох відомих рас в єдиному розброджувачі не завадить чистоті бродіння, а навпаки позитивно впливає на смак та букет напою і крім того підвищить стійкість до можливих контамінантів. Проте такий прийом зменшить кількість генерацій до 5-6.

Існує також метод розведення дріжджів в пропагаторі. Установка складається з колби-маточника, бродильного циліндра, стерилізатора та резервуара попереднього бродіння ( послідовно сполучені між собою). Якщо ж брати до уваги особливості конструкцій розброджувача в апараті Грейнера (класичний) і пропагатора - то в 1-му варіанті, нагрів відбувається внутрішнім змійовиком, а 2-му - зовнішньою оболонкою.

1.3.6 Зброджування пивного сусла за прискореною технологією ЦКБА

Новітнім досконалим техніці та апаратам бродіння передувала ціла історія винаходів, патентів, вдосконалень котрі щоразу вносили певні корективи та зауваження.

В даному підрозділ мова йде про відомі способи зброджування [1]та їх технологічні переваги. Великої уваги заслуговує питання зброджування сусла за сумісною технологією ( ЦКБА ) та вимоги до неї.

Існують різні способи зброджування пивного сусла : періодичні, напівбезперервні і безперервні. Розглянемо спочатку відомі періодичні: спосіб Натана різновидом якого є бродіння - доброджування в сучасних апаратах ЦКБА.

Спосіб Натана. Натан запропонував нову форму циліндро - конічного герметизованого апарата великого об'єму ( до 600 гл. ), який охолоджується рідиною, що циркулює у зовнішньому кожусі, і ззовні має теплоізоляцію.

Приміщення, де знаходяться апарати не потребує охолодження.

Згідно з цим способом, бродильні апарати, спочатку, попередньо дезінфікують і стерилізують, а потім до нього подають охолоджене сусло. Температура бродіння світлих сортів пива 3-4єС, темних 4-5єС, а максимальна - 9 єС.

З настанням бродіння повітря повністю витісняється в атмосферу двоокисом вуглецю з бродильного апарата та простору над суслом без перемішування СО2 - приблизно 22 год. По закінченню бродіння, коли дріжджі починають осідати, конус апарата охолоджують для прискорення осідання дріжджів. Пиво піддають тиску 0,15 МПа, дріжджі при цьому ущільнюються й при відкритих вентилях витісняються у вигляді густої маси.

Бродіння 11,5% -го сусла триває 7 - 9 діб, а далі настає процес дозрівання ( 3 доби ) для отримання довершеного букету молодого пива. Потім, його охолоджують до 1 - 0 єc і карбонізують під тиском 0,14 МПа - 12 год., а наступні 12 год. витримують у спокої для осідання залишкових дріжджів і освітлення.

1.3.6.1Сучасна технологія( ЦКБА )

Звичайні бродильні апарати і лагерні танки мають певні обмеження в розмірах. Необхідність в більшій економії виробництва та збільшенні об'ємів виготовлення пива потребує великих виробничих одиниць для апаратів бродіння та дозрівання пива.

Результат - виникнення нових циліндро - конічних бродильних апаратів

( ЦКБА ), що застосовуються в наш час на більшості пивоварних заводів так як добре себе зарекомендували. Використання ЦКБА - це не тільки їх технічні переваги, але й проведення процесів бродіння - доброджування на якісно високому рівні.

Виробництво пива із суміщенням бродіння і доброджування, котре запозичена від способу Натана і допрацьоване, застосовується для виготовлення великої кількості сортів.

Суть його у тому, що в одному апараті об'ємом від 100 до 1500 мі ( і навіть більше ) з добовим заповненням його суслом при 5-17 єc та дріжджами суміщають два ступені: головне бродіння і доброджування. З першою варкою (освітлене гаряче охмелене сусло ) вводять усі або порціями засівні сильнозброджуючі дріжджі ( ~ 300 г на 1 гл сусла вологістю 75% ). У процесі перекачування сусла, до ЦКБА, його аерують для досягнення показника вмісту кисню не < 8 мг О2/мл. сусла.

Протягом перших двох діб підтримується температура бродіння від 9-14 єc для досягнення необхідного кінцевого ступеня зброджування. Вона регулюється поясами зовнішніх оболонок із холодоносієм, охолодженим не нижче як до -6 єc.

За умови досягнення вмісту сухої речовини 3,2 - 3,5% апарат шпунтується при надлишковому тиску 0,04-0,07 МПа. Закінчення бродіння визначають за припиненням подальшого зменшення вмісту екстракту протягом 24 год. На 5-ту добу досягають видимої кінцевої масової частки 2,2-2,5% сухої речовини. Після цього холодоносій подають в оболонку конусної частини і температура стає рівною 0,5-1,5 єc. У циліндричній частині t = 3-4 єc зберігається протягом 6-7діб. Потім температуру пива вирівнюють по всій висоті апарата та шпунтують.

Через 10 діб( приблизно ) від початку бродіння проводять перше знімання дріжджів. Перед освітленням - здійснюють друге знімання, а тільки тоді пиво передають на охолодження, сепарування.

Температурне розшарування пива. Температура пива не однакова по всій товщі об'єму . На стадії інтенсивного бродіння проходить значне перемішування його головним чином за допомогою СО2. Так, пиво із середньою екстрактивністю початкового сусла досягає найбільшої густини при +2,5 єc; з високим вмістом екстракту - при +1 єc, а з меншим - при +3 єc.

Дані точки вважаються критичними, так як в них відбуваються зміни напрямів конвективних потоків в ЦКБА, у деяких, достатньо рідких випадках, конвекція взагалі може зупинитись й у верхній частині апарата розпочнеться утворення криги). Якщо пиво із середньою екстрактивністю охолоджувати до -1єС, то в конусній частині буде збиратись пиво, яке має максимальну густину при +2,5 єС( t замерзання пива ~ -2 єС). Особливий вплив температурного розшарування спостерігається на дріжджах : якщо конус не охолоджувати, то більш тепле пиво з дріжджами збиратиметься внизу, а коли вже відчутна явна нестача харчових речовин - дріжджі продовжуючи бути в активному стані і автолізують, а як наслідок - якість пива помітно погіршиться.



Аспекти бродіння й дозрівання.

1. Азотний склад сусла, що залежить від режиму затирання. Головне - сусло повинне містити не < 25 мг вільного б - амінного азоту/100 мл. яке необхідне для нормального харчування дріжджів. При застосуванні несолодженої сировини б - амінного азоту має становити 15 мг /100 мл.

2. Аерація сусла і норма введення дріжджів. Це найголовніший фактор для інтенсивного та швидкого зброджування. Норма - 30 млн клітин /1 мл, яка відповідає 1 л густих на 1 гл сусла. Не < 8 мг О2.

3. Дріжджі дуже чутливі до різкої зміни температури. Різке переохолодження призведе до шоку. При внесенні їх в логарифмічній фазі росту потрібно запобігати різким зменшенням температури.

4. індикатор дозрівання - розчеплення діацетилу. Можна виходити з тих положень, що одночасно із значним розчепленням діацетилу зникають інші сполуки молодого пива. Загальний вміст діацетилу в кінці дозрівання має бути не більше 0,1 мг /л.

Збір дріжджів із ЦКБА.

Дріжджі потрібно знімати так часто, скільки це можливо. Для цього є свої причини:

культура осідає не рівномірно через турбулентні потоки, які виникають

при головному бродінні, тобто на поверхні молодого пива спостерігається висока концентрація клітин. Навіть при холодній витримці спостерігається явище збурювання дріжджів - завдяки теплим потокам в конусній частині апарата;

дріжджі по ходу дозрівання виділяють в пиво азотовмісні низькомолекулярні речовини, які не споживаються ними повторно, а лише негативно впливають на стійкість піни;

при дозріванні та холодній витримці дріжджі виділяють протеїназу, яка розчеплює композиції білків;

поганий стан клітин призводить до їх автолізу ( рН підвищується й крім того утворюються комплекси протеїнів, глікогена і маннана які розчиняються та призводять до помутніння напою, погіршення його фільтрування;

біомаса, в конусі, знаходиться під впливом парціального тиску СО2. Тиск стовпа рідини клітини краще витримують, а ніж дію СО2.

Методи збору. Із конуса дріжджі можна збирати за допомогою тиску стовпа рідини або насосом, який буде підтримувати потік постійним ( мембранні, гвинтові, ексцентрові гвинтові). Важливо, щоб біомаса поступово сповзала й горизонтальна межа між пивом і дріжджами залишалась постійною; коли утвориться воронка - пиво може засмоктати. Це стосується і при роботі насосів (потрібно щоб вони працювали в пульсуючому режимі ).

В курсовій роботі прийнято наступні технологічні режими:

Згідно з принципово-технологічною схемою, гаряче, охмелене сусло охолоджують в пластинчастому двосекційному теплообміннику ( це зроблено з метою підвищення продуктивності апарата ): в 1-й секції - холодною водою, в 2-й - етиленгліколем.

Охолоджене сусло аерують в потоці та задають, відразу - в першу варку, всю норму засівних дріжджів ( для активного початку бродіння і для запобігання поширенню інфекції ).

Бродіння і доброджування, як згадувалось раніше, ведуть в ЦКБА. Період головного бродіння 5-7 діб при t = 8-14єС, доброджування 6-7діб при t = 0-1єС;

В період між головним бродінням і доброджуванням проводять перше знімання дріжджів ( вони являються не доброякісними в зв'язку з їх передчасною флокуляцією).

Друге зняття дріжджів з конусної частини проводять після холодної витримки пива, коли температура вирівняна по всій висоті апарата.