Технологія пивоварного і безалкогольного виробництва

Недоліком є те що дрібна крупка не повністю видаляється з помелу після верхньої пари вальців і піддається повторному подрібненню.

Більш вдосконаленими є сучасні чотиривальцьові дробарки з хитними ситами між верхньою і нижньою парами вальців. Сита безперервно струшуються, відокремлюючи оболонки і крупну крупку від дрібної крупки і борошна. Розплющений солод на першій парі вальців надходить до верхнього дрібного сита. Борошно та дрібна крупка провалюється через отвори цього сита сковзує на друге сито з більшими отворами, проходить його і виводиться з машини у бункер. Оболонки, послідовно скочуючись із двох сит , добре відокремлюються від дрібних частинок і надходять на нижню пару вальців на повторне подрібнення.

Під кожною парою вальців по всій їх довжині дробарка має висувні лотки для відбирання проб, за результатами яких приймається рішення про регулювання зазору між вальцями.

Але і такі дробарки не дозволяють одержати помел необхідного складу, бо на другій парі вальців неможливо розв'язати одночасно два завдання: відокремити ендосперм від оболонок і здійснити повторне подрібнення крупної крупки. Таке завдання повністю вирішується при подрібненні солоду на шестивальцьовій дробарках.

Шестивальцева дробарка складається з трьох пар вальців і двох ситових коробів, у кожному з яких міститься по два розсівних сита. Перша пара вальців дає грубий помел, який надходить у перший короб і розподіляється на фракції. Дрібні фракції проходять сита цього короба і площиною другого ситового короба виводяться в бункер, крупа проходить перше сито першого короба і перше сито другого короба і подрібнюється на третій парі вальців, які на відміну від інших двох рифлені.

Груба крупа й оболонки після першої пари вальців проходять другу пару вальців, помел після яких ще раз розсівається на фракції ситами другого короба: оболонки разом з дрібною крупкою виводяться в бункер, а груба крупка приєднується до крупи з першої пари вальців і проходить додаткове подрібнення на третіх рифлених вальцях.

Такі дробарки застосовуються як правило на великих пивоварних заводах.

Недоліком подрібнення солоду в сухому стані є те, що такі дробарки необхідно обладнувати високоефективною аспірацією, тому що виділяється велика кількість солодового борошнистого пилу в приміщення із-за нещільної конструкції дробарки. При високій концентрації пилу в повітрі може спалахнути від іскри і вибухати. Тому дробарки потрібно встановлювати в окремих ізольованих приміщеннях, які обладнані технікою безпеки і протипожежною технікою.

При подрібненні солоду в мокрому стані, оболонка зерна залишається майже не пошкодженою і тим самим поліпшується фільтрування затору та підвищується вихід екстракту. При змочуванні зерна водою ендосперм не встигає зволожитися і залишається хрупким, і квіткова оболонка становиться м'якою і еластичною і при подрібненні не сильно рветься.

Перевагою такого способу є те, що замочування сухого солоду перед подрібненням дає можливість виділити небажані гіркі й дубильні речовини, а також кремнієву кислоту, в результаті чого поліпшується смак пива.

Дробарка мокрого помелу складається з корпусу солододробарки, над якому встановлений бункер з конічним випуском. У цьому бункері здійснюється зволоження солоду.

Найважливішою частиною дробарки для мокрого помелу є пара дробильних вальців з дуже вузьким зазором між ними (0,45 мм). Перед цими вальцями знаходиться розподільний валик. Матеріал,що затирається, збирається шнеком і підводиться до заторного насоса. Складна система зрошувальних і розпилювальних форсунок забезпечує замочування солоду, а також промивку установки.

Дробарка мокрого помелу працює таким чином.

Зважений на автоматичних вагах солод транспортується в злодовий бункер розташований над дробаркою і там замочується водою при температурі від 30 до 50 °С. З допомогою за уторованого насоса вода, що стікає вниз, знову повертається в систему, так що гарантуєтся рівномірне замочування подрібненого матеріалу. Цей процес триває 15-30 мін, і в цей час вологість солоду піднімається до 30%. Одночасно солод набухає до 35-40% і ферменти солоду поволі активуються;

Замочений солод попадає через живлячий валик на пару дробильних вальців з дуже вузьким зазором (0,45 мм). Тут вміст зерна видавлюється з практично непошкодженої оболонки майже без опору і виходить з гладкою поверхнею.

Тому дробина солоду мокрого помелу виглядає так, як ніби то в ній ще знаходяться цілі зерна.

Проблемою є те, що нерозчинені кінчики зерен потрапляють в заторну ємність разом з подрібненими компонентами, залишаючись при цьому не зміненими і не подрібненими.

Кількість заторної води в ємкості для затирання розраховують з: необхідної кількості води для проведення процесу затирання і з обліком кількості тієї, що містить екстракт замкової води в бункері для замочування солоду; добавки води на вальці в процесі розчавлювання вмісту солоду; води для подальшої промивки дробарки мокрого помелу.

Оцінка якості помелу

Регулярний контроль помелу є вирішальною умовою для досягнення доброго результату дроблення, проте кількісна оцінка якості можлива тільки для сухого і кондиціонованого помелу. Оцінка мокрого помелу можлива тільки шляхом візуального і ручного обстеження.

Крупність помелу регулюють зміною швидкості подачі зерна і зазору між вальцями, за допомогою установчих гвинтів.

Подрібнення несолоджених зернопродуктів.

З метою часткової заміни солоду використовують несолоджені зерно продукти. Помел несолоджених зернопродуктів повинен відповідати тим самим вимогам, що і помел солоду, тобто потрібно враховувати спосіб фільтрування заторів.

Натуральне зерно у зрівнянні з солодом має більш щільну структуру, але і при розмелюванні намагаються отримати більш крупну лузгу.

У наш час викориситовують млинові агрегати - двовальцьові верстати і рідше молоткові зернодробарки. Вони відрізняються тим, що вальці мають нарізну поверхню, які обертаються на зустріч один одному, але з різною швидкістю, і при цьому зерно не роздавлюється, а розрізається як ножем.

Склад помелу залежить від зазору між вальцями і швидкості подачі зерна в мельницю.

Склад помелу несолоджених зернопродуктів:

- Лузга - 12-22%;

- Крупна крупка - 20-40%;

- Дрібна крупка - 25-50%;

- Борошна -18-20%.

Література : [1,с. 150-155],[2, с.3-16], [4,с. 246-254] .

Запитання для самоконтролю

1. З якою метою проводять очистку і полірування солоду

2. Чому солод і несолоджені зерно продукти подрібнюють перед затиранням?

3. Які вимоги ставляться до складу помелу солоду?

4. Які відмінності в конструкції дробарок для подрібнення сухого і зволоженого солоду?

5. Як можна перевірити правильність роботи дробарок?

6.2 Затирання зернопродуктів

План уроку

1. Мета затирання.

2. Процеси, що проходять при затиранні.

2.1. Ферментативний гідроліз крохмалю, білкових речовин, інші ферментативні перетворення.

2.2 Неферментативні перетворення.

Затирання включає змішування подрібненого солоду і несолоджених зернопродуктів з водою, нагрівання і витримку отриманої суміші при визначеному температурному режимі. Суміш подрібнених зернопродуктів з водою, називають затором, масу зернопродуктів, яку завантажують в заторний апарат - засипом, кількість води, яка витрачається на приготування затору - головним наливом.

Метою затирання являється максимальне переведення екстрактивних речовин солоду і не солодової сировини під дією ферментів солоду і ферментних препаратів, з тим, щоб отримати пивне сусло певного складу. Речовини, які перейшли в розчин при затиранні , називають екстрактом.

При затиранні солоду і інших зернопродуктів відбувається багато різних процесів: фізичних, біохімічних і хімічних. На перших стадіях затирання у розчин переходять речовини, які не потребують участі ферментів. Найважливішу частину процесів затирання становлять ферментативні реакції.

Основна задача при приготуванні затору заключається у створенні оптимальних умов для дії ферментів солоду, щоб перевести максимально можливу кількість сухих речовин і отримати найбільший вихід екстракту із солоду і несолодової зернової сировини.

Ферменти проявляють свою активність в певних умовах, які характеризуються температурою і рН, і діють тільки на деякі речовини солоду. На стадії затирання діють амілолітичні, протеолітичні, цитолітичні і інші ферменти, при чому для кожного з них повинні бути створені оптимальні умови ( рН, температура).

Шляхом зміни кислотності середовища і температурного режиму можна змінювати швидкість і направлення ферментативних процесів, подавити дію одних ферментів і, навпаки, посилити дію інших. Це дає можливість із одного й того ж солоду отримати пивне сусло різного складу.

До ферментативних процесів відносяться : ферментативний гідроліз крохмалю, гідроліз білків, гідроліз не крохмальних полісахаридів, гідроліз фосфорорганічних речовин.

Ферментативний гідроліз крохмалю.

Розщеплення крохмалю ферментами солоду - амілазами - це складний процес, який можна розділити на три стадії:

1) Розрідження крохмального клейстеру, в результаті чого зменшується його в'язкість;

2) Декстринізація крохмалю, тобто перетворення його в продукти розпаду, які не забарвлюються йодом в синє забарвлення;

3) Оцукрювання крохмалю, тобто розпад крохмалю до цукрів ( глюкоза і мальтоза).

Крохмаль розщеплюється під дією амілаз, але дуже повільно. Щоб прискорити цей процес, крохмаль потрібно перш за все клейстеризувати - нагріти його з водою. Спочатку зерна крохмалю набухають, потім лопаються і утворюють в'язкий гомогенний розчин. Температура, за якої крохмальний клейстер набуває найбільшої в'язкості, називається температурою клейстеризації ( для ячмінного - 60-80°С).

в - амілаза розщеплює крохмаль з утворенням мальтози (54%). Оптимальна температура дії в-амілази є 62-63°С, рН затору 4,7-4,8.

Витримка при даній температурі на протязі 30 хв. називається мальтозною паузою. При приготуванні світлих сортів пива ( глибоке вибродження) намагаються накопичити багато мальтози, і тому оцукрювання затору проводять глибоко при порівняно низьких температурах, і затори при цьому готують порівняно рідкі.

б-амілаза розщеплює крохмаль з утворенням великої кількості декстринів. Оптимальною температурою для дії ферменту є температура 70°С, рН = 5,7. Витримка при даній температурі на протязі 10-30 хв. називається паузою оцукрювання.

При приготуванні темних сортів пива, менше витримують мальтозну паузу і більше витримують паузу оцукрювання, для того, щоб накопичити декстринів, які обумовлюють в'язкість пива.

При одночасній дії на крохмаль б- і в-амілаз утворюється 70-80% мальтози, 20-30% кінцевих декстринів.

Процес ферментативного гідролізу крохмалю під дією амілаз легко спостерігається по йодній реакції, так як крохмаль і продукти його розпаду - декстрини - дають забарвлення з йодом: амілодекстрини -синє забарвлення з йодом; еритродекстрини - червоно-буре забарвлення ; ахродекстрини і мальтодекстрини не забарвлюються йодом.

Отже, при гідролізі крохмалю утворюються цукри, які необхідні для зброджування і декстрини - для створення смакових речовин і в'язкості пива.

Ферментативний гідроліз білків відбувається під дією протеолітичних ферментів. Вони розділяються на протеінази і пептидази.

Частина білкових речовин ( біля 20%) розщеплюється ще при солодопророщуванні, де на білок діють протеолітичні ферменти, а при затиранні розкладання білкових речовин продовжується ( біля 15%). Продукти протеолізу при солодопророщуванні і затиранні різні: при солодопророщуванні утворюються низькомолекулярні сполуки (амінокислоти і пептиди), а в процесі затирання - високомолекулярні сполуки ( поліпептиди). Це пояснюється тим, що при солодопророщуванні активно діють пептидази, , оптимальний рН для них знаходиться в слабо лужному середовищі, близьким до нейтрального, а в заторі підтримується рН 5,5-5,8, тобто несприятливе для них середовище, до того ж вони чутливі до температури і з підвищенням її ін активуються. Тому в заторі переважнот діють протеінази, утворюючи високомолекулярні з'єднання - пептони і поліпептиди. Оптимальна умова для їх дії: рН 4,6-5,0, температура 40-50°С.

Продукти протеолізу, які складають 1/3 азотистих речовин затору, споживаються дріжджами при зброджуванні пивного сусла, надають повноту смаку, піностійкіість, сприяють зв'язуванню диоксиду вуглецю. Білкові речовини ( біля 2/3 від маси) не піддаються гідролізу і виводяться разом з дробиною.

Надмірне розщеплення білків небажане, тому що надлишок продуктів гідролізу знижує стійкість пива

Азотні речовини, які переходять в сусло розділяються на:

- стійкорозчинні;

- не стійкорозчинні (коагулюючи).

До стійкорозчинних відносяться поліпептиди, пептиди, амінокислоти. Вони при кип'яченні не піддаються коагуляції : в осад не випадають і не обумовлюють помутніння пива.

До нестійкорозчинних відносяться пептони. Вони при кип'яченні сусла вони коагулюють, і не при повному їх виділенні коагуляції є причиною помутніння пива.

Роль гідролізу білків у виробництві пива.

Низькомолекулярні продукти розпаду білків ( пептиди, амінокислоти) є живленням для дріжджів і необхідні для нормального протікання процесу бродіння.

Середньомолекулярні (альбумози, поліпептиди) обумовлюють піностійкіість і повноту смаку пива.

Високомолекулярні є причиною помутніння пива.

Оптимальна температура для дії протеолітичних ферментів є температура 50-52°С, рН 5,5-5,9, витримка на протязі 20-30 хв і називається на виробництві білковою паузою.

Гідроліз не крохмальних полісахаридів під дією цитолітичних ферментів. Якщо гідроліз не крохмальних полісахаридів проведений недостатньо глибоко, підвищується в'язкість затору, погіршується його фільтрування і сповільнюється оцукрення.

Оптимальна температура для дії цитаз 40-43°С і на виробництві називається цитазною паузою. Комплекс цитолітичних ферментів термолабільний за винятком целобіози, ін активується при сушінні солоду, в результаті чого сухий солод має незначну цитолітичну активність. Цю паузу ,як правило, витримують при використанні великої кількості не солодової сировини.

Важливу роль при затиранні відіграють фосфорні з'єднання, які змінюються під дією ферментів. Особливе значення із фосфорорганічних з'єднань має фітин. Під дією ферменту фітази, оптимальними умовами дії якої знаходяться при 48-50°С і рН 5,2-5,3, фосфорні сполуки розкладаються на неорганічні фосфати, солі фосфорних кислот і інозит.

На ступінь гідролізу крохмалю і білків впливає концентрація затору: підвищена концентрація інактивує ферменти ( 14-15%).

Ферментативні процеси при затиранні проходять у водному середовищі. Таким чином якість води, її сольовий склад впливає на протікання цих процесів. Підвищений вміст гідрокарбонатів( лужність) у воді негативно впливає на протікання цих процесів, так як здвигає значення рН в лужне середовище.

рН затору обумовлюється фосфатами солоду, амінокислотами. При використанні лужної води гідрокарбонати вступають у взаємодію з фосфатами, органічними солями, зв'язуючи їх. Значення рН при цьому змінюється, активна кислотність зменшується (рН зростає), тому у воду в пивоварному виробництві, яка має підвищену лужність підкисляють , використовуючи молочну кислоту, фосфорну та гіпс. Так при використанні молочної кислоти при взаємодії з солями води утворюється лактат кальцію. Ця сіль має слабо лужну реакцію і не впливає на дію ферментів.

Якщо склад води задовільний, то при цьому отримують бажаний склад сусла, досягають високої екстрактивності сусла і високої стійкості пива.

При приготуванні темних сортів пива, може бути використана жорстка вода, без пом'якшення, тому що темний солод має більшу кислотність, містить більше фосфатів, амінокислот, які володіють буферністю.

Температура води для приготування затору влітку повинна бути нища на 2-3°С, а взимку на 5-6°С вища температури затору.

Фактори, що впливають на затирання і оцукрення затору.

1) Карбонати води - на пониженні концентрації водневих іонів -підтримувати рН затору 5,5-5,3, при якому найбільш активно діють важливі ферменти солоду;

2) Температура - на процес розщеплення білків - практикувати білкові витримки для недостатньо розчиненого солоду при температурі від 37 до 52°С, а для солодів, добре розчинних скорочувати тривалість витримки ;

3) Температура - на процес оцукрювання крохмалю - вести процес оцукрювання для отримання сусла з більшим вмістом мальтози при температурі 63-65°С, а для отримання сусла з меньшим вмістом мальтози і більшим вмістом декстринів - при 70-72-75°С;

4) Концентрації затору - на швидкість оцукрювання і рівновага між кількістю мальтози і декстринів - використовувати густі затори для отримання сусла з меншою ступінню зброджування і рідке - для отримання сусла з вимокою ступінню зброджування.

Витрата води для затирання.

Кількість води на головний налив звичайно становить 4 частину затору ( гідромодуль 1:5).

Але ця кількість води повинна братись від концентрації першого сусла.

Е ( 100 - в)

Н = в , дм3

де Н - головний налив, дм3 ( на 100 кг зернопродуктів);

Е - лабораторна екстрактивність зернопродуктів,%;

В - концентрація першого сусла, %.

Неферментативні процеси.

До неферментативних процесів відносяться:

- Коагуляція білків.

- Денатурація білків - вона має місце при кип'яченні відварок, тому що при підвищенні температури руйнуються водневі зв'язки в молекулі води.

- Речовини, які знаходяться в легкорозчинному стані і переходять в розчин - це цукри, дубильні речовини, гіркі речовини.

- Меланоїдиноутворення.

- Взаємодія солей води з солями солоду.

Література [1, с. 161-168], [4,с. 259-267], [2, с.19-26].

Запитання для самоконтролю.

1. Яка мета затирання?

2. Які процеси вдбуваються при затиранні?

3. Які ферменти розщеплюють крхмаль?

4. Які продукти гідролізу білків, крохмалю?

5. Які фактори впливають на процес затирання і оцукрення затору?

6. Як розраховують кількість води для затирання ?

7. Який гідромодуль води по відношенню до солоду?

8. Які неферментативні процеси при затиранні?



6.3 Способи затирання

План уроку

1.Настійні способи затирання.

2. Відварні способи затирання (одно-, двохвідварний способи ).

3. Тривідварний спосіб затирання.

4. Способи затирання з використанням підвищеної кількості несолодової сировини з одночасною і роздільною підготовкою сировини.

Існує досить багато способів затирання солоду, більшість з них розроблена емпірично. Спосіб затирання змінюють від типу і якості солоду, складу виробничої води, технологічного обладнання.

Приготування заторів проводиться в заторних апаратах, які входять до складу варильного агрегату. Існують чотирьох апаратний варильний агрегат, що включає в себе: два заторних, один фільтраційний і один сусловарильний апарати; шестиапаратний варильний агрегат - два заторних, два фільтраційних і два сусловарильних апарати. Приготування сусла здійснюють класичним способом або з використанням модернізованих варильних агрегатів німецьких фірм Ziemann, Hupmann. Модернізовані варильні агрегати мають перевагу над іншими, так як вони повністю герметичні, підведення зернопродуктів здійснюється тільки знизу, розміщення апаратів на одному рівні і мають великий робочий об'єм.

Усі існуючі способи затирання поділяють на дві групи: настійні ( інфузійні) й відварні ( декокційні).

Настійний спосіб.

Суть настійного способу затирання полягає в тому, що подрібнений солод змішують з водою певної температури і потім проводиться нагрівання затору по спеціальному температурному режиму до температури 75°С для розкладу білків і оцукрення крохмалю, без кип'ятіння.

При цьому способі використовують лише один заторний апарат, у який набирають воду, підігріту до такої температури, щоб початкова температура при змішуванні води з солодом була 40°С.

Затирання здійснюється слідуючим чином: у заторний апарат набирають половину розрахункової кількості води, а потім -одночасно подрібнений солод і залишок води після перемішування. Затор витримують 30 хв при температурі 40°С. При перемішуванні його підігрівають до 52°С зі швидкістю 1°С з одну хвилину, витримують білкову паузу на протязі 30 хв. Потім при діючій мішалці температуру затору підвищують до 63°С(мальтозна пауза) , витримують його 10-30 хв і знову нагрівають до 70-72°С і витримують до кінцевого оцукрювання, що визначають пробою на йод. Оцукрений затор підігрівають до 75°С і перекачують у фільтраційний апарат на фільтрування.

Настійний спосіб використовується при переробці солоду довгого пророщування з високою амілолітичною активністю.

НЕДОЛІКИ:

- дає понижений вихід екстракту і вихід сусла, тому що у твердих частинках помелу солоду в його кінчиках лишається значна кількість неоцукреного крохмалю, що є причиною збільшення втрат екстракту.

ПЕРЕВАГИ:

- найбільш простіший;

- краще зберігається активність амілолітичних і протеолітичних ферментів;

- в суслі більше міститься амінокислот і мальтози, менше декстринів, тому зброджується воно глибше , і тому застосовують при одержанні сусла для верхового бродіння.

- вони допускають легку можливість здійснити автоматизацію процесу;

Відварні способи.

Суть полягає в тому, що подрібнені зернопродукти змішуються з водою певної температури, а потім проводиться відбір окремих частин затору, так званих відварок. Відварки підігрівають, оцукрюють, вип'ятять і в гарячому вигляді передають до загального затору для подальшої ферментативної обробки.

На відварку потрібно відбирати густу частину затору, так як мета відварки, полягає в тому, щоб розварити кінчики зерна солоду, які погано були розчинені при солодопророщуванні, і звільнити крохмальні зерна від клітин.

ПЕРЕВАГИ:

- дають підвищений вихід екстракту.

НЕДОЛІКИ:

- зростають енергетичні затрати.

В залежності від кількості відварок розрізняють одно-, двох- і три відварні способи затирання.

Для відварних способів затирання зернової сировини необхідно два заторних апарати для основного затору і відвару ( заторний апарат і відварний апарат).

Одновідварний спосіб затирання.

Затирання починають з того, що в заторний апарат набирають біля 1/2 об'єму всієї води, потрібної для затору. Температура води повинна бути такою, що після змішування її з помелом солоду температура суміші становила 50-52°С.Отже, потрібно враховувати пору року. Взимку, коли солод холодний, вода повинна бути на 5-6°С вищою за бажану температуру в заторі.

Після набирання води вмикають у роботу мішалку й засипають із бункера подрібнений солод через передзаторник . В той же час додають ту кількість води, що залишилася, щоб досягти потрібного гідромодуля. Після ретельного перемішування, коли температура встановиться близько 50°С роблять білкову витримку протягом 10-30 хв і навіть більше залежно від якості переробленого солоду, а потім відбирають 1/3 або 1/2 густого затору у другий заторний апарат. Щоб відібрати густу частину затору, потрібно час від часу вмикати мішалку на 1-2 оберти для вирівнювання консистенції густої частини. Температуру відварки повільно піднімають до 70°С, роблять витримку для оцукрювання, після чого відварку нагрівають до кипіння й кип'ятять її 20-30 хв, а потім перекачують до основного затору. Відварку слід перекачувати повільно при працюючих мішалках в обох апаратах. Такі заходи виключають місцеве ошпарення затору і інактивацію ферментів у місці падіння гарячої струмини.

Загальна температура всього затору досягає 70°С. Якщо солод переробляється з невисокою здатністю до оцукрення й потрібна мальтозна пауза, перекачують не всю відварку, тільки таку її частину, щоб температура в заторі піднялася до 60-62°С, а після мальтозної витримки протягом 20-30 хв перекачують і ту частину відварки, що лишилася. Після повного оцукрення при 70-72°С ( проба на йод) вмикають мішалку, затор нагрівають до температури 75°С і перекачують у фільтраційний апарат.

Цей спосіб затирання використовується для переробки солоду з високою оцукрюючою здатністю й добре розчинений.

НЕДОЛІКИ:

- мала продуктивність варильного відділення ;

- низький коефіцієнт завантаження апаратів.

Двовідварний спосіб затирання.

Найбільш широко застосовується і проводиться по різним температурним режимам в залежності від якості солоду.

Найбільш розповсюджений наступний порядок затирання. В заторний апарат набирають 1/2 або 1/3 частину води, необхідної для приготування затору температурою 54-55°С, потім подають через передзаторник подрібнений солод і залишок води і вмикають мішалку. Температура затору досягає 50-52°С. При ній витримують 15-30 хв для білкової витримки.

Потім відбирають у відварний апарат 1/3 частину густої частини затору, повільно підігрівають його при безперервно діючій мішалці до температури 62,5-65-67°С і проводять мальтозну паузу, після чого температуру піднімають до 70-72°С, перекривають подачу пари, зупиняють мішалку і проводять кінцеве оцукрювання на протязі 20-30 хв. Потім при безперервно працюючій мішалці температуру піднімають швидко до 100°С і кип'ятять відварку на протязі 15-30 хв. Ця частина затору називається першою відваркою. При працюючих мішалках у заторному і відварному апаратах перший відвар повільно перекачують в основний затор.

Після змішування основного затору з першим відваром температури маси встановлюють у межах 62-63°С і при ній витримують паузу протягом 10-15 хв.

Потім проводять другий відвар в кількості 1/3 загальної маси, в відварний апарат і температуру його піднімають до 70-72°С і проводять оцукрювання. Потім підігрівають до кипіння, кип'ятять 10-20 хв і перекачують назад до основного затору. Далі температуру всього затору піднімають до 70-72°С і витримують 20-30 хв до повного оцукрення і перекачують у фільтраційний апарат.

В залежності від складу сировини температурний режим і тривалість пауз може змінюватися.

Тривідварний спосіб затирання.

Застосовують в основному при виготовленні темних сортів пива й переробці погано розчиненого солоду з метою підвищення виходу екстракту.

По три відварному способу змішування солоду з водою і затирання починають при температурі 35-37°С. Після першої відварки температуру в основному заторі встановлюють біля 50-52°С. Після витримування затору протягом 15 хв відбирають 1/3 його частина( друга відварка) у відварний апарат. Відварку повільно нагрівають до температури оцукрювання, оцукрюють, знову підігрівають до кипіння, кип'ятять 15-20 хв. Поверненням другого відвару в заторний апарат температуру загального затору підвищують до 63-68°С.

Для солоду з більшою тривалістю оцукрювання затор витримують при температурі 63-68°С протягом 20 хв. За цей час він повністю оцукрюється і досягається співвідношення між кінцевими та проміжними продуктами гідролізу крохмалю й білків.

Метою проведення третього відварювання є підвищення температури всього затору та інактивація ферментів. Тому на третє відварювання необхідно відбирати рідку частину затору, в якій концентрація ферментів вища, ніж у густій. Для цього мішалку заторного апарату вимикають і дають можливість дробині осісти, потім 1/3 рідкої частини спускаютьу відварний апарат, де швидко доводять її до кипіння й кип'ятять 10-20 хв, а потім повертають у заторний апарат. По закінченню перемішування температуру всього затору встановлюють на рівні 70°С. Після 30-хвилинної витримки перевіряють повноту оцукрювання. При неповному оцукрюванні затор витримують ще при 72°С, потім нагрівають до 76-77°С і передають на фільтрування.

Аналізуючи переваги й недоліки відварних способів, можна зробити висновок, що способи з одним відварюванням не можна одержати високий вихід екстракту із солоду задовільної якості. Його застосовують тільки при переробці добре розчиненого солоду з високою оцукрюючою здатністю. При затиранні три відварним способом з метою прискорення фільтрування можна використовувати солод грубшого помелу, не знижуючи виходу екстрактивних речовин. Однак три відварний спосіб трудомісткий, тривалість його перевищує 5,5 год, зростають витрати енергії. Тому найбільш прийнятими у виробництві вважають одно- і двовідварний способи затирання. Сусло, одержане при цьому, краще освітлюється перед зброджуванням.

Карамельний солод подають у заторний апарат одночасно із світлим або темним, а палений вводять в затор під час повернення останнього відвару в заторний апарат.

Способи затирання з використанням підвищеної кількості несолодової сировини з одночасною і роздільною підготовкою сировини

При затиранні несолодову зернову сировину використовують в тих випадках, коли це передбачено по рецептурі, для надання визначеним сортам пива характерного смаку або для економії дорогого дефіцитного солоду і зниження собівартості пива ( Жигулівське).

В якості замінників солоду в Жигулівському пиві використовують ячмінь, рис, кукурудзяну крупу, кукурудзяний крохмаль і ін. Основною несолодовою зерновою сировиною на сучасних пивоварних заводах являється ячмінь, так як він по-своєму складу близький до ячмінного світлого солоду, містить в-амілазу і протеазу. Вимоги до якості несолодового ячменю значно нижчі, чим до ячменю для солодопророщування, дозволяється використовувати низькосортний ячмінь ( ІІ сорт) та ячмінь із зниженою здатністю до проростання, а також кукурудзяне борошно (30%).

В солоді ферментів більше ніж необхідно для оцукрення крохмалю самого солоду, тому з їх допомогою можливо оцукрити крохмаль несолодованої сировини ( при використанні несолодованої сировини до 15%).

При використанні підвищенної кількості несолодованої сировини ферментів солоду не достатньо, щоб оцукрити крохмаль і солоду, і несолодованої сировини, тому ферменти вносять додатково з ферментними препаратами. Кількість ФП залежить від кількості несолодованої сировини.

В солоді крохмаль знаходиться в розчинному стані, тому що в процесі солодопророщування зерна крохмалю звільняються від речовин, які його зв'язують, тому клейстеризація і розрідження крохмалю ферментами при затиранні солоду проходять швидко. Відварки потрібні лише для клейстеризації крохмалю твердих кінчиків зерна. Амілази солоду це полегшують.

При використанні несолодованої сировини крохмаль її необхідно попередньо піддавати дії високих температур, тобто провести його теплову обробку, з метою клейстеризації і переведення в розчинний стан.

Температура клейстеризації крохмалю солоду і ячменю різна, для солоду 70-80°С, а для ячменю температура кипіння.

Клейстеризований крохмаль несолодованої сировини володіє високою в'язкістю, тому при підігріванні він часто пригорає на стінках апарату. Тому для зниження в'язкості необхідно додати ( розрідити) частину солоду. При цьому під час нагрівання заторів до температури інактивації б-амілази частина крохмалю клейстеризується. Клейстеризований крохмаль швидко розріджується. Після змішування солодової і несолодованої частин зерна проходить подальше перетворення розрідженого клейстеризованого крохмалю.

При кип'ятінні заторів проходить денатурація білка, які в подальшому погано гідролізуються протеолітичними ферментами. Тому несолодовану частину затору нагрівають до кипіння з білковою витримкою.

Вдосконалені способи затирання.

Приготування затору для Жигулівського пива з заміною 15% солоду несолодованою сировиною.

В заторний апарат набирають воду, засипають всі подрібнені несолодовані зерно продукти і 1/3 солоду, встановлюючи початкову температуру затирання 52°С. При необхідності проводять підкислення затору молочною кислотою. Затор при 52°С витримують 20 хв, потім підігрівають до 63°С і витримують 20-30 хв, потім підвищують до 70-72°С, припиняють підігрівання і витримують 20 хв, потім швидко підігрівають до кипіння і кип'ятять 30-40 хв. Цей затор називається першою відваркою або не солодовим затором.

До початку кип'ятіння першої відварки в заторному апараті починають затирати залишок 2/3 частини солоду при 52 С, витримуючи 10 хв. Таким чином отримують солодовий затор. До солодового затору повільно перекачують першу відварку, після чого температура всього затору стає 63-65 С. Після витримки 20-30 хв температуру всього затору підігрівають до 70-72°С до повного оцукрення затору, а потім до 75 °С і перекачують на фільтрацію.

Приготуванні затору для Жигулівського пива до 50% заміни солоду несолодованою сировиною.

Велика кількість способів затирання, Різна кількість несолодованої сировини при затиранні викликає труднощі у виборі способу затирання, ферментних препаратів. Тому всі способи затирання були зведені до одно-, двовідварних способи з одночасною (об'єднаною) і розділеною підготовкою сировини.

Об'єднаний спосіб затирання.

Він передбачає одночасне затирання всієї несолодованої сировини і солоду з використанням ферментних препаратів.

Для цього в заторний апарат при 45°С одночасно затирають всю кількість солоду, несолодованої сировини і 5/6 частина ФП, і при необхідності підкисляють молочною кислотою до рН5,5-5,7. Затор витримують 15-20 хв, потім підігрівають до 52°С і витримують 30 хв, потім підігрівають до 65°С. Через 10 хв вимикають мішалку, дають затору відстоятися і з допомогою декантатора рідку частину затору відбирають в другий заторний апарат, а густу частину затору нагрівають до 70°С витримують 30 хв, нагрівають до кипіння і кип'ятять 30 хв.

Рідку і густу частину затору з'єднують в заторному апараті отримуючи температуру 73°С, добавляють 1/6 частину ФП і витримують затор до повного оцукрювання під впливом ферментів. Потім затор підігрівають до 76-78°С і перекачують на фільтрування.

Розділений спосіб затирання.

Розділений спосіб затирання проводять в дві стадії:

На І стадії проводиться приготування затору із всієї кількості несолодованої сировини, 10% солоду і 5/6 частини ФП, при необхідності затор підкисляють. Через 15 -20 хв затор нагрівають до кипіння з витримками: при 52°С і 63°С - по 20-30 хв і при 70°С - 15-20 хв. Кип'ячення затору триває 30 хв.

В ІІ стадії проводиться затирання решти солоду і ФП. По закінченню кип'ячення затору із несолодованої сировини повільно перекачують в солодовий затор, температура всього затору 63°С- витримують 30 хв, потім підігрівають до 70°С і витримують до повного оцукрювання. Після нагрівають до 76-78°С і через 5-8 хв перекачують на фільтрацію.

Об'єднаний спосіб порівнюючи з розділеним простіший. Він рекомендується при переробці солоду зниженої якості, а також при незадовільному подрібнені зернопродуктів.

Обидва способи можуть бути використані, як і при підвищеній кількості зерно продуктів, так і до 15% кількості її.

Особливості використання ферментних препаратів і несолодованої сировини.

Із солодом доброї якості використовують до 50% несолодованої сировини з різними ФП, крім амілосубтиліна, який використовується лише до 40% несолодованої сировини.

З солодом незадовільної якості використовують до 30% несолодованої сировини.

Інколи при приготуванні деяких сортів пива використовують цукор, цукровий сироп або солодові екстракти.

Література [1, с.167-177], [2,с. 39-46, 48-52], [3, с. 108-113], [4, с.270-274].

Запитання для самоконтролю

1. Як обладнаний заторний апарат?

2. Які застосовують способи затирання?

3. В чому основна відмінність настійного і відварного способів затирання?

4. Порівняльна характеристика способів затирання з відварками ?

5. В чому особливість тривідварного способу затирання ?

6. Як впливає на процеси затирання рН заторів та як його регулювати?

7. З якою метою застосовують несолоджену сировину?

8. Які існують способи затирання при використанні підвищенної кількості несолодової сировини?

9. Як проводиться процес затирання з одночасною підготовкою сировини?

10. Як проводиться затирання з роздільною підготовкою сировини?

6.4 Способи фільтрації затору

План уроку

1.Способи фільтрації затору.

2. Фактори, що впливають на швидкість фільтрації.

3. Фільтрація затору у фільтраційному апараті.

4. Фільтрація затору на фільтр-пресах.

5.Способи видалення дробини у варильному цеху.

6. Втрати екстрактивних речовин в дробині, шляхи їх скорочення.

Оцукрений затор складається з твердої фази - пивної дробини - і рідкої - пивного сусла.

Дробина містить крупні і мілкі частинки квіткової оболонки, залишки роздрібненого зародку і дрібні залишки ендосперму. Значна частина дрібних частинок ендосперму являють собою денатуровані білки, що згорнулися.

Сусло - водний розчин екстрактивних речовин.

Відносна густина твердих частинок дробини більша густини сусла, тому затор в стані спокою розшаровується, причому раніше осідають тверді частинки, потім більш дрібні, потім найдрібніші із залишками ендосперму й білків, що зкоагулювали. Найдрібніші частини дуже легкі, осідають повільно, утворюючи так зване верхнє тісто. А під фільтрувальним шаром утворюється днове тісто. В результаті формується фільтруючий шар дробини з численними лабіринтами і капілярними канальцями, в яких можуть осідати тонкі часточки зависі.

Мета фільтрування затору- відокремлення сусла від шротини з найменшими втратами екстрактивних речовин. Оскільки після відокремлення сусла шротина ще утримує значну кількість екстрактивних речовин, їх доводиться вимивати водою. Таким, чином процес фільтрації ділиться на дві стадії: спочатку відбувається фільтрування першого сусла, а потім вилужування ( вимивання) екстракту, який утримує шротина.

Необхідне рівномірне розподілення дробини по всій площі апарату , так як при цьому довжина капілярних канальців однакова і фільтрація відбувається краще. Інакше сусло буде проходити по тих капілярах довжина і діаметр яких менший, тобто де опір менший, що призведе до порушення режиму фільтрації, з'являються тріщини і ускладнюється процес вимивання екстракту.

Отже, затор потрібно , щоб надходив у фільтраційний апарат весь час однакової консистенції, для цього вмикають мішалку в заторному апараті.

Процес фільтрації базується на принципах молекулярної і конвективної дифузії.

Дифузія в ламінарному русі називається молекулярною ( фільтрація першого сусла), конвективна - відбувається під час промивання дробини, коли екстрактивні речовини переходять у рідину, яка рухається у турбулентному русі.

Важливим показником , який впливає на процес фільтрації і характеризує його являється швидкість фільтрації.

Швидкість фільтрації залежить від структури і товщин осаду, якості і ступеня подрібнення сировини, тиску при фільтрації, в'язкості затору і його температури.

Швидкість фільтрації можна визначити рівнянням Пуазейля.

Р r4 с t F z

V = 8 µ l ,

де V - швидкість фільтрації, м/с;

r - радіус капіляра по якому протікає сусло, м

Р - тиск , за яким витікає рідина, МПа

µ- в'язкість затору;

l - довжина капіляру, м;

t - час витікання фільтрату, с;

F - площа поверхні фільтра, м2;

Z - кількість капілярів на 1 м2.

З формули видно, що чим більший тиск, тим збільшується швидкість фільтрації. Також вона залежить від розміру капілярів ( висоти фільтраційного шару), від в'язкості сусла( чим більша в'язкість, тим швидкість фільтрації сповільнюється).

Фактори, що впливають на швидкість фільтрації.

1. Висота фільтруючого шару.

2. В'язкість сусла ( якщо концентрація першого сусла підвищена, то й збільшується в'язкість , і швидкість фільтрації буде меншою ).

3. Склад помелу ( чим більші частини затору, тим триваліше буде йти процес відмивання шротини і тим більше екстракту залишиться в ній).

4. Температура затору при фільтрації.

3.Фільтрація затору у фільтраційному апараті.

Фільтрація затору у фільтраційному апараті

Фільтрація затору може здійснюватися у фільтраційних апаратах, фільтр-пресах, центрифугах в гарячому стані при температурі 70-75°С. Найбільше розповсюдження для фільтрації затору і промивання дробини отримали фільтраційні апарати і фільтр-преса.

Фільтрація у фільтраційному апараті складається з таких операцій: підготовки апарата, заливання сит водою (15хв), перекачування затору у фільтраційний апарат (20хв), відстоювання затору (25-30 хв), пропускання кранів і повернення мутного сусла ( 10 хв), фільтрування першого сусла ( 90 хв), промивання дробини (120 хв), вивантаження шротини (25хв).

У вимитий апарат укладають щільно фільтраційні сита й обполіскують гарячою водою.

Потім закривають крани фільтраційної батереї і перевіряють щільність закриття люка для дробини. Повітря, що лишилося після перекачування затору під ситами і у відвідних трубах затрудняє процес фільтрації. Тому для витіснення його знизу подають гарячу воду, яка заповнює трубки батареї, під ситовий простір на 1-1,5 см покриває сита.

Потім вмикають розрихлювач і із заторного апарату перекачують затор. Висота шару дробини при фільтрації 30-40 см, температура затору 75-78°С. Щоб послабити удар на сито й зменшити потрапляння часточок дробини під сита, затір пропускають через розподілювач. Звільнений заторний апарат обполіскують водою і промивну воду направляють у фільтраційний апарат.

Розрихлювач вимикають, затор залишають у спокої на 25-30 хв для формування фільтруючого шару. Мутне сусло, що витікає на початку фільтрування, насосом повертають у фільтраційний апарат. Коли біжить прозоре сусло, його направляють у збірник першого сусла. Коли верхній шар дробини звільнений від стікаючого сусла, починають промивати дробину температурою 75-80 °С , щоб вилучити з неї екстракт, що лишився. Використання води вищої температури призводить до інактивації амілази, а також спричиняє клейстеризацію крохмалю або крохмальне помутніння пива.

Перше сусло при фільтрації має концентрацію 14-15 % мас. Тривалість першого сусла 90-120 хв.

Тривалість фільтрації 4-6 год, оборотність 3,5.

Промивання дробини проводять безперервно або періодично.

При безперервному способі воду подають через сегнерове колесо в такій кількості, щоб над дробиною постійно був невеликий шар води. Промивання дробини проводиться до вмісту сухих речовин 0,5% мас. по цукроміру. Для одержання сортового пива з підвищеною масовою часткою сухої речовини останні промивні води збирають у збірник промивних вод, де зберігають при температурі не нижче 70°С, щоб не пройшло закисання, а потім використовують у процесі приготування заторів для менш концентрованого сусла.

При періодичному способі дробину три рази заливають водою з періодичним вмиканням розпушувача на різній висоті шару дробини.

Промивати шротину досить довго не бажано, тому що вода витягує з оболонок дуже багато речовин, що обумовлюють неприємний смак пива.

Фільтрація затору на фільтр-пресах

Підготовка фільтрпреса полягає у його збиранні та наповненні гарячою водою. На кожну плиту спочатку начіплюють вимиту серветку і стискують гідравлічним затискачем плити й рами. Потім наповнюють фільтрпрес водою температурою не нижче 80 °С. Після перевірки надійності ущільнення воду спускають і заторну масу починають перекачувати в фільтр при відкритих фільтраційних кранах. Звільнений заторний апарат обполіскують водою, а промивні води перекачують у фільтр. Перше сусло направляють у сусловарильний апарат.

Після збирання першого сусла по нижньому або верхньому боковому каналу подають воду температурою 75--80 °С для промивання дробини, тиск у фільтрі на цій стадії повинен становити 0,12--0,15 МПа. Почергово відкривають крани через одну плиту для спускання промивних вод. Під час промивання дробини періодично перевіряють масову частку сухої речовини у промивних водах, що витікають із різних кранів, і закінчують промивання при значенні цього показника 0,5--0,7 %.

Залишки промивних вод із дробини виділяють стисненим повітрям, фільтр розбирають, а дробину скидають у жолоб, з якого її транспортують шнеком. Фільтр промивають, серветки миють і сушать. Цикл роботи фільтрпреса триває приблизно 240 хв.

Заторний фільтрпрес зберігає вищий рівень вмісту в -глюкану в суслі й, крім того, у ньому виявляють більше жирних кислот.

При використанні заторного фільтрпреса завдяки вищій якості продукту (менші мутність і випадання осаду) можна досягти 10 %-ної економії хмелю.

Фільтрпрес, який має товщину шару дробини 4 см, дуже чутливий до дії кисню. Тому при промиванні пивної дробини слід використовувати воду, що його не містить. Вихід продукту при використанні фільтрпреса значною мірою залежить від якості солоду. За даними досліджень, використання спеціальних видів солоду, наприклад пшеничного, призводить до зниження продуктивності фільтрпреса.

У разі використання заторного фільтрпреса ще достатньо високі витрати на миття рам і пластин. Тому рекомендується проводити повне його очищення та дезинфекцію кожного тижня. При цьому перед обробкою лугом і після неї промивання необхідно проводити розбризкуванням води під високим тиском. Процес видалення пивної дробини триває 10--15 хв. Таким чином, фільтрпрес не створює ніяких проблем при повній механізації і автоматизації трудомістких процесів.

Приймаючи рішення на користь фільтраційного апарата або заторного фільтрпреса, необхідно керуватися такими критеріями: якістю сировини і вимогами до якості сусла; можливостями розміщення обладнання (наявність приміщень); витратами, характерними для умов даного пивоварного виробництва.

Фільтр-преси на пивзаводах використовують дуже рідко, тому що вони складні і трудомісткі в їх обслуговуванні.

Способи видалення дробини у варильному цеху.

Після фільтрування сусла й промивання шротину необхідно якомога швидше видалити її, щоб звільнити обладнання для наступного циклу. Існує декілька способів видалення шротини з цеху. За найбільш простого шротина з фільтрувального апарату за допомогою розрихлювача через нижній люк видаляється , і шнеком передається до нахиленого жолоба й надходить по ньому до бункера. Але на старих заводах роздавальний бункер знаходиться на фасаді головного виробничого корпусу, не тільки псує вигляд, а й створює антисанітарні умови, особливо у літній період. Тому її доводиться транспортувати на більшу відстань. З цією метою використовують відцентровий насос або монжю.

У першому випадку на одну частину шротини додають дві частини води і якщо вона витікає з бункера, втрачаються поживні речовини, вода і електроенергія, тобто такий спосіб є достатньо дорогим.

При застосуванні монжю шротину транспортують парою або стисненим повітрям. Монжю- це циліндро-конічний резервуар, розрахований на засипку зерно продуктів. Рекомендують саме цей спосіб, але він в обслуговуванні більш складний, ніж використання насоса.

Із 100 кг солоду утворюється 110-120 кг шротини вологістю 75-85%. За виглядом шротини можна зробити висновок про правильність ведення процесів подрібнення й затирання. У шротині не повинно бути цілих або мало подрібнений зерен. Суха на вигляд шротина вказує на хорошу якість солоду й правильне ведення процесів затирання.

Свіжа шротина тепла й містить речовини, нездатні для довгочасного зберігання. Тому її потрібно негайно вивозити з території пивоварного заводу для використання як корм для тварин. Сушіння шротини потребує великих затрат теплоти, не виправдовує себе, хоч суха шротина є дуже високоякісним кормом і більш транспортабельна.

Втрати екстрактивних речовин в дробині, шляхи їх скорочення

В шротині після промивання залишається деяка кількість розчиненого екстракту і нерозчиненого , точніше недооцукрені речовини, які складають втрати виробництва. Вимивний і невимивний екстракт складають загальний екстракт, який становить не більше 1,5-2% СР.

Розчинний ( вимивний) екстракт не повинен перевищувати 0,5-0,7 % - це екстракт, який можна вилучити із дробини додатковим промиванням її гарячою водою. Визначається аерометричним методом. Причиною підвищеної кількості вимивного екстракту в дробині є недостатня промивка дробини в процесі фільтрації, а також недостатнє подрібнення.

Невимивний екстракт дробини - це той екстракт, який можливо вилучити з дробини шляхом її додаткового оцукрення ферментами солоду. Він не повинен перевищувати 0,8-1,2 %. Причиною підвищеної кількості невимивного екстракту дробини є:

- недостатнє розчинення ендосперму солоду;

- низька ферментативна активність солоду;

- порушення процесу подрібнення зернопродуктів;

- порушення процесу затирання.

Щоб зменшити втрати екстрактивних речовин необхідно ретельно промивати дробину, але це не зовсім бажане, тому що вимиваються речовини, які надають пиву неприємний смак.

Література [1, с. 178-183], [2, с.51-63], [4, с.283 - 291].

Запитання для самоконтролю

1. Яка мета фільтрації затору?

2. Які фактори впливають на швидкість фільтрації затору?

3. Яке обладнання використовують для фільтрації заторів?

4. Яка послідовність операцій при фільтрації затору на фільтраційному апараті?

5. Що є фільтруючим матеріалом у фільтр-пресах?

6. Яка тривалість фільтрації на фільтраційному апараті?

6.5 Варіння сусла з хмелем

План уроку.

1. Мета варіння сусла з хмелем.

2. Фізико-хімічні процеси, які відбуваються при варінні сусла з хмелем.

3. Способи внесення хмелю і хмелевих препаратів.

4. Показники, які характеризують кінець кип'ятіння сусла з хмелем.

5. Вихід екстракту із затертих зернопродуктів.

Питання, що винесені на самостійну роботу

6. Економічна ефективність використання різних способів внесення хмелю шишкового, меленого пресованого і гранульованого, хмелю мокрого подрібнення, неізомеризованого, водноізомеризованих та СО2 екстрактів.

7. Відокремлення хмелевої дробини.

Мета варіння сусла з хмелем.

Відфільтроване пивне сусло ще непридатне для зброджування й одержання з нього напою.

Воно містить велику кількість мікроорганізмів, які в сусло переходять із зернопродуктів і запобігають чистому бродінню й не дають можливості одержати стійкого пива.

Крім того воно не доведено до потрібної концентрації й містить активні ферменти, здатні змінювати хімічний склад.

Метою кип'ятіння сусла з хмелем є стабілізація його хімічного складу шляхом інактивації ферментів, стерилізація, доведення концентрації сухих речовин до потрібної величини, тобто видалення надлишкової води шляхом випаровування, збагачення сусла хмельовими речовинами та коагуляція нестійких білкових речовин.

Після кип'ятіння сусла одержують так зване охмелене сусло - напівпродукт, який потім і переробляють у пиво шляхом бродіння. Таким чином, кип'ятіння сусла з хмелем є одним з основних процесів приготування напою-варіння пива.

...