Розробка способів підготування хмелю для пивоваріння із застосуванням сірчистого ангідриду та електрообробки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Український державний університет харчових технологій

БАРМАКОВ МИХАЙЛО СЕРГІЙОВИЧ

Розробка способів підготування хмелю для пивоваріння із застосуванням сірчистого ангідриду та електрообробки

05.18.07. - технологія продуктів бродіння

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеню

кандидата технічних наук

Київ - 1998



Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Українському державному університеті харчових технологій та в Інституті хмелярства Української академії аграрних наук.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор, Мєлєтьєв Анатолій Євгенович, Український державний університет харчових технологій, кафедра біотехнології продуктів бродіння, екстрактів та напоїв.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор, Кисла Любов Василівна, Український державний університет харчових технологій, директор центру якості;

кандидат сільськогосподарських наук, Герасимчук Василь Іванович, голова асоціації хмелярів України.

Провідна установа: Інститут харчової хімії і технології Комітету харчової промисловості Мінагропромкомплексу та НАН України

Захист відбудеться 03 березня 1999 року о 14-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої Ради Д 26.058.04 в Українському державному університеті харчових технологій в аудиторії А-311 за адресою: 252033,Київ, вул. Володимирська,68

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Українського державного університету харчових технологій за адресою: 252033, Київ, вул. Володимирська, 68.

Автореферат розісланий 28 січня 1999 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої Ради, с.н.с. Федоренченко Л.О.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Одним з основних і незамінних видів сировини для пивоваріння є хміль. Його складові речовини надають пиву специфічного смаку та аромату, сприяють ціноутворенню та стійкості напою до реалізації. Від якості хмелю та хмельових препаратів залежить не тільки якість пива, але й ефективність пивоварного виробництва в цілому. Якість хмелю безпосередньо повязана не тільки з сортовими особливостями та умовами вирощування, а й з умовами післязбиральної обробки, переробки та зберігання. У теперішній час, коли споживачі хмелю не обмежені жорсткими умовами держпостачання і мають можливість вибору, особливо актуально виробляти якісну продукцію, що добре зберігається і якнайповніше використовується у пивоварінні.

Актуальність теми. У хмелевиробництві використовують найрізноманітніші способи післязбиральної обробки та зберігання хмелю, які не завжди дають бажаний результат. Так, сучасна технологія сульфітації сушеного хмелю не дозволяє накопичувати в його шишках потрібну кількість консерванту та зберегти високу якість, мають місце екологічні забруднення виробничих приміщень та довколишнього середовища. Тому вона потребує вдосконалення з метою усунення вказаних недоліків.

Способи зберігання хмелю в умовах низьких температур, а також регульованого оптимального газового середовища, хоча і дають певний ефект, але потребують складного технологічного обладнання, великих енергетичних витрат.

Роботи з несушеним свіжозірваним хмелем як в Україні, так і в світі практично не проводились, хоча застосування такого хмелю в пивоварінні дозволяє якнайповніше використовувати його корисні речовини.

Зокрема, велику роботу по електрообробці рослинної сировини проводять як в Україні, так і в Інституті прикладної фізики АН Молдови, результати її широко використовуються у практиці. З хмелем же таких досліджень не проводили.

Україна є світового рівня хмелевиробляючою державою, особливо серед країп СНД, тому поліпшення технології використання хмелю як в сушеному, так і в несушеному вигляді, має актуальне теоретичне та практичне значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами Робота виконувалась відповідно до програми “Хміль”, тема 08, № Держреєстрації 81.002.863.

Мета і задачі досліджень Мета роботи - розробити способи і технологічні прийоми підготування і використання хмелю в пивоваріння з максимальним збереженням його корисних речовин за допомогою сірчистого ангідріду та електрообробки.

Для досягнення мети потрібно:

- дати загальну характеристику хмелю,як сировини для пивоваріння в зв'язку з існуючими технологіями післязбиральної обробки хмелю та його зберігання;

- провести порівняльні експериментальні та аналітичні дослідження процесів сульфітації сушеного та несушеного хмелю і його зберігання ;

- дослідити процес оброблення несушеного хмелю електричним струмом;

- шляхом математичної обробки результатів визначити оптимальні параметри нових технологічних процесів;

- на основі одержаних експериментальних даних обґрунтувати оптимальні технологічні режими сульфітації, зберігання та електрообробки хмелю;

- розробити способи сульфітації сушеного та несушеного хмелю, зберігання хмелю, його електрообробки.

Наукова новизна одержаних результатів

- розроблена технологія сульфітації сушеного хмелю, що дозволяє скоротити тривалість процесу, насичувати хміль консервантом до оптимальної концентрації, запобігає витокам сірчистого ангідриду у виробниче приміщення та оточуюче середовище;

- сконструйована принципово нова сульфітаційна установка, конструкція якої захищена авторським свідоцтвом на винахід № 1271871, що запобігає витокам сірчистого ангідриду у виробниче приміщення та оточуюче середовище;

- розроблено спосіб електрообробки несушеного хмелю (авторське свідоцтво № 1381157), який забезпечує більш повне використання хмелю в пивоварінні..

Практичне значення одержаних результатів Розроблена технологія сульфітації хмелю пройшла виробничі випробуванння у дослідному господарстві Вереси. Річний економічний ефект від впровадження становив біля 50 тис. крб. Застосування препарату несушеного хмелю, виготовленого за розробленою технологією сульфітації, на Житомирському та Бердичівському пивоварних заводах. дає мождивість одержання пива високої якості та економії 20-30% хмелю.

Особистий внесок здобувача Полягає в проведенні аналітичної та експериментальної роботи з дослідження якості сировини хмелю та одержаних препаратів, розробці, постановці та виконанню експериментів, обґрунтуванню та публікації одержаних результатів. В авторському свідоцтві № 1271871 - технологічні параметри установки, основні елементи конструкції, а в авторському свідоцтві № 1381157 - ідея способу та оптимальні параметри електрообробки несушеного хмелю.

Апробація результатів дисертації Результати досліджень доповідались на наукових конференціях у Київському технологічному інституті харчової промисловості (потім УДУХТ), на спільній науковій конференції професорсько-викладацького складу Житомирського сільгоспінституту, Інституту хмелярства УААН та НДІСГ нечерноземної зони України, на республіканських конференціях пивоварів у м. Рівне та Тернополі.

Публікації Результати дисертаційної роботи опубліковано в 13 наукових працях, з яких дві - авторські свідоцтва на винахід, один інформаційний листок, 3 - рекомендації, інші - статті у наукових виданнях.

Структура та обсяг роботи Дисертаційна робота складається із вступу, 7 розділів, списку використаних джерел та додатків. Обсяг дисертації - 157 стор. друкованого тексту, з них 15 рисунків, 28 таблиць, 4 додатки, 117 використаних джерел інформації.



ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі наведені основні відомості про корисні для пивоваріння речовини хмелю - гіркі речовини, поліфенольні сполуки та ефірну олію хмелю, їх вплив на якість пива.

Проведено аналіз існуючих технологій та обладнання для післязбиральної обробки хмелю: зберігання до сушіння, сушіння, відлежування та сульфітації, відмічено недоліки та шляхи їх подолання.

Викладено способи зберігання хмелю - холодильне зберігання, вакуумне, у регульованих газових середовищах.

Визначено, що одним з найкращих консервантів для хмелю є сірчистий ангідрид, проаналізовано його переваги та недоліки, намічено шляхи використання цього газу для обробки та зберігання хмелю.

Далі викладено відомі способи електрофізичної обробки рослинної сировини: струм високої напруги, ультрафіолетове випромінювання, ультразвук. Основну увагу приділено аналізу електроплазмолізу процесу змінення плазматичної оболонки клітини під впливом електричного струму, що призводить до зростання виходу корисних речовин у міжклітинний простір. Цей процес є найбільш придатним для обробки несушеного хмелю.

Сформульовано на основі проведеного аналізу висновки та завдання експериментальних робіт.

У другому розділі вказано, що об'єктами досліджень є хміль селекційних сортів Клон 18 - типовий представник ароматичних сортів та сорту Поліський - гіркий сорт хмелю. Для досліджень використовували як висушений до 6-15%, так і несушений хміль вологістю 75-83%.

Наведено методики визначення якості хмелю та методики досліджень. Основні показники якості хмелю визначали за ГОСТ 21948-76, використовували також сучасні методики тонкошарової хроматографії з наступним спектрофотометруванням. Полі-фенольні сполуки визначали різними методами - за Левенталем, за Фоліним, за Єруманісом.

Вивчення технологічних процесів проводили як у розроблених нами лабораторних установках, так і в умовах діючого виробництва.

У третьому розділі викладена розробка технології консервування сушеного хмелю сірчистим ангідридом.

Проведений нами аналіз теперішнього стану речей свідчить про малу ефективність роботи діючих установок: хміль недостатньо насичується сірчистим ангідридом велика частка газу, утвореного під час згоряння сірки, не поглинається хмелем, а звітрюється до довкола, забруднюючи середовище. Низька ефективність сульфітації за діючою технологією говорить не за недоцільність процесу сульфітації, а свідчить про необхідність розробки нової технології цього процесу.

Вивчали вплив вихідної вологості хмелю та тривалості процесу сульфітації на накопичення сірчистого ангідриду в хмелі, встановили вплив технологічних факторів на хід процесу за допомогою математичної обробки результатів експерименту методом багаточисельної кореляції. Найбільш значимими виявилися: вміст SO2 у газосуміші, тривалість процесу та вихідна вологість хмелю.

Для того, щоб досягти вмісту сірчистого ангідриду у хмелю 1%, теоретично необхідно використати 10 кг SO2 на тонну хмелю (у перерахунку на повітряно-суху речовину), або 8,7 кг/т на суху речовину при вологості 13%. Завдяки цьому витрати ангідриду навіть теоретично не можуть бути меншими за 8,7 кг/т хмелю. Звісно, весь газ ніколи не поглинеться хмелем, а частина його залишиться у вільному стані поза шишками у об`ємі камери. Тому, навіть при ідеальній герметизації, кількість потрібного газу становить 10 кг/т, практично ж 10-12 кг/тонну оброблюваного хмелю.

У зв`язку з тим, що спосіб сульфітації хмелю для діючих періодичних установок, які застосовуються нині у практиці хмелярства, має суттєві недоліки і недостатньо ефективний, нами запропоновано новий спосіб сульфітації. Він відрізняється тим, що для підвищення якості сульфітації і більш раціонального використання сірчистого ангідриду,його подають у камеру зверху примусово та далі рециркулюють газосуміш у камері, а невикористаний газ утилізують, використовуючи його для сульфітації у сусідній камері.

З метою перевірки результатів лабораторних досліджень проведено переобладнання діючої сульфітаційної камери на нову технологію та проведені виробничі дослідження, які підтвердили результати, одержані в лабораторії.

Згідно новій технології, хміль з допустимою вологістю (11-13%) завантажують у камеру,яку закривають герметично. Сірчистий ангідрид із балона, розташованого ззовні камери, подають зверху шару хмелю, рівномірно розподіляючи його по площі камери. При цьому утворюється інтенсивний, рівномірний та безперервний потік газу потрібної концентрації, що проходить крізь усю масу оброблюваного матеріалу. Цей рух створюється за допомогою вентилятора та системи рециркуляції. Необхідна ступінь насиченості хмелю досягається багаторазовим проходженням SO2 крізь його шар. Після закінчення процесу невикористаний газ вентилятором перекачується до сусідньої камери, де вже завантажено хміль, додатково додається необхідна кількість SO2 і цикл оброблення повторюється.

Дані досліджень чітко свідчать, що для забезпечення якісного товарного вигляду та кращого зберігання хмелю слід накопичувати в ньому до 1% сірчистого ангідриду. Однак поряд з цим необхідно мати на увазі, що при обробці хмелю зеленого, світло-жовто-зеленого, золотаво-зеленого кольорів, при накопиченні у шишках більше 0,6% SO2 може статися надмірне освітлення шишок і навіть втрата ними природнього кольору.

Таблиця 1 - Результати дослідів у переобладнаній виробничій сульфітаційній установці

№ дос-ліду	Висота Шару хмелю, м	Температура, оС	Відносна вологість повітря, %	Вологість хмелю,%	Витрати SO2, кг/т	Тривалість, хвилин	Вміст SO2 у хмелю,%
1	1,30	10,5	94	15,05	13,3	60	0,40
2	1,40	10,5	94	15,12	13,3	60	0,42
3	1,50	15,0	89	12,31	12,9	60	0,44
4	1,40	10,0	100	15,03	14,2	60	0,55
5	1,50	10,5	94	13,99	10,9	60	0,38
6	1,45	10,0	100	15,03	14,2	120	0,39
7	1,45	15,0	89	12,31	13,9	120	0,54

Одержані дані дозволяють зробити висновки, що при якісній герметизації камер SO2 доцільно подавати з самого початку роботи безперервно з таким розрахунком, щоб потрібна його кількість потрапила до камери на протязі першої половини циклу обробітку. Це дозволить найбільш раціонально використати сірчистий ангідрид, досягти доброго контакту його з хмелем на протязі всього процесу і завдяки цьому домогтися найкращого накопичення SO2 у хмелю.

На базі запропонованої технології, що апробована на діючих сульфітаційних установках, створена установка для сульфітації хмелю, яка визнана винаходом. На рис.1 зображена технологічна схема установки. Установка містить камеру 2 обробітку хмелю із завантажувальним та вивантажувальним бункерами 3 і 8, які мають шлюзові затвори 4 і 9. В нижній частині камери 2 змонтовано транспортер 10 з перфорованою стрічкою 7. Зверху і спіднизу транспортеру 10 розміщено газорозподільчі пристрої 6 і 11, які з`єднані між собою системою трубопроводів 12 крізь вентилятор 13 з утворенням циркуляційного контуру. Газорозподільчий пристрій 11 утворено горизонтальною перегородкою 15, що має повздовжні виступи 14, бічні поверхні яких перфоровані. На стрічці 7 транспортеру 10 встановлено скрібки 1 з пазами для проходу виступів 14 перегородки 15 газорозподільчого пристрою 11. На виході із завантажувального бункеру 3 встановлено розрівнювач 5 шару хмелю. Установка має привід 16.

Працює установка таким чином: хміль подають до завантажувального бункеру, звідки він потрапляє крізь шлюзовий затвор на транспортер, пересуваючий хміль до вивантажувального бункеру, вишину шару хмелю регулюють розрівнювачем. Вентилятор крізь нижній газорозподільчий пристрій подає суміш газу з повітрям (газ подається з балону) в камеру сульфітації, а крізь верхній газорозподільчий пристрій - відсмоктує її. Транспортер скрібками згортає хміль, що висипався, з перегородки і повертає його до загальної маси оброблюваної продукції. У зв`язку з тим, що отвори для витоку газу являють собою перфоровані бічні поверхні повздовжних виступів, засмічення їх хмелем, що висипався, неможливе. Ступінь сульфітації хмелю регулюється зміненням швидкості транспортеру та кількості SO2, що подається до рециркуляційного контуру.

У четвертому розділі розроблялась технологія консервування несушеного хмелю.

Використання несушеного хмелю в пивоварінні дозволяє одержува ти пиво високої якості. В несушеному хмелю зберігаються усі корисні речовини у нативному найкращому стані. Але зберігається цей хміль дуже погано завдяки великій кількості вологи в ньому, високій активності окислювальних ферментів, сприятливих умов для проходження негативних процесів, тощо. Пошуки консерванта для несушеного хмелю привели нас до сірчистого ангідриду.

Суть нового способу консервування несушеного хмелю полягає в тому, що хміль піддають обробітку сірчистим ангідрідом, потім хміль розміщують у газонепроникненій тарі, внутрішня ємність тари з хмелем насичується цим газом та герметично зачиняється. Одержаний препарат зберігається у герметичній тарі до використання його споживачем.

Використання запропонованого способу виключає сушіння хмелю, кондиціювання його за вологістю, наступну сульфітацію та пресування, тобто скорочується тривалість післязбирального обробітку хмелю, виключаються витрати на споруди і спеціальне обладнання (сушарні,тощо), робочу силу та відповідні матеріали, необхідні для здійснення усіх процесів післязбиральної обробки.

Вивчали активність окислювально-відновних ферментів у несушеному хмелю та вплив на неї сірчистого ангідриду. Найбільш активною виявилася пероксидаза, вона ж є найбільш стабільною до інактивації

Під час оброблення свіжозірваного хмелю сірчистим ангідридом активність пероксидази знижується і тим більше, чим вище концентрація SO2 у хмелю, а з накопиченням 2% SO2 можлива навіть інактивація пероксидази. При концентрації 1,8% SO2 в несушеному хмелю активність пероксидази стала навіть меншою, ніж у висушеному і просульфітованому за загальноприйнятою технологією хмелю. Тобто, інгібіруючий вплив на пероксидазу несушеного хмелю біля 2% SO2 перевищує вплив сушіння і навіть сульфітації несушеного хмелю, таким чином оброблення несушеного хмелю сірчистим ангідридом найбільш доцільне.

Зниження активності ферментів спостерігається не тільки відразу після оброблення свіжозірваного хмелю сірчистим ангідридом, а й на протязі всього терміну зберігання, звичайно, при умові збереження SO2 у хмелю. Однак на кожну з оксідоредуктаз газ впливає по-різному. Так, якщо спочатку насичення хмелю SO2 досягає 2,9%, то проходить повна інактивація ферментів і на протязі 1,5 років зберігання не спостерігається їх регенерація. Але концентрація сірчистого ангідриду менш ніж 2% виявилась недостатньою для затримки регенерації пероксидази під час півторарічного зберігання несушеного хмелю. Але навіть і при остатньому вмісту 0,3% газу у несушеному хмелю активність пероксидази в ньому через 1,5 року виявилась не більшою, ніж у висушеному хмелю вологістю 8,5%. Поліфенолоксидаза та аскорбіноксидаза несу-шеного хмелю, обробленого SO2, при тривалому його зберіганні не регенерувалася. Каталаза зберігла свою активність тільки на протязі початкового періоду зберігання несушеного хмелю при накопиченні в ньому більше 1,3% SO2. Надалі їх інактивація має місце навіть при невеликих (0,3%) дозах сірчистого ангідриду. Таким чином бачимо, що окислювальні процеси ферментативного походження у несушеному хмелі ще довго зберігаються, пов`язані вони здебільшого з активністю пероксидази.

Вивчали також зміну кольору шишок хмелю - важливого показника його якості, що похідно відображує зміну вмісту цінних речовин хмелю.

Багаторічна практика оцінки якості хмелю за кольором свідчить, що можна вважати його покращанням: зниження неоднорідності, ліквідацію різнозабарвленості в забарвлені маси хмелю, освітлення коричньового кольору.

Досліди показали, що якщо оброблюється хміль базисного кольору за чинним стандартом, сірчистого ангідриду доволі 0,5%. При обробленні жовто-зеленого або зеленувато-жовтого кольору шишок хмелю, неоднорідного по забарвленню у масі, добрі результати одержуємо при 1% сірчистого ангідриду.

Розроблено технологічні умови одержання препарату несушеного хмелю шляхом обробки сірчистим ангідридом.

Технологічний процес одержання препарату сульфітованого несушеного хмелю здійснюють так: хміль будь-якого ботанічного сорту, що надходить з плантації одразу ж завантажується до сульфітаційної установки. Якщо потрібно створити запаси хмелю для безперервної роботи установки, його можна зберігати у камерах активного вентилювання і забирати звідти по потребі. Хміль обробляють сірчистим ангідридом до концентрації 0,5-1,5% в залежності від його кольору. Для цього хміль розміщують шаром висотою 0,4 - 0,5 м на всій площині сітчастого транспортеру, на якому він переміщується від завантажувального до вихідного люку, на всьому шляху піддаючись впливу SO2, який циркулює крізь масу хмелю. Швидкість транспортеру встановлюється такою, щоб на виході з установки досягти потрібної концентрації сірчистого ангідриду у хмелю. Тривалість обробітку становить 30-40 хвилин. Продуктивність установки залежить від висоти шару хмелю та концентрації SO2 у газосуміші, витрати газу становлять 8-10 кг на тонну хмелю.

Після обробітку в сульфітаційній установці шишки хмелю самопливом потрапляють до подрібнювача, де їх подрібнюють до розміру часток менш 1 мм. Із подрібнювача хміль потрапляє до накопичувального бункеру, звідки його дозують по масі в ємності пакування. Матеріал, у який пакують хміль, повинен бути хімічно стійкий, придатний для харчових продуктів. Цим вимогам відповідають скло, харчові полімерні матеріали, як жорсткі, так і плівкові.

Препарат несушеного хмелю зберігали як в лабораторних умовах, так і на виробництві. У табл. 2 відображено зміну хімічного складу хмелю, обробленого газом різної концентрації.

Проводили випробування пивоварних якостей препарату несушеного хмелю у лабораторних та виробничих умовах Бердичівського та Житомирського пивоварних заводів. Нормування хмелю проводили не тільки за вмістом альфа-кислот, але й за виходом ізогумулону, визначеному в лабораторних умовах.

Таблиця 2 - Зміна хімічного складу сульфітованого несушеного хмелю після 1,5 року зберігання

	Одиниця	Вміст
Показник	виміру	до збе	Варіанти вмісту SO2 у хмелю,%
		рігання	0,24	1,20	1,73	2,60
Вологість	%	75,9	74,9	74,2	75,4	74,4
Альфа-кислоти	%до СР	6,40	6,00	4,97	6,30	5,06
Загальні м`які смоли	%до СР	12,81	13,99	12,79	13,35	13,86
Бета-фракція	%	6,41	7,99	7,82	7,05	8,82
Гіркота за Вельмером	безроз	7,11	6,88	5,83	7,08	6,04
Тверді смоли	%до СР	1,45	2,26	2,13	2,25	1,60
Ізо-альфа-кислоти	%до СР	0,96	1,17	-	0,98	1,65
Сума альфа- та ізо- альфа-кислот	-	7,36	7,17	-	7,28	6,71

У практиці пивоваріння застосовується нормування хмелю за вмістом альфа-кислот, однак при цьому не завжди маємо бажаний вихід гіркоти і якість пива. Встановлено, що найбільш об`єктивно характеризує органолептичну гіркоту пива такий показник, як вихід ізогумулону або спектрофотометрична гіркота, яка виражена в мг/літр. За цими показниками і проводили подальші досліди по нормуванню хмелю несушеного консервованого у виробництві пива.

Середні дані вмісту ізогумулону в охмеленому суслі та пиві наведені в табл. 3.

Таблиця 3 - Вміст ізогумулона в суслі і пиві експеріментальних варок

Варки	Вміст ізогумулону,мг/л	Втрати
	у суслі	у пиві	мг/л	%
Контроль	31,7	25,8	5,9	18,4
Дослід	23,2	21,0	2,2	9,5

Втрати на дослідних варках значно нижчі, що можна пояснити кращою розчинністю гірких речовин хмелю, менш схильних до адсорбції та видаленню з рідкої фази.

Встановлена можливість економії до 30% хмелю при застосуванні хмелю консервованого сірчистим ангідридом, вироблена оптимальна технологія охмелення ним сусла.

У п'ятому розділі вивчали умови зберігання сухого хмелю у середовищі сірчистого ангідриду з різною концентрацією його.

Проведена робота дала змогу визначити, що зберігання у герметичній тарі запобігає втратам цінних речовин хмелю, а зберігаючи хміль у середовищі SO2, ці втрати можна суттєво зменшити на протязі всього терміну зберігання.

Так, втрати найбільш цінних для пивоваріння альфа-кислот зменшилися з 69,38% у контролі до 25,26% у середовищі 2%SO2, тобто зберігайомість зросла у 2,8 рази.

Оптимальна концентрація сірчистого ангідриду для зберігання хмелю у регуль-ованому газовому середовищі становить 2,0%.

У шостому розділі розробляли електротехнологію підготовки несушеного хмелю до пивоваріння. Визначали залежність сили електроструму, що проходить крізь хміль, від технологічних факторв - товщини шару хмелю, ступеню ущільненості маси його та напруги, що подається.

Рис. 1 - Вплив ступеню ущільненості хмелю на силу струму, що проходить крізь хміль: 1 - 0,35 г/см3; 2 - 0,40 г/ см3; 3 - 0,45 г/см3; 4 - 0,50 г/см3; 5 - 0,55г/см3

З графиків рис.2 бачимо, що змінення ступеню ущільнення значно впливає на хід процесу електрообробки. Так, якщо ступінь ущільнення малий, крива полога, сила струму не перевищує 3А, із зростанням ущільнення зменшується тривалість обробки, а сила струму зростає.

Далі визначали залежність виходу ізогумулону при охмелінні від сили струму обробки та ступеню ущільненності шару хмелю.



Таблиця 4 - Залежність параметрів електрообробки від ступеню ущільнення хмелю

Р,	Тривалість, с	Максимальний струм, А	Зростання ІГ, %
кг/м3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
0,35	240	50	170	2,9	1,9	1,2	1,0	6,4	-1,3
0,40	105	50	105	3,7	3,0	1,7	14,0	10,8	11,1
0,45	165	30	105	4,7	2,7	2,2	18,0	7,8	15,0
0,50	165	25	40	6,8	2,5	3,3	1,2	4,5	14,4
0,55	210	30	30	7,9	2,7	3,3	-9,0	5,6	10,0

хміль сульфітація сусло пиво

Базуючись на одержаних даних, провели оптимізацію технологічного процесу електрообробки несушеного хмелю методом математичного планування багатофакторного експерименту.

На основі проведених досліджень нами обрано параметром оптимізації вихід ізогумулону у мг/л при кип`ятінні або охмеленні обробленим хмелем. З багатьох факторів, що визначають процес електрообробки, обираємо три основних. Вони повинні бути керовані,однозначні, з достатньою точністю їх фіксації. Крім того, вони повинні бути сумісними і незалежними одне від одного. Такими факторами в нас є: товщина шару оброблюваного хмелю h,мм; тривалість обробки ,с і напруга, що подається U,В.

Одержане в результаті математичної обробки рівняння регресії має вигляд: у = 43,64 + 1,89х1 + 2,01х2, тобто вихід ізогумулону залежить від тривалості обробки та товщини шару хмелю.

Оптимальний варіант електрообробки:товщина шару хмелю - 33мм, тривалість обробки - 120с, напруга - 100В.

За оптимальним варіантом проведено декілька дослідів.



Таблиця 5 - Результати обробки несушеного хмелю за оптимальним варіантом

№ досліду	Варіант	Вологість хмелю, %	Витрачена енергія ,кДж	Вихід ізогумулону, мг/л	ІГ, %
1	1	79,86	11,2	49,33	22,60
	Контроль	81,75	-	40,25	-
	1	73,21	34,20	30,24	12,83
2	2	73,64	33,60	32,34	20,67
	Контроль	75,44	-	26,80	-
3	1	73,16	37,80	27,27	10,40
	Контроль	74,25	-	24,70	-
	1	74,35	21,00	23,75	12,80
4	2	74,76	26,50	25,23	21,88
	Контроль	75,18	-	20,70	-

Середнє збільшення виходу ізогумулону становить 16%.

Основні параметри електрообробки

1. Швидкість подавання хмелю в камеру, кг/год - 100.

2. Тривалість перебування хмелю у зоні обробкм, хв - 2-5.

3. Товщина шару хмелю.мм - 100-300.

4. Напруга, що подається, В - 80-120.

5. Температура оброблюваного хмелю, 0С - до 70.

Спосіб електрообробітку несушеного хмелю визнано винаходом і на нього одержано авторське свідоцтво № 1381157.

У сьомому розділі наведено результати розрахунку економічної ефективності розробок та запропонованих нових технологій.

Економічний ефект від впровадження розробок становить від 82,6 до 541,6 гривні на тонні препарату.



ВИСНОВКИ

Проаналізовано і експериментально досліджено технологічні умови сульфітації хмелю і розроблено удосконалену технологію, що передбачає використання балонного сірчистого ангідриду замість спалювання сірки, багаторазове його рециркулювання крізь шар оброблюваного хмелю всередині камери та перекачування невикористаної частини сірчистого ангідриду до сусідньої камери.

Переваги даної технології в тому, що тривалість процесів за цією технологією скорочується у 2-3 рази; забезпечується економія сірчистого ангідриду і повна екологічна безпека а також оптимальне зберігання хмелю за основними показниками його якості (гіркі речовини.поліфеноли).

Економічний ефект від впровадження цієї технології складає 541,6 гривні на тонні готової продукції.

Для впровадження розробленої технології на всіх підприємствах, що займаються сульфітацією хмелю, рекомендовано способи переобладнання наявних сульфітаційних камер.

Сконструйована принципово нова установка для сульфітації хмелю за авторським свідоцтвом №1271871, за допомогою якої забезпечується повна механізація процесу і безпечні умови виробництва.

Розроблено вдосконалений спосіб одержання препарату свіжозірваного несушеного хмелю, консервованого сірчистим ангідридом, що забезпечує економію у пивоварінні 20-30% гірких речовин порівняно з сухим хмелем. .

Випробування в лабораторних та виробничих умовах показали, що використання пре-парату несушеного хмелю забезпечує повніше використання гірких речовин хмелю і підвищенню його якості.

Розроблена технологія одержання і використання препарату дає економічний ефект від застосування препарату - 321,8 гривні на тонні.

Винайдено технологічні умови оброблення свіжозірваного несушеного хмелю змінним струмом промислової частоти, що дає можливість зекономити 10-20% гірких речовин хмелю при використанні його для охмеління пива.

Спосіб електрообробки несушеного хмелю визнаний винаходом (а.с. № 1381157), передбачає такі технологічні параметри електрообробки: товщина шару хмелю -33мм напруга, що подається на хміль - 100 В, тривалість процесу - 120 с.

Економічний ефект при використанні обробленого струмом хмелю у пивоварінні становить 82,6 гривні на тонні хмелю.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Операционная технология производства хмеля/ Шкурепа В.П., Уманец А.М., Рейтман И.Г., Бармаков М.С. - М: Россельхозиздат, 1986 - 167 с.

2. Прогрессивная технология послеуборочной обработки хмеля/Годованый А.А., Вознюк В.С.,Рейтман И.Г.,Бармаков М.С.,Севрук Г.Н. - Житомир: Облтипография, 1984 - 58с.

3. Рейтман И.Г.,Бармаков М.С.,Севрук Г.Н. Опыт внедрения прогрессивной технологии послеуборочной обработки хмеля, Информационный листок № 51-83 - Житомир: ЦНТИ, 1983 - 4с.

4. Рейтман И.Г., Бармаков М.С. Активность оксидоредуктаз несушеного хмеля при обработке его двуокисью серы и последующем хранении// Пищевая промышленность, К.: Урожай - №1 - 1988 - С.25-27.

5. Бармаков М.С. Електрообробка несушеного хмелю// Хмелярство - К.: Урожай, 1993 - вип.15 - С.35-38.

6. Мелетьєв А.Є., Рейтман И.Г., Бармаков М.С. Про тривале зберігання консервованого несушеного хмелю// Хмелярство - К.: Урожай - 1993 - вип.15 - С. 32-35.

7. Бурдейний В.С., Бармаков М.С. Про подрібнення хмелю// Хмелярство - К: Урожай - 1994 - Вип.16 - С. 27-30.

8. Установка для сульфитации хмеля/ И.Г. Рейтман, М.С.Бармаков, Г.К.Заграфов, В.С.Зелинский (СССР) Опубл.23.11. 1986, Бюл. №43 - 4с.

9. Способ подготовки хмеля для приготовления пивного сусла/ М.С. Бармаков, И.Г. Рейтман, А.Е. Мелетьев, Н.Т. Мордовец (СССР) Опубл. 15.03.1988, Бюл. №10 - 3с.



АНОТАЦІЯ

Бармаков М.С. Розробка способів підготування хмелю до пивоваріння із застосуванням сірчистого ангідриду та електрообробки - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.07. - технологія продуктів бродіння - Український державний університет харчових технологій, Київ, 1998.

Дисертацію присвячено розробці технології обробки хмелю для пивоваріння з

метою найкращого використання його цінних речовин. В роботі обгрунтовані технологічні режими та запропоновані способи сульфітації сушеного хмелю, і обробки несушеного хмелю а також зберігання хмелю у середовищі сірчистого ангідриду Розроблено спосіб електро-обробки несушеного хмелю струмом, що дає можливість не тільки зберегти високу якість хмелю під час тривалого зберігання, але якнайкраще використовувати у пивоварінні цінні речовини хмелю: гірки та поліфенольні сполуки, ефірну олію.

Розроблені безперервно діюча сульфітаційна установка та спосіб підготування хмелю до пивоваріння за допомогою електрообробки визнано винаходами.

Ключові слова: хміль, вологість сірчистий ангідрід, гірки речовини, пивоваріння, електрообробка, зберігання.



АННОТАЦИЯ

Бармаков М.С. Разработка способов подготовки хмеля к пивоварению с помощью сернистого ангидрида и электрообработки. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по

специальности 05.18.07. - технология продуктов брожения. Украинский государственный университет пищевых технологий, Киев, 1998.

Диссертация посвящена разработке технологии обработки хмеля для пивоварения с целью наилучшего использования его ценных веществ. Использумые ныне приемы и способы послеуборочной обработки и хранения хмеля не всегла дают желаемый результат.

Цель работы - разработка способов и технологических приемов подготовки и использования хмеля в пивоварении при максимальном сохранении его полезных веществ с помощью сернистого ангидрида и электрообработки.

В работе проанализированы существующие технологии послеуборочной обработки и хранения хмеля, способы электрофизической обработки растительного сырья, аналогичного хмелю. Определено, что наилучшим консервантом для хмеля сушеного и несушеного является сернистый внгидрид, проанализированы его преимущества и недостатки.

Далее указаны объекты исследований и методики проведения их.

Проведена разработка технологии консервирования сушеного хмеля сернистым ангидридом, для чего изучалось влияние на процесс сульфитации таких факторов технологического процесса, как исходная влажность хмеля, длительность сульфитации, содержание сернистого ангидрида в газосмеси и других. Установлено путем математической обработки, что указанные факторы оказывают наибольшее влияние на накопление сернистого ангидрида в хмеле, т.е. на качество сульфитации.

По результатам лабораторных исследований проведено переоборудование действующих сульфитационных камер на новую технологию сульфитации и уста-новлена оптимальная доза накопления сернистого ангидрида в хмеле - 1%. Разработана непрерывно действующая установка для сульфитации хмеля, которая признана изобретением.

Использование несушеного хмеля в пивоваренни позволяет получать пиво высокого качества, но сохраняется этот хмель очень плохо, т.к. влажность его высокая. Суть нового способа консервирования несушеного хмеля заключается в обработке его сернистым ангидридом и последующем хранении в герметичной таре. Исследованиями установлено, что сернистый ангидрид оказывает ингибирующее влияние на активность различных окислительно-восстановительных ферментов и способствует сохранности качества хмеля на протяжении полутора и более лет. Экономия при использовании в пивоварении консервированого несушеного хмеля составляет до 30%. Проведено исследование электрообработки несушеного хмеля по типу электроп-лазмолиза, определены зависимости выхода изогумулона - основного показателя качества охмеления пива - от параметров электрообработки: толщина слоя обрабатываемого хмеля, длительность обработки и напряжение. По полученным экспериментальным данным проведена оптимизация технологического процесса методом планирования многофакторного эксперимента и определены величины факторов обработки. В среднем увеличение выхода изогумулона в контрольных опытах составляет 16%. Способ электрообработки несушеного хмеля признан изобретением и на него получено авторское свидетельство № 1381157. Экономический эффект от внедрения разработок составляет от 82,6 до 541,6 гривен на тонне препарата.

Ключевые слова: хмель, влажность, сернистый ангидрид, горькие вещества, пивоварение, изогумулон, электрообработка, хранение.



SUMMARY

Barmakov M.S. Development of preparation methods of hop for brewinq with the help of sulfurous anhydride and electroproctssinq. The manuscript.

Thesis on competition of a scientific deqree of the candidate of enqineerinq science on the specialty 05.11.07. - Technoloqy of fermentation products. The Ukrainian state university of food technoloqies, Kiev, 1998.

The dissertation is devoted to the development of hop processinq technoloqy for brewinq for the best use of its valuable substances. In this work the thecnoloqical modes are reasonable substantiated and the sulfitation methods of the dried hop and non- dried hop processinq, and also storaqe in a medium of of sulfurous anhidride are offered. The method of electroprocessinq of non- dried hop by a current is also developed that enables not only to save excellence of hop durinq a lonq storaqe, but also the most competely to use valuable substances necessary for hop brewinq, bitter and poliphenol combinations, ether oil.

The worked out incessant - funetioninq plant and method of hop preparation for brewinq with the help of sulfurous anhydride and electroprocessinq were acknowledqed as in-ventions.

Key words: hop, humidity, sulfurous anqydride, bitter substances, brewinq, electro-processinq, storaqe.

Размещено на Allbest.ru

...