Производство пива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Объектом разработки является - аппаратурно-технологическая схема производства пива.

В работе составления производственная программа, определен выход экстракта в варочном цехе из 100 кг зернового сырья, расход хмеля, количество отходов. Сделана аппаратурно-технологическая схема.

Цель расчетно-графической работы - изучить методику расчета для пива и подобрать необходимое оборудование.

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

Пивоварение является одним из древнейших производств. Предполагается, что еще за 7 тыс. лет до н.э. в Вавилоне варили пиво из ячменного солода и пшеницы. Затем способ приготовления пива распространился в Древнем Египте, Персии, среди народов, населявших Кавказ и юг Европы, а позже - по всей Евро??.

Во всех славянских языках присутствует слово «пиво». Раньше этим словом называли не только пиво, но и напиток вообще. Слова «пиво» и «пить» созвучны в славянских языках. Именно славяне были посредниками, ??редававшими практику использования хмеля другим евро??йским народам.

Во время археологических раскопок на месте Древнего Новгорода были найдены берестяные грамоты, в кото?ы? упоминались ??ревары. Перевары - это хмельные напитки из меда и пива, отличающиеся большой крепостью. Насколько высоко ценились ??ревары можно судить по тому факту, что мед и ??ревары являлись данью на Руси. Следует также отметить, что пиво, солод и хмель входили в состав оброков крестьян за пользование землей.

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

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

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

Интересна история ?етербургского пивоварения. В 1795 г. с высочайшего одобрения Екатерины II Абрахамом Фридрихом Кроном в Петербурге был основан старейшина российского пивоварения - пивзавод, который носил имя Александра Невского. В год на заводе производилось до 170 тыс. декалитров (1 декалитр или 1 дал равен 10 л, а 1 гектолитр или 1 гл т 100 л) пива, которое поставлялось к им??раторскому столу. В конце XVIII в. Петром Ка-залетом было основано производство пива близ Калинкина моста. Калинкинскии пивзавод с??циализировался на выпуске лучших, элитных сортов пива. В 1848 г. Крон и Казалет объединили свои заводы, в дальнейшем пивоварение велось на Калинкинском пивзаводе, который уже в 1848 г. выпускал 330 тыс. дал. (С 1923 г. этот завод носит имя Степана Разина.) В 1863 г. на Петровском острове был учрежден пивзавод «Бавария» российско-баварского пивоваренного общества, ставший поставщиком двора Его Им??раторского Величества. В 1872 г. основан завод «Вена» российско-австрийского акционерного общества.

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

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

Накануне ??рвой мировой войны по общему объему производства пива среди регионов России лидировала Петербургская губерния, на втором месте была Московская, затем - Лифляндская (обогнавшая другие губернии по числу заводов) и Варшавская губернии. В границах современной Российской Федерации пивоварение было развито в Петербургской, Московской, Самарской, Казанской и Смоленской губерниях. Первое место по отдельным заводам занимало Московское Трехгорное товарищество, затем следовали ??тербургские заводы Калинкинскии и Бавария. Вскоре ??рвая мировая война с ее «сухим» законом и последующие события приостановили на время развитие отечественной пивоваренной промышленности.

В 30-70-е годы XX века пивоваренная промышленность в России была полностью технически реконструирована, построено много новых крупных заводов, технологические процессы были механизированы и автоматизированы.

В настоящее время на многих предприятиях устанавливается современное высокопроизводительное оборудование. Особое внимание уделяется совершенствованию осветления и розлива пива.

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

1. Технологические основы производства пива

Очистка солода предусматривает его полировку для удаления пыли и остатков ростков, а также металлических примесей.

Дробление солода проводят для интенсификации физических и биохимических процессов растворения зерна при затирании, а также обес??чения фильтрования затора через слой дробины.

Приготовление сусла включает в себя следующие процессы: затирание сырья, фильтрование затора, кипячение сусла с хмелем и отделение хмелевой дробины.

Затирание осуществляют в целях ??ревода в растворимое состояние максимального количества экстрактивных веществ солода и несоложеных материалов.

Цель фильтрования затора - отделение жидкой фазы (сусла) от твердой (дробины) с последующим вымыванием водой экстракта, удержанного дробиной.

Кипячение сусла с хмелем предусматривает концентрировавние сусла до заданной массовой доли сухих веществ в начальном сусле, ??ревод ценных составных веществ хмеля в раствор, инактивацию ферментов, коагляцию белковых веществ и стерилизацию сусла. Для подготовки сусла к осветлению и охлаждению его отделяют от хмелевой дробины, чтобы исключить отрицательное влияние ее на цвет и вкус пива.

Осветление и охлаждение сусла проводят для выделения из него взвесей, насыщения кислородом и снижения тем??ратуры до начальной тем??ратуры брожения.

Главное брожение сусла осуществляют с целью расщепления дрожжами основного количества углеводов с образованием этилового спирта, диоксида углерода, побочных продуктов брожения я формирования оптимального состава молодого пива.

Дображивание молодого пива предусматривает естественное насыщение его диоксидом углерода в результате сбраживания оставшегося количества углеводов, образование с??цифических ароматических веществ, осаждение дрожжей, взвесей, белков, полифенольных соединений.

Осветление пива проводят для того, чтобы удалить вещества, ухудшающие прозрачность и стойкость пива.

Розлив пива осуществляют для получения готового продукта в виде бутылочного, баночного или бочкового пива.

Очистка солода

Ячменный сухой солод после хранения содержит некоторое количество пыли, остатки ростков, случайно попавшие металлические частицы и другие примеси, наличие кото?ы? может ухудшить качество пива. В связи с этим отлежавшийся солод очищают. Очищенный солод полируют. Далее солод взвешивают на автоматических весах и направляют в дробилку.

Дробление солода

Биохимическим процессам растворения при затирании солода предшествует механический процесс дробления, который необходимо проводить очень тщательно, так как от состава помола во многом зависит выход экстрактивных веществ. Решающее значение имеет содержание в дробленном солоде шелухи(оболочки), крупной и мелкой крупки, муки, мучной пудры. Растворимые составные части легко ??реходят в воду, а нерастворимые разлагаются под действием ферментов. Чем тоньше помол, тем полнее извлекаются экстрактивные вещества. Однако при очень тонком помоле происходит значительное измельчение оболочки зерна, в результате чего в фильтрационном аппарате создается плотный слой, что затрудняет фильтрацию и извлечение экстрактивных веществ из дробины. Кроме того, при значительном измельчении из нее извлекаются дубильные и горькие вещества, ухудшающие качество пива. В связи с этим необходимо более тонко измельчать эндос??рм зерна и минимально нарушать целостность оболочки.

Приготовление пивного сусла

Получение пивного сусла состоит из процессов приготовления затора, фильтрования его, кипячения сусла с хмелем, осветления и охлаждения сусла.

Приготовление затора

Процесс приготовления затора называют затиранием. Смесь дробленых зернопродуктов с водой, предназначенных для затирания, называют затором, массу зернопродуктов, загружаемых в заторный аппарат, - засыпью, количество воды, расходуемое на приготовление затора, - наливом.

Главные биохимические процессы при затирании - осахаривание и протеолиз. Простым выщелачиванием из общего количества сухих веществ дробленого солода извлекается только 15…18% экстрактивных веществ, в состав кото?ы? входят 7,5…10% сахаров, 1…1,5% ??нтозанов, в том числе ??нтозы (ксилоза, арабиноза), 2,5…4,0% низкомолекулярных продуктов распада белков, 0,3…0,5% ??ктина, до 0,4% дубильных и горьких веществ и почти все неорганические вещества.

При затирании происходят ферментативные и физико-химические процессы, от кото?ы? зависит качество сусла и пива. Главную роль в формировании физико-химических и органолептических показателей пива играют ферментативные процессы расщепления крахмала и белков.

Настойный (инфузионный) и отварочный (декокционный) способы затирания.

Эти два способа наиболее часто применяют на пивоваренных заводах. Общим для этих способов является выдержка затора при следующих тем??ратурах: 45…52 °С - для расщеплена веществ; 62…63 °С - для образования мальтозы; 70…72 °С - для осахаривания крахмала; 76…78 °С - для доосахаривания крахмала и ??рекачивания на фильтрование.

Настойный способ заключается в том, что дробленый солод смешивают с водой и полученный затор посте??нно нагревают с паузами для оптимального действия ферментов. Затирание начинают при 40 °С и выдерживают 30 мин. Тем??ратуру затора повышают до 63 °С и выдерживают 30 мин, а затем подогревают до 70 °С и выдерживают 30 мин. Далее затор подогревают до 72 °С и выдерживают до окончательного осахаривания. Осахаренный затор нагревают до 76…77 °С и ??рекачивают на фильтрование.

Фильтрование затора

Фильтрование затора производят следующим образом. В вымытый аппарат укладывают сита и заполняют подситовое пространство водой тем??ратурой 75…78 °С для вытеснения воздуха и создания сплошного слоя жидкости под ситчатым дном; ситчатое дно должно быть покрыто водой на 1,0…0,5 см. Далее затор при непрерывном размешивании ??рекачивают в фильтрационный аппарат. Для того чтобы дробина расположилась равномерно поверхности сит фильтрационного аппарата, разрыхлительный механизм во время ??рекачивания затора находится в движении; затем его поднимают, производят несколько оборотов для выравнивания поверхности дробины и выдвигают по вертикали из дробины полностью.

Тем??ратура затора при фильтровании 75…78 °С. Скорость фильтрования регулируют сте??нью открытия кранов; последние должны быть открыты на 0,25 по??речного сечения. При более полном открытии кранов возможно создание разрежения под ситами и вследствие этого засасывание верхнего теста в дробину или воздуха через краны под сита, что приводит к уменьшению скорости фильтрования или даже к прекращению его.

В дробине остается значительное количество экстрактивных веществ. Для извлечения их дробину промывают водой тем??ратурой 78…80 °С. Промывание начинают тогда, когда подситовое пространство еще заполнено ??рвым суслом. Для более полного извлечения экстрактивных веществ дробину размешивают разрыхлительным механизмом.

Получение охмеленного сусла

Технологическая схема производства охмеленного сусла предусматривает выполнение следующих о??раций: кипячение сусла с хмелем; отделение хмелевой дробины; осветление и охлаждение сусла.

Кипячение сусла с хмелем

Первое сусло и промывные воды из фильтрационного аппарата поступают в сусловарочный аппарат, где поддерживается тем??ратура 63…75 °С. при тем??ратуре не выше 75 °С сохраняется часть а-амилаз в активном состоянии, в связи с этим может осахариваться крахмал, ??решедший в сусло после промывания дробины водой. По окончании набора проверяют полноту осахаривания сусла по йодной пробе. При неполном осахаривании добавляют вытяжку из следующего затора, сусло выдерживают до полного осахаривания. Хмель задают в сусловарочный аппарат как в начале кипячения, так и в течение всего процесса. Сусло начинают кипятить после набора всего его количества из фильтрационного аппарата. Продолжительность кипячения сусла с хмелем 1,5…2 ч. Кипячение сусла производят интенсивно, благодаря чему обес??чиваются быстрое свертывание белков и лучшее использование горьких веществ хмеля. Кипячение сусла можно производить при атмосферном или при небольшом избыточном (0,02 МПа) давлении. В последнем случае процесс проводят в герметически закрытом варочном котле в течение 1 ч. Затем подачу пара прекращают и посте??нно за 1 ч снижают давление до атмосферного, при этом сусло в котле продолжает ки??ть. При кипячении сусла под небольшим избыточным давлением улучшаются коагуляция белков и извлечение хмелевых веществ, что дает возможность несколько снизить расход хмеля, кроме того, можно использовать образующийся вторичный пар для нагрева воды.

Об окончании кипячения сусла с хмелем судят по следующим показателям: массовой доле сухих веществ в сусле, а также прозрачности и хлопьеобразованию (коагуляции белков).

По завершении кипячения сусло направляют в хмелеотделитель. Последний представляет собой резервуар, снабженный вставным ситом, на котором задерживается хмелевая дробина. Дробину для извлечения остатков сусла промывают горячей водой (на 1 кг 6…7 л); промывные воды присоединяют к суслу.

Из хмелеотборного аппарата сусло подают на охлаждение.

Осветление и охлаждение сусла

Цель проведения процессов осветления и охлаждения - выделение или отделение, удаление крупных и мелких взвесей; достаточное насыщение сусла кислородом; охлаждение до тем??ратуры внесения дрожжей.

Основы процессов осветления и охлаждения сусла.

Под действием силы тяжести выделяются взвешенные вещества. При быстром охлаждении осаждаются большинство взвесей горячего сусла и часть взвесей охлажденного сусла. Взвеси охлажденного cycла начинают интенсивно выпадать в осадок при тем??ратуре ниже 60 °С, а при более высоких тем??ратурах ??реходят в в противоположность взвесям горячего сусла. Высокое содержание взвесей охлажденного сусла может отрицательно сказаться на брожении из-за загрязнения дрожжевых клеток, а также на ухудшении вкуса и белковой стойкости пива. По этим причинам при тем??ратуре около 60 °С стремятся максимально отделить взвеси oxлажденного сусла.

При охлаждении также происходит насыщение сусла кислородом. Окислительные процессы под действием поступающего кислорода энергичнее протекают при более высокой тем??ратуре; сусло темнеет, резко понижаются хмелевой аромат и горечь. Эти явления нежелательны для качества сусла. Одновременно кислород cпособствует коагуляции белков и образованию осадка в сусле, благодаря чему оно лучше осветляется.

Для отделения крупных и мелких взвесей горячего сусла и взвесей охлажденного сусла предусматривают охлаждение сусла в стадии. В ??рвой стадии сусло медленно охлаждают до 60 °С, второй - быстро до 4…6 °С при низовом или 14… 16 °С при верховом брожении.

Ведение главного брожения сусла

В пивоварении используют два типа брожения: низовое и верховое. Различия между ними обусловлены неодинаковыми свойствами дрожжей. Дрожжи низового брожения, развиваясь в сбраживаемом сусле, быстро оседают по окончании брожения, образуя плотный слой на дне аппарата. Дрожжи верхового брожения всплывают на поверхность сбраживаемого сусла и в виде слоя ??ны остаются до окончания брожения.

Низовое брожение.

Различают холодный и теплый режимы брожения.

При холодном режиме брожения предусматривают введение дрожжей в начальное сусло с массовой долей СВ 10… 13% при тем??ратуре 5…6 °С и дальнейшее протекание при предельной тем??ратуре 8…9 °С. Для начального сусла с более высокой массовой долей СВ предельная тем??ратура может достигать 11… 12 °С. При этом режиме брожения наблюдается посте??нное размножение дрожжей и сбраживание экстрактивных веществ, а приготовленое пиво характеризуется хорошей ??ностойкостью, тонким ароматом и полноноценным вкусом.

Теплый режим брожения протекает при 12…14 °С, а дрожжи вводят в начальное сусло тем??ратурой 8., 9 °С. Теплый режим применяют на заводах, имеющих небольшой цех брожения. Высокая тем??ратура способствует сокращению длительности брожения, выделению азотистых и горьких веществ. Приготовленное пиво имеет худшую ??ностойкость, содержит меньше горьких веществ, чем пиво холодного режима брожения. Помимо этого пиво приобретает дрожжевой привкус и медленно дображивает.

Длительность процесса при холодном брожении 7…11 сут, при теплом - 5…6 сут.

Процесс главного брожения длится около 7…8 сут с момента введения дрожжей для сортов пива с массовой долей СВ в начальном сусле 10…13% и 9… 11 сут для пива с более высокой массовой долей СВ.

Сбраживание сусла при низовом брожении включает в себя три о??рации: наполнение бродильного аппарата начальным суслом; введение в него дрожжей; сбраживание сусла до получения молодого пива. Дополнительные о??рации - снятие деки и ??рекачивание молодого пива на дображивание, отбор и подготовка семенных дрожжей.

Верховое брожение.

Начальная фаза процесса брожения проходит так же, как при холодном режиме брожения. Затем наступает ??риод очень бурного образования высокой ??ны, что обусловливает заполнение бродильных аппаратов начальным суслом на 2/3 его объема. Брожение проводят при тем??ратуре от 14 до 20 °С, что позволяет в течение 4…6 сут провести процесс главного брожения. Для сбраживания сусла применяют дрожжи верхового брожения, которые задают из расчета 0,2…0,4 л/гл.

Верховое брожение осуществляют двумя способами: брожение в бродильных аппаратах, дображивание в аппаратах предварительного брожения; главное брожение в бродильных аппаратах, окончательное в аппаратах дображивания.

Дображивание и созревание пива

При дображивании в результате сбраживания остаточного экстракта молодого пива происходит естественное насыщение его диоксидом углерода. Сбраживание сахаров и созревание пива заканчиваются неодновременно. Сахара могут быть сброжены, а созревание часто еще продолжается. В связи с этим процесс дображивания называют еще и процессом созревания пива.

При созревании происходят преобразование и удаление ароматических веществ, осаждение дрожжей, белково-полифенольных соединений и других взвесей.

При созревании происходит окончательное формирование и облагораживание вкуса и аромата готового продукта.

Молодое пиво в стадии дображивания созревает в результате физических процессов и химических реакций.

Дображивание пива проводят при тем??ратуре от 0 до 2С в закрытых аппаратах без контакта с воздухом, под давлением диоксида углерода 0,04…0,06 МПа.

Осветление пива

Пиво осветляют двумя способами - фильтрованием или сепарированием: в ??рвом случае обес??чиваются лучшие технологические качества готового пива, чем во втором.

Осветление пива сепарированием.

Перед началом работы сепаратор заполняют водой, затем его пускают путем разгона. По достижении необходимой частоты вращения в него подают пиво. Первую порцию, состоящую из воды и небольшого количества пива, сливают в канализацию, вторую, содержащую некоторое количество воды, направляют в сборник исправимого брака. А следующую порцию - уже в сборник пива. Во время сепарирования поддерживают давление пива на входе 0,07МПа, на выходе 0,5МПа. Прекратив подачу пива, сепаратор промывают сначала холодной, а затем теплой водой и вымывают шлам до выхода чистой воды. После этого выключают электродвигатель и включают тормоз.

Розлив пива

Пиво разливают в деревянные и металлические бочки, автоцистерны и бутылки. Применяют также новые полимерные бутылки вместимостью 2 л.

Розлив пива предусматривает проведение следующих о??раций: подготовка стеклянной тары и ящиков, мойка тары; розлив пива в тару; укупорка бутылок; бракераж; наклейка этикеток; укладка бутылок.

Оценка качества пива. Основные показатели

Пиво производят трех типов: светлое, полутемное, темное. По способу

обработки его подразделяют на непастеризованное и пастеризованное.

Качество пива характеризуется прозрачностью, цветом, ароматом, вкусом и ??нообразованием.

Прозрачность.

Пиво, налитое в бокал, должно быть прозрачным, производить приятное в??чатление и удовлетворять эстетическим требованиям. При просматривании на свет через стекло светлое пиво должно искриться и давать блеск.

В пиве допускается легкая опалесценция (еле заметная муть). Различают кристаллическую, белковую, клейстерную и бактериально-дрожжевую опалесценцию. Кристаллическая опалесценция обусловлен наличием оксалата кальция и полностью устраняется фильтрованием.

Белковая опалесценция появляется при ??реработке солода пониженного качества, а также при нарушении режима затирания и кипячения сусла. При подщелачивании она исчезает.

Клейстерная опалесценция зависит от неполноты осахаривания затора и обнаруживается в пробе с йодом.

Дрожжевую и бактериальную опалесценцию обнаруживают при рассматривании пробы пива под микроскопом.

Цвет.

По цветности пиво разделяют на светлое, полутемное и темное, с характерным для каждого сорта оттенком. Светлое пиво должно иметь светло-золотисто-желтый цвет. Считают, что светлый цвет является показателем тонкого нежного вкуса. К темным сортам пива предъявляют менее жесткие требования, однако, в них должна быть определенная взаимозависимость цвета с вкусовыми свойствами

Цвет каждого сорта пива должен быть постоянным. Зависит он от химического состава солода, хмеля и воды, а также от режима приготовления сусла и пива.

Аромат.

Типичные сорта пива различаются между собой apoматом. Для светлых сортов пива характерен хмелевой, а для темных - солодовый аромат. Микроорганизмы в пиве могут вызвать появление постороннего запаха.

Пиво, приготовленное из солода с низким содержанием ароматических веществ, обладает неполноценными ароматом и цветом. Если аромат фруктовый, банановый, парфюмерный, то в таком пиве избыточное содержание эфиров, что происходит из-за слишком низкого или высокого содержания аминного азота в сусле. Причиной этого может быть также высокая концентрация начального сусла, низкая интенсивность аэрации при брожении, слабое размножение дрожжей, высокая тем??ратура брожения.

Вкус.

На вкус пива влияют многие факторы: состав воды и солода, качество хмеля, применяемая раса дрожжей, режимы приготовления сусла и брожения и дображивания молодого пива. Вкус, придаваемый пиву качественным хмелем и солодом, называют чистым.

Важным свойством пива является полнота вкуса, обуславливаемая наличием сложного вкусового комплекса. Большое значение для вкуса пива имеет хорошее насыщение диоксидом углерода. Это придает ему освежающий вкус.

В светлом пиве преобладает тонкая хмелевая горечь, сочетаемая с едва уловимым вкусом экстракта солода.

Привкус смолы, металла, древесины, дрожжей нарушает характерный вкус пива, в связи с этим в пиве их быть не должно. Повышенные кислотность и терпкость также недопустимы.

Вкусовые качества пива зависят от тем??ратуры, так ка она влияет на коллоидные вещества пива. В связи с этим тем??ратура должна быть 8-12 °С. При такой тем??ратуре вкус проявляется лучше.

Горечь пива.

Характерная горечь зависит от качества и свежести хмеля Хмель с базисными нормами качества придает пиву приятную горечь, а хмель с ограничительными нормами грубую горечь. Хмелевая горечь в пиве хорошего качества должна ярко ощущаться только в момент его употребления, а затем ощущение горечи быстро проходит. Если ощущение горечи остается, то это объясняетсяся низкой сте??нью дис??рсности хмелевых веществ, повышенной концентрацией полифенолов хмеля и высокой карбонатной жесткостью воды. Длительное кипячение сусла с хмелем также способствует образованию в пиве четко выраженной остающейся горечи.

Мягкую, приятную горечь получают в пиве, приготовленном на умягченной воде или из заторов с добавлением молочной кислоты. Все сорта пива в различной сте??ни горькие, но горечь не должна быть грубой и терпкой. Светлые сорта имеют большую горечь, чем темные.

2. Аппаратно-технологическая схема

промышленный пивоварение технологический

Пиво -- слабоалкогольный игристый напиток с характерным хмелевым ароматом и приятным горьковатым вкусом. В пиве кроме воды, этилового спирта (2,8...6,0 масс.%) и диоксида углерода (0,3...0,35 масс.%) содержится значительное количество питательных и биологически активных веществ: белков, углеводов, микроэлементов и витаминов.

По цвету пиво делится на светлое и темное, а в зависимости от вида применяемых дрожжей -- на пиво низового и верхового брожения. Около 90 % производимого пива низового брожения приходится на светлые сорта, изготовленные из светлого пивоваренного солода с добавкой несоложенных материалов (ячменя, рисовой сечки, обезжиренной кукурузы, сахара), воды, хмеля или хмелевых препаратов. При производстве темных сортов пива используются темный и карамельный солода.

Основные сортовые особенности пива (цвет, вкус, запах, аромат) во многом зависят от качества солода и соотношения его видов в рецептуре.

Вода считается оптимальной для производства пива, если отношение концентрации ионов кальция к общей щелочности воды не менее единицы, а соотношение ионов кальция и магния 1 : 1... 1 : 3. Жесткость воды и ее солевой состав регулируют различными способами (реагентным, ионообменным, электродиалезным и обратно-осмотическим).

Хмель придает пиву специфический горьковатый вкус и аромат, способствует удалению из сусла некоторых белков, служит антисептиком и повышает пеностойкость пива. Важная составная часть хмеля -- дубильные вещества, количество которых достигает 3 %. В пивоварении используют высушенные хмелевые шишки, молотый, гранулированный или брикетированный хмель, а также различные хмелевые экстракты.

Ферментные препараты используют при применении более 20 % несоложенного сырья в количестве от 0,001 до 0,075 % к массе перерабатываемого сырья. Аминолитические препараты повышают выход экстракта и улучшают качество сусла, протеолетические используют для ликвидации коллоидных помутнений в пиве, цитолитические повышают стойкость пива.

Особенности производства и потребления готовой продукции. Приготовление затора начинают со смешивания дробленых зернопродуктов с водой при температуре 37.. .40 °С в заторном аппарате с мешалкой. Далее затирание ведут настойным или отварочным способом.

Настойный способ заключается в постепенном нагреве всего затора от 40 до 70 °С со скоростью 1 °С/мин и выдерживанием при температуре 40, 52, 63 и 70 °С по 30 мин. Далее затор нагревают до 72 °С и выдерживают до полного осахаривания по пробе на йод. Затем осахаренный затор подогревают до 76.. .77 °С и направляют на фильтрование.

Отварной способ состоит в том, что отдельные части затора (отварки) кипятят, а затем смешивают с остальной частью затора, постепенно повышая его температуру до 75 °С. Различают следующие варианты отварочных способов: с одной, двумя, тремя отварками или кипячением всей густой части. При отварочных способах затирание ведут в двух заторных аппаратах, один из которых используют для кипячения отварки.

Осахаренный затор представляет собой суспензию, состоящую из двух фаз: жидкой (пивное сусло) и твердой (пивная дробина). Фильтрование затора подразделяется на две стадии: собственно фильтрование основного сусла и выщелачивание (вымывание экстракта, задерживаемого дробиной).

Отфильтрованное сусло и промывные воды собирают в сусловарочном аппарате и кипятят с хмелем для стерилизации сусла, стабилизации и ароматизации.

После окончания кипячения охмеленное сусло отделяется от хмелевой дробины и направляется на охлаждение и осветление с целью понижения температуры до 6... 16 °С, насыщения его кислородом воздуха и осаждения взвешенных частиц.

Основной процесс, в результате которого сусло превращается в пиво, -- спиртовое брожение. Сбраживание пивного сусла проходит в две стадии: главное брожение и дображивание. На первой стадии происходит интенсивное сбраживание Сахаров сусла, в результате чего образуется молодое (мутное) пиво. При дображивании оставшиеся сахара медленно сбраживаются, пиво созревает и превращается в товарный продукт.

После созревания пиво осветляют, удаляя из него дрожжевые клетки, белковые и полифенольные вещества, хмелевые смолы, соли тяжелых металлов и микроорганизмы.

Стадии технологического процесса. Приготовление пива можно разделить на следующие стадии:

-- подготовка и дробление солода и несоложенных материалов;

-- получение пивного сусла;

-- сбраживание сусла и дображивание пива;

-- фильтрование и осветление пива;

-- упаковывание в потребительскую и торговую тару.

Характеристика комплексов оборудования. Начальные стадии технологического процесса выполняются при помощи комплексов оборудования для измельчения солода и приготовления пивного сусла (варочные агрегаты, заторные и сусловарочные аппараты, фильтрационные аппараты и фильтр-прессы, гидроциклонные и хмелеотборные аппараты).

Следующим идет комплекс оборудования линии для охлаждения и осветления пивного сусла, состоящий из холодильных компрессионных установок, теплообменных аппаратов и пластинчатых теплообменников, отстойных аппаратов и сепараторов.

Ведущий комплекс оборудования линии предназначен для брожения (дображивания) пива и состоит из бродильных аппаратов и танков, установок для непрерывного брожения и дображивания.

Завершающим является комплекс оборудования линии для осветления пива, включающий фильтр-прессы, диатомитовые установки, ЕК-фильтры и сепараторы для осветления пива, а также упаковочное оборудование.

Устройство и принцип действия линии. Очищенный солод измельчается в вальцовой дробилке I в целях получения максимального количества мелкой однородной крупки и сохранения шелухи. Дробленый солод взвешивают весами 2 и ссыпают в бункер 3. Отлежавшийся дробленый солод проходит магнитную очистку в магнитоуловителе 4 и подается в заторный аппарат 5, где смешивается с теплой водой (около О °С) и перемешивается. По окончании перемешивания (затирания) часть заторной массы (около 40 %) перекачивают в другой заторный аппарат 6, где нагревают до температуры осахаривания (около 70 °С), а по окончании осахаривания--до кипения. При кипячении крупные частицы солода развариваются, после чего первую отварку возвращают в аппарат 5. При смешивании кипящей части затора с затором, оставшимся в аппарате 5, температура всей массы достигает 70 °С. Затор оставляют в покое для осахаривания.

По окончании осахаривания часть затора снова перекачивают в аппарат 6 (вторая отварка) и нагревают до кипения для разваривания крупки. Вторую отварку возвращают в аппарат 5, где после смешивания обеих частей затора температура его повышается до 75...80 °С. Затем весь затор перекачивают в фильтрационный аппарат 7. Прозрачное сусло стекает в сусловарочный аппарат 8.

В аппарате 8 сусло кипятится с хмелем. При кипячении сусла выпаривается некоторое количество воды, происходят частичная денатурация белков сусла и его стерилизация. Горячее охмеленное сусло спускают в хмелеотделитель 9, где вываренные хмелевые лепестки задерживаются, а сусло перекачивается в сборник горячего сусла 10,

Горячее сусло из сборника 10 подается в центробежный тарельчатый сепаратор 11, в котором оно очищается от взвешенных частиц коагулированных белков. Из сепаратора 11 сусло нагнетается в пластинчатый теплообменник 12, где охлаждается до 5...6 °С. Охлажденное сусло сливают в бродильный чан 13 вместе с дрожжами из чана 14. Брожение длится 6...8 сут. По окончании главного брожения молодое пиво отделяют от дрожжей и перекачивают в танк 15 для дображивания в течение 11...90 сут. По окончании дображивания пиво под давлением диоксида углерода нагнетается в сепаратор-осветлитель 16 и фильтр 17, где оно освобождается от взвешенных в нем дрожжей, других микроорганизмов и мелкодисперсных частиц. Осветленное пиво охлаждается рассолом в теплообменнике 18, насыщается (при необходимости) диоксидом углерода в карбонизаторе 19 и сливается в танк 20. Отфильтрованное пиво из танка 20 под давлением подается в отделение упаковывания в потребительскую и торговую тару.

3. Выполнение экспериментального раздела

3.1 Составление производственной программы

Ожидаемая численность населения региона

Nt=No*(1+f*t/100)

No - численность населения региона на начало проекта, чел -5200

f - ежегодный прирост населения региона,% - 5,4

t - расчетное время реализации проекта,мес - 17

Nt=9974

Потребность в продукции в данном регионе

Qt=q*Nt

q - годовое потребление пива на душу населения, дал/чел - 4,4

Qt=43886

Таблица 1. Производственная программа

Таблица 2. Режим работы основных цехов

Таблица 3. Характеристика и объем выпускаемой продукции

Таблица 4. Рецептура сортов пива,%

Таблица 5. Расход сырья на производство пива

Таблица 6. Характеристика сырья, используемого для производства пива

Таблица 7. Потери по стадиям производства

Таблица 8. Исходные данные для рассчетов

3.2 Определение выхода экстракта в варочном цехе из 100 кг зернового сырья

Масса полированного солода,кг

Qпс=Qc(100-Пп)/100

Где Qс - масса солода, кг

Пп - потери солода при полировке,%

Пиво 1 Qпс=91,4(100-0,5)/100 =90,9

Пиво 2 Qпс=92 (100-0,5)/100= 91,5

Масса сухих веществ солода,кг

Q св.с = Qпс(100-Wс)/100

Где Wс - влажность солода

Пиво 1 Q св.с=90,9(100-5,6)/100=87

Пиво 2 Q св.с=91,5(100-5,6)/100=86

Масса сухих веществ рисовой крупы,кг

Q св.рк = Qпрк(100-Wрк)/100

Где Qпрк - масса рисовой крупы,кг

Wс - влажность рисовой крупы, %

Пиво 1 Q св.рк =0,0·(100-13)/100=0

Пиво 2 Q св.рк =8· (100-13)/100=6,96

Масса сухих веществ ячменной крупы,кг

Q св.як = Qпяк(100-Wяк)/100

Где Qпяк - масса ячменной крупы, кг

Wяк- влажность ячменной крупы,%

Пиво 1 Q св.як=8,6· (100-14)/100=7,39

Пиво 2 Q св.як=0· (100-0)/100=0

Масса экстрактивных веществ солода,кг

Qс.св= Q св.с·Эс/100

Где Эс - Экстрактивность солода

Пиво 1 Qс.св=87·77/100=66,9

Пиво 2 Qс.св=86,4·77/100=66,5

Масса экстрактивных веществ рисовой крупы,кг

Qрк.св= Q св.рк·Эрк/100

Где Эрк - экстрактивность рисовой крупы

Пиво 1 Qрк.св=0·75/100=0

Пиво 2 Qрк.св=6,96·58/100=4,04

Масса экстрактивных веществ ячменной крупы,кг

Qяк.св= Q св.як·Эяк/100

где Эяк - экстрактивность ячменной крупы

Пиво 1 Qяк.св=7,39·56/100=4,14

Пиво 2 Qяк.св=0·56/100=0

Общая масса сухих веществ,кг

Qом.св=Qсв.с+Qсв.рк+Qсвяк

Пиво 1 Qом.св=87+0+7,39=94,39

Пиво 2 Qом.св=86,4+6,9+0=93,3

Общая масса экстрактивных веществ,кг

Qом.эв=Qс.св+Qрк.св+Qяк.св

Пиво 1 Qом.эв=66,9+0+4,14=71,13

Пиво 2 Qом.эв=66,5+4,04+0=70,57

Потери экстракта в дробине,кг

Qпэ=Qзп·Пэ/100

где Пэ - потери экстракта в дробине,%

Пиво 1 Qпэ=100·2,2/100=2,2

Пиво 2 Qпэ=100·2,6/100=2,6

Масса экстрактивных веществ переходящих в сусло,кг

Эс=Qом.эв-Qпэ

Пиво 1 Эс=71,13-2,2=68,93

Пиво 2 Эс=70,57-2,6=67,97

Масса сухих веществ, оставшихся в пивной дробине,кг

Qсв.др=Qом.св-Эс

Пиво 1 Qсв.др=94,39-68,93=25,466

Пиво 2 Qсв.др=93,36-67,97=25,39

3.3 Определение количества промежуточных продуктов

Горячее сусло

Масса сусла, кг)

Qс=Эс·100/е

Где. е - массовая доля сухих веществ в начальном сусле,%

Пиво 1 Qс=68,93·100/12=574,4

Пиво 2 Qс=67,97·100/11=617

Объем сусла,дал

Vс=Qс/d·10

Где. d - относительная плотность сусла при 20 градусах

10 - коэффициент перевода из литров в дал

Пиво1 Vс=574,4/1,0442·10=55,1

Пиво 2 Vс=617/1,052*·10=58,7

Объем сусла с учетом коэффициента объемного расширения, дал

Vгс=Vс·Кор

где Кор - коэффициент объемного расширения сусла при нагревании до 100 градусов

Пиво 1 Vгс=55,1·1,04=57,3

Пиво 2 Vгс=58,7·1,04=61,04

Холодное сусло

Объем холодного сусла

Vхс=Vгс·100-Пох)/100

Где. Пох - потери сусла на стадии осветления и охлаждения,%

Пиво 1 Vхс=57,3· (100-6)/100=53,9

Пиво 2 Vхс=61,04· (100-6)/100=57,4

Молодое пиво

Объем молодого пива, дал

Vмп=Vхс(100-Пбр)/100

Где. Пбр - потери в бродильном цехе,%

Пиво 1 Vмп=53,9· (100-2,2)/100=52,7

Пиво 2 Vмп=57,4· (100-2,2)/100=56,1

Фильтрованное пиво

Объем фильтрованного пива, дал

Vфп=Vмп· (100 - Пдф)/100

Где. Пдф - потери в цехе дображивания и фильтрования,%

Пиво 1 Vфп=52,7· (100-2,4)/100=51,4

Пиво 2 Vфп=56,1· (100-2,4)/100=54,8

Готовое пиво

Объем готового пива

Vгот=Vфп· (100-Проз)/100

Где. Проз - средние потери при розливе, %

Проз=(Qбут·Проз.бут+Qпэт·Проз.пэт+Qкег·Проз.кег)/100

где Qбут,Qпэт,Qкег -доля готовой продукции разливаемой в бутылки, ПЭТ и кеги соответственно,%

Проз.бут,Проз.пэт,Проз.кег - потери при розливе соответственно,%

Пиво 1 Проз=(17·2,5+9,6·0,45+3,4·1)/100=0,5

Пиво 2 Проз=(22·2,5+31·0,45+17·1)/100=0,6

Пиво 1 Vгот=51,4(100-0,5)/100=51,1

Пиво 2 Vгот=54,8(100-0,6)/100=54,5

Общие видимые потери по жидкой фазе

Общие видимые потери,дал

Пвид=Vс-Vгот

Пиво 1 Пвид=55,1-51,1=4

Пиво 2 Пвид=58,7-54,5=4,2

Общие видимые потери по жидкой фазе,дал

Пвид.ж=Пвид*100/Vс

Пиво 1 Пвид.ж=4·100/55,1=7,3

Пиво 2 Пвид.ж=4,2·100/58,7=7,2

3.4 Определение расхода хмеля

Расход хмеля на 1 дал готового пива,г

Н=Гх·1000000/(d+1)(100-W)(100-Пвид.ж)

Где. d - массовая доля a-кислот в сухих веществах хмеля,%

W- массовая доля влаги в хмеле,%

Гх - норма внесение горьких веществ хмеля на 1 дал горячего сусла,г

Пиво 1 Н=1,3·1000000/(3,0+1)(100-12)(100-7,3)=39,8

Пиво 2 Н=0,9·1000000/(2,8+1)(100-12)(100-7,2)=29

Расход прессованого хмеля, г/100 кг зернопродуктов

Нзер=Н·Vгот

Пиво 1 Нзер=39,8·51,1=2033,8 или 2,033 кг/100кг

Пиво 2 Нзер=29·54,5=1580,5 или 1,580 кг/100кг

3.5 Определение количества отходов

Солодовая дробина

Определение коэффициента пересчета на сухое вещество

Ксд=100/(100-Wсд)

где Wсд - массовая доля влаги солодовой дробины,%

Пиво 1 Ксд=100/(100-86,0)=7,1

Пиво 2 Ксд=100/(100-85,0)=6,7

Количество солодовой дробины,кг

Qсд=Qсв.др·Ксд

Пиво 1 Qсд=25,466·7,1=180,8

Пиво 2 Qсд=25,39·6,7= 170,1

Хмелевая дробина

Коэффициент пересчета на влажность

Кхд=100/(100-Wхд)

где Wхд - массовая доля влаги хмелевой дробины,%

Пиво 1 Кхд=100/(100-85,0)=6,7

Пиво 2 Кхд=100/(100-86,0)=7,1

Количество хмелевой дробины

Qхд=Пхм/100·Нзер·Кхд

где Пхм - массовая доля безводной хмелевой дробины

Пиво 1 Qхд=60,0/100·2,033·6,7=8,2

Пиво 2 Qхд=65,0/100·1,580·7,1=7,3

Дрожжи избыточные

Количество избыточных дрожжей, л

Qдр.и.=Vхс·0,8/10

Пиво 1 Qдр.и.=53,9·0,8/10=4,3

Пиво 2 Qдр.и.=57,4·0,8/10=4,6

Диоксид углерода

Годовое количество диоксида углерода, дал

Qсо2=0,15·Vгод.гот

где Vгод.гот годовой объем готовой продукции

Пиво 1 Qсо2=0,15·13166=2042,4

Пиво 2 Qсо2=0,15·30720=4608

Исправимый брак

Годовой объем исправимого брака,дал

Vиб=0,02·Vгод.гот

Пиво 1 Vиб=0,02·13166=263

Пиво 2 Vиб=0,02·30720=614

Таблица 9. Полученияпромежуточных продуктов и отходов при производстве пива

3.6 Расчет тары и вспомогательных материалов

Таблица 10. Нормы расхода вспомогательных материалов для обработки и оформлении тары

Необходимое количество бутылок на годовое производство,шт

Qгд=Qбут·100/(100-К)

где Qбут - количество готовой продукции ,в бутылках

К - коэффициент, учитывающий бой, на всех стадиях производства

Qгд=342300·100/(100-3,6)=355083

Количество бутылок для возмещения боя,шт

Qв.бут=Qгд-Qбут

Qв.бут=355083-342300=12783

Потребность в количестве новых бутылок с учетом не возврата из торговой сети,шт

Qн.бут=(Qбут·Кт/100)+Qв.бут

где Кт- коэффициент, учитывающий оседание бутылок в торговой сети,шт

Qн.бут=(342300·4,5/100)+12783=28187

Потребность в оборотных бутылках, шт

Поб.бут=Qбут /40

Поб.бут=342300/40=8557,5

Ящики

Общая потребность в ящиках с учетом их 2% износа,шт

Qящ=(Qгд/20)/0,98

Qящ=(355083/20)/0,98=18116,5

Потребность в новых ящиках с учетом того, что 90% их оборотные,шт

Qн.ящ=Qящ(100-90)/100

Qн.ящ=18116,5(100-90)/100=1811,7

Потребность в ящиках при 40 оборотах в год, шт

Пящ=Qгд/20/40

Пящ=355083/20/40=443,9

Кронен - пробки и этикетки для бутылок

Потребность в кронен-пробках

Qкп=Qбут·Nкп/100

где Nкп - норма расхода кронен-пробок, %

Qкп=342300·102,2/100=349830,6

Потребность в этикетках

Qэ=(Qбут+Qпэт)Nэ/100

где Nэ - норма расхода этикеток,%

ПЭТ бутылки

Qэ=(342300+118785)105/100=484139,25

Потребность в ПЭТ бутылках

Qпэт= Vгот.пэт/1,5

где Vгот.пэт - объем готовой продукции разливаемой в ПЭТ бутылки, дал

Qпэт=17817,8/1,5=26726,7

Потребность в кегах

Qкег=Qгот.кег(100-Nоб.кег)/100

где Nоб.кег. - норма оборотных кег,%

Кеги по 3 дал Qкег=2984(100-90)/100=298

Кеги по 5 далQкег=1791(100-90)/100=179

Потребность в клее для этикеток,кг

Qкл=(Qбут. ·Nк.бут+Qпэт. ·Nк.пэт+Qкег·Nк.кег)/1000

где Nк.бут,Nк.пэт,Nк.кег - нормы расхода клея для этикетирования стеклянных.пэт бутылок и кегов соответственно

Qкл=(342300·8,4+118785·7+4775·0,4)/1000=3709

Потребность в пленке для паллет,кг

Qпл=Qбут. ·Nпл/Qбут.пал + Qпэт./Nпл./Qпэт.пал (44)

где Nпл - норма пленки на паллету,кг

Qбут.пал, Qпэт. пал - количество бутылок в одной паллете, шт

Qпл=342300·0,4/1100+118785·0,4/480=223,5

Потребность в преформах для ПЭТ бутылок, шт

Qпр=Qпэт*Nпр/100

где Nпр - норма расхода преформ,%

Qпр=118785·105/100=124724

Потребность в щелочи для мойки бутылок,кг

Qщ=Qгд·Nщ/1000

где Nщ - норма расхода щелочи , кг.тыс бут

Qщ =355083·1,1/1000=391

Таблица 11. Сводная таблица по рассчетам тары и материалов

Заключение

Данная работа посвящена методике расчета пива и подбору необходимого оборудования.

В ходе расчета было выполнено следующие

- определен выход экстракта в варочном цехе;

- определено количество промежуточных продуктов;

-определен расход отходов;

Так же была подобрана аппаратурно технологическая схема производства пива.

Для приготовления пива требуется четыре вида сырья: хмель, ячмень, вода и дрожжи. Качество этого сырья оказывает огромное влияние на качество изготавливаемой продукции. Знание свойств сырья, его влияние на способы приготовления и на конечную продукцию является основой для подготовки и переработки сырья. Благодаря знаниям свойств сырья можно сознательно управлять технологическим процессом .

Библиографический список

промышленный пивоварение технологический

1.Антонов Г.А. «Управление качеством продукции: Учебник.- Санкт - Петербург.: Издательство СПбУЭФ, 2006.-158с.

2.Аристов, О.В. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков: Учеб. Для студентов вузов.ю. - Москва.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009.- 538с

3.Басовский Л.Е. технология бродильных производств: Учебник - Москва,2011 ИНФРА -Москва,2011. - (серия «высшее образования»)

4.Кунце Вольфранг. Технология солода и пива: пер. с нем. - Санкт-Петербург: изд. «Профессия» , 2001. -912с

5.Минько З.В. Качество пива: учеб. Пособие для студентов вуза. Санкт- Петербург. 2014.-298с

6.Новищкий, Н.И. Управление качеством продукции: учеб. Пособие для студентов вузов.- Минск,.2013

7.Смирнова Л.Л. домашнее пиво и квас .- Минск : Харвест, 2007. - 288с

Размещено на Allbest.ru

...